Бесконечно клонировать одну и ту же особь невозможно. 20-летний эксперимент показал, что к 58-му поколению повторное клонирование одной и той же мыши достигает предела.
Иными словами, бесполое размножение мышей и, скорее всего, вообще млекопитающих нежизнеспособно — в клонированной линии очень быстро накапливаются крупные мутации.
Лимит на повторное клонирование справедлив, видимо, для любого позвоночного. А исследование важно в первую очередь для сельского хозяйства, считает эволюционный биолог Майкл Линч из Университета штата Аризона в Темпе.
«При любом разведении животных, как только мы получаем оптимальный геном, лучший способ его сохранить — это клонирование, если бы не проблема мутаций», — объясняет он.
Накопление мутаций особенно опасно для популяций, размножающихся бесполым путем, поскольку их геномы не смешиваются с геномами других популяций. «Раз мутация попала в линию, она остается там навсегда, — говорит Линч. — Обратного пути нет».
Первооткрыватель ошибался
Эксперимент, результаты которого опубликованы в Nature Communications, проводил репродуктивный биолог Терухико Вакаяма из Университета Яманаси в Кофу, который вместе с коллегами в 1997 году получил первую клонированную мышь. С тех пор он всячески расширял сферу научного интереса в этом направлении. Для клонирования он использовал ядра живых мышей, мертвых мышей, мертвых мышей, пролежавших в морозильнике 16 лет, лиофилизированных клеток и клеток из мышиной мочи; сейчас пытается клонировать мышей из клеток, выделенных из мышиных фекалий. Вместе с коллегами он также успешно использовал лиофилизированную сперму для оплодотворения мышиных эмбрионов — «как растворимый кофе», говорится на его сайте, — которая почти шесть лет провела на Международной космической станции.
«Все темы в моей лаборатории связаны с целью навсегда сохранить генетические ресурсы всех видов животных», — подчеркивает Вакаяма.
К эксперименту он вместе с супругой и коллегой Саякой Вакаямой приступил в январе 2005 года. К 2013 году родилось 25 поколений клонов, и ученый решил, что клонировать повторно одну и ту же особь можно бесконечно.
Но вскоре начались проблемы. Хотя супруги Вакаяма старались поддерживать неизменные условия экспериментов, после 27-го поколения клонировать мышей становилось все труднее. К 58-му поколению они вообще перестали получать жизнеспособных клонов.
Причиной тому серьезные мутации, затронувшие саму последовательность ДНК — их частота у клонов примерно в три раза превышала таковую у обычных мышей. Особенно крупные перестройки ДНК начали накапливаться в поздних поколениях: целые фрагменты хромосом удалялись, переворачивались или перемещались с одной хромосомы на другую. Одна из Х-хромосом была утрачена полностью. В конечном счете этот генетический хаос сделал невозможным дальнейшее клонирование.
Что делать
Это первое экспериментальное подтверждение, что накопление мутаций при бесполом размножении одной линии приводит в конечном итоге к прекращению ее существования, комментирует репродуктивный биолог Ацуо Огура из Центра биоресурсов RIKEN в Цукубе. По его словам, оно служит важным предупреждением специалистам, занимающимся сохранением ценных сельскохозяйственных животных: «Если цель — сохранить выдающийся скот с помощью клонирования, разумно заранее заготовить большое количество соматических клеток для клонирования и избегать повторного серийного клонирования из поколения в поколение».
Макак-резусов впервые удалось успешно клонировать, усложнив «методику овечки Долли»
Клонирование уже с нами. Что оно принесет человечеству
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX