Возможно ли непорочное зачатие? Да (если вы не млекопитающее)

Опыты на мышах и других млекопитающих показывают, что яйцеклетка должна быть оплодотворена сперматозоидом, чтобы запустить развитие. Простая стимуляция яйцеклетки млекопитающего химическими веществами или электричеством не вызывает её нормального деления.

Для запуска процесса необходимы особые белки спермы, которые вызывают волны ионов кальция в яйцеклетке. Это приводит к дальнейшим изменениям, включая копирование всей ДНК и хромосом и деление на две клетки.

Однако одного белкового триггера от спермы недостаточно. В оплодотворённой яйцеклетке также должны быть две копии каждой хромосомы. Обычно один набор предоставляет мать (в ядре яйцеклетки), а второй — отец (в ядре сперматозоида).

Можно создать мышиную яйцеклетку с двумя ядрами от одного пола, но это не работает. Яйцеклетка с двумя материнскими ядрами частично формирует эмбрион, но он сморщивается из-за слабого развития плаценты. Если оба ядра от самца — возникает обратная проблема: много плаценты, но почти нет развития эмбриона.

В чём причина?

Оказывается, существует более 30 импринтированных генов, которые активны только если получены от отца через сперму. Ещё более 30 генов активны только при получении от матери. Таким образом, геномный импринтинг предотвращает непорочное зачатие у всех млекопитающих, включая человека.

Геномный импринтинг — это различная активность генов в зависимости от того, от какого родителя они получены. Его механизм был раскрыт лишь в последнее десятилетие: неактивный ген не мутирован, а "заглушен" путём присоединения химических групп к ДНК. Эти группы добавляются к генам в семенниках или яичниках и удаляются во время роста эмбриона.

Эксперименты, в которых процесс импринтинга ключевого гена у мышей был нарушен, привели к появлению жизнеспособных эмбрионов с двумя матерями. Это доказывает, что именно импринтинг нарушает развитие у униродительских эмбрионов.

Однако причина эволюции импринтинга остаётся загадкой. Был ли он отобран для предотвращения непорочного зачатия? Или это результат "войны" между генами матери и отца? Эту "половую антагонистику" подтверждают функции многих импринтированных генов: активные гены отца прямо или косвенно способствуют росту, а активные гены матери подавляют его.

Непорочное зачатие у других животных

Непорочное зачатие возможно, если вы рептилия или рыба. Например, у питонов и самок комодского варана, долгое время находившихся в изоляции, обнаружили потомство, имеющее только гены матери. Теперь это считается возможным для некоторых видов змей и известно у нескольких видов акул. Удобно, когда рядом нет самцов!

Более того, существуют ящерицы, которые представлены исключительно самками. Некоторые виды ящерообразных и гекконов из засушливых регионов США и Австралии откладывают неоплодотворённые яйца, которые полностью развиваются — все в дочерей.

Этот процесс называется партеногенезом (буквально "девственное творение"). Животные, которые его практикуют (змеи, акулы, ящерицы), не сталкиваются с проблемой геномного импринтинга, который не встречается у яйцекладущих животных.

Есть несколько способов, которыми рептилии достигают этого. Самка может производить жизнеспособные яйца с правильным числом хромосом, либо сливая яйцеклетку с другой клеткой, имеющей один набор хромосом, либо с помощью особого варианта деления клетки-предшественницы яйцеклетки, который оставляет две копии генома.

Это не совсем клонирование, потому что копии генов матери "перемешиваются", но это означает, что все гены потомства происходят от матери.

Зачем тогда нужен пол?

Существование партеногенеза у рептилий ставит вопрос: в чём вообще смысл полового размножения? Разве ваши гены не были бы успешнее в эволюционной гонке, если бы потомство получало гены только от вас? Эта "двойная цена пола" является серьёзным вопросом в биологии уже 80 лет.

Ответ, по-видимому, в том, что хотя партеногенез хорошо работает в краткосрочной перспективе, в долгосрочной он всегда проигрывает. Рекомбинация двух наборов генов каждое поколение — отличный способ "перетасовать" комбинации белков, которые видят патогены.

Патоген, способный заразить одну особь, может заразить и других с такими же генами, поэтому нет смысла иметь много клонированных копий. Например, состоящая только из самок популяция австралийского геккона очень восприимчива к заражению клещами.

Итак, ответ на вопрос, возможен ли партеногенез: да, если вы не млекопитающее.