Вопрос: «Могут ли существовать в животном мире особи, обладающие более чем двумя родителями?» — принадлежит, безусловно, к числу вопросов каверзных. Еще несколько лет назад ответ на него был бы краток: нет. Как известно, зачатие всех животных, размножающихся половым путем, происходит в результате соединения мужской половой клетки с женской; клетки эти образуются, соответственно, в мужском и женском организме родителей (существующие исключения — а где их нет? — не противоречат этому общему правилу). Оплодотворенная яйцеклетка превращается в зародыш, развитие которого в первый период заключается в делении клетки; с увеличением количества клеток постепенно уменьшаются их размеры. Несколько лет назад я задал себе вопрос: к чему приведет искусственное соединение двух таких зародышей млекопитающих на ранней стадии развития? Будет ли их объединение чисто внешним, то есть таким, при котором каждый зародыш — по крайней мере до некоторой степени — сохранит свою индивидуальность? Или же образуется новый зародыш, который использует полученные от двух зародышей клетки исключительно как строительный материал для воздвижения постройки по четкому единому плану?
Объектом исследований была избрана лабораторная мышь.
Ход опыта весьма схематично показан на рисунке. Из организмов двух беременных самок (опыты особенно наглядны, если мыши отличаются друг от друга окраской — например, одна белая, другая черная) извлекаются зародыши и переносятся в специальную питательную среду. Зародышам этим около двух дней (продолжительность всей беременности у мышей двадцать дней), и они состоят примерно из двух десятков клеток, окруженных тонкой оболочкой (А и Б). Зародыши так малы (около 0,1 миллиметра в диаметре), что все операции приходится производить под микроскопом. У зародышей удаляют оболочки и помещают их в один сосуд (В).
Убедившись, что зародыши плотно прилегают друг к другу, экспериментатор переносит сосуд в инкубатор. Здесь в течение последующих двух дней происходит дальнейшее развитие зародышей, в результате которого оба зародыша, как правило, сливаются в один, вдвое больший по размерам (Г). В ходе этого процесса происходит полное смешение клеток разных зародышей.
Зародыш млекопитающего может развиваться вне организма лишь ограниченный период времени. В дальнейшем его необходимо ввести в организм другой самки, так называемого реципиента. Этот метод был применен и в отношении к «двойным» зародышам (Д). Их развитие в матке реципиента происходит совершенно нормально. Они вскоре уменьшаются до положенных размеров. И новорожденные мышата на первый взгляд не отличаются от обычных.
Однако исключительность их происхождения, безусловно, не могла не оставить своих следов. Вскоре выясняется, что окраска шерсти у мышат неоднородна: они пятнисты (Е). Это наглядное, не требующее дополнительных подтверждений доказательство того, что животные построены из двух различных типов клеток. Мы называем такие особи «химерами» или «мозаиками».
Мозаичность выражается не только в двухцветной окраске тела. Можно доказать, что все ткани и органы этих животных построены из клеток, происходящих от обоих зародышей. Особь-химера, таким образом, объединяет в себе черты двух разных особей. Возникает много интересных вопросов, один из которых касается процессов половой дифференциации.
Здесь необходимо сделать небольшое отступление. Как известно, пол каждой особи определяется в момент зачатия и зависит от того, какую из половых хромосом — X или Ү — вносит в яйцеклетку сперматозоид (набор хромосом яйца всегда содержит одну Х-хромосому). Зародыш с двумя Х-хромосомами разовьется в самку, зародыш с X- и Ү-хромосомами — в самца. Генетический пол тех зародышей, которые мы берем для наших экспериментов, нам неизвестен. Подбор обоих «партнеров» здесь абсолютно случаен. Однако, поскольку мы знаем, что соотношение самцов и самок примерно 1:1, можно предположить, что особи, которые появятся на свет в результате объединения двух зародышей, в 50% случаев будут построены из клеток как генетически мужских, так и генетически женских (так называемые половые мозаики), и в 25% случаев можно ожидать появления «чисто» мужских и «чисто» женских особей.
Какова судьба зародыша, составленного из чередующихся генетически женских (с двумя Х-хромосомами) и генетически мужских (с X- и Ү-хромосомами) клеток? Как выяснилось, такой зародыш может развиваться в двух направлениях. Одно из них приводит к образованию двуполой, или гермафродитной особи: в ее организме сосуществуют элементы мужского и женского половых аппаратов. Такие особи, естественно, бесплодны. Однако, как выяснилось, зародыш, обладающий чередующимися генетически мужскими и женскими клетками, не всегда развивается в гермафродитную особь. Анализируя соотношение полов среди химер, мы обратили внимание, что теоретическим предсказаниям соответствует только количество химер-самок. Гермафродитные особи встречаются гораздо реже, а самцы значительно чаще, чем можно было бы ожидать. Как объяснить это противоречие? Мы выдвинули гипотезу о том, что некоторые половые мозаики, несмотря на присутствие в их теле генетически женских клеток, развиваются в абсолютно нормальных самцов. Подтверждение этой гипотезы мы получили недавно с помощью хромосомных исследований, неопровержимо доказавших, что некоторые химеры-самцы, физиоогический пол которых не подлежит сомнению, генетически разнополы — в их тканях имеются клетки как с X- и Ү-хромосомами (мужские), так и с двумя X-хромосомами (женские). У этих самцов не только не было обнаружено никаких аномалий в строении половой системы, но они оказались плодовитыми.
Как же выглядит потомство химер? Клетки обоих типов, сосуществующие в теле химер, в течение всей жизни животного сохраняют свое генетическое своеобразие. Не составляют исключения и половые клетки. Отсюда явно напрашивается вывод, что химеризм (мозаичность) касается только одного поколения, потомство же таких особей совершенно нормально и обладает чертами либо одной, либо другой пары родителей химеры. В нашем опыте это проявилось так: в потомстве пятнистых химер оказались белые и черные мышата.
Подчас мозаичные особи с чередующимися генетически мужскими и генетически женскими клетками возникают самопроизвольно. (Не следует, однако, подозревать, что у них две пары родителей. Причины тому другие.) Встречаются такие особи и среди людей. Как правило, эта аномалия приводит к гермафродитизму *.
Объяснение природы таких случаев и более глубокое изучение последствий, к которым подобное нарушение приводит, невозможны без широкого проведения экспериментальных исследований.
Анджей Тарковский,
доцент кафедры эмбриологии Варшавского университета
Сокращенный перевод с польского К. Старосельской
* Нужно упомянуть, что подобная аномалия не фатальна. Успешное лечение таких больных производится, например, в Институте акушерства и гинекологии АМН СССР (г. Ленинград).
«Наука и Жизнь» №3 1968 год
***