Клонирование овечки Долли когда-то стало настоящей сенсацией. Однако мало кто знает, что эта овца болела всю свою недолгую жизнь и умерла в возрасте шести лет. Ученые пока уступают природе в успешности проведения «экспериментов» и эффективности их результатов. Это и понятно: у нее были миллионы лет и несметное количество экспериментального материала. Человек же оперирует только в лаборатории и на несравнимо малом отрезке времени. Подробнее о природном клонировании рассказывает доктор биологических наук, заведующий лабораторией цитологии и апомиксиса растений Виктор Андреевич Соколов.
Для начала следует сказать несколько слов о тематике, которой занимается Виктор Андреевич. Как можно догадаться из названия лаборатории, предметом изучения является апомиксис, т.е. бесполосеменное размножение растений. В своей статье «Будет ли следующая “зеленая революция”?» (прим.: журнал «Наука и жизнь», № 3, 2003) исследователь характеризует апомиксис как особый способ размножения, благодаря которому воспроизводятся точные генетические копии материнского растения.
По современным оценкам, апомиксис имеется всего у 0,3% цветковых растений, в основном трав, но некоторые из них занимают огромные пространства суши.
Например, миллионы гектар в пампасах Бразилии и Аргентины заняты апомиктичными видами ветвянки и гречки (прим.: не гречихи, из которой производят популярную крупу). При этом эволюционное значение бесполосеменного размножения весьма велико.
В этой связи надо упомянуть, что цветковые растения – очень обширная таксономическая группа, насчитывающая более 350 000 видов, в то время как более древние голосеменные имеют около 1000 видов. Данная эволюционно молодая группа сумела широко распространиться и завоевать разнообразные экологические ниши. В свое время Ч. Дарвин говорил, что столь огромное число видов цветковых растений – «ужасная загадка» для исследователей, хотя новые виды цветковых растений в дикой природе образуются постоянно. Так, например, Spartina anglica образовалась в конце 19 века на побережье Англии благодаря межвидовой гибридизации. А около 80 лет назад подобный феномен был показан для козлобородника (Tragopogon miscellus) в США. Более того, совсем недавно этот естественный эксперимент успешно повторили в лабораториях. Во многом разнообразие цветковых и их эволюционные преобразования связаны с тем, что эти формы растений могут кратно удваивать число хромосом, т.е. переходить на полиплоидный уровень. В свою очередь, данный процесс приводит к взрыву изменчивости и возможности формировать плодовитые гибриды между видами растений и к созданию новых видов. Кстати, мягкая пшеница, из которой мы производим муку для выпечки хлеба, тоже образовалась от случайной гибридизации твердой пшеницы с диким сородичем около 8 тысяч лет назад на полях, возделываемых человеком. По всей видимости, апомиксис есть не что иное, как одно из новых свойств, появляющихся у некоторых полиплоидных растений при отдаленной гибридизации.
Как мы уже упоминали выше, лишь около 0,3% видов цветковых растений могут размножаться таким путем. При этом среди культурных растений апомиксис представлен только у цитрусовых, яблонь и некоторых кормовых трав. У основных культур – кукурузы, риса, пшеницы и других пищевых злаков – его не обнаружено, хотя многие из последних являются полиплоидами. Получить возможность производить семена хлебных злаков, риса и кукурузы путем именно апомиктического размножения было весьма привлекательно с экономической точки зрения.
Единожды создав хорошую форму с целым комплексом ценных генов, мы могли бы теоретически поддерживать ее в производстве бесконечно долго, этакий генетический Perpetuum mobile.
Те, кто выращивают томаты и огурцы, могут видеть на пакетиках с семенами значок F1, что значит семена первого гибридного поколения. Растения, выросшие из такого посадочного материала, выгодно отличаются от обычных форм большей урожайностью, устойчивостью к болезням и экологической пластичностью.
Но проблема в том, что семена, полученные от них, уже не будут обладать подобными качествами, поскольку они, как говорят генетики, расщепляются в результате полового размножения. Следовательно, гибридные семена F1 необходимо получать ежегодно, проводя новые гибридизации, что весьма трудоемко и не всегда рентабельно.
Выдающиеся советские цитогенетики Г.Д. Карпеченко и М.С. Навашин еще в 1935 году высказали идею закрепления ценных комплексов генов путем перевода растений на апомиктический способ репродукции. Тогда материнское растение будет клонироваться, и набор его генов передастся потомкам без изменений. При этом апомиксис предлагалосьзаимствовать, как это часто делалось с другими признаками, у диких сородичей. Вскоре Г.Д. Карпеченко был репрессирован, а М.С. Навашин перешел на тематику, связанную с производством резины для авиационных колес. Тем не менее, известно, что рукописи не горят, а предугадать, чем наше слово отзовется, невозможно. Идея не была потеряна, и молодой аспирант Д.Ф. Петров, работавший в то время ВИРе, запомнил ее и решил реализовать в Институте Цитологии и Генетики СО АН СССР, где создал лабораторию цитологии и апомиксисарастений. Ему с сотрудниками первыми в мире удалось получить гибриды между кукурузой и гамаграссом восточным, который является одним из ее ближайших диких сородичей, несущих признак апомиктического размножения. В итоге была получена целая серия гибридных растений с разным набором родительских геномов, но выделить кукурузу с бесполосеменным размножением не удалось.
Вот на этой ступени исследований Виктор Андреевич Соколов и вступил в заведование лабораторией.
Продолжение читайте на нашем сайте в понедельник
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии