Nauka

Naukowcy uzyskali mysie potomstwo z dwóch ojców

Naukowcy uzyskali mysie potomstwo z dwóch ojców

Zdrowa dorosła mysz urodzona z dwóch matek i jej własne potomstwo Zdrowa dorosła mysz urodzona z dwóch matek i jej własne potomstwo Leyun Wang/Cell Stem Cell / •
Naukowcy po raz pierwszy wyhodowali potomstwo dwóch mysich ojców i po raz kolejny – dwóch matek. Daleka droga, zanim to samo uda się osiągnąć u ludzi.
Myszka urodzona z dwóch ojcówLeyun Wang/Cell Stem Cell/• Myszka urodzona z dwóch ojców

Do zapłodnienia niezbędne są komórka jajowa i plemnik. Choćby dlatego, że jedno i drugie niesie ze sobą połowę potrzebnego materiału genetycznego. A gdyby tak połączyć dwie komórki jajowe lub dwa plemniki? Niestety, sprawa nie jest wcale taka prosta.

Czytaj także: Wszystko o genach

Co wynika z połączenia dwóch komórek jajowych lub dwóch plemników

Największą przeszkodą jest zjawisko zwane imprintingiem genetycznym – w komórkach jajowych i plemnikach ssaków niektóre geny są wyłączane poprzez metylację genów, czyli dołączanie grup metylowych do nukleotydów DNA. Nie zmienia to genetycznego kodu, ale wyłącza ekspresję genu. Gen staje się zatem nieaktywny. Inne geny wyciszane są w komórkach jajowych, inne w plemnikach. Powstała z dwóch genomów tej samej płci zygota nie ma więc kompletu działających genów, co prowadzi do śmierci zarodka. Dzieje się tak u wszystkich ssaków oraz przeważającej większości gadów, płazów i ryb.

Czytaj także: Tajemnice zapłodnienia

To mechanizm, który powstał w wyniku ewolucji wskutek konkurencji między męskimi a żeńskimi genami – nie dopuszcza do dominacji jednej z płci, bo do rozwoju potomstwa niezbędne są geny obydwu. Usuwa też informację epigenetyczną, czyli wymazuje metylację dziedziczonych od rodziców genów (choć nie wszystkich). Wreszcie chroni przed partenogenezą, czyli powstawaniem potomstwa bez udziału płci męskiej.

Czy dwa ssaki tej samej płci mogą mieć potomstwo?

W 2004 r. japońskim naukowcom udało się uzyskać mysie potomstwo dwóch matek. Aby naśladować efekt wyłączenia genów wskutek imprintingu, usunęli fragment DNA komórek jajowych. Metoda okazała się niezmiernie trudna i mało skuteczna – z połowy tysiąca powstałych tak komórek jajowych urodziły się tylko dwie myszy. Przeżyły jednak do wieku dorosłego, dowodząc, że potomstwo dwóch matek u ssaków jest możliwe.

Teraz naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk ulepszyli metodę, usuwając trzy fragmenty DNA. Nadal wymaga to żmudnej manipulacji – na 200 prób urodziło się 27 myszy pochodzących od dwóch samic. Potomstwo rozwinęło się normalnie, miało również własne dzieci. Co więcej, tym razem naukowcom udało się również (po 500 próbach i po wycięciu siedmiu fragmentów genomu) stworzyć 12 myszy pochodzących od dwóch ojców, które zmarły po dwóch dniach. Jednak naukowcy chcą rozwijać technikę dalej, aby dożywały dorosłości.

Nie jest to wprawdzie pierwszy przypadek myszy pochodzących od dwóch samców. W 2010 r. udało się stworzyć myszy z jajnikami (za pomocą manipulacji genetycznej) pochodzącymi od samców, więc ich potomstwo pochodziło (pośrednio) od dwóch ojców.

Czytaj także: Czy można zajść w ciążę, będąc już w ciąży?

Dlaczego naukowcy manipulują ludzkimi plemnikami i komórkami jajowymi

Takie badania nie są tylko czczym wysiłkiem naukowców, aby prześcignąć naturę. Dowiadujemy się z nich np., które z genów są niezbędne do normalnego rozwoju zarodków u ssaków. Pomagają też ustalić, dlaczego u ssaków do powstania potomstwa zawsze niezbędny jest wkład obu płci. Owady często radzą sobie bez samców, partenogeneza zdarza się też u niektórych ryb, płazów i gadów, np. rekinów, salamander, gekonów czy waranów z Komodo.

„Nasze badania pokazują, co jest możliwe”, mówi Wei Li, jeden z głównych autorów pracy. „Widać, że defekty u myszy pochodzących od dwu matek można wyeliminować, można też pokonać bariery i (poprzez modyfikację genów ulegających imprintingowi) uzyskać potomstwo dwóch ojców. Odkryliśmy też jedne z najsilniej ulegających imprintingowi regiony genomu, które uniemożliwiają rozwój myszy pochodzących od rodziców tej samej płci, co jest ważne dla badań nad imprintingiem i klonowaniem zwierząt”.

Osiągnięcie chińskich naukowców oznacza, że teoretycznie moglibyśmy, w wyniku manipulacji ludzkimi plemnikami lub komórkami jajowymi, stworzyć ludzkie potomstwo rodziców tej samej płci. Zanim będzie to jednak możliwe, naukowcy będą musieli opracować metody wyciszania genów zamiast ich wycinania (nie wiadomo wszakże, jakie konsekwencje będzie mieć wycięcie części genomu dla przyszłych pokoleń potomków par jednopłciowych). Jednak takie prace już się toczą – narzędzia, które pozwolą usuwać lub dodawać markery epigenetyczne bez zmian w genach, opracowuje kilka grup badaczy na świecie.

Nawet gdy się to powiedzie, nie będzie wiadomo, czy takie wyciszanie genów jest bezpieczne ani jak by wpłynęło na kolejne pokolenia. U ssaków jest przynajmniej półtorej setki genów, które ulegają imprintingowi. Część z nich w istotny sposób wpływa na rozwój. Niektóre geny mają różne działanie w zależności od tego, czy dziedziczone są po ojcu, czy po matce, co jeszcze kwestię komplikuje.

Czytaj także: O postępach i zagrożeniach inżynierii genetycznej

Dwie matki, dwóch ojców – kwestia przyszłości?

Niby jesteśmy krok bliżej tego, by dwie kobiety lub dwóch mężczyzn mogło mieć ze sobą dzieci, ale badania wskazują, że nie będzie to proste – o ile w ogóle będzie możliwe.

„Autorzy [badania] wykonali niezmiernie ważny krok ku zrozumieniu, dlaczego u ssaków możliwe jest tylko rozmnażanie płciowe”, komentuje Christopher Galichet z Instututu Cricka w Londynie dla „Guardiana”. Szef katedry rozwoju zarodkowego i epigenomiki uniwersytetu w Cambridge prof. Azim Surani dodaje: „Szeroki zakres manipulacji [genetycznej], który był niezbędny, wyklucza – na razie – jakiekolwiek próby stworzenia ludzkich zarodków pochodzących od dwóch matek. Natomiast zarodki pochodzące od dwóch ojców obumierały”.

Kluczowe mogą być słowa „na razie”. W 2016 r. na łamach „Nature” opisano proces wyhodowania komórek jajowych ze skóry. Powstałe z ich zapłodnienia myszy były zdrowe i doczekały się własnego potomstwa. Użyta wtedy technika może być teoretycznie wykorzystana do stworzenia komórek jajowych także z komórek męskich. Oznaczałoby to, że dwaj mężczyźni mogliby mieć potomstwo – powstałe z zapłodnienia takiej wyhodowanej komórki jajowej przez zwykły plemnik.

Wtedy eksperci komentowali, że warto podjąć dyskusję nad etycznymi aspektami takich zabiegów. W dalszej raczej niż bliższej przyszłości, ale mogą stać się możliwe u ludzi.

Czytaj także: Etyczne pozyskiwanie zarodków – możliwe?

Wyniki badań opublikowało pismo „Stem Cell”.

Reklama

Czytaj także

Kultura

Dlaczego książki dla młodzieży już nie uczą i nie wychowują

Ukazanie się „Księgi dla starych urwisów”, książki Krzysztofa Vargi o twórczości Edmunda Niziurskiego, to dobry powód, by zapytać, dlaczego nie ma już miejsca na literacki dydaktyzm.

Mirosław Pęczak
20.04.2019
Reklama