Семьи бывают разные, и не все родители являются биологическими родственниками своим детям. Но у большинства людей есть два генетических родителя, от которых они унаследовали свою ДНК. Однако очень небольшое число людей технически имеют трех генетических родителей, а в зависимости от определения понятия "родитель", у других организмов их гораздо больше.
Так какое же максимальное количество родителей может быть у организма? У некоторых животных может быть до трех генетических родителей, у растений - не менее трех, а у бактерий - множество. Люди и большинство других животных размножаются половым путем. Сперматозоид от одного родителя и яйцеклетка от другого объединяют свои ДНК для создания новой клетки. Затем эта клетка делится снова и снова, превращаясь в новую особь.
В очень редких случаях человек может унаследовать генетический материал от трех родителей - от двух сперматозоидов и одной яйцеклетки или от двух яйцеклеток и одного сперматозоида. Последнее происходит в результате процедуры, называемой митохондриальной заместительной терапией. Большая часть ДНК хранится в ядре клетки. Но в яйцеклетках часть ДНК также хранится в части клетки, называемой митохондрией. Когда митохондриальная ДНК повреждена, это может привести к бесплодию или серьезным мышечным и неврологическим заболеваниям у детей.
Чтобы помочь семьям, столкнувшимся с такими проблемами, исследователи начали заменять митохондриальную ДНК в одной яйцеклетке здоровой митохондриальной ДНК из другой. За последнее десятилетие таким образом родилось несколько детей, хотя их точное число не разглашается по соображениям конфиденциальности. Менее 1% их ДНК происходит из донорской яйцеклетки.
Люди и другие животные в крайне редких случаях могут иметь трех генетических родителей, если двум сперматозоидам от разных родителей удастся оплодотворить одну и ту же яйцеклетку. Это явление, называемое полиспермией, встречается редко, поскольку яйцеклетка начинает блокировать другие сперматозоиды через микросекунды после оплодотворения, сказал в интервью для LiveScience Уэли Гроссниклаус, профессор генетики. Такое может произойти, сказал он, однако "обычно потомство погибает".
Гроссниклаус объяснил, что когда животные объединяют ДНК, этот процесс организуется структурами, называемыми центриолями. Процесс воспроизводства работает с двумя центриолями - одной из яйцеклетки и одной из сперматозоида - но не с тремя. "Триплоидные млекопитающие не могут выжить", - сказал Гроссниклаус. "Но если, например, только часть тела триплоидна, из этого может что-то получится".
Когда такая триплоидная клетка делится (на три клетки вместо обычных двух) - новые клетки не имеют нужного сочетания генетического материала, чтобы выжить. Но иногда некоторые из них выживают. Тогда ребенок может оказаться с ДНК одного сперматозоида в некоторых частях тела и ДНК другого в других. Такое смешение (генетический мозаицизм) - встречается редко. Оно было зафиксировано у человеческих детей (которые имели серьезные умственные и физические отклонения), а также у эмбрионов лошадей и крупного рогатого скота. В известных случаях, сказал Гроссниклаус, оба сперматозоида были от одного родителя. Технически, однако, это может произойти и со спермой от двух разных родителей.
Некоторые саламандры из рода Ambystoma также имеют несколько родителей, согласно исследованию, опубликованному в журнале Genome Biology and Evolution. Эти саламандры имеют потомство только от самок, но спариваются с самцами других видов рода Ambystoma. Когда самка спаривается, она сохраняет некоторые гены самца, а другие отбрасывает. Изучив самку с триплоидным геномом, или тремя "лишними" копиями генома от трех разных видов самцов, исследователи обнаружили, что каждый отец внес равный вклад в развитие потомства. "Все сбалансировано", - сказал автор исследования Кайл Макэлрой. "В этом гибриде три генома выражены в основном одинаково".
Растения могут иметь трех генетических родителей, которые вносят вклад во все клетки своего тела, "потому что у растений нет центриолей", - сказал Гроссниклаус. Чтобы найти растения с более чем двумя родителями, Гроссниклаус провел эксперимент на кукурузе. Результаты его работы были опубликованы в журнале Current Biology. Каждое зерно кукурузы - это оплодотворенная яйцеклетка. Благодаря тому, как он поставил свой эксперимент, он смог различить оплодотворяющих родителей. "Одно точно было триплоидным семенем, поэтому у него должно было быть два отца", - сказал он.
Но могут ли растения иметь более трех родителей? "Я думаю, что это возможно", - сказал Гроссниклаус, - "но для этого нужна какая-то мутация". Сперматозоиды растений в пыльце достигают яйцеклеток в цветках через пыльцевые трубки. Большинство яйцеклеток имеют только одну трубку, и только некоторые две. По гипотезе Гроссниклауса, чтобы получить более трех родителей, растение должно получить генетические мутации для производства большего количества трубок. Возможно, это происходит и у других видов, но если это так, то это не было изучено.
В бактериях само значение понятий "родитель" и "ребенок" усложняется. Бактерии - это одноклеточные организмы, которые размножаются преимущественно бесполым путем - делением. Когда клетка делится на две части, "родитель как бы становится ребенком", - сказала Сьюзан Розенберг, генетик. Иногда исследователи называют одну из новых клеток матерью, а другую - дочерью. Но для бактерий "ребенок" - это несколько произвольное понятие, грань между родителями, бабушками и дедушками не очевидна.
Все усложняется тем, что бактерии также приобретают ДНК друг у друга и у вирусов. "Мне кажется, что любой, от кого вы получаете ДНК, если только это не болезнь, вероятно, является вашим родителем", - сказал Розенберг в интервью LiveScience. "У всех участников есть какой-то маленький кусочек родительского происхождения". Используя это определение, сказал Розенберг, "у бактерий потенциально могут быть тысячи родителей - но обычно не одновременно".
У растений и животных максимальное число родителей ограничено, потому что у каждой особи есть четкое начало и конец. Но нет четкого момента, когда бактерия становится новой особью. Это означает, что максимальное число родителей у бактерии, по словам Розенберга, удивительно велико: оно ограничено только общим числом генов, которые может заменить новый родитель.
