Фертильных мышей обоих полов получили из генома одного самца

У млекопитающих пол решается один раз и навсегда: если при зачатии досталась Y-хромосома, самцом остаёшься всю жизнь, что бы ни случилось. У некоторых рыб пол ещё может поменяться на ходу, у млекопитающих такой границы никто не переходил. Ещё жёстче другое правило: для потомства всегда нужны клетки обоих полов, сперматозоид и яйцеклетка. Японские биологи из Университета Яманаси и РИКЕН решили проверить оба правила на прочность разом и превратили обычную клетку тела одного самца мыши сразу в источник «отца» и «матери» будущего потомства.

Y-хромосома вылетает из клетки лишним свёртком

Идея начинается с CRISPR-Cas9, нацеленного точно на Y-хромосому зародыша. Сам разрез ничего не решает: важно, что происходит при следующих делениях клетки. Разрезанная хромосома не успевает встроиться в общий набор. Отрезанный кусок сворачивается в отдельный пузырёк и остаётся снаружи, а клетка делится дальше уже без него. К стадии морулы, одной из первых после оплодотворения, Y почти нацело потеряна. Гена SRY, который запускает мужской путь развития, в клетке больше нет, и она по умолчанию идёт по женскому сценарию, с одной-единственной X-хромосомой вместо пары.

Из тринадцати мышат десять оказались самками

Дальше в дело пошло клонирование. Не сперматозоид и не яйцеклетка, а обычная клетка тела. Пробовали клетки из семенников новорождённых самцов и клетки крови взрослых мышей. Клетку с вырезанной Y-хромосомой пересаживали в лишённую собственного ядра яйцеклетку, а получившийся зародыш подсаживали суррогатной матери. В одном из опытов из перенесённых зародышей родилось тринадцать мышат, и десять оказались самками с подтверждённой единственной X-хромосомой. Контрольную группу клонировали из тех же клеток, но без CRISPR, и получились только самцы. Хромосома, которую не тронули, осталась на месте, и другого пути для зародыша просто не было. Именно это сравнение с контролем и доказывает, что причина в разрезе Y-хромосомы.

Сработало даже с клетками из морозильника

Метод не потребовал свежего материала. Клетки крови, пролежавшие замороженными около месяца, тоже дали и обычных клонов-самцов, и превращённых в самок, хотя реже, чем свежие: метод всё равно устоял. Для авторов это не техническая деталь. Так можно сохранять генетику редких и вымирающих видов, даже когда от животного остались только клетки самца, а живой самки того же вида уже нет. Сами авторы называют такой подход способом подстраховать размножение и биоразнообразие млекопитающих там, где генетического материала осталось совсем мало.

У клонов родилось потомство, и оно тоже размножилось

Настоящую проверку клоны прошли через собственных детёнышей. Клонированного самца скрестили с превращённой в самку версией того же генома, и родились здоровые мышата. Эти мышата, в свою очередь, дали следующее поколение с обычным набором хромосом, самцов и самок поровну. Половой цикл, начавшийся с генома одного самца, зациклился и пошёл дальше сам, обычным спариванием, без единого вмешательства человека.

Яйцеклетку и матку самка всё равно предоставила

Полностью без самки история всё же не обошлась. Ядро с генами в этой схеме от начала до конца мужское, но яйцеклетку для переноса ядра брали у обычной самки-донора, а вынашивали зародышей самки-реципиенты. Она даёт цитоплазму яйцеклетки и матку, просто не даёт собственных хромосом в итоговый геном: без неё эксперимент попросту не состоялся бы. Само клонирование у мышей отработано десятилетиями. У большинства других млекопитающих оно остаётся куда более капризным делом, и это ограничение никуда не девается независимо от истории с Y-хромосомой. Проверяли схему только на мышах, и работа пока существует как препринт, не прошедший рецензирование. Перенесётся ли она на других млекопитающих и тем более на человека, эта работа не отвечает и не обещает. Авторы описывают её как способ сохранить генетику исчезающих видов. О размножении людей в тексте нет ни слова.