Дотепер вважали, що батьківський та материнський геноми ссавців змішується один з одним одразу після запліднення. Проте, ймовірно, це неправда. Принаймні на це вказують дослідження на мишах. Відповідно до отриманих результатів, при першому клітинному поділі геноми батьків залишаються розділеними. Це могло б пояснити непоодинокі помилки на етапі раннього ембріонального розвитку – й, можливо, матиме правові наслідки.
Подвійне веретено поділу: після запліднення, під час першого поділу клітин, хромосоми батька і матері розподіляються окремо. Зображення: Cartasiova, Hoissan, Reichmann, Ellenberg/ EMBL
Все починається з яйцеклітини та сперматозоїда: при заплідненні клітинне ядро чоловічої статевої клітини потрапляє до жіночої. Потім розчиняються оболонки обох клітинних ядер, вони зливаються і починається поділ клітини. Спочатку ембріон складається з двох, потім – чотирьох і восьми клітин, аж поки з нього розвивається людська істота.
Вчені вважали: вони точно знають, що відбувається в перші дні після злиття яйцеклітини та сперматозоїда. Проте тепер з’ясувалося, що вирішальний перший клітинний поділ відбувається інакше, ніж припускали раніше. У цьому процесі хромосоми впорядковуються на одному рівні в клітині. Згідно з одними поглядами, потім утворюється єдине так зване веретено поділу, яке розтягує хромосоми в протилежні боки. Так їх розділяють на дві сестринські хроматиди, і виникають дві клітини з ідентичним геномом.
Науковці на чолі з Юдіт Райхман (Judith Reichmann) з Європейської молекулярної біологічної лабораторії в Гейдельбергу нещодавно з’ясували: при першому клітинному поділі хромосоми направляє не одне веретено поділу. З допомогою сучасної технології мікроскопії вони помітили, що принаймні у мишей існує два таких веретена – одне для материнських, інше – для батьківських хромосом.
Це означає: на відміну від прийнятого припущення, впродовж першого клітинного поділу геном обох батьків залишається ще розділеним. Натомість він змішується вже після того, коли цей перший поділ завершується.
«Ми знаємо про подвійне веретено у простих організмів, зокрема в комах. Проте ми ніколи не подумали б, що такий механізм може існувати і в ссавців. Це було справжньою несподіванкою», – сказав колега Райхман Ян Елленберґ (Jan Ellenberg).
Запліднена яйцеклітина з двома ще не з'єднаними ядрами яйцеклітини та сперматозоїда. Зображення: Nina Sesina/ CC-by-sa 4.0.
Це відкриття, зі слів вчених, пояснює, чому на ранній стадії ембріонального розвитку у ссавців так часто відбуваються помилки – наприклад, утворюється забагато клітинних ядер. Адже для того, щоб утворилися рівно два клітинних ядра з ідентичним геномом, абсолютно паралельно мали б працювати два веретена поділу. Якщо цього не відбувається, можливі фатальні наслідки.
Вирішальне й дотепер не до кінця з’ясоване запитання: чи ці процеси можна екстраполювати на людину? Якщо припустити, що так, що тоді взагалі зміниться у поширеному сьогодні розумінні ембріонального розвитку?
«Небагато, – вважає Верена Нордгоф (Verena Nordhoff) з Мюнстерської університетської клініки. – Звичайно, це неймовірно, що геноми залишаються розділеними до другого або й третього поділу і змішуються не хаотично. Аналізи допомагають нам краще зрозуміти, чому не всі ембріони однаково добре розвиваються і чому виникають клітини з кількома ядрами».
Тим не менше, на один аспект нові дані можуть таки повпливати, наголосили у коментарі до дослідження Аґата Желінська (Agata Zielinska) та Меліна Шу (Melina Schuh) з Інституту біофізичної хімії імені Макса Планка в Геттінгені. – На право. Адже закон про захист ненароджених (Embryonenschutzgesetz) визначає: життя починається з моменту злиття материнського та батьківського геному. Якщо цей момент настає пізніше, ніж вважали, то це може вплинути на вибір ембріонів для імплантації, наприклад, при заплідненні in vitro. Тож учені висловилися за те, щоб переформулювати сучасне визначення.
Однак те, що з правового погляду, напевно, необхідне, Мікеле Бояні (Michele Boiani) з Інституту молекулярної біомедицини імені Макса Планка називає неважливим з погляду біології: «Дискусії про те, коли починається ембріональне життя з врахуванням нових даних, я особисто вважаю не на часі. В біології існують процеси та часові переходи; і тепер ми знаємо, що й хромосомам потрібен час, щоб змішатися одна з одною. Чи це означає, що ембріональне життя починається пізніше? Ні. З біологічного погляду, ембріональне життя починається з моменту запліднення».
Anfang des Lebens: Anders als gedacht?
AAAS/ EMBL, 13.07.2018
Зреферувала С. К.
15.07.2018