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».

С одной стороны, было бы здорово иметь двойников, чтобы успевать все и сразу. А с другой — идентичное тело еще не означает полную копию с воспоминаниями, чувствами, эмоциями, то есть проявлениями живого, натурального человека. Да, и в кино тема клонирования больше напоминает фильм ужасов, а не идиллию. В общем, вопросов больше, чем ответов. Попробуем разобраться. 

Первые клоны

Клонировать живых существ ученые пытались давно. Например, оксфордские биологи клонировали шпорцевых лягушек еще в 1962 году, а русским ученым удалось в 1987 году создать путем ядерного переноса эмбриональных клеток биологический активный клон белой мыши.

Самым успешным клоном, появившимся на свет естественным образом из утробы суррогатной матери 5 июля 1996 года, был ягненок. Из замороженной клетки вымени овцы породы Финский Дорсет взяли ядро и поместили его в половую клетку — ооцит — другой овцы, шотландской черноголовой, предварительно убрав генетический материал из этой половой клетки. Таким образом, создали эмбрион, который затем и был пересажен суррогатной самке. Так и получилось у овечки три матери.

Поначалу у овечки даже имени не было, только идентификационный номер — 6LL3. Но после ее назвали Долли, и она стала самой известной овцой в мире за всю историю человечества. Прожила Долли 6,5 лет и родила шесть здоровых ягнят. Умерла 14 февраля 2003 года от прогрессирующего заболевания легких.

После смерти ее чучело установили в национальном музее Шотландии. За стеклом Долли выглядит так, как будто замерла для очередной фотосессии. Их было столько в жизни этой овцы, что клон сама стала поп-звездой, как и певица, в честь которой ее назвали. 

Краткая история клонирования животных по годам: 

• 1962 – создание клона лягушки;
• 1996 – овечки Долли;
• 1998 – мыши;
• 2000 – свиньи и козы;
• 2002 – кролика;
• 2003 – оленя и лошади;
• 2004 – кошки;
• 2005 – собаки;
• 2018 – макаки Чжун-Чжун и Хуа-Хуа.

От котика до дедушки 

Если в 2018 году ученым удалось клонировать приматов, то можно предположить, что следующие на очереди мы, люди. Но не все так просто.

ЮНЕСКО запретила клонирование человека еще в 1997 году. Буквально через год после появления на свет овечки Долли. Виной тому во многом стала паника, которую тогда разогнали мировые СМИ. Появились мрачные и фантастические предсказания: людей начнут клонировать, кто-то захочет возродить Эйнштейна, а кто-то — Гитлера… И что все это в итоге может привести к вырождению человека.

В общем, человечество еще сомневается — есть ли у нас моральное право вторгаться в столь высокие материи. 

Но, если клоны— это ближайшее будущее, то каким оно будет? Это будут копии без разума и души? Будет ли каждый из них точной копией прототипа или отдельной личностью? Многие футурологи рассматривают клонирование как возможность восполнить потерю близкого человека. Кстати, ученые уже умеют «воскрешать» домашних любимцев. 

В 2014 году такса по кличке Мини-Винни была клонирована учеными из Южной Кореи из клеток кожи 12-летней таксы Винни. А затем отправлена хозяйке в Британию. Ребекка Смит очень переживала, что когда-то лишится своего питомца, поэтому решилась на такой эксперимент. Несколько лет клон и оригинал прожили под одной крышей. К сожалению, старшую Винни сбила машина. Мини-Винни не только помогла хозяйке пережить утрату, но и подарила ей еще двух здоровых щенков. Клонировать можно и других домашних животных. В Америке бабушки давно заказывают клонирование своих котиков, на случай смерти питомца. Клонируют также породистых лошадей.

Казалось бы, то же самое можно делать и с людьми. Клонировать любимого дедушку, пока он еще жив. Или наплодить детей с генами разных гениев, чтобы они изменили облик всего человечества. Но на практике картина выглядит не так оптимистично. 

Гены гения или… злодея

Люди часто думают, что гены детерминируют развитие. То есть, если у вас ДНК великого ученого, то вы тоже обязательно станете светочем науки. А если — великого злодея, то рано или поздно вы тоже попробуете захватить мир.

С точки зрения науки — это полная чушь. Подтверждение чему монозиготные близнецы. Биологически по факту они клоны, только естественного происхождения. А какие разные характеры! Да и внешне их не так уж и сложно отличить друг от друга. Пара часов знакомства с близнецами, и вы легко справитесь с этой задачей. Хотя перед вами два абсолютно генетически идентичных существа.

Многие склонны переоценивать роль генов в становлении личности. Среда оказывает основное воздействие на становление личности. Поэтому двух одинаковых людей в принципе не может существовать, даже если один из них — клон из пробирки.

То есть пытаться клонировать Эйнштейна, Пикассо или Моцарта — бессмысленно. Мы не получим новых достижений в физике, шедевров в живописи или музыке. А получим просто массу похожих на гениев людей. Причем, даже не факт, что они выберут те же профессии. 

Не исключено, что клоны великих людей начнут вести жизнь простых обывателей. Только представьте себе: Моцарт, стоящий за кассой в супермаркете, дворник Эйнштейн, маляр Пикассо...  

Идея клонировать гения или близкого человека получается лишенной смысла. Это будет абсолютно другая личность. 

Кроме того, саму технологию клонирования сложно назвать успешной. С той же овечкой Долли ученые провели 276 неудачных попыток. И лишь 277-я принесла успех. А еще — некоторые организмы сложнее генетически продублировать, чем другие. Собак труднее клонировать, чем кошек. А крыс клонировать еще труднее, чем собак.

Люди — самый сложный объект. По оценкам ученых, шансы на успех — около процента. То есть, чтобы получить клон одного человека, понадобится 100 суррогатных матерей. В общем, клонирование — очень сложная процедура, которую невозможно поставить на поток. Так что все эти фантазии про суперзлодея, построившего завод для создания армии клонов, — утопия.   

Тогда зачем это надо? Технологии будущего

Каждые 30 секунд в мире умирает пациент, которого можно было бы спасти с помощью замены органа. Успешно делать пересадки научились еще 55 лет назад. Но с тех пор особого прогресса в этом направлении нет. Основная проблема — дефицит донорских органов. Могли бы клоны оказать людям неоценимую услугу в этом плане и какой ценой? 

Даже если отбросить этические терзания, клонов на органы придется выращивать многие годы. Это долго и очень дорого. Но прогресс не стоит на месте. Современные технологии уже позволяют выращивать отдельные органы из тканей самого реципиента. Причем, всего за полтора-два месяца. 

Ученые берут образцы клеток, желательно того органа, который требует воссоздания, и размножают на подложке из специального биоматериала, который саморазлагается в течение нескольких месяцев после имплантации. Растят орган в специальном реакторе при температуре 37 ℃ и уровне кислорода, необходимом для жизни человека. Пока орган развивается, его еще и тренируют с помощью механических нагрузок. 

Уже удалось вырастить кожу, мышечную ткань, кости, кровеносные сосуды, мочевой пузырь, сердечный клапан, печень, почку, ухо и палец. 

Некоторые «изделия» были реально пересажены пациентам. А уже в ближайшие десятилетия эти технологии станут массовыми. Встает резонный вопрос — зачем нам тогда клоны? 

Когда клоны незаменимы

Ответ на этот вопрос дает научно-фантастический фильм «Луна 2112»: чтобы работать в тех условиях, где человеку работать тяжело и даже опасно. Например, на космической станции, при разборе последствий землетрясений и других катастроф. То есть выполняя самую тяжелую физически и опасную для жизни человека работу. 

Но для этого нужно разработать механизм оцифровки личности оригинала и вживить в мозг клона в виде нейроимплантов с воспоминаниями. Звучит как фантастика, но работы по созданию подобных устройств уже начались, а в науке уже появился термин — загрузка личности в компьютер. Правда, пока большого прогресса в данном направлении не наблюдается.

Раз так, встает другой резонный вопрос. Почему бы не автоматизировать полностью всю опасную работу, поручив ее выполнение роботам? Логично. Тем более, что у клонов главная миссия иная — осуществление мечты человечества о вечной молодости и здоровье, практически бессмертии… личности. Ее ученые и собираются заключать в имплант, чтобы при необходимости пересадить в тело физиологического двойника. Печень, сердце, суставы, кожа — все новое, ты снова молод и здоров — мечта, да и только. Но есть опасения, что клоны не смогут жить так же долго, как натуральный человек и будут иметь врожденные дефекты и слабую иммунную систему. Так, у двойников мышей был диабет, а Долли страдала артритом. Ученые предположили, что овечка, клонированная из клеток взрослого животного, унаследовала возраст донора. Эту версию подтвердило и молекулярное исследование. 

Однако последующие эксперименты на животных опровергли версию о слабом здоровье и преждевременном старении клонов. И помогли в этом четыре сестры Долли, клонированные из клеток той же овцы. Они появились в 2005-2007 годах, пребывали в добром здравии и дожили до глубокой старости, по овечьим меркам. 

Так что в будущем, вполне возможно, наступит эпоха клонов и цифровых личностей. А на какие чудеса биотехнологии способны уже сейчас?

Замороженный зоопарк

Недавно американские ученые из замороженного генетического материала сумели клонировать знаменитого быка-производителя, который умер более ста лет назад. 

То есть получается, что имея биоматериал, клонировать можно практически любое животное. Может, так мы сможем возродить исчезнувшие и редкие виды? 

Помимо «красных» книг, есть и «черные» — в них занесены виды живых существ, вымерших по вине человека. Всего 778 животных. 

Как оказалось, ученые — большие оптимисты, они успели создать хранилища клеток ДНК многих животных. Так, «Замороженный зоопарк» есть в Сан-Диего, где в жидком азоте содержатся клетки более тысячи видов животных со всего света, включая редкие и исчезающие. 

И в 2003 году ученым удалось клонировать пиренейского козерога, последний представитель подвида умер за три года до этого. К сожалению, козленок родился с патологией легких и умер через 12 минут после рождения. Несмотря на трагический исход эксперимента, ученые поняли — современная наука способна возродить вымершие виды животных. Правда, не все, геном ни одного динозавра не дошел до наших дней. Другое дело — мамонты, которые жили по меркам Земли не так уж и давно, еще во II веке нашей эры. А их тела почти в идеальном состоянии сохранила вечная мерзлота. 

В 2010 году на берегу моря Лаптевых в Усть-Янском районе Якутии был обнаружен ценный для науки экземпляр — мамонтенок Юка. Его возраст около 28 000 лет и у него сохранились мягкие ткани, головной мозг и даже шкура ярко-рыжего оттенка. Частично оживить клетки удалось японским ученым, они подсадили клетки мамонта мышам и отметили в биоматериале синтез характерного для мамонтов белка, но о полноценном воскрешении речь пока не идет. Ведь даже в замороженном виде ДНК не вечна. 

Куда более перспективной выглядит идея заново вырастить мамонтов, путем скрещивания их геномов с клетками современных слонов. И удачные опыты в этом направлении уже есть. В 2015 году профессору генетики Джоржу Чёрчу удалось скрестить клетки этих животных. И это лишь начало. Далее предстоит работа по планомерной замене фрагментов ДНК слона, пока он не обретет черты мамонта. И у пока еще не воссозданного гидрида уже есть название — «маммофант».

Есть версия, что маммофанты помогут в борьбе с глобальным потеплением. А все, потому что когда-то мамонты были настоящими инженерами экосистемы. Там, где сейчас скудная тундровая растительность, преимущественно мхи, которые не поглощают углекислый газ, во времена мамонтов колосились луга и богатые пастбища. Дело в натуральном удобрении — мамонтовом навозе. Если ученым удастся создать маммофантов и заселить ими тундру, животные будут удобрять землю, растительность возродится и начнет поглощать углекислый газ, что и замедлит в итоге глобальное потепление. 

Выносить неандертальца

А недавно профессор Чёрч заявил, что к клонированию готов и …неандерталец. Ученому даже удалось найти женщину, которая готова стать суррогатной матерью древнего человека, вымершего 30 000 лет назад. Его ДНК сохранилась лишь фрагментарно, но ученые собираются восстановить цепочку с помощью принципиально новой науки — синтетической биологии. 

В 2010 году известный ученый Крейг Вентер продемонстрировал первую живую клетку с искусственным геномом, полностью синтезированным в лаборатории. Более трех лет исследований костей неандертальца, найденного в пещере Хорватии в 2006 году, показали, что геномы неандертальцев и современных людей совпадают на 99,7%. За это открытие шведский палеогенетик Сванте Паабо был удостоен Нобелевской премии, а профессор Чёрч всерьез задумался над созданием клона неандертальца, сначала синтезировав недостающие фрагменты ДНК, а затем поместив их в стволовые клетки. Тогда зародыш в утробе суррогатной матери будет развиваться в форме неандертальца, а не хомо сапиенса. 

Но что мы будем с ним делать, если эксперимент увенчается успехом? Пропорции тел неандертальцев сильно отличались от наших предков. Неандертальцы были больше и сильнее, имели крупный череп, выступающие надбровные дуги и очень низкий лоб. Кстати, мозг у неандертальцев был больше, чем у современного человека, а ведь раньше считалось, что именно интеллектуальное отставание было главной причиной их вымирания. Клонирование прольет свет на белые пятна их жизни. Главное, не превращать неандертальцев в лабораторных кроликов. Они хоть и другие, но люди. А может воссозданные клоны смогут социализироваться, учиться, работать, заводить семьи? Антропологи предполагают, что проявить себя неандертальцы могли бы везде, где нужен ручной труд, они могли бы стать скульпторами, кузнецами, художниками и… дегустаторами, так как обладали талантом различать мельчайшие нюансы запахов и вкусов.

Но реализовать себя они смогут не в большом коллективе, так как по сути своей индивидуалисты. Кстати, по одной из версий, и вымерли они от того, что жили маленькими группами. Эту ошибку эволюции и хотят исправить ученые. И, кто знает, может через несколько десятков лет им удастся воскресить и другие виды наших древних родственников.