У ящериц Ростомбекова с Южного Кавказа нет самцов. Яйца они откладывают в одиночку. Такой способ размножения — партеногенез — практикуют немало рептилий, разные беспозвоночные, отдельные виды рыб и амфибий, а в исключительных обстоятельствах даже некоторые птицы. Люди, как и прочие млекопитающие, так себя не ведут — если не считать мифических персонажей вроде античной богини Геры, которая родила Гефеста «не познавши любовных объятий». Мы тоже научились размножаться необычными способами, например, заводить детей «в пробирке» и даже зачинать их «от трех родителей». А может родитель быть один?
6 ноября 1955 года британский таблоид Sunday Pictorial опубликовал необычное объявление: разыскивались женщины, убежденные в том, что зачали своих детей без участия мужчин. Никакого вознаграждения «непорочным матерям» не полагалось — только удовлетворение личного любопытства и участие в научном эксперименте. А сама идея эксперимента возникла незадолго до того у генетика Хелен Спервей (Helen Spurway): она заявила, что люди теоретически могут размножаться партеногенезом — и предложила способ это проверить.
Возможных механизмов непорочного зачатия ученые придумали два. Либо это аналог клонирования, при котором зародыш отпочковывается от материнской клетки и получается полной генетической копией матери. Либо это самооплодотворение, то есть яйцеклетка сливается с другой половой клеткой или просто в одиночку удваивает свой набор хромосом. В любом из вариантов ребенку достаются только гены матери — хотя, возможно, и не все. Поэтому заявки Sunday Pictorial принимал только от пар «мама-дочка», причем желательно очень похожих друг на друга. После тщательного отсева таких заявок осталось 19.
На первом же этапе лондонские врачи, к которым обратились сотрудники газеты, отсеяли 11 пар. В них, как быстро выяснилось, матери не очень хорошо представляли себе, что означает «без участия мужчин» (многие думали, что это означает беременность без нарушения целостности девственной плевы). За оставшихся взялись ученые — нужно было доказать, что девочки не носят в своих клетках никаких «чужих» генов.
Секвенировать тогда еще не умели, поэтому врачам пришлось довольствоваться известными на тот момент признаками родства — и проверять, что девочки не унаследовали ничего такого, чего не было бы у их матерей. После того, как у всех участниц определили основные группы крови (AB0 и резус-фактор), потенциально партеногенетических пар осталось четыре. После теста на менее известные антигены на поверхности эритроцитов — всего две. Еще одна пара не выдержала проверки на цвет глаз: у матери они были голубыми, а у дочери — темно-карими (обычно ген темного цвета глаз доминирует над светлым, поэтому если бы у матери был соответствующий ген, он бы проявился и сделал глаза темнее). Осталась только Эммимари Джонс, которая утверждала, что зачала, когда лечилась в больнице от ревматизма, где за ней ухаживали только женщины.
Эммимари и ее дочь Монику испытали еще несколькими способами. Например, врачи измерили концентрацию антигенов группы крови в их слюне (не у всех людей они выделяются в физиологические жидкости, это свойство доминантное). А еще предложили им попробовать фенилтиомочевину — поскольку способность чувствовать ее горький вкус всегда наследуется и хорошо проявляется. Но по всем пунктам мать и дочь полностью совпали.
Наконец, исследователи решили проверить их на тканевую совместимость и пересадили по участку кожи от Эммимари Монике и наоборот. Если бы дочь несла чьи-то чужие гены, то материнский организм быстро начал бы отторгать ее кожу. В результате эксперимента, правда, лоскуты не прижились ни на матери, ни на дочке: от Эммимари он отвалился через месяц, а тот, что у Моники, лишился своих сосудов за шесть недель — и его удалили.
На этом экспериментальные идеи у врачей иссякли, и они заключили: опровергнуть гипотезу о партеногенетическом происхождении Моники они не могут.
Почему так нельзя
Сегодня, конечно, решить эту проблему было бы сильно проще, вот только никаких образцов с тех пор не сохранилось. Да и ученые перестали искать примеры «непорочного зачатия» среди людей, оставив надежду что-то найти. Все потому, что других партеногенетических млекопитающих до сих пор никто не встречал — ни в лаборатории, ни тем более в дикой природе. Так что если бы Моника Джонс действительно оказалась партеногенотой, это стало бы сенсацией, причем не только в медицине, но и в зоологии.
Размножаться в одиночку млекопитающим не дают несколько барьеров. Первый из них — это незрелость яйцеклетки. Бóльшую часть своей жизни — а это десятки лет, с момента появления в организме эмбриона и до созревания в яичнике взрослой женщины, — она проводит недоделившейся. В ней два набора хромосом, которые готовы разойтись — но не расходятся, поэтому и полноценной половой клеткой (у нее набор хромосом должен быть один) ее считать в строгом смысле еще нельзя. Даже когда яйцеклетка отправляется из яичника в матку, она все еще находится в таком замороженном состоянии — пока не встретит того, кто может вывести ее из многолетнего забытья.
Для того, чтобы «включить» яйцеклетку, нужно наполнить ее цитоплазму кальцием, это запустит деление. Кальций хранится внутри ее органелл, но «кингстоны» открываются только по команде — ее и подает сперматозоид. Сливаясь с яйцеклеткой, он запускает сигнальный каскад, который сначала помогает ей дозреть — то есть отпочковать второе полярное тельце. А потом уже оба набора — прибывший в сперматозоиде мужской и принимающий его женский — начинают готовиться к первому делению в жизни нового организма.
Чтобы взять ситуацию в свои руки, не дожидаясь команды сперматозоида, яйцеклетке пришлось бы научиться генерировать нужный сигнал самостоятельно. Большинство яйцеклеток позвоночных этого не умеют — и, например, некоторым рыбам, которые встали на путь партеногенеза, приходится принимать команду от сперматозоида другого вида. Икринка впускает в себя чуждый сперматозоид, а потом выбрасывает наружу его хромосомы и дальше делится сама (это называют гиногенезом). Так делает и сперма самцов некоторых рыб, которые освоили однополое размножение — она оплодотворяет яйцеклетку и выталкивает наружу ее ядро (а это уже андрогенез).
Млекопитающие за подобным замечены никогда не были. Но время от времени их яйцеклетки начинают размножаться без команды сперматозоида и не там, где это положено, в маточных трубах, — а, например, прямо в яичнике. Так у женщин может появиться опухоль, состоящая из разных типов эмбриональных тканей — тератома. В ней могут быть мышцы, жир, кости, нервы и даже зубы с волосами. Иногда тератома приобретает черты настоящего человеческого зародыша: с зачатками головы, хвоста, конечностей и половых органов.
Андрогенез у людей, кстати, тоже встречается. Это происходит, если до или после оплодотворения собственное ядро яйцеклетки разрушается. Тогда в ее опустевшей оболочке остается только оплодотворивший ее сперматозоид (а то и несколько) и подменяет своими генами материнские. Получившаяся клетка начинает дробиться, но ручек и ножек у нее не вырастает — образуется просто клеточная масса, которая активно делится и может заполнить всю матку. Это называют пузырным заносом.
Как яйцеклеткам удается дозреть самостоятельно и что для них становится толчком вместо сперматозоида, до сих пор непонятно. Но этот эффект несложно воспроизвести в лаборатории — достаточно обработать яйцеклетки кальцием. После такого яйцеклетка или не завершает свое деление и остается с двойным набором хромосом, или завершает, но взамен выкинутых хромосом делает копию с тех, что остались в одиночестве. А потом начинает дробиться, как если бы она была по-настоящему оплодотворена, — по крайней мере, из нее получаются вполне обычные клеточные шарики-бластоцисты.
Может ли в результате такой операции родиться здоровый ребенок, и не произошло ли что-то подобное с Эммимари Джонс — неизвестно. Подсаживать такие бластоцисты в организм матери запрещено, нельзя и выращивать их в лаборатории дольше определенного срока (о том, откуда берутся эти запреты, наш материал «14 дней спустя»). Но эксперименты на мышах показывают, что искусственные партеногенетические бластоцисты не жизнеспособны. Не могут стать человеком и тератомы — даже если они отдаленно похожи на него по очертаниям, у них все равно не бывает настоящей плаценты, и выносить их нельзя, нужно сразу удалять. Партеногенотам мешает выжить — по крайней мере, у млекопитающих — другой барьер: отец участвует в генетическом воспитании детей, а не просто «будит» яйцеклетку.
Cперматозоиды проникают в яйцеклетку коровы (P. Hyttel et al. / Anatomy and Embryology, 1988)