Все клетки организма животных имеют одинаковую генетическую информацию. Но во время морфогенеза соматические клетки изменяются, в итоге часть генома репрессируется. Чем больше уровень клеточной специализации, тем ниже их тотипотентность. Дана закономерность была подтверждена в экспериментах по пересадке ядер.

Как создавалась методика?

В первый раз пересадку ядер соматических клеток зародышей в энуклеированные клетки жабы выполнили американские ученые в середине двадцатого столетия. Исследователи, применяя микропипетку, удаляли ядра из клеток шпорцевой лягушки, вместо этого туда пересаживались ядра клеток эмбрионов, расположенных на различных стадиях развития. Как показали проведенные исследования, ядра ранних эмбрионов во время поздней бластулы и даже ранней гаструлы имеют тотипотентность, позволяют эмбриону нормально развиваться. Если взять ядра из клеток зародышей на начальной стадии их развития – бластуле, то приблизительно в 80 процентах случаев зародыш будет развиваться в дальнейшем благополучно и превратится в нормального головастика.

Если развитие зародыша, являющегося донором ядра, перешло на следующую стадию – гаструлу, то только меньше чем в 20 процентах случаев оперированные клетки имели нормальное развитие. Во время пересадки ядер из более дифференцированных клеток поздней гаструлы у эмбрионов можно было отметить недостаточность развития и даже отсутствие системы нервов. После выполнении пересадки ядра из клеток более позднего клеточного развития и вовсе оно не наблюдалось.

Широкие исследования клонирования амфибий и рыб

Расширенные научные исследования, которые охватывают не только жаб, но и рыб, а также дрозофил, в шестидесятых годах были начаты британским биологом Гордоном. Он самый первый в качестве донорских ядер применял не зародыши клеток, а уже специальные клетки кишечного эпителия плавающего головастика.

Ядра клеток яиц реципиентов он не удалил с помощью операции, а разрушил с помощью лучей ультрафиолета. В большей части случаев реконструированные яйцеклетки не развивались, однако примерно десять процентов из них формировали эмбрионы. А семь процентов данных эмбрионов достигли стадии бластулы. Примерно три процента дошли до стадии головастиков, и лишь один процент превратился в созревших особей.

Тем не менее возникновение некоторых взрослых особей в данных условиях могло объясняться тем, что среди эпителиальных кишечных клеток развитого головастика достаточно долгое время были первичные половые клетки, чьи ядра могли применяться для пересадки. В дальнейших работах, как сам автор, так и большинство прочих исследователей, не могли подтвердить данные первых опытов.

Позднее эксперимент был модифицирован Гордоном. Так как большая часть реконструированных клеток погибает до окончания стадии гаструлы, он решил достать ядра из них на стадии бластулы и вновь пересадить их в новые яйцеклетки энуклеированного типа. Данную процедуру называют серийной пересадкой, отличающейся от первичной пересадки.