Чистые линии
Чистые линии
Не трудно представить, как важны для изучения проблемы пересадки тканей идентичные во всех отношениях животные. Животные-близнецы, идентичные и в антигенном отношении. Не только потому, что между ними, как между однояйцевыми близнецами у людей, успешно проходят пересадки кроветворных клеток, кожи, почек и других органов и тканей. Но и…
Представьте себе, что мы животному №1 пересадили клетки селезенки животного №2. Для этого у животного №2 пришлось взять селезенку. Теперь нам нужно выяснить, повлияла ли и как, через какое время, если повлияла, пересадка этих клеток на возможность приживаемости почки донора, то есть животного №2. Для этого донорскую почку надо будет пересаживать через месяц, два, год. А донора уже в живых нет. Да если бы и жил, у него все равно только две почки. У любого другого животного (№3, 4, 5 и т. д.) «индивидуальность превыше всего», и копию нашему донору найти невозможно, если у него нет однояйцевого близнеца. А ведь для некоторых работ нужны сотни таких копий!
В идеальном случае экспериментатор во время каждого опыта должен точно знать, что животные данной группы идентичны между собой. Но они отличаются по антигенному строению тканей от животных другой группы, которые между собой тоже идентичны.
Для точных экспериментов и правильных научных выводов — это понятно всем — нужны именно идеальные условия.
И они на самом деле имеются!
Созданы животные чистых линий, то есть таких пород, внутри которых все особи антигенно тождественны, как однояйцевые братья или сестры-близнецы.
Теперь нам надо понять принцип создания чистых линий животных, их биологическое существо. Для этого придется получить еще порцию знаний. Нам сейчас надо хоть немного, хоть совсем поверхностно познакомиться с генетикой — наукой о наследственности.
Все основные внешние и внутренние признаки организма определяются особыми структурными единицами — генами. Гены располагаются в ядерных нитях — хромосомах. В человеческих хромосомах, например, содержится не менее 40 тысяч генов. Хромосомы в строго определенном парном числе находятся в ядрах всех клеток. В человеческих клетках 23 пары хромосом, в норме всегда 23, в крысиных — 21, всегда 21, у мышей 20 пар. Хромосомы каждой пары одинаковы, а разных пар различны.
Когда говорят: парные хромосомы одинаковы, имеют в виду их одинаковую форму и расположение в них генов, определяющих одни и те же признаки. Если в одной из парных хромосом расположены гены группы крови, цвета глаз, формы ушной раковины, то и во второй на тех же местах помещаются эти гены. Но сами гены неравнозначны.
Ген группы крови, например, существует в трех вариантах (аллелях) — А, В и 0. И если в одной хромосоме находится вариант А, а в другой 0, то группа крови человека будет А0; если В и 0, то В0; если А и В, то АВ; а если 0 и 0, то нулевая группа. Это совершенно ясно и просто и никаких дополнительных объяснений не требует.
Следовательно, парные хромосомы одинаковы по форме и расположению генов. По существу же, по качествам тех признаков, которые определяются этими генами, могут быть и чаще всего бывают различны.
Парность хромосом возникает в самом начале развития организма, при возникновении его во время слияния мужской и женской половых клеток. Один набор хромосом приходит от матери и один от отца. При этом каждая хромосома находит свою и только свою пару.
Оплодотворенная яйцеклетка с полным парным набором хромосом начинает делиться на 2, 4, 8 и т.д. клеток. Перед делением всякий раз каждая хромосома образует возле себя совершенно подобную себе хромосому — удваивается. Перед делением клетки вновь образовавшиеся дочерние хромосомы отделяются от старых. Каждая дочерняя клетка получает по одной из них. Обе новые клетки, таким образом, получают по два набора хромосом. Вследствие этого каждая клетка развившегося человека содержит 23 пары хромосом, каждая клетка мыши — 20 пар, крысы — 21 пару. Один из парных наборов пришел от отца и принес отцовские гены и отцовские качества, другой — от матери.
Когда у взрослого организма начинают образовываться половые клетки, происходит особого рода деление — без удваивания каждой хромосомы. Клетки — предшественники половых клеток содержат, как и все остальные, по два набора хромосом. В каждой паре одна хромосома от отца, другая от матери. В образующуюся половую клетку из каждой пары попадает только одна — или материнская, или отцовская. Какая пойдет в одну сторону, какая в другую, неизвестно. Это определяется случайностью. По крайней мере сегодня мы это считаем случайностью. Важно, что новообразованные половые клетки не получают все свои хромосомы только от одного из исходных наборов. Возникает новый набор, состоящий из смеси отцовских и материнских. Вот это соединение одинаковых пар хромосом при слиянии половых клеток и последующее (при образовании новых половых клеток) расхождение пар с возникновением перегруппировки, а следовательно, с возникновением нового хромосомного набора было названо «танцем хромосом».
Каждая хромосома несет большое количество генов. Каждый ген определяет тот или иной признак организма. Из всего сказанного ясно, что перегруппировка хромосом в новые наборы обеспечит у потомков новые комбинации признаков. Поэтому-то дети одних и тех же родителей отличаются друг от друга. Каждый из них имеет особым образом составленный в результате «танца» набор хромосом.
Давайте проследим за переходом из поколения в поколение только одной пары хромосом. Эта пара несет гены, определяющие какую-то группу признаков. Ну, например, интересующую нас антигенную дифференцировку, являющуюся причиной несовместимости тканей. Сейчас мы создадим семью и будем комбинировать детей, внуков.
...У отца имеется пара хромосом А и А1. У матери — а и а1. Их половые клетки будут содержать по одной хромосоме из этих двух: А или А1 и а или а1. Создаем детей. Дети имеют возможность получить следующие пары, как повезет: Аа, Аа1, А1а или А1а1. Теперь другие родители. Они еще не знают, что мы назначим им породниться. Отец Б и Б1. Мать — б и б1. Их дети имеют следующие возможности: Бб, Бб1, Б1б или Б1б1.
Породним эти семьи. Дети А1а1 и Бб поженились и сами стали родителями. Создаем внуков. Внуки возможны в следующих вариантах: А1Б, А1б, а1Б или а1б. Если теперь внуки вступят в брак с особями В и В1 или, скажем, с особями Г и Г1, получатся еще новые сочетания.
Хромосом много, и в каждой из них огромное число вариантов генов. Бесконечно много совершенно своеобразных хромосомных наборов, как говорят генетики, совершенно своеобразных генотипов. Число возможных комбинаций значительно превышает цифру в 3 миллиарда, то есть современное население Земли. Иначе говоря, совершенно своеобразных генотипов больше, чем живет на нашей планете людей. Отсюда и уникальность, неповторимость.
Поэтому нет идентичных людей, за исключением однояйцевых близнецов. Поэтому бесконечное число антигенных индивидуальностей. Поэтому ткани любого человека по антигенному строению отличаются от тканей любого другого и не приживают при пересадках.
Но мы же говорили с вами, что, несмотря на случайности, есть определенные закономерности. Надо только их вытащить из груды хаоса. Надо их только чуть-чуть направить.
И генетики нашли способ экспериментально создавать животных с практически идентичными парами хромосомных наборов. По крайней мере идентичными по интересующим нас факторам, определяющим антигенное строение. Каждая пара хромосом у таких животных состоит из двух тождественных по генному составу. Тождественных не только по форме и расположению генов, но и по каждому гену — в обеих хромосомах одни и те же аллели (это красивое слово нам знакомо, но здесь оно имеет совсем другой смысл) генов. Поэтому никакой «танец» во время образования половых клеток не меняет сути дела — хромосомы могут меняться местами, но они одинаковы. Такие животные называются гомозиготными, или чистолинейными.
Для их создания пользуются длительным внутрисемейным скрещиванием. Самцов и самок одного помета скрещивают между собой. Из полученного помета снова берут родных брата и сестру и скрещивают. И так поступают в течение ряда поколений.
Это браки по расчету. Расчет на появление все большего числа гомозиготных особей. Наконец все рождающиеся животные становятся чистолинейными.
Если представить себе животных, в клетках которых всего одна пара хромосом, то при самом благоприятном подборе пар для скрещивания чистая линия могла бы быть получена уже через четыре поколения. Практически это будет протекать дольше, так как пары для скрещивания очень редко подбираются совершенно успешно. Да и хромосом в клетках большинства организмов не по две, а больше. В практике выведения чистых линий животных проводится гораздо больше братско-сестринских скрещиваний. Например, у мышей чистой линией считаются лишь потомки 20-го поколения внутрисемейных скрещиваний. Исследователь, выводящий мышей, после 20-го поколения может дать сообщения в печать о выведении новой чистой линии. Некоторые для большей верности считают рубежом 40-е поколение.
В настоящее время имеется несколько десятков различных чистых линий мышей, крыс и других животных. Вот названия некоторых линейных мышей, наиболее употребляемых при иммунологических исследованиях (в скобках дана окраска шерстного покрова):
А (белые),
СЗН (серые),
С57ВL (черные),
С57ВR (коричневые).
На чистолинейных животных изучаются основные вопросы трансплантации тканей. Успешнее всего исследуются закономерности иммунологической толерантности, то есть иммунологической близости, иммунологического сродства, приводящего к созданию животных-сфинксов.
Обо всем этом речь пойдет в следующих главах, где еще не раз придется вспомнить о мышах чистых линий.