Хромосомы и пол

Возможно ли непорочное зачатие?

В XIX в. мюнхенский зоолог Карл Зибольд открыл явление «непорочного зачатия» у некоторых насекомых. Так размножаются, например, обычные тли. Летом их самки без всяких предварительных контактов с самцами откладывают яйца, из которых благополучно вылупляются самки второго поколения. Те, в свою очередь, снова «беспорочно» дают начало новому поколению самок. За летний сезон таких «неполовых» генераций может быть до десяти. В результате фактически бесполое размножение вредителей идет быстро, буквально лавинообразно! Вот, кстати, почему тли порой так быстро оккупируют полюбившиеся им молодые побеги... Даже одна самка, оказавшаяся в силу случая на подходящем растении, может стать праматерью нескольких поколений насекомых. Времени на поиск брачного партнера тратить не надо!

Зибольд назвал такой «непорочный» тип размножения партеногенезом (от греч. parthenos – девственница). Партеногенетическое увеличение численности у тлей может продолжаться вплоть до осени, когда, наконец, в результате укорочения светового дня из некоторых яиц не появляются тли-самцы, которые тут же спешат исполнить свой мужской долг. Кстати, обратите внимание на любопытный факт: в данном случае на определение пола оказывает влияние обычный свет! Самцы спариваются с самками. Оплодотворенные яйца зимуют, и весной из них появляются новые самки тлей.

Прослышав про удивительное открытие Зибольда, его вскоре посетил католический архиепископ, который, несмотря на свой сан, живо интересовался достижениями науки. «Теперь и для девы Марии можно объяснить тот же процесс!» – не скрывал он своего ликования. Зибольд как истинный ученый относился к таким смелым предположениям настороженно. Нельзя же, в самом деле, прямо переносить данные, полученные при изучении насекомых, на позвоночных, тем более на людей!

Между тем прошло более ста лет, и в 1958 г. сотрудник Зоологического института Армянской академии наук Илья Даревский обнаружил, что все пойманные им на берегу горного озера Севан экземпляры скальных ящериц Lacerta saxicola являются самками. При всем старании самцов этого вида обнаружить не удавалось. Вместе с тем не вызывало сомнений, что ящерицы-самки не особо грустили без своих кавалеров. Они откладывали яйца, из которых в срок вылуплялись опять-таки одни самки. Этот факт был позже подтвержден в лаборатории, где в террариумах было выращено несколько поколений скальных ящериц, совершенно не ведавших никаких радостей спаривания. Значит, партеногенез у позвоночных возможен? Да! Быть может, он случается, хотя бы изредка, и у млекопитающих?

К тому времени механизм партеногенеза биологам был уже хорошо известен. В одних случаях в будущей яйцеклетке не проходило редукционное деление – мейоз. В результате яйцеклетка оставалась диплоидной, то есть содержала двойной набор хромосом. Сперматозоиды для ее развития оказывались не нужны. Неоплодотворенная диплоидная яйцеклетка начинала делиться, возникали личинка, зародыш, а потом и молодая особь, которая была точной копией своей матери. По сути, такой тип партеногенеза можно рассматривать как естественно протекающий в природе процесс клонирования организмов. В других случаях мейоз в будущей яйцеклетке проходил. В результате число хромосом уменьшалось вдвое. Однако и тут при партеногенезе дело обходилось без оплодотворения. Гаплоидное ядро яйцеклетки (с одиночным набором хромосом) начинало делиться. В результате появлялось два ядра, каждое из которых содержало гаплоидный набор хромосом. Затем такие ядра сливались друг с другом. Диплоидный набор хромосом восстанавливался, и в дальнейшем из такого, опять-таки неоплодотворенного сперматозоидом, яйца развивалась новая особь.

Партеногенез оказался достаточно распространенным явлением в мире живой природы. Он был обнаружен у многих растений, беспозвоночных и даже позвоночных, за исключением млекопитающих. У обычных медоносных пчел, например, самцы-трутни появляются в конце лета именно благодаря партеногенезу. Если яйцо пчелы, проходя по яйцеводам самки, оплодотворяется сперматозоидами самца, хранящимися в течение всей ее жизни в особом резервуаре, на свет появляется рабочая пчела женского пола. Все ее клетки диплоидны. Если же такое яйцо не оплодотворяется, из него развивается гаплоидный трутень-самец. Стоп! Может, это и есть модель непорочного зачатия, которое упоминается в Библии?!

К сожалению, хромосомное определение пола у перепончатокрылых насекомых происходит не так, как у людей. Как вы уже знаете, особи женского пола у млекопитающих обладают двумя Х-хромосомами. Генотип самки – ХХ. Генотип самца – XY. Следовательно, если даже предположить, что созревающая в яичнике женщины яйцеклетка начала развиваться путем партеногенеза, в результате возникнет диплоидная клетка с хромосомами ХХ. Хромосоме Y просто неоткуда взяться! Значит, в результате такого «непорочного зачатия» (читай – партеногенеза) на свет может появиться только девочка – точная копия своей матери. А Христос, как известно, был мужчиной.

Впрочем, в конце XX в. индийский биолог Чандра из Бангалора выдвинул любопытную гипотезу определения пола, которая проливает свет на проблему непорочного зачатия. Согласно взглядам Чандры развитие зародыша по мужскому пути у млекопитающих и у человека определяется лишь дозой «полового» гена, копии которого присутствуют и в Х-, и в Y-хромосоме. Как вы уже знаете, в «женских» клетках одна из Х-хромосом инактивируется и превращается в компактное тельце Барра. В результате в таких клетках работает только одна копия «полового гена», которой оказывается недостаточно, чтобы «запустить» развитие клеток и организма в целом по мужскому сценарию. В клетках с хромосомами XY активны две копии этого гена. Именно поэтому из клеток с таким генотипом развиваются особи мужского пола. Следовательно, если предположить, что в женской яйцеклетке с хромосомами ХХ произошла дупликация гена, ответственного за половую детерминацию, то есть количество таких генов увеличилось (в принципе мутации такого рода в хромосомах случаются), то согласно гипотезе Чандры такая яйцеклетка могла дать начало мужской особи! Разумеется, при этом надо еще допустить, что такая мутантная яйцеклетка будет способна к партеногенезу.

Не кажется ли вам, что получается слишком много допущений? Хотя, впрочем, чего не бывает... Вот, например, английские исследователи обнаружили в конце XX в. трех девушек, у которых клетки тела имели хромосомный набор XY. Вероятность появления таких аномалий очень низка – порядка 1/100 000. Предполагается, что в одном из «половых» генов таких девушек произошла мутация, которая сделала этот ген или его белковый продукт неактивными. Почему бы не допустить, что бывают и другие хромосомные или генные мутации, которые могут заставить клетки с двумя «женскими» хромосомами ХХ развиваться по мужскому пути?

С другой стороны, специалистам известны случаи, когда на свет появляются мальчики с хромосомным набором ХХ. Вероятность такого рождения, которое ведет к появлению стерильных мужчин, оценивается примерно как 1/10 000. Причины возникновения такой ситуации совершенно не ясны. Выдвигалась гипотеза, согласно которой изначальный хромосомный набор, возникающий при оплодотворении в таких случаях был XXY (то есть как в случае синдрома Клайнфельтера). Затем, на самых первых этапах деления клеток зародыша, хромосома Y терялась, успев, однако, оказать свое влияние на определение пола. К сожалению, это объяснение не выдерживает критики, поскольку известно, что гены Y-хромосомы оказывают влияние на половую детерминацию зачатков половых желез у зародыша человека на втором месяце внутриутробного развития. В это время зародыш состоит уже из миллиардов клеток, и все они потерять свою Y-хромосому никак не могут. Так что в целом мужчины с двумя XX-хромосомами остаются биологической загадкой.

Из этого следует, что данные современной науки о хромосомном определении пола у людей не должны поколебать уверенности верующих в возможности всевозможных «чудес». Что же порой бывает, когда такое неверие закрадывается в их души, ярко демонстрирует следующий курьезный пример. В центре одного из древнейших городов Англии – Йорке – стоит величественный собор. Летом 1984 г. одно из его крыльев было закрыто лесами – шли ремонтные работы. 8 июля один из местных проповедников использовал их как оригинальную кафедру. Стоя прямо на досках, он обратился к своей пастве с необычной проповедью. В ней он, в частности, усомнился в одном из догматов католической церкви и подверг критике возможность непорочного зачатия. На дворе ведь заканчивался XX в., и надо было казаться современным. На следующий день прямо на месте злополучной проповеди случился пожар, в результате которого треснуло и частично расплавилось знаменитое Окно Роз, изображавшее древние символы борьбы за власть Йорков и Ланкастеров. Случайность? Быть может, хотя такие случайности обычно производят на верующих большее впечатление, чем данные современной науки.