Пятьдесят восемь поколений клонов: двадцатилетний эксперимент закончился смертельным исходом

В 2005 году японский биолог Терухико Вакаяма из Университета Яманаси поставил эксперимент, который должен был продлиться два десятилетия. Он и его команда клонировали самку мыши. Затем они клонировали её клон. Затем клона клона. И так далее — поколение за поколением, пока цепочка не достигла пятидесяти восьми звеньев, не считая исходной мыши. Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, оказались для исследователей неожиданными. И тревожными.

Первые двадцать пять: обнадёживающее начало

На начальном этапе эксперимент шёл гладко. Клоны выглядели нормально. Они жили столько же, сколько обычные мыши. У них не было видимых уродств или отклонений в поведении. Команда Вакаямы проводила генетический анализ, сравнивая ДНК клонов ранних поколений с ДНК исходной мыши. Различий не находили.

Казалось, что млекопитающих можно клонировать бесконечно. В природе существуют организмы, которые размножаются клонированием естественным путём — гидры, коралловые полипы, некоторые растения. Почему бы не распространить этот принцип на мышей, коров, овец? А если получится с мышами, то почему не с тиграми, не с пандами, не с мамонтами?

Но природа готовила сюрприз.

После двадцать пятого: первые тревожные звоночки

Где-то после двадцать пятого поколения что-то пошло не так.

Клоны из поздних поколений спаривались с обычными самцами. Оплодотворение происходило нормально. Но эмбрионы начинали разрушаться на ранних стадиях развития. Они просто переставали расти и погибали.

Исследователи проверили несколько возможных причин. Они подозревали, что химическое вещество, которое они использовали для «перепрограммирования» ядер клеток — вещество под названием трихостатин А, — могло терять эффективность с каждым новым поколением. Анализ показал: нет, вещество работало как надо.

Они подозревали эпигенетические аномалии — изменения в работе генов, которые не затрагивают саму последовательность ДНК. Ничего подобного обнаружено не было.

Эмбрионы, выращенные в пробирке, развивались нормально.

Разгадка таилась глубже.

Мутации: невидимый груз, накапливающийся с каждым шагом

Когда учёные наконец провели полное секвенирование геномов клонов из разных поколений, они увидели правду. С каждым новым клонированием в ДНК накапливались мутации. По отдельности каждая мутация могла быть незначительной. Но они складывались. Слой за слоем, как камни в мешке, который нёс путник.

К двадцать седьмому поколению груз стал ощутимым. Мутации начали влиять на фертильность. Клоны всё ещё могли жить, но воспроизводить потомство становилось труднее.

К пятьдесят восьмому поколению груз стал смертельным. Клоны умирали на следующий день после рождения. Их организмы, отягощённые сотнями мелких генетических поломок, не могли поддерживать жизнь.

Парадокс: здоровые клоны с больной ДНК

Самое странное открытие эксперимента заключалось в том, что многие мыши-клоны с множеством мутаций прожили вполне здоровую жизнь. Они бегали, ели, спаривались с неклонированными особями и давали здоровое потомство. Внешне ничто не выдавало в них носителей разрушительного генетического груза.

Мутации не убивали особь. Они убивали её следующих клонов.

Каждое новое клонирование умножалось на предыдущие мутации. Как копия копии копии в старом ксероксе — с каждым разом изображение становилось всё более размытым, пока не превращалось в нечитаемое пятно. Только здесь «изображением» была сама способность к жизни.

Что это значит для будущего клонирования

Со времён появления Долли — первой клонированной овцы, родившейся в тысяча девятьсот девяносто шестом году, — учёные обсуждали возможности клонирования. Спасти вымирающие виды. Вернуть к жизни уже исчезнувших животных. Создавать элитные породы скота с идеальными характеристиками.

Двадцатилетний эксперимент Вакаямы ставит под вопрос все эти планы. Если мутации накапливаются с каждым поколением клонов, то бесконечное клонирование невозможно. Рано или поздно — и, как показал опыт с мышами, довольно рано — генетический груз становится смертельным.

Авторы исследования формулируют вывод жёстко: «Практическое применение клонирования млекопитающих требует более глубокого понимания этих биологических ограничений». И добавляют то, что звучит как напоминание о мудрости эволюции: «Половое размножение необходимо для долгосрочного выживания видов млекопитающих».

Природа, кажется, предусмотрела ловушку для тех, кто попытается обойти её законы. Два родителя, смешивающие свою ДНК, — это не просто способ размножения. Это механизм очистки генома от мутаций. Каждое новое поколение, рождённое половым путём, получает «свежий» набор генов, в котором вредные мутации отсеиваются естественным отбором.

Клонирование обходит этот механизм. И расплата за это — накопленный груз ошибок, которые некуда сбросить.

Вопросы, которые остаются без ответа

Что произойдёт, если попытаться клонировать не мышь, а животное с более долгой жизнью — корову, лошадь, человека? Будут ли мутации накапливаться с той же скоростью? Или у разных видов существуют разные пороги толерантности?

Можно ли как-то «чистить» геном клонов от накопленных мутаций между поколениями? Или это принципиальное ограничение, которое невозможно преодолеть?

И самый тревожный вопрос: сколько невидимых мутаций уже накоплено в клонированных животных, которые сегодня живут на фермах и в лабораториях? Они выглядят здоровыми. Но что произойдёт, если их начнут клонировать дальше? И что произойдёт, если их потомство скрестят между собой?

Двадцать лет. Пятьдесят восемь поколений. Около тысячи двухсот мышей. И одна простая истина, которую природа подтвердила снова: некоторые вещи нельзя копировать бесконечно. В каждом новом клоне — тень предыдущего. И тени имеют свойство сгущаться.