Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Первый шаг на пути к решению загадки фримартинов был сделан в начале XX в., когда эмбриолог Франк Лилли из Чикагского университета начал вскрывать плоды коров, которые доставляли ему с окрестных скотобоен [845] Capel and Coveney 2004. . В рамках этого исследования Лилли попались телята – разнояйцовые близнецы, и он описал некую странную особенность их онтогенеза. Телята развивались из двух оплодотворенных яйцеклеток, которые имплантировались в разные участки стенки матки. У каждого из них сформировалась собственная плацента, внедрившаяся своими ворсинками в кровеносные сосуды матери. Однако, как заметил Лилли, некоторые кровеносные сосуды плацент связывали друг с другом телят. Кровь могла поступать от матери к одному теленку, затем в плаценту и оттуда к другому теленку. Когда Лилли ввел чернила в пуповину одного из телят, окрасились обе плаценты.

В 1916 г. Лилли предположил, что фримартины образуются из-за этой скрытой сети общих сосудов. Плод бычка вырабатывает мужские гормоны. Если вторым плодом была самочка, она могла получать мужские гормоны через соединенные плаценты. Затем вещества попадали к ее половым органам и способствовали маскулинизации. «Природа провела чрезвычайно интересный эксперимент», – заключил Лилли.

Лилли оказался прав, считая, что кровеносные сосуды – это часть ответа на загадку фримартинов. Но телку изменяли не гормоны. На самом деле фримартины наследуют от своих братьев клетки, которые приживаются и растут в их телах, т. е. получается соединение двух животных в одном.

Однако это станет известно только спустя три десятилетия. Открытие сделает другой биолог со Среднего Запада, Рэй Дэвид Оуэн. Он снова обратит внимание на фримартинов и поймет, что фримартины – результат клеточного смешения.

Вся жизнь Оуэна была связана с коровами [846] Owen 1983. . Его отец приплыл в США из Уэльса на корабле, перевозившем чистокровных коров гернзейской породы, и основал молочную ферму в Висконсине. Оуэн рос, очень много работая на ферме, и регулярно видел рождение и смерть коров. Школа, в которой было две классных комнаты и два учителя для восьми классов, оказывалась на вторых ролях. Чтобы скоротать время, пока отвечали старшие дети, он занимался шитьем.

Когда Оуэн начал ездить в ближайший город в старшие классы, его учителя, как правило, предполагали, что после окончания школы он вернется на ферму к своей семье и будет ухаживать за коровами. Только учительница английского, мисс Грабб, увидела в нем способности к чему-то еще. Она предложила ему учить французский, но преподаватель по сельскому хозяйству грубо возразил ей: «Вы что же, черт возьми, хотите, чтобы он ругался на коров по-французски?»

Получив стипендию в маленьком колледже неподалеку, Оуэн смог продолжить обучение, хотя по-прежнему ежедневно после занятий возвращался домой для работы на ферме. Его семья ожидала, что он станет школьным учителем. Но, когда приблизилось время окончания колледжа, Оуэн решил стать биологом.

Он отправился в Висконсинский университет, где наполнял гигантские корзины куриными головами для исследования радужной оболочки. Он занимался осеменением голых голубей, чтобы проследить те гены, из-за которых они потеряли оперение. Он изучал, как зародышевые клетки птиц прорывают себе проход вглубь эмбрионов, чтобы внедриться на свое место. Благодаря этой работе Оуэн навсегда усвоил, что развитие – это не только деление клеток, но и их перемещение.

После получения в 1941 г. докторской степени Оуэн начал работать в генетической лаборатории, которая сама себя финансировала, выполняя тесты на отцовство у коров. «Это было такое биологическое коммерческое предприятие», – рассказывал он позже [847] Там же, p. 11. . Фермеры по всей стране начали осеменять своих коров спермой быков-чемпионов. И они хотели быть уверены, что телята унаследовали ту самую ценную родословную, за которую было уплачено, а не оказались зачатыми от какого-то случайного самца.

Лаборатория получала от этой деятельности не только деньги, она была буквально затоплена коровьей кровью. «Кровь брали у всего стада», – писал Оуэн.

Для Оуэна и его коллег-биологов эта кровь стала научным даром небес. Каждый образец сопровождался обширной информацией о животном и его родственниках. Исследователи могли анализировать содержание в крови различных белков – не только тех, от которых зависела группа крови, но и многих других – и изучать, как коровы передают гены своим потомкам. Они имели возможность задаваться фундаментальными вопросами – например, кодируются ли сложные признаки множеством отдельных генов или генами, которые каким-то образом связаны друг с другом. Все получалось очень хорошо. Работа шла успешно.

Но тут возникла одна проблема. «В коровьих близнецах было что-то странное», – рассказывал Оуэн.

Говоря точнее, что-то странное было в фримартинах. Оуэн сравнил белки крови фримартинов и их братьев-близнецов. Поскольку они были разнояйцовыми, он ожидал, что их белки будут различаться так же, как у обычных пар братьев и сестер. Однако белки у фримартинов и их братьев оказались идентичными. Хотя животные были разного пола, биохимически они выглядели как однояйцовые близнецы.

Оуэн не мог объяснить такой результат. Пока он думал над загадкой фримартинов, к нему за помощью обратился фермер из Мэриленда [848] Owen 1959. . Однажды утром тот спарил гернзейскую корову с чистопородным гернзейским быком. Позже в тот же день изгородь его скотного двора проломил герефордский бык со светлой головой и тоже покрыл корову. Спустя девять месяцев корова родила близнецов.

«Это была примечательная пара, – вспоминал позже Оуэн, – поскольку телочка выглядела как положено гернзейской корове, а у бычка была доминантная белая голова, характерная для герефордской породы».

Фермер спрашивал, может ли Оуэн установить отцовство. Он послал Оуэну кровь телят, матери и обоих быков. Когда Оуэн внимательнее взглянул на белки в крови, он обнаружил нечто, чего никто не видел раньше, – у каждого теленка были белки обоих быков [849] Martin 2015. .

Вспомнив исследования Лилли, Оуэн предположил, что у телят были разные отцы, но затем их кровь смешалась через сросшиеся плаценты. Он заинтересовался, насколько сильным было это смешение. Ведь красные кровяные тельца существуют всего несколько месяцев, замещаясь новыми, которые образуются в костном мозге. Оуэн решил проследить за ростом телят из Мэриленда и посмотреть, в нормальных ли животных они разовьются.

Оуэн договорился с фермером о повторном взятии крови у телят, когда им исполнится шесть месяцев. Их кровь по-прежнему оставалась смешанной. И даже когда телятам исполнился год, Оуэн с удивлением обнаружил, что у них в крови по-прежнему были белки от обоих быков. Он понял, что между телятами была не просто передача крови. Близнецы передали друг другу стволовые клетки костного мозга.