основано на половом способе. Но самые высокоразвитые животные – млекопитающие – отказались от партеногенеза. Это что – ошибка природы?
На самом деле все не так просто. Лет семь назад биологи из университета в Индиане решили провести компьютерный эксперимент, чтобы ответить на вопрос, почему половое размножение преимущественнее партеногенеза. Стивен Хауэрд и Кэртис Лайвели провели специальные расчеты. В своем виртуальном мире они «поселили» тысячу животных, из которых девятьсот восемьдесят размножались половым путем, а двадцать самок могли рождать детенышей при помощи партеногенеза. То есть им самец был вовсе не нужен. Конечно, если бы они на этом остановились, то «вечно беременные» двадцать самок скоро произвели бы такое количество специфического потомства, что через несколько поколений вся популяция перешла бы на этот тип размножения, как это произошло со скальными ящерицами.
Ученые ввели в свою программу два дополнительных фактора. Во-первых, их мир был населен еще и множеством бактерий и вирусов (как в реальной жизни), способных быстро размножаться и мутировать. Во-вторых, животные тоже были подвержены мутациям (и не всегда положительным). Эти мутации были незначительными и неявно выраженными (все как в жизни). Что же из этого вышло?
Сначала партеногенетическое потомство стало быстро вытеснять потомство двуполых животных. За тридцать поколений количество размножающихся партеногенезом самок достигло девяноста пяти процентов от всех особей. На двуполых животных приходились лишь жалкие пять процентов, но…
Тут-то и началось самое интересное. Многочисленное потомство доминирующих самок стало стремительно сокращаться. Началась эпидемия. В ней были виновны те вирусы, которые первоначально не оказывали большего влияния на здоровье популяции. Посмотрим, почему это произошло. Как помните, у нас было двадцать «нетипичных» самок. Каждая из них на протяжении жизни породила огромное количество идентичных самой себе дочерей, эти дочери – своих дочерей, и так далее. То есть вся популяция через тридцать поколений состояла из точных копий двадцати самок, повторяющих их генетический код до последнего знака. Поэтому вирусам не составило труда «взломать» двадцать кодовых ключей, чтобы привести популяцию на грань катастрофы. Если вирус поражал какую-то одну из двадцати генетических моделей и становился для нее смертельным, то автоматически из строя выбывало все потомство, имеющее в прародительницах эту самку. Так поочередно «из игры» вышли все правнучки партеногенетических самок.
Вся беда этих доминирующих в популяции животных состояла в том, что они при рождении получали «стандартный» набор генов. У них не возникало случайного соединения генов, как это бывает при половом размножении, где в создании потомства задействованы сразу два пакета хромосом! Вирусам было сложно справиться с неизвестным генетическим кодом, в каждом случае – разным.
За время эксперимента численность виртуальных животных сократилась в пять раз. Но они не были истреблены полностью, поэтому эпидемия окончилась. Самки стали стремительно восстанавливать свою численность. Вроде бы прекрасно. Пережили одну эпидемию, переживем и другую. При партеногенезе добиться восстановления оптимальной численности можно достаточно быстро. Но, кроме вирусов, эту популяцию преследовал другой бич – мутации. Незаметные на первых порах негативные мутации постепенно набрали силу. За тридцать поколений таких мутаций накопилось вполне достаточно, чтобы убить однополых животных. У немногочисленных двуполых собратьев мутации не оказывали такого губительного действия. Ведь ни один из потомков этих животных не повторял своих родителей полностью, значит, наряду с негативными мутациями были и позитивные, улучшающие сопротивляемость животных к опасностям внешнего мира. А при мутациях у однополых «копии» оказывались слабее и хуже «самки- матрицы».
Ученые проигрывали ситуацию с разными темпами мутаций и разным количеством вредоносных паразитов. Результат оставался одним и тем же. Если мутаций и паразитов оказывалось слишком много, популяция однополых животных вымирала через семьдесят пять поколений, если мало – через двести – двести пятьдесят. Но все равно самки, способные размножаться только при помощи партеногенеза, приводили свой мир к катастрофе. Зато их двуполые родственники выживали. И увеличивали численность, несмотря ни на эпидемии, ни на мутации.
Конечно, это искусственно смоделированный мир и искусственно созданная ситуация. Но все равно мы получаем ответ на наш вопрос: почему природа, в конце концов, отказалась от партеногенеза у высших животных. Мельчайшие наши соседи по планете, вирусы и бактерии, намного агрессивнее и устойчивее, чем высокоорганизованные звери и птицы. Человек и животные не смогли бы противостоять их натиску, если бы размножались «копированием». «Эволюционного будущего за клонированием нет, – говорит директор Республиканского центра репродукции человека Минздрава России Андрей Акопян. – Сама природа в принципе избегает этого механизма. Вероятность появления идентичного потомства даже у одной пары равна одной трехсотмиллионной. Почему? Да потому, что клонирование угрожает главному двигателю эволюции – генетическому разнообразию. Генотип любого человека состоит из комбинации генов его родителей, и именно эта высокая комбинаторика позволяет виду сопротивляться окружающей среде – выживать. Половое размножение – главный человеческий феномен, шедевр биологической эволюции. Ведь те виды, которые размножались неполовым путем – амебы, гидры, – законсервировались на той стадии, на которой находились двести миллионов лет назад. К слову, если бы клонирование появилось во времена первобытных людей, человечество до сих пор не продвинулось бы дальше каменного топора». Партеногенез – аналог клонирования. Вот почему природа отказалась от партеногенеза.
Андрогенез и ошибки репродукции
Невозможным и нежелательным оказался и такой тип размножения, при котором эмбрион формируется из двух наборов мужских хромосом, – андрогенез. Сейчас объясню, поскольку для многих андрогенез – явление из области фантастики.
Обычно эмбрион формируется при слиянии двух половых клеток, имеющих по половинному набору хромосом – двадцать три хромосомы у мужской клетки (сперматозоида) и ровно столько же – у женской (яйцеклетки). Когда ядра этих клеток сливаются, создается новая клетка – эмбриональная с набором из сорока шести хромосом. Количество этих клеток у мужчин к моменту половой зрелости достигает почти миллиарда. У женщин же процесс деления яйцеклеток (мейоз) складывается так. Все они к моменту рождения получают около четырех тысяч половых клеток, которые находятся в «спящем режиме», то есть процесс их размножения и деления заблокирован. К моменту половой зрелости большая часть этих клеток погибает. Остаются триста – четыреста клеток, каждая из которых раз в месяц достигает зрелости и готова дать жизнь, если ее найдет мужская половая клетка. Тогда выделяется ее ядро с половинным набором хромосом, клетки сливаются, и развивается эмбрион. Такова биологическая картина, которую вы можете найти в любом учебнике. Но на самом деле часто все происходит по неправильному сценарию.
Половые клетки могут иметь дефекты при образовании, они совершают ошибки при слиянии, образованные ими зиготы оказываются нежизнеспособными. Меньше десяти процентов зигот способны развиваться правильно. Неправильные зиготы погибают. Обычно зиготы с самыми большими ошибками гибнут уже в начале, а менее ошибочные – по мере развития. Среди этих ошибочных зигот часть нежизнеспособна из-за мутаций хромосом, а часть – из-за того, что образуются зародыши, имеющие не два, а три набора хромосом. Их принято называть триплоидами. Один набор хромосом у такого эмбриона – от матери и два – от отца. Такая картина складывается, когда в яйцеклетку одновременно проникают два сперматозоида. Триплоидные зародыши нежизнеспособны из-за множества генетических ошибок.
А в начале восьмидесятых годов внезапно выяснилось, что возможен такой сценарий оплодотворения, когда сливаются два сперматозоида. Конечно, эмбрион в этом случае не формируется, происходит только злокачественное разрастание клеток зародыша. В медицине это явление называется пузырным заносом. Это такие образования в виде грозди винограда, которые находятся в матке взамен эмбриона. По статистике, до трех процентов зачатий идут в виде пузырного заноса. По сути, это вариант андрогенеза, который в природе известен у некоторых видов насекомых. Наш российский генетик Астауров применил андрогенез для селекции тутового шелкопряда, методом андрогенеза были получены некоторые новые растения. Но об андрогенезе у человека ученые даже и не предполагали. Тем более что объяснить,
