Клонирование создает скрытые генетические дефекты, накапливающиеся поколениями

Фото из открытых источников

Ранее клонирование рассматривалось как способ идеального копирования живых организмов с идентичными результатами каждый раз. Но длительный эксперимент с мышами показал другую реальность. 

Ученые отслеживали клонированных животных на протяжении многих поколений и обнаружили, что, хотя ранние клоны выглядели здоровыми, постепенно накапливались проблемы. Со временем показатели выживаемости снизились, и к 58-му поколению клонирование полностью перестало работать. Причина была неочевидна – она скрывалась в накапливающихся изменениях ДНК.

Новое исследование Университета Яманаш показывает, что клонирование не может бесконечно воспроизводить жизнь. Небольшие генетические ошибки накапливаются, в конечном итоге приводя к неудаче. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Клонирование работает за счет извлечения ДНК из соматической клетки и ее переноса в яйцеклетку. Затем из этой яйцеклетки развивается новое животное. Идея проста, но очень эффективна. Этот метод привёл к созданию овцы Долли, первого клонированного млекопитающего. После этого учёные успешно клонировали мышей и других животных.

Эти клоны выглядели здоровыми и вели себя как обычные животные, без каких-либо явных проблем. На том этапе клонирование казалось почти идеальным.

Вместо того чтобы остановиться на создании одного клона, ученые решили пойти дальше. Они клонировали мышь, а затем использовали этого клона для создания другой, продолжая этот процесс на протяжении многих поколений.

Это продолжалось почти 20 лет. Более тысячи мышей произошли от одного исходного животного. Первые поколения не проявляли никаких предупреждающих признаков. Мыши оставались здоровыми и прожили нормальную жизнь. Ничего подозрительного не наблюдалось. Если бы эксперимент на этом закончился, клонирование можно было бы назвать полным успехом.

Но время имеет свойство выявлять скрытые проблемы. С течением поколений выживало всё меньше клонов. Процесс становился всё менее успешным. К тому времени, когда учёные достигли 58-го поколения, клонирование просто потерпело неудачу. Ни одна из мышей не выжила.

Что же изменилось? Ответ не был виден снаружи. Он был скрыт глубоко внутри ДНК.

При каждом создании клона в ДНК появлялись небольшие изменения. Это были незначительные или очевидные различия, а лишь крошечные сдвиги, которые поначалу легко было упустить из виду. Однако эти мелкие ошибки никуда не исчезли. Со временем они продолжали накапливаться.

Представьте себе игру в «испорченный телефон», где сообщение передается от одного человека к другому. Сначала сообщение остается неизменным, но по мере передачи вносятся небольшие изменения. В итоге сообщение может звучать совершенно иначе, чем оригинал. Именно это и произошло здесь. После многих поколений в ДНК накопилось слишком много ошибок. Некоторые мыши даже потеряли большие фрагменты генетической информации. В этот момент выживание стало затруднительным.

Частично проблема заключается в исходном материале. При клонировании используются соматические клетки, а не сперматозоиды или яйцеклетки. Эти клетки старше и подвержены износу.

Природа обычно очень тщательно защищает сперматозоиды и яйцеклетки. Она также имеет механизмы фильтрации вредных изменений в процессе размножения. Клонирование, по-видимому, обходит эти защитные механизмы. Сам процесс тоже может быть непростым. Перенос ДНК из одной клетки в другую — это не щадящая работа. Даже небольшое повреждение может иметь значение при многократном повторении.

Когда клонированные мыши размножались обычным способом, у их потомства наблюдалось улучшение. Некоторые повреждения, по-видимому, уменьшились. Это происходит потому, что в процессе естественного размножения смешивается ДНК двух родителей. В некоторых случаях это смешение действует как перезагрузка. Вредные изменения не всегда передаются одинаковым образом. В клонировании такого механизма сброса нет.

Со временем клонирование приводит к накоплению вредных изменений. Ученые обнаружили, что эти изменения происходят гораздо быстрее, чем при обычном размножении. Вначале организм справляется с этими изменениями без труда, но со временем он уже не может справиться с нарастающим ущербом.

Критический момент наступает незаметно, а затем внезапно. Именно поэтому процесс клонирования хорошо работал в первых поколениях, но позже полностью потерпел неудачу.

Один удивительный факт бросается в глаза. Многие клонированные мыши выглядели совершенно здоровыми. Они росли, двигались и жили как любые другие мыши. Но внутри уже начинали зарождаться проблемы. Их репродуктивные клетки функционировали неправильно, и многие эмбрионы не смогли развиться. Хотя эти проблемы поначалу не были видны, ущерб всё же присутствовал.

Клонирование по-прежнему полезно. Оно может помочь фермерам, защитить исчезающих животных и даже, возможно, в будущем поможет в лечении болезней. Однако у этого подхода есть и явные ограничения. Нельзя бесконечно копировать жизнь без последствий. Ошибки накапливаются со временем, и в конце концов система начинает давать сбои.