В ближайшие пять миллионов лет мы столкнемся с кризисом, не похожим на все остальные. Нет, не новый ледниковый период или атомная война -- апокалипсис придет изнутри нас самих, из наших генов, которые уничтожат мужчин и будут грозить вымиранием всему человечеству. Даже если мы выживем, эволюция может расколоть человечество на несколько видов, так что многие пары любовников просто не смогут иметь детей.
Тикающая бомба -- это хромосома Y, генетический аппарат, превращающий примерно половину из нас в особей мужского пола. Появившись на сцене миллионы лет назад, хромосома Y правила над прекрасным царством из 1500 генов, но затем "прогнило что-то в Датском королевстве". Сегодня Y скорее старый король Лир, пытающийся удержать власть над 40 с небольшим генами, которые еще остались. И некоторые ученые предсказывают, что в течение пяти миллионов лет исчезнут и эти гены, а, следовательно, и хромосома Y. Когда это произойдет, человечество потеряет свою мужскую половину или должно будет либо вымереть, либо развить иные способы создания мужчин.
Ваш Y обмену не подлежит
Неприятности начались где-то 300 миллионов лет назад (задолго до появления первых динозавров), когда эволюцией были изобретены половые хромосомы млекопитающих. Мы храним наши гены в 22 парах обычных хромосом, но имеем также и две хромосомы, которые определяют наш пол. Если у вас две X -- вы девочка, если одна X и одна Y -- мальчик. Это потому, что Y содержит в себе ген под названием SRY, который заставляет эмбрионы становиться мальчиками. Такая система определения пола используется всеми млекопитающими и многими рыбами, рептилиями, насекомыми и даже растениями.
И есть еще половая репродукция, жизненно важная для выживания вида. Она позволяет нам стирать генетических "паразитов" и предотвращать передачу вредных мутаций будущим поколениям. Две копии каждой хромосомы (одна от мамы, другая от папы) дублируют друг друга. Они обмениваются соответствующими участками, чтобы поврежденные части одной хромосомы могли быть заменены на неповрежденные последовательности из другой. Затем естественный отбор уничтожает потомство, в последовательность ДНК которого закрались ошибки. Такой обмен участками (или рекомбинация) также перетасовывает колоду генов, чтобы в каждом новом поколении были индивиды с разными генетическими признаками, некоторые из которых, возможно, лучше будут подходить под условия окружающей среды.
Но тут-то и случился сбой. Где-то в ходе эволюции Y потеряла способность обмениваться участками. Это в конце концов и привело ее к упадку.
Зачем вы пол переключали?
Однако в начале не было никакой Y-хромосомы. Первые рептилоподобные предки млекопитающих, возможно, не использовали половые хромосомы. Вместо этого каждый нес в себе все гены, необходимые для того, чтобы стать либо самцом, либо самкой. В общем, им был нужен только генетический переключатель, который бы говорил эмбриону, кем ему все же суждено стать, мальчиком или девочкой. Вначале они, возможно, использовали указания окружающей среды, например, температуру, которая до сих пор определяет пол у родившихся рептилий. Некоторые животные были гермафродитами, сочетая в себе признаки и самца, и самки.
Но 300 миллионов лет назад произошло изменение. Ген (предшественник SRY) мутировал так, что любой эмбрион, содержащий его, становился особью мужского пола вне зависимости от температуры. Он стал новым переключателем, вызывающим половое развитие. Эта мутация случилась в одной из пары хромосом, ныне известных нам как X-хромосома. Ей суждено было стать Y-хромосомой, и даже сегодня в ней можно заметить последовательности древней X-хромосомы.
Примерно в это же время часть прото-Y-хромосомы откололась и вновь соединилась, но уже задом наперед. ДНК-последовательность стала идти наоборот и не совпадала с соответствующей частью генов своего партнера. Хуже того, с течением времени еще как минимум три части Y-хромосомы тоже перевернулись. Рекомбинация стала невозможной. Ныне едва ли 5 процентов Y совпадает с X.
Но с тех пор как Y потеряла способность к рекомбинации, в ней стали накапливаться мутации, которые медленно уничтожают содержащиеся в ней гены. И это уже сегодня создает проблемы для мужчин.
Главная неприятность -- вирусоподобные ДНК-паразиты, называемые повторяющимися элементами. Они пытаются копировать себя как можно больше раз и захватить всю Y-хромосому за счет нужных генов. Клетка пытается справиться с ними, делая инфицированные части ДНК неактивными. К сожалению, вместе с "захватчиками" в заключение попадают и нужные гены. Отсюда проблемы. Не менее чем 15 процентов бесплодных мужчин бесплодны именно потому, что потеряли таким образом ключевую группу генов, ответственных за выработку сперматозоидов.
Другая причина того, почему Y так подвержена мутациям, -- то, что она передается следующим поколениям через сперматозоиды. ДНК в сперматозоидах тридцатилетнего мужчины откопирована около 350 раз по сравнению с яйцеклеткой, а ведь каждое копирование хромосомы может вызывать ошибки, приводящие к генетическим мутациям.
Генетик Маршалл Грейвз высчитала, что Y потеряла примерно полторы тысячи генов за 300 миллионов лет -- около 5 генов на каждый миллион. Если исходить из таких темпов и учитывать, что сейчас у Y осталось 40 генов, получается, что до финала остается всего-то 5-10 миллионов лет.
Когда эфиоп превратится в тунгуса
Но что случится, когда Y исчезнет? Обратится ли человечество в прах или станет сапфической утопией, где нет мужчин и женщины рожают детей друг от друга?
Ничего подобного, считает Маршалл Грейвз. Как только Y исчезнет, новый ген в другой хромосоме заменит SRY и спасет человечество от вымирания, и, возможно, изменит облик человечества. И это не такая уж фантастика, как может показаться. Некоторые мутации, которые могут спасти человечество, уже существуют. Они присутствуют у людей, чей физический пол не совпадает с хромосомным, к примеру, люди, которые имеют две X-хромосомы и ни одной Y и все равно остаются мужчинами. К сожалению, они обычно бесплодны, поскольку в Y содержатся гены, ответственные за мужскую фертильность. Но все может измениться. В то время как гены в Y дегенерируют, нечто другое в геноме может занять их место. Это означает, что в ближайшие несколько миллионов лет все гены, ответственные за мужскую фертильность, могут появиться в других хромосомах.
Но, даже избежав вымирания, человечество все равно кардинально изменится. У Курта Воннегута есть роман "Галапагос", где новый ген, заменивший SRY, проявляется в заброшенном уголке мира, и считанные люди с ним остаются единственными из всего человечества, которые могут выжить. Если это произойдет, допустим, у тунгусов, будущее человечество приобретет тунгусские черты. Если у эфиопов, соответственно, будущие люди будут эфиопами.
Но это может произойти сразу в нескольких местах одновременно и по-разному, с разными генами вместо SRY. Таким образом, человечество разделится на несколько видов, которые не смогут оплодотворять друг друга...
Возможно, это уже было в истории. Некоторые антропологи считают, что 35 тысяч лет назад Homo sapiens и неандертальцы были разными видами человека.
Евгения САВИНА
Почему Y?
Наша Y-хромосома распадется, потому что не имела секса на протяжении 300 миллионов лет. И не усмехайтесь. Именно целомудренность Y позволила мужчинам стать рослыми и фертильными. Без этого мужские гены вынуждены были бы идти по тонкой промежуточной линии, чтобы не стать слишком мужественными или слишком женственными. Вот почему Y-хромосомы так распространены в природе, от растений и мух до людей.
Для большинства генов, чтобы выжить в естественном отборе, необходимо эволюционировать так, чтобы приносить пользу одновременно и мужскому, и женскому полу. Это создает конфликт интересов, поскольку у мужчин и женщин различные потребности. К примеру, "функционирующие" груди и широкие бедра нужны женщинам, но бесполезны для мужчин. Так что в лучшем случае ген должен эволюционировать так, чтобы быть компромиссом между мужскими и женскими интересами.
Вот почему так важна неспособность Y-хромосомы обмениваться участками с X-хромосомой. С тех пор как она стала изолированной от X, содержащиеся в ней гены могли передаваться только мужчинам. Гены в Y могут эволюционировать, чтобы усиливать приспособляемость мужчин и не обращать внимания на женщин.
Межполовые спасители человечества
Боли, которые Алексина Барбен почувствовала в паху, ознаменовали конец ее беззаботной жизни. Родившаяся в 1838 году во Франции, она работала учительницей в женском пансионате. Вызванный врач обнаружил, что, несмотря на то, что у нее есть вагина, у нее также есть яички (тестикулы), которые опустились, став причиной боли. Судья определил, что юридически она является мужчиной. В итоге она была изгнана из женской школы и закончила жизнь самоубийством.
В девятнадцатом веке не редкостью были длинные трактаты по медико-юридическим вопросам межполовых людей -- индивидов, чья анатомия не подпадала в точности под определение мужского и женского. Одни люди могли физически быть одного пола, но носить в себе хромосомы другого (так называемый "противоположный пол"). Другие могли иметь двоякие гениталии с рождения.
Межполость происходит от мутаций в ключевых генах. Мутации в гене SOX9 могут превратить XY-эмбрионы в женщин противоположного пола. С другой стороны, если конец Y-хромосомы, где содержится ген SRY, делающий эмбрион мужчиной, отрывается и прикрепляется к X-хромосоме, то это может превратить XX-эмбрионы в мужчин противоположного пола. Все они стерильны: не так-то просто заменить 40 генов Y-хромосомы. Отсюда и происходят медико-юридические казусы, которые выливаются в проблемы и дискриминацию тех, кто не похож на остальных людей. Но по иронии судьбы межполовые люди могут в один прекрасный день спасти все человечество от вымирания. Эволюция уже эксплуатирует межполость для создания у животных новых механизмов, определяющих пол. Есть, например, европейский крот, в популяции которого существуют не самцы и самки, а самцы и гермафродиты с женским уклоном.
"Это может также стать и будущим человечества", -- говорит Маршалл Грейвз. Если Y-хромосома в конце концов все же сожмется, допустим, до четырех генов, мутации в которых производят сегодня на свет межполовых людей, на место SRY может прийти нечто иное, что сделает этих людей вполне фертильными. И эти межполовые люди смогут дать эволюционный выход из тупика гибнущей Y-хромосомы.
Фактор X
Как ни прискорбно это для мужчин, но именно женщины даровали человечеству ум. Согласно новой теории, наши предки-самки были достаточно умны, чтобы при выборе партнера ставить мозги выше мускулов. А если бы те самки предпочли исключительно накачанных самцов, мужчины до сих пор могли бы лазить по деревьям в Африке вместе с шимпанзе и гориллами.
Новая теория родилась в результате изучения IQ. Средний IQ мужчин и женщин практически одинаков. Но при более пристальном рассмотрении выявляются странные различия: у мужчин более широкий диапазон (среди них больше умственно отсталых и больше гениев), а матери чаще передают своим детям душевные расстройства. Подобные странные факты привели тридцать лет назад американского ученого Роберта Лерке к предположению, что большинство генов, ответственных за ум, расположены в хромосоме X.
Теперь же данную теорию поддержали немецкие генетики. С их точки зрения, хромосома X не только играет главную роль в интеллекте, но и доказывает, что поколения самок предпочитали выбирать в партнеры башковитых самцов. И именно постановка на первое место интеллекта запустила процесс, который создал наши ужасно умные мозги.
Мысль о том, что выбор партнера оказывает влияние на эволюцию, стара, как и сам Дарвин. Он был убежден, что только выбор самки может объяснить такие странные черты, как хвост павлина и грива у льва, не имеющие практического значения в деле выживания. Человеческий мозг, похоже, развился, главным образом, для привлечения самок. По крайней мере, в этом уверен Джеффри Миллер из университета Нью-Мексико в Альбукерке, автор книги "Мутированный ген".
В нашем организме 23 пары хромосом: 22 аутосомы, которые не определяют пол, и определяющая его 23-я странная пара. Хромосома X и гораздо меньшая хромосома Y на самом деле и не пара вовсе. У мужчин по одной копии каждой из этих хромосом. У женщин -- две хромосомы X. То есть, мы имеем по две копии каждого гена, расположенных в аутосомах, а у мужчин -- всего лишь одна копия любого гена в хромосоме X. Именно из-за этого и действует половой отбор.
Эволюция происходит из-за генетической мутации. Но большинство мутаций рецессивны -- мутированный ген имеет своей парой нормальный ген, поэтому никакого эффекта не проявляется. Вот почему редко проявляются мутации в аутосомных генах. Другое дело -- мутация в хромосоме X (Х-связанная). Она проявляется у всех мужских особей, даже если она рецессивна, поскольку у мутировавшего гена нет соответствующего парного гена в хромосоме Y, который бы "отменил" мутацию. И женщины замечают "странность" мужчины с мутированным геном в хромосоме X, и если эта "странность" им нравится, то она переходит в следующее поколение.
Представьте себе, что в нашем далеком прошлом у одного члена племени произошла такая мутация. Это могло случиться с представителем любого пола, но проявиться могло только у мужчин. Мужчина в результате мутации родился более умным и стал крайне привлекательным для женщин племени, которые выбирали его в качестве партнера, чтобы передать мутированный ген своим дочерям (сыновьям передается нормальная Y-хромосома отца, поэтому они не могут получить X-связанный ген). Выросшие дочери имеют только одну копию мутированного гена, который никак не проявляется, но они могут передать его следующему поколению. Самки предпочитают умных партнеров, и мутированный ген вскоре становится распространенным. В конце концов, он распространяется настолько, что увеличивается число женщин, которые имеют две копии этого гена, и таким образом он уже не рецессивный, а вполне действующий. Любая другая X-связанная мутация, повышающая интеллект, распространяется точно так же. Чтобы читательницы не слишком задирали нос, нужно отметить, что мужчины все-таки поумнели первыми.
Но где доказательство того, что женщины выбирали умных мужчин в качестве отцов для своих детей? Если это действительно так, то умники должны быть чертовски привлекательными для женщин в дни перед и после овуляции. В ходе эксперимента с участием студенток Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Джеффри Миллер обнаружил, что в дни, наиболее благоприятные для зачатия, женщины склонны выбирать умных, творческих мужчин, в другие дни месяца -- мужчин с другими достоинствами.
Впрочем, Миллер уверен, что этот процесс не односторонний и именно из-за этого оба пола одинаково умны. Когда наши предки-мужчины стали использовать свою башковитость для привлечения потенциальных партнерш, женщинам также понадобился ум, чтобы заметить это и очаровывать мужчин, заставляя их оставаться рядом и помогать в воспитании детей.
Мужчины больше не нужны!
По крайней мере, в процессе зачатия
Ученые разработали новую скандальную технологию: искусственное создание человеческой эмбриональной клетки. После этого прорыва собственное потомство могут получить гомосексуальные и лесбийские пары -- и мужчина становится излишним для продолжения рода.
Сперматозоид станет атавизмом?
Недавно венгерский медик Золт Надь опроверг элементарную теорию своей гильдии: то, что новый человек возникает только в результате соединения мужской и женской половых клеток. Свое утверждение Надь может подтвердить двумя доказательствами, которые в глубоко замороженном состоянии хранятся в клинике репродукции Сан-Паоло. О его открытии, полагает он, студенты биологии "через 200 лет будут читать в учебниках".
И его имя будет стоять в энциклопедии под буквой Г. Гаплоидизация -- таково краткое обозначение его техники, при помощи которой женщины без яйцеклеток могут получить генетически свое потомство, а гомосексуальные пары -- зачать собственных детей.
Вместе с чешским коллегой Яном Тезариком Надю удалось яйцеклетку с удаленным ядром оснастить наследственной информацией обычной клетки тела и затем оплодотворить ее сперматозоидом. Более того, сперматозоид при зачатии в пробирке может быть заменен на обычную клетку тела -- как это продемонстрировано в опытах на мышах, проведенных австралийскими исследователями.
Разработка этой репродуктивной техники пока еще находится на экспериментальной стадии. Авторитетный журнал Human Reproduction недавно посвятил ей сразу несколько статей. Помимо Надя и Тезарика над новыми способами работают корифей репродукции из Нью-Йорка Джанпьеро Палермо и австралийская исследовательница Орли Лэхам-Каплан.
При помощи гаплоидизации специалисты по оплодотворению надеются дать потомство многим бесплодным парам. Палермо хочет помочь не только женщинам, но и мужчинам без зародышевых клеток. "Желание мужчин передать собственную наследственность гораздо сильней, чем у женщин", -- утверждает он.
Женщины родят только девочек!
Теоретически новая техника может расширить круг клиентов: дать генетически родных детей гомосексуальным и лесбийским парам. Прежде такие однополые пары вынуждены были обращаться к спермадонорам или суррогатным матерям. Правда, в новой форме репродукции скрыты большие генетические опасности, особенно для ребенка, полученного от двух мужчин, поэтому большинство работающих над этим ученых предпочитают не обсуждать эту возможность. Однако руководительница австралийской группы Лэхам-Каплан в одном из интервью все же упомянула идею "лесбийского потомства". При этом возник еретический вопрос: "После разрешения гомосексуальных браков не будет ли логично дать возможность таким парам размножаться?"
При зачатии потомства из клетки тела и сперматозоида двух мужчин (способ назван "диандрией", от греческого andres -- мужчина) теоретически может получиться как мальчик, так и девочка. При зачатии из двух женских клеток ("дигиния", от gyne -- женщина) может родиться исключительно девочка.
Новых людей заморозили
Тем, что такие причудливые размышления вообще стали возможны, человечество обязано чисто исследовательской удаче, которая выпала на долю Золта Надя в репродуктивной клинике Сан-Паоло в феврале 2000 г. Медик курировал двух женщин, у которых не было способных к оплодотворению яйцеклеток. В то же самое время в клинике находилась женщина, готовая отдать свою яйцеклетку для задуманного эксперимента. И Надь приступил к работе на микроманипуляторе. Сначала он удалил наследственную информацию из здоровой яйцеклетки и в эту клетку без ядра инъецировал ядро клетки тела бесплодной женщины. Затем он оставил эту яйцеклетку на 14 часов, -- и само собой произошло то, что в биологии прежде считалось немыслимым.
Если в каждой клетке тела присутствует полная информация в виде двойного набора хромосом, то в яйцеклетке ее только половина: в конце концов она объединяется с генетическим материалом сперматозоида в новом клеточном ядре. В этом процессе деления пополам, который в естественных условиях постоянно происходит в эмбриональных клетках, возникает некое молекулярное веретено, растягивающее наследственный материал.
Именно такое деление пополам произошло в пробирке Надя и Тезарика, во всяком случае, неестественным образом, с введенным из чужой клетки тела наследственным материалом. "Хромосомный набор клетки разделился пополам и, наконец, слился с наследственным материалом введенного сперматозоида, -- рассказывает Надь. -- Так возник генетически абсолютно новый индивидуум".
Но это еще не все. Надь и Тезарик наблюдали, как две искусственно оплодотворенные таким образом клетки начали делиться, -- признак того, что процесс слияния прошел успешно. "Мы были взволнованы и одновременно смущены, что наш импровизированный эксперимент действительно удался", -- вспоминает Надь.
Исследователи были напуганы собственной смелостью. "При делении набора хромосом или при дальнейшем слиянии могли возникнуть генетические дефекты", -- опасался Надь. В конце концов, для того, что они делали, не было никакого научного опыта.
Не долго думая, они заморозили оба возникших эмбриона на двуклеточной стадии. Зародыши все еще находятся в жидком азоте и ждут, что когда-нибудь будут пересажены в матку. Но до этого пройдут многие годы. Так как прежде неугомонным ученым нужно наверстать то, что они, собственно, должны были сделать до того, как отважились на эксперимент на людях: провести генетические исследования на эмбрионах животных.
И Надь с коллегами успешно проводят соответствующие исследования. Ветеринары поставляют им эмбрионы коров, выросшие до 16-клеточной стадии. Результаты Надь намерен представить на конгрессе Американского общества репродуктивной медицины (ASRM), который состоится в октябре в Сиэтле.
Кто пойдет королевской дорогой?
Тем временем конкурент Надя Палермо из США тем же способом получил мышиные эмбрионы и изучил их гены. "Мы отдаем себе отчет, что при такой технике могут возникнуть тяжелые генетические дефекты, особенно при делении клетки с искусственно введенным наследственным материалом", -- поясняет Палермо.
Насколько рискован новый способ, показывает то, как редко при помощи него ученым удавалось зачать эмбрион животного. "Наши шансы на успех составляют жалких шесть процентов. Сейчас мы усиленно работаем над тем, чтобы зачатое таким образом животное могло родиться", -- сообщает Палермо.
Вольфганг Вюрфель, директор Мюнхенской клиники репродукции, критикует "стремление к славе" своих коллег. "Только чтобы войти в учебники истории, они устраивают опыты над людьми, не понимая клеточно-биологических процессов такой техники". Вюрфель удивлен, "что природа допускает подобные манипуляции", и он предостерегает: "Одновременно такие исследования готовят злые сюрпризы".
Его коллега Файхтингер из Вены считает гаплоидизацию чем-то вроде королевского пути, перед которым теперь стоит их гильдия. "Благодаря этой технике мы можем спокойно забыть о клонировании", -- радуется австрийский профессор. Он ссылается на тех пациентов, чьей единственной надеждой прежде было спорное генетическое клонирование собственных детей: на людей без здоровых яйцеклеток или сперматозоидов.
Гаплоидизация, полагает Файхтингер, дает решительное преимущество. Если при клонировании генетически "копируется" лишь одна личность, то при гаплоидизации смешивается наследственный материал двух персон -- и новый человек возникает, как и при обычном зачатии. Файхтингер: "Мы лишь немного помогаем природе в скачке. При этом медикам нельзя ставить никаких этических упреков".
0 коммент.:
Отправить комментарий