Учеными доказано, что свиньи намного ближе к нам, чем обезьяны. Можно пересадить некоторые органы свиней человеку. Почему так, а не наоборот?

Нравится нам это или нет, мы все получили много общего со свиньями. Мы всеядные млекопитающие, которые легко набирают вес и восприимчивы к гриппу. Сам факт, что свиньи и люди являются млекопитающими означает, что мы разделяем некоторые гены, в этом проявляется сходство днк человека и свиньи.

Ученые ссылаются на результаты исследований, согласно которым днк свиньи и человека схожи на 98 процентов, но при таком положении дел многие входят в заблуждение, считая, что человек на 98% — свинья. Количество генетического материала, который мы разделяем с другими видами, зависит от того, что вы сравниваете.

Все живые организмы имеют генетическую информацию, закодированную в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК), разделенную на части, называемые генами. Информация передается от генов с помощью химического вещества, называемого рибонуклеиновой кислотой (РНК). Некоторые РНК переводится в цепи аминокислот, которые составляют белки – строительные блоки каждой живой клетки.
Ученые обнаружили около 20 000 генов млекопитающих, которые кодируют белки с похожими основными функциями. Так что, если вы сравните часть кодирующих белков нашей ДНК, то вы обнаружите, что мы имеем много общего с большим количеством млекопитающих.

Родословная млекопитающих на основании молекулярно-генетических данных. Видно, что свинья отстоит от человека дальше, чем мышь, кролик и дикобраз.

">

Существуют далеко идущие планы по использованию свиноматок в качестве суррогатных матерей для вынашивания человеческих эмбрионов. На острове Мадагаскар найдены ископаемые останки крупных свиноголовых лемуров — мегаладаписов. Вместо свиных копыт они имели пятипалую «человеческую» руку.

Ученые сделали открытие, которое ранее уже существовало в некоторых религиях: ДНК свиньи и человека сходны на 99%. Когда человек ест мясо этого животного, отрицательные качества свиньи передаются ему.

В науке это называется процессом репликации ДНК, другими словами, в организме человека будет воспроизведена ДНК свиньи, т.к. она очень схожа с человеческим. Пост-наука развенчивает научные мифы и борется с общепринятыми заблуждениями.

Некоторыми учеными «доказано», что свиньи намного ближе к нам, чем обезьяны. Можно пересадить некоторые органы свиней человеку.

Человек имеет много общего со свиньями (некоторые особенно). Мы всеядные млекопитающие, которые легко набирают вес и восприимчивы к гриппу. Сам факт, что свиньи и люди являются млекопитающими означает, что мы разделяем некоторые гены, в этом проявляется сходство ДНК человека и свиньи.

Ученые ссылаются на результаты исследований, согласно которым ДНК свиньи и человека схожи на 98%, но при таком положении дел многие входят в заблуждение, считая, что человек на 98% является свиньей. Количество генетического материала, который мы разделяем с другими видами, зависит от того, что подлежит сравнению.

Все живые организмы имеют генетическую информацию, закодированную в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК), разделенную на части, называемыми генами.

Ученые обнаружили около 20 тыс генов млекопитающих, которые кодируют белки с похожими основными функциями. Если сравнивать часть кодирующих белков человеческой ДНК, то наблюдается, что человек имеет много общего с большим количеством млекопитающих.

Мнение о том, что расшифровка генома домашних свиней очень важна для целого ряда научных областей, высказал собеседник «Правды.ру» доктор биологических наук из Института математических проблем биологии РАН Олег Кропоткинский:

«Известно, что свинья является самым похожим на человека созданием на Земле. Нас объединяет много общих физиологических черт, равно как и похожие потребности…Найти более подходящую биомедицинскую модель человека просто невозможно…Совпадает у нас и ряд параметров поведения, что тоже немаловажно для науки… Геном же может пополнить наши знания об этом животном виде, рассказать об истории его развития с древнейших биологических эпох».

Если взять последовательность геномов человека и других млекопитающих и посмотреть на кого они больше похожи, то станет понятно, что никакого чуда там не происходит. Человек больше всего похож на шимпанзе, дальше - горилла, другие приматы, потом грызуны. Свиньи далеко в этом ряде.

Если рассматривать этот случай, то результат будет забавный, потому что ближайшими родственниками свиньи окажутся бегемоты и киты. Это успех молекулярной эволюционной биологии, потому что киты настолько изменились, что по морфологическим признакам понять, на кого они похожи, было довольно трудно.

Возможным источником мифа может быть то, что у свиньи нет некоторых белков, которые делают ткани узнаваемыми иммунной системой человека. Свиные органы действительно наилучшим среди млекопитающих образом приспособлены для того, чтобы пересаживать их человеку, особенно если это генно-модифицированная свинья, у которой дополнительно подавлены некоторые гены. Шимпанзе больше подходят.

Однако кое-что похожее на революцию в медицинской науке действительно произошло. В конце января научный журнал Cell напечатал статью молекулярного биолога Хуана Карлоса Исписуа Бельмонте, который руководит лабораторией в калифорнийском Институте Солка (США), и 38 его соавторов. Статья рассказывает, как ученым удалось создать жизнеспособные эмбрионы, состоящие из смеси свиных и человеческих клеток.

Кто они

Если бы этим существам дали родиться (а биологи не стали так делать не в последнюю очередь по этическим причинам), их нельзя было бы формально приписать ни к одному биологическому виду. Такие организмы называют химерами. У химер, которых мы знаем по средневековым миниатюрам, к телу льва прилагаются орлиные крылья, а к козлиным копытам змеиное жало. Кто помнит мышь с человеческой ушной раковиной на спине — результат громкого эксперимента 20-летней давности, легко допустит, что от биологов можно ждать и не такого. Но в этом смысле новые существа из лаборатории Бельмонте вряд ли имели шанс хоть кого-нибудь удивить: после рождения они выглядели бы самыми обычными поросятами. Просто некоторые клетки их тела — примерно одна тысячная доля процента — содержала бы чистую человеческую ДНК. И этим поросята выгодно отличались бы от ушастой мыши 1997 года, которая была скорее экспериментом по пластической хирургии и ни одной человеческой клетки не имела.

По свежим оценкам, всего у человека 30-40 трлн клеток, и примерно столько же у свиньи. Тысячная доля процента от такой астрономической цифры — это много или мало? Чтобы зачать ребенка, достаточно всего одной клетки. Поэтому в теории свинья-химера могла бы стать родителем человеческому младенцу.

Донор без мотоцикла

Врачи видят в свиньях не потенциальных родственников, а потенциальных доноров — для трансплантации их органов людям. Только в США за год пересаживают 27 тыс. почек, легких, сердец и кишечников. И во всех 27 тыс. случаев хирурги имеют дело с органами живых или мертвых людей. Но кто в здравом уме решится попросить, чтобы ему на место собственного отказывающего сердца пересадили взятое у свиньи, когда процедура с обычным, человеческим, отлажена и отлично работает? Те, до кого не дойдет очередь на пересадку: 118 тыс. человек записаны в США в так называемый лист ожидания. По статистике, примерно 22 из них умрут сегодня (и столько же — завтра, и столько же — в ближайшее воскресенье), не дождавшись своей трансплантации.

Доноров-людей слишком мало — и дело даже не в том, что добровольцы большая редкость. (В отличие от США в России по закону потенциальным донором считается всякий, кто не запретил изымать свои органы явно. Спрашивать согласия у родственников закон не требует.) Всего три человека из тысячи, приводит британские данные журнал New Scientist, умирают в обстоятельствах, которые делают их органы годными для пересадки. Цифры, очевидно, меняются от страны к стране — они зависят и от того, как быстро приезжает скорая на место ДТП или перестрелки, в результате которых появляются самые многообещающие доноры, и от того, как много поблизости центров трансплантологии, где органами сумеют распорядиться правильно. Наконец, нужно еще за несколько часов найти и подготовить к операции пациента из «листа ожидания» — тут действуют намного более жесткие правила совместимости, чем для переливания крови с ее четырьмя разными группами.

Клетки, которые меньше всего подвержены отторжению, — наши собственные. Что если использовать животных как инкубаторы для почек и поджелудочных желез, выращенных из человеческих клеток (а в идеале — из клеток ровно того пациента, которому орган пересадят)? Решить задачу в лоб мешает все та же проблема с отторжением: для готовой иммунной системы взрослой свиньи клетки человека не менее чужие, чем для нас — свиные.

Значит, действовать надо как-то иначе.

Рассечь и склеить

Представьте, что у вас на глазах двух человек одновременно рассекли напополам — скажем, боевым лазером из плохого фантастического кино. Потом соединили половинку одного с половинкой другого, и склеенные половинки прожили бы потом целую жизнь как ни в чем не бывало. Вариант еще парадоксальней: взяли двух худых, прижали друг к другу — и получили одного толстяка. Если обоим людям еще не исполнилось четыре дня с момента зачатия, ничего невозможного тут нет. На этой стадии будущий организм представляет собой шар из одинаковых клеток. «Удаляете внешний защитный слой из неживой материи и физически соединяете эмбрионы», — объясняла в одном из интервью профессор Колумбийского университета (США) Вирджиния Папаиоанну, как ученые с 1960-х производят на свет мышей-химер с полным набором генов двух особей одновременно. Соприкоснувшись, два эмбриона просто образуют новый шар побольше — почти как встретившиеся в воздухе мыльные пузыри. Иммунной системы, которая могла бы этому помешать, у шара из клеток еще нет — как, впрочем, и всех других систем: они разовьются намного позже.

Более тонкое вмешательство — добавить в зародыш чужой биоматериал, когда его клетки уже разделятся на разные сорта. На стадии бластоцисты зародыш — что у мыши, что у человека — представляет собой полый шар с небольшой порцией клеток, запертой внутри. Только этой внутренней порции предстоит стать будущими легкими, печенью, почками, мозгом, кожей и другими деталями взрослого организма, а вся внешняя превратится в плаценту, которая не переживет роды. Биологи предпочитают внедрять чужие клетки именно на этой стадии.

Нельзя сказать, чтобы этот сценарий в чистом виде открывал захватывающие возможности для трансплантологов. Необходимость в донорских органах возникает обычно позже — когда человек из возраста зародыша уже вышел. Как скрестить его с другим зародышем? Взять такие клетки взрослого организма, которые не обзавелись четкой миссией (как клетки мозга или печени) и не потеряли свойственную клеткам зародыша способность превращаться во что угодно. Их называют стволовыми клетками, но в организме они большая редкость. В 2012 году Нобелевскую премию по медицине присудили японскому ученому Синъе Яманаке за то, что он придумал способ превращать обычные клетки организма в стволовые — забывать свою предысторию и «впадать в детство». Полное название — индуцированные (потому что это их заставили поменяться) плюрипотентные (то есть «способные на все» — на любое превращение) стволовые клетки. Ими исследователи химер и пользуются.

Можно ли так скомбинировать зародыши разных видов — например, крысы и мыши? Именно это впервые сделала при помощи стволовых клеток в 2010 году команда Тосихиро Кобаяси из университета Токио — а американская группа, опубликовавшая свои результаты через семь лет, довела метод до совершенства. Как убедиться, что вы на самом деле вывели химеру? Взять за основу обреченные на смерть эмбрионы со специально испорченной ДНК. С помощью недавно изобретенного «генного скальпеля» CRISPR-Cas9, метода точечной редактуры ДНК, ученые выводили из строя гены, ответственные за рост поджелудочной железы или сердца. С таким дефектом шансов выжить (и даже родиться живым) нет. Но потом в эмбрион внедряли стволовые клетки крысы. И если мышонок-химера все-таки появлялся на свет — ученые могли быть уверены, что внутри у него бьется крысиное сердце.

Но самый удивительный результат касался желчного пузыря. У крыс его нет, а у мышей есть. Но химеры, у которых ответственные за этот орган мышиные гены были выведены из строя, все равно рождались с исправным желчным пузырем — из крысиных клеток. Мышиные клетки каким-то образом подсказывали крысиным правильный контекст, и те, поддавшись влиянию, образовывали орган, невозможный у крысы.

Ближе к свиньям, чем к крысам

Скрестить таким образом свинью и крысу не получилось — потому что эти организмы слишком сильно непохожи друг на друга. Разная длительность беременности и разные размеры органов предполагают, что клетки запрограммированы делиться в разном темпе. Наконец, сможет ли крошечное крысиное сердце у химеры гонять кровь через огромную свиную печень?

А вот с людьми такой трудности нет: мы к свиньям намного ближе — прежде всего по размеру органов. Поэтому свиньи (и мини-пиги как отдельный вариант) всегда были кандидатами № 1 для ксенотрансплантации. Параллельно с выращиванием человеческих клеток в свином теле биологи рассматривают и другие возможности — например, просто взять и скрыть от человеческого иммунитета те белки на поверхности свиных клеток, которые вызывают самую острую реакцию. Такие исследования ведутся давно, поэтому свинья как кандидат на пересадку органов — не новость.

Новый эксперимент показал, что возможность есть, и она никакая не умозрительная — и даже не невероятная случайность. 2075 эмбрионов подсадили свиньям, и 186 из них достигли достаточной, по мнению ученых, зрелости. Человеческие клетки метили специальной меткой в ДНК, которая заставляет их вырабатывать флуоресцентный белок — и 17 зрелых, здоровых эмбрионов уверенно светились в ультрафиолете, доказывая ученым, что они совершенно точно химеры.

От этого момента до органов в живом инкубаторе — годы, говорят исследователи. И дело не только в том, что доля человеческих клеток в организме химеры слишком маленькая. Увидеть, как они растут и что происходит с клетками во взрослом организме, ученым было бы сложно в любом случае.

Мы к свиньям намного ближе — прежде всего по размеру органов. Поэтому свиньи всегда были кандидатами № 1 для ксенотрансплантации

Химеры мыши и крысы, выведенные раньше, прожили полноценную мышиную жизнь в два года. Нет поводов думать, что у химер человека и свиньи были бы серьезные проблемы со здоровьем, мешающие достигнуть зрелости. Родиться на свет им помешали не биологические проблемы, а этические. Причем настолько серьезные, что команда из Института Солка вынуждена была проводить исследование на частные деньги, потому что правила Национального института здоровья США — аналога Минздрава, который финансирует бóльшую часть биомедицинских исследований в стране, — запрещают тратить деньги на любые опыты с внедрением стволовых клеток человека в эмбрионы животных.

Что неэтичного в появлении на свет свиньи с человеческой селезенкой? Наша неуверенность в результатах такого эксперимента. Пропорции клеток во взрослом эмбрионе — не те, какие были у зародыша. И если свиные клетки будут преобладать в соотношении миллион к одному — это не так страшно, как если человеческие возьмут верх. И на свет появится существо, больше похожее на человека, чем на поросенка, с человеческим мозгом, но с уродствами, вызванными обстоятельствами эксперимента. Чтобы медики могли спасать людей, нужно, похоже, в том числе более точное определение человека — и более точный ответ на вопрос, откуда люди берутся.

Не совсем так! Такое утверждение было актуальным еще несколько десятков лет назад. Тогда считалось, что ближайший родственник человека – человекообразная . Подтверждением этого служила так называемая шкала сообразительности среди животных. Согласно этой шкале, человекообразные приматы ближе всех стояли . Однако ряд экспериментов и опытов, проведенных в настоящее время, все отодвигают от близкого родства с человеком.

Согласно теории эволюции, человек разумный – это недоразвитая обезьяна, имеющая на одну хромосому меньше, чем, например, шимпанзе, но имеющее похожее строение черепа и передних конечностей. В настоящее время теория Чарльза Дарвина о происхождении человека от обезьяны не находит своего подтверждения, что позволяет мировым научным умам выискивать все новых «родственников» человека.

Сходство человека с дельфином

Исследователи, изучавшие мозговые , выяснили, что энцефалограмма дельфинов афалина сближает их с человеком. Дело в том, что мозг у этого вида дельфинов максимально похож на человеческий. Серое вещество у этих животных чуть больше в размерах, чем у людей, а также содержит большее количество извилин. Согласно исследованиям швейцарского профессора А. Портмана, умственные особенности дельфина заняли почетное второе место после человека (третье место у слонов, а четвертое – у обезьян).

Что объединяет человека со свиньями?

Анатомическое строение свиней позволяет называть их ближайшими родственниками человека. Дело в том, что эмбрион этого млекопитающего животного имеет закладку пятипалой конечности и мордочку, очень напоминающую человеческое лицо. Пятачок на свиной мордочке и копытца на ножках развиваются непосредственно перед родами. Кроме того, уже родившиеся свиньи обладают максимальной физиологией с людьми. Именно поэтому свиные органы (печень, почки, сердце, селезенка) используют в хирургии для трансплантации человеку.

Сходство людей с крысами

Эти грызуны тоже удивительным образом копируют человека на анатомическом уровне, но не так максимально как свиньи. Крысы имеют тот же состав крови и структуру тканей, что и человек. Любопытно, что эти грызуны являются единственными животными в мире, которые (как и человек) обладают абстрактным мышлением. Крысы умеют делать несложные умозаключения, что и позволяет им быть настолько живучими. Кроме того если крысу увеличить до размеров человека, после чего распрямить скелет, то можно увидеть, что суставы людей и крыс имеют одно и то же анатомическое строение, а кости обладают равным количеством фрагментов.

- Какие открытия, достижения в области эволюционной генетики человека Вы считаете наиболее важными за последние 10 лет? 20 лет? 50 лет?

В эволюционной генетике как человека, так и других видов, наиболее важные результаты дал анализ ДНК - он внес значительные изменения в представления об эволюционном древе. Для человека этот анализ доказал, что все современные люди происходят от единой предковой группы, жившей в Африке.

Важно: пути миграций, прочерчиваемые на основе анализа ДНК современных популяций, проходят не через горы и реки, а через популяции (которые сейчас живут там-то, а их предки раньше могли жить в другом месте). Чтобы привязать пути миграций к географическим объектам, нужны данные по древней ДНК.

В разных источниках можно увидеть разные цифры, характеризующие близость генома человека и шимпанзе - 98.5% или, например, 94%.Отчего зависит этот разброс цифр и всё-таки, как правильней?

Разброс цифр зависит от того, какого типа различия между геномами используются. Нуклеотидные "тексты" могут различаться заменами отдельных букв (так называемые однонуклеотидные полиморфизмы", английская аббревиатура SNP, Single Nusleotide Polymorphism), числом повторяющихся фрагментов (CNV, Copy Number Variation), может быть изменен порядок расположения или ориентация больших фрагментов (эти изменения давно известны как изменения положения фрагментов хромосом).

Геномы могут отличаться наличием вставок или утратой фрагментов разных размеров. Кроме того, две обезьяньих хромосомы у человека объединены в одну, поэтому у нас 46 хромосом, а у шимпанзе - 48.

Указать одной цифрой все эти разнообразные перестройки сложно, поэтому в зависимости от того, что именно учли, цифры получаются разные. Но при учете любого типа различий картина сходства между видами получается одна и та же - шимпанзе ближе всего к человеку, затем горилла, затем орангутан и так далее.

Эти несколько процентов, отличающие геном человека от генома шимпанзе - каков их «физический смысл»? Что это за гены, каковы их функции?

При сравнении геномов человека и шимпанзе были выявлены мутации,"сделавшие нас людьми". Это те мутации, котоыре появились в линии человека и привели к важным изменениям биохимических процессов, формы тела или изменили сроки созревания тех или иных систем.

Однако такой "физический смысл" имет очень небольшая часть различий. В основном различия обусловлены случайным накоплением "нейтральных" мутаций, никак не проявляющихся в облике или биохимических особенностях их обладателей.

Часть "смысловых" различий связана с накоплением адаптивных мутаций, причем в геноме шимпанзе - однги мутации, в геноме человека - другие. Среди известных изменений - мутации, инактивирующие некоторые "ненужные" человеку гены. Например, инактивацию гена кератина - белка, входящего в состав волос, связывают с отсутствием шерсти на теле человека. Инактивация генов обонятельных рецепоров у человека связана со снижением роли обоняния для выживания. Важное изменение - инактивации гена одного из белков, входящего в состав жевательных мышц. Ослабление мощной жевательной мускулатуры, крепящейся к костям черепа, позволило "освободить" его от функций каркаса для этих мышц и увеличить размеры черепной коробки, а соответственно, и размеры мозга.

Мутации в генах, связанных с размером и функциями мозга, особенно интересны. У предков человека накапливались мутации в генах, контролирующих размер мозга, и отбирались те, которые приводили к увеличению его размера.

Важным классом мутаций, отличающих человека от других приматов, является изменения в генах регуляторных белков. Эти белки регулируют работы целых групп других генов, и изменение в одном таком белке приводит к существенным изменениям в работе генных ансамблей. Меняя эти белки, можно за счет небольшого числа мутаций достичь значительных изменений строения и функций различных органов.

Различия между геномами человека и приматов уже "инвентаризированы", но смысл этих различий пока понятен лишь для небольшой доли мутаций.

Как Вы относитесь к предложениям некоторых исследователей на основании генетических данных включить шимпанзе и гориллу в род Homo?

Положительно. Формально на уровне ДНК мы с братьями-приматами отличаемся меньше, чем два вида крыс. Хотя по внешнему облику и по образу жизни отличаемся гораздо больше.

Вероятно, наивный вопрос, но возможно ли будет в обозримом будущем средствами генной инженерии «сделать из обезьяны человека»? Какие трудности стоят на пути решения такой задачи?

А зачем? мы уже есть - природа уже сделала. Считаю, что фабрику по производству чего-либо из полу-людей полу-обезьян делать неэтично (это из микроорганимозв или из культур тканей можно получать разные полезные вещества), а философские проблемы таким образом не решить. Лучше поберечь природные популяции наших родственников.

Еще один вопрос из области научной фантастики: возможно ли в обозримом будущем решение такой задачи, как клонирование неандертальца?

Клонирование из имеющихся фрагментов ДНК невозможно - они очень коротенькие, их не сошьешь в единое целое. Синтез ДНК на основе полученной инфомрации о последовательности генома неандеральца пока вряд ли возможен. При определении последовательности нуклеотидов древней ДНК высока вероятность ошибочного "чтения" из-за того, что за тысячи лет в ДНК накапливаются химические модификации, которые можно принять за реальные мутации. Кроме того, в пробирке ДНК синтезируется фрагментами размером в несколько тысяч нуклеотидов. При сборке этих фрагментов тоже возникают ошибки. В результате количество ошибок будет столь велико, что система будет нежизнеспособна. А ведь остается еще этап введения ДНК в клетку. И еще некоторые технические сложности - например, каким делать уровень метилирования ДНК.

Метилирование ДНК – это способ химической модификации определенных нуклеотидов (навешивание метильной группы специальными ферментами). Метилирование может влиять на активность генов, на распознавание ДНК ферментами (Например, рестриктазами, которые в зависимости от наличия или отсутствия метильной группы режут или не режут определенные последовательности) и на другое.

Подробней о проблемах, связанных с изучением древних ДНК, можно прочитать в этой статье .

К сожалению, российский Интернет переполнен разного рода дезинформацией (например, регулярно приходится сталкиваться с разглагольствованиями о том, что генетически к человеку ближе всего не шимпанзе, а свинья...). Какие существуют наиболее расхожие мифы, заблуждения на тему генетики человека?

Про свиней - известный миф. Инсулин раньше получали из свиньи, так как некоторые белки у нас с хрюшками действительно похожи. А другие белки больше схожи с другими видами животных. Больше всего совпадений – повторюсь – с шимпанзе. Но про свинью более известно - вот и циркулирует старая информация.

Наиболее расхожие заблуждения связаны с полной безграмотностью, с тем, что многие не знакомы даже с обязательным школьным курсом генетики.

Вот пример - отзыв на нашу лекцию о наследовании групп крови. Если бы малограмотный папаша прочел страницу школьного учебника о доминантных и рецессивных признаках, не было бы жизненной трагедии:

"Материал не только интересный, но и доступный для понимания даже школьнику младшего класса. Я интересуюсь этой темой с тех пор, как мой отец (у которого, как и у моей мамы резус положительный, а у меня, к сожалению, получился отрицательный) сказал мне, что из-за этого я не его дочь, обвинил мою мать во всех смертных грехах и ушел от нас. Так что, дорогой папа, ты глубоко заблуждаешься. Ты не прав!!! " (С сайта http://www.bio.fizteh.ru/student/files/biology/biolections/lection03.html)