4.7. Криоконсервация генома редких видов.

Консервация геномов призвана дополнить другие способы сохранения генетической информации, хотя не заменяет их. Она необходима для сохранения видов, численность которых упала ниже критической, необходимой для их выживания. Она позволяет сохранить генетическое разнообразие редких видов, уменьшить число животных, содержащихся в неволе, не опасаясь инбридинга, а также избежать необходимости разведения животных отдельных видов, пород и линий, не используемых в данное время. Она дает возможность сохранять в неизменном виде в течение десятилетий, использовать и транспортировать наследственный материал особо ценных в генетическом и хозяйственном отношении особей.

Существенная опасность для сохранения генетического стандарта вида связана с развитием генной инженерии – переносом генетического материала путем встраивания в плазмиды. Первые практические применения этого метода – получение трансгенных животных, обладающих ускоренным ростом и увеличенными размерами, что многим представляется перспективным для животноводства, создание гибридов для синтеза гормонов и других физиологически активных соединений. Создается реальная опасность загрязнения генетического фонда планеты искусственно создаваемым генетическим материалом и возможность его встраивания в геном существующих видов. Пока трудно оценить степень опасности этих процессов для генофонда, но контроль за ними станет невозможен, если не будет сохранен «генетический стандарт» видов «дорекомбинантной эры».

Таким образом, у нас нет альтернативы. Если мы хотим сохранить для будущих поколений потенциальную возможность воссоздать живущие ныне виды животных и растений, сохранить генетический потенциал планеты, мы должны обеспечить сохранение генетической информации в виде глубокозамороженных клеток. В этом – один из аспектов решения проблемы сохранения биологического разнообразия Земли. Вопрос о рентабельности хранения генетического материала при температуре жидкого азота не представляет серьезной проблемы, так как производство жидкого азота настолько развито, что его давно уже стали рентабельно применять для хранения пищевых продуктов.

Уместно напомнить, что еще до середины – конца 70-х годов ХХ века МСОП, организация в принципе сравнительно консервативная, негативно относился к идее разведения редких видов в неволе как средству их сохранения. Естественно поэтому, что всеобщее осознание и признание значимости глубокого замораживания клеток, несущих генетическую информацию, в целях сохранения этой самой генетической информации, пришло далеко не сразу.

Создание группы консервации генома и предшествующее включение зоопитомников и зоопарков в сферы интересов МСОП указывало на растущее понимание трудностей сохранения животных в их естественной среде обитания. В ноябре 1980 года в Англии состоялось первое заседание группы консервации генома, на котором была намечена предварительная программа исследований. Авторитет участников группы и обсуждение проблемы среди ведущих биологов мира стимулировали ряд работ, связанных с проблемой реализации генетической информации.

Глубокое замораживание биологических объектов – наиболее перспективный способ консервации геномов. Оно стало возможным благодаря успехам криобиологии – науки, исследующей изменения, происходящие в организмах при замораживании, и механизмы устойчивости организмов к действию низких температур. Благодаря этим исследованиям разработаны режимы замораживания живых объектов и среды, в которых производится замораживание. Необходимыми компонентами таких сред являются криопротекторы, связывающие внутриклеточную воду и защищающие структуры клетки от разрушения (глицерин, диметилсульфоксид, этиленгликоль, пропандиол и др.), а также вещества, стабилизирующие клеточные мембраны (липиды, антиоксиданты, сахара).

В настоящее время удается замораживать и хранить в жидком азоте при температуре -196⁰ половые клетки, гонады, многие соматические клетки ранних зародышей и ряд органов животных, а также семена, пыльцу и меристему растений. Однако следует иметь в виду, что детали метода приходится разрабатывать специально применительно к каждому виду и объекту.

Создание генетических криобанков – вполне реальная задача. Она решает проблему сохранения генофонда на первом (низшем – клеточном) уровне организации жизни и роль ее в системе мер, направленных на сохранение редких видов, сохранение генетических ресурсов Земли нельзя недооценить. За ним – будущее!

Для сохранения редких видов и генетических ресурсов на индивидуальном (втором) уровне организации жизни, т.е. путем разведения в специальных питомниках и зоопарках, наибольший интерес представляют сравнительно простые ситуации, когда имеется консервированный генетический материал от обоих полов, но относящихся к животным, которые сохранились в резко ограниченном количестве и содержатся в удаленных друг от друга питомниках или зоопарках. При наличии консервированной спермы, которую несложно пересылать на любое расстояние, и племенных книг криоконсервация спермы является абсолютно надежным препятствием против возникновения инбридинга в вольерных популяциях. Уже одно это делает создание криобанков исключительно важным условием сохранения редких видов и существенным элементом общей стратегии сохранения генетических ресурсов Земли. Следует добавить, что в последние годы на базе криоконсервации спермы родился удивительно остроумный метод увеличения потомства у редких животных, которым свойственно приносить лишь по одному детенышу. Метод этот называется трансплантацией эмбрионов и основан на том, что самки таких видов продуцируют несколько яйцеклеток, из которых только одна оплодотворяется, а остальные после этого гибнут. Сущность метода трансплантации эмбриона теоретически проста: у находящейся в эструсе самки вымываются все вышедшие из яичника яйцеклетки и изолированно помещаются в специальную среду. Сюда же добавляется капля размороженной спермы того же вида, и таким образом происходит искусственное оплодотворение яйцеклетки, которая после этого имплантируется (пересаживается) в матку самки другого, систематически близкого, но обычного вида. Эмбрион развивается и новорожденный оказывается полноценным потомком своих родителей, не имея никакого генетического сходства со своей «кормилицей»! Впервые такой эксперимент был успешно проведен в одном из американских зоопарков, когда обыкновенная корова благополучно выносила и родила теленка гаура, дикого быка из Юго-Восточной Азии, находящегося под угрозой исчезновения! А поскольку в процессе овуляции самка гаура производит до десятка яйцеклеток, то легко понять, насколько перспективен этот метод разведения. Конечно, для такой операции нужна ювелирная техника и значительный опыт.