Диалоги (апрель 2003 г.) - Александр Гордон

В.В. Кстати, не только будучи пространственно изолированными. Дело в том, что, как показали наши наблюдения, тетраплоидные самки и тетраплоидные самцы созревают немножко позже, чем диплоидные. Они могут быть изолированы во времени, в конце концов. Вот такие ситуации могут быть.

Е.В. Вот эта сеточка, видите. Когда все этапы собираются вместе, здесь и получается такая сетка. Почему это видообразование и называется сетчатым.

В.В. Совместив все этапы, получается сеть. Теперь можно немножечко поговорить вот о чём. Дело в том, что оказалось, что среди рыб и амфибий встречается достаточно много бисексуальных видов, которые, однако, имеют полиплоидное происхождение. Среди рыб всем известные лососёвые имеют тетраплоидное происхождение; предположительно все они ведут своё начало от одного тетраплоидного предка. Некоторые виды карповых – целое семейство, так называемые чекучановые, близкие к карповым, – тоже имеют тетраплоидное происхождение.

Полиплоидное происхождение имеют осетровые. Среди осетровых встречаются две группы по числу хромосом. У одних видов около 120-ти хромосом: это стерлядь, белуга, севрюга, ещё ряд видов. И другая группа видов, у которых число хромосом приблизительно в два раза больше – 240 хромосом. Есть разные мнения: одни учёные предполагают, что 120-хромосомные – это диплоидные, а 240-хромосомные – это тетраплоидные. По другому мнению, 120-хромосомные уже имеют тетраплоидное происхождение, и тогда 240-хромосомные являются октоплоидами.

Это в своё время практически использовали, но я на этом не буду подробно останавливаться. Дело в том, что встал вопрос о возможности получения потомства, которое заведомо было бы стерильным. Ещё в советские времена, когда не хотели экспортировать посадочный материал – молодь осетровых для выращивания в прудах – в какие-то зарубежные страны, боялись, что мы потеряем монополию. Сейчас ситуация в этом смысле изменилась. И я предложил: в чём проблема, давайте скрестим многохромосомных и малохромосомных, получим заведомо триплоидных и заведомо стерильных. И быстренько за год разработали методику, инструкцию написали, и одно время выдавали лицензию только на этих триплоидных по происхождению гибридов.

Существует несколько, я бы даже сказал множество предположений о том, каким образом могли возникнуть полиплоидные формы рыб и амфибий. Но из всех реальных способов единственным способом, который подтверждается фактически, и можно сказать, является доказанным, является способ, связанный с сетчатым видообразованием. Я в своё время даже статью по этому поводу написал, объясняя ситуацию с осетровыми, с их эволюцией.

Там две хромосомные группы, 120 и 240, как я говорил, но по количеству ДНК на клетку большой разброс. Так вот, если использовать сетчатое видообразование для объяснения такой ситуации, то это объясняет, почему есть две дискретные группы по числу хромосом и непрерывный ряд, непрерывный разброс по количеству ДНК на клетку. Хотя, казалось бы, если просто происходит полиплоидизация, скажем, автополиплоидизация (то есть полиплоидия самого на себя), и если две группы по числу хромосом – то и две группы по количеству ДНК на клетку. В два раза увеличилось число хромосом – в два раза увеличится количество ДНК. На самом деле там не так.

А.Г. У меня вопрос, может быть, диковатый, но вы с этого начали, что раньше никто не предполагал у позвоночных подобного вида размножения. Биологи интересовались птицами, скажем, в этом смысле?

В.В. Тут немножко другая ситуация. Мы говорим о естественных клональных видах, партеногенетических и гиногенетических. Есть эксперимент на птицах, у которых был искусственно получен партеногенез – у индюшек. Причём эксперимент так проводился. Сидели индюшки в клетках, и выпускали вдоль клеток выгуливаться такого представительного индюка. И, вероятно, как-то зрительно, гормонально стимулировалась откладка партеногенетических яиц. А в норме этого нет. У млекопитающих и у птиц в норме этого нет. А вот такие случаи есть.

Е.В. И, более того, дело в том, что при клональном разножении, вы же видите, репродуцируются самки, там идёт развитие за счёт одного генома самки. У млекопитающих за счёт генома либо матери, либо отца (только одного из них) развитие не происходит – до 10-ти дней идёт развитие, а дальше всё прекращается. Поэтому у млекопитающих ни партеногенетические формы не известны, ни, соответственно, все эти…

А.Г. То есть существует механизм, который прерывает развитие.

Е.В. У высокоорганизованных животных очень сильна дифференциация хромосом.

В.В. Я думаю, что ещё надо поговорить вот о чём. Дело в том, что те механизмы, которые наблюдаются в природе – механизмы клональности, схема сетчатого видообразования, – были использованы в практике для разных целей. И одна из целей была не практическая, а, скажем так, теоретическая, но при этом были получены очень важные практические результаты. Таких работ сейчас довольно много, это касается искусственной гибридизации.

И оказалось, что многие искусственные гибриды продуцируют нередуцированные яйцеклетки. Если эти яйцеклетки оплодотворяются спермой исходного вида, то получаются триплоиды. Но это только фрагментарные работы. А есть одно исследование, в котором сделана попытка воспроизвести всю схему сетчатого видообразования в эксперименте. Такая попытка была сделана в нашем Институте прудово-рыбного хозяйства под руководством Нины Борисовны Черфас, там участвовало несколько человек, в этом исследовании. И вот что оказалось. Исследование проводилось на карпе и карасе. Получали гибриды между карпом и серебряным карасём. Понятно, использовалась не та клональная форма карася, о которой мы говорили, а нормальная диплоидная бисексуальная. Так вот, диплоидные карасе-карповые гибриды первого поколения, как их называют, продуцировали нередуцированные яйцеклетки. Но таких яйцеклеток было очень мало, приблизительно 10 процентов, остальные яйцеклетки были генетически не сбалансированы, они были анеуплоидные. То есть содержали набор хромосом, некратный гаплоидному. Но 10 процентов были нередуцированные.

Далее. Авторы исследований, как они обозначили этот процесс, производили восстановление репродуктивной функции. Каким образом? Нередуцированные яйцеклетки осеменяли спермой, но с убитым ядром. Это достигается довольно просто, через облучение ультрафиолетовым излучением, в течение нескольких десятков секунд, это 300 джоулей приблизительно на квадратный метр. Такие спермии способны стимулировать развитие яйцеклетки, но ядро убито и истинного оплодотворения нет. Эти яйцеклетки под воздействием таких спермиев развивались, получалось следующее, уже второе поколение. Во втором поколении самки продуцировали уже больший процент нередуцированных яйцеклеток. И в третьем поколении самки продуцировали практически сто процентов нередуцированных яйцеклеток. Все яйцеклетки были генетически соответственно сбалансированы, и их было сто процентов. Это промежуточный результат данной работы по воспроизведению полной схемы сетчатого видообразования. Но что такое восстановление репродуктивной функции таким способом? Это клонирование, причём массовое клонирование, поскольку получаемое потомство генетически идентично матери.

А.Г. Ну вот видите, здесь же не возникает проблемы с клонами, как в случае с овечкой Долли и с другими, – потомство развивается нормально.

В.В. Там принципиально иной метод.

Е.В. Здесь же естественный процесс дублируется.

В.В. Там берут клетку донора, а поскольку эта клетка прошла через онтогенез, это дифференцированная клетка, то там могут накапливаться мутации и так далее. Ну, а потом это манипуляции, процент успеха на самом деле маленький. А здесь практически путём клонирования они восстановили репродуктивную функцию до ста процентов. Затем этих диплоидов они скрещивали опять с самцами карася или карпа и получали триплоидную форму. Триплоидная форма продуцировала нередуцированных клеток всего лишь около двух процентов. Далее они поступили таким же образом, осеменяя эти триплоидные нередуцированные яйцеклетки спермием с убитым ядром. Пропустили опять через три поколения, опять клонировали и на третьем поколении получили результат – 50 процентов. Триплоиды продуцировали не 2 процента, как первоначально, а уже 50 процентов нередуцированных яйцеклеток. Далее, скрещивая этих самок опять-таки с одним из исходных видов, получили тетраплоидов. То есть весь процесс сетчатого видообразования был воспроизведён в эксперименте, при этом ещё получены важные промежуточные результаты. Во-первых, они клонировали, причём это было массовое клонирование, и, во-вторых, это был путь экспериментального получения триплоидов.