Гены и развитие организма Нейфах Александр Александрович

3. Химеры животных

Техника получения химерных, или, как их еще называют, аллофенных, зародышей сейчас лучше всего освоена на млекопитающих. Этому способствует отсутствие у них ооплазматической сегрегации и, следовательно, полное равенство всех клеток на ранних стадиях. Два зародыша на стадиях двух - восьми бластомеров, извлеченных из мышей разных генетических линий (часто используют линии с разной окраской шерсти), помещают в капельку питательной среды и сближают друг с другом, так что они сливаются в один зародыш. Затем химерный зародыш переносят в матку третьей мыши, в которой и происходит его развитие. В большом проценте случаев из таких составных зародышей развиваются и рождаются совершенно нормальные мышата, состоящие из клеток двух линий. Если эти линии различались по окраске шерсти (например, черные и белые), то шкурка этих мышат будет содержать полосы черного и белого цвета.

Другой способ получения химер называется инъекционным. В этом случае используют более поздний зародыш, содержащий около ста клеток и представляющий собой полый пузырек - бластоцисту, в которой только несколько клеток - зародышевый узелок или внутренняя клеточная масса - дадут начало самому эмбриону. В такую бластоцисту инъецируют клетки зародыша другой линии. Часть этих клеток прилипает к зародышевому узелку и включается в состав развивающегося эмбриона.

При обоих методах клетки двух линий мышей распределяются в зародыше совершенно случайно, и поэтому полосы разного цвета у химерных мышат располагаются также случайно. Тем не менее американской исследовательнице Минц удалось при изучении сотен таких мышат показать, что в распределении полос того или иного цвета по шкурке есть некоторая закономерность. Существенно уже то, что окраска образует полосы, а не пятна или точки. В черный или белый цвет может быть окрашена та или иная из 17 поперечных полос, причем отдельно для правой или левой стороны головы, для спины и хвоста, т. е. всего таких полос может быть 34. Каждая из этих полос может быть белой или черной с равной вероятностью. Легко подсчитать, что в этом случае из десятков аллофенных мышат трудно встретить двух одинаково окрашенных.

Из этих опытов Минц сделала важный вывод о том, что в тот момент развития, когда пигментные клетки детерминировались, их было всего 34. Далее каждая из них в результате ряда делений образовала популяцию пигментных клеток, которые перемещались очень ограниченно, только вдоль узкой зоны кожи, идущей от хребта к животу, и каждая из них определила окраску одной полосы. Однако провести такой же анализ клеток пигментного эпителия глаза оказалось невозможно: в ходе развития черные и неокрашенные клетки перемешиваются и группу пигментированных клеток нельзя считать потомством одной первично-детерминированной клетки. Опыты с химерами позволили получить и другие интересные данные, хотя их интерпретация не всегда может быть однозначной.

Пол восьмиклеточных зародышей в момент их слияния друг с другом неизвестен, и поэтому в 50 % случаев возникают химеры, состоящие из смеси женских клеток с двумя Х-хромосомами (XX) и мужских клеток с половыми хромосомами (XY). Оказалось, что чаще, хотя и не всегда, пол таких химер мужской, причем нередко возникают гермафродиты, у которых одна половая железа мужская, а другая - женская. Можно думать, что пол железы определяется случайно возникающим соотношением в ней клеток с XX- и XY-генотипами, причем XY-клетки оказывают более сильное влияние.

У химерных мышей в крови присутствуют эритроциты обеих линий, но оказалось, что доля эритроцитов одной из линий мышей (С57В1) всегда больше, чем другой (СЗН). Очевидно, способность кроветворных клеток к размножению у разных линий мышей различна. Зато в печени у этих химер преобладают клетки линии СЗН.

Кровь химерных мышей содержит лимфоциты обеих линий, которые толерантные (совместимы) с тканями обеих линий. Это означает следующее: кусочки кожи линии С57В1, пересаженные на тело мыши СЗН, быстро отторгаются. He толерантны и обратные пересадки с СЗН на С57В1. Ho кусочки кожи обеих «родительских» линий мышей хорошо приживаются на химерных мышах, полученных из этих двух линий. Мы вернемся к вопросу о тканевой совместимости в главе об иммунитете.

Очень интересны химеры в отношении их способности к образованию опухолей. Так, линия мышей АКР отличается высокой частотой опухолей лимфатической ткани - лимфом, а линия СЗН - опухолей печени - гепатом. У химер между этими линиями возникают и те и другие опухоли, причем лимфомы всегда образуются из клеток АКР, а гепатомы - из СЗН. Создается впечатление, что опухоли возникают совершенно автономно от остального организма и определяются только генотипом клеток. Однако если получать химеры различных высокораковых линий с низкораковой линией СВА, то частота образования опухолей заметно снижается. Механизм этого важного явления пока непонятен.

Особо следует остановиться на опытах с инъекционными химерами, когда в бластоцисту вводили клетки особой опухоли - тератокарциномы. Эту опухоль можно получить искусственно, если пересадить нормальный зародыш какой-либо линии мышей под кожу взрослой мыши и потом регулярно переносить растущий трансплантат от мыши к мыши. В результате возникает тератокарцинома - перевиваемая опухоль, в центре которой находятся быстро размножающиеся недифференцированные клетки, а по периферии образуются участки самых различных дифференцированных тканей. Но при инъекции в бластоцисту центральной части такой опухоли ее клетки входят в состав зародыша и перестают быть опухолевыми. Они ведут себя как обычные химеры, т. е. становятся нормальными клетками различных органов взрослой мыши. Вероятно, это первый пример того, как опухолевые клетки под влиянием эмбриональных тканей превращаются в нормальные клетки организма. Однако потомство с генотипом опухолевой линии от этих химерных мышей получить пока не удалось. Клетки тератокарциномы, являясь опухолевыми, сохраняют большие потенции и могут дифференцироваться во многих направлениях, но способность образовывать нормальные половые клетки ими, вероятно, все же утрачивается. Особые химеры были получены в нашей стране Н. Г. Хрущовым. Облученной мыши, чьи кроветворные клетки были убиты, в кровяное русло вводили клетки костного мозга или селезенки крысы. У мыши образовывались кроветворные колонии крысиных клеток. Их судьбу и дальнейшие превращения было легко проследить благодаря особенностям мышиных и крысиных клеток, легко различимым под микроскопом.

У дрозофилы химеры создаются при инъекции эмбриональных ядер одной линии мух в оплодотворенное яйцо другой линии, имеющее свои ядра. Судьба инъецированных ядер зависит от места их введения. На заднем конце яйца они становятся половыми клетками. В других частях яйца они попадают в ту или иную область поверхностной цитоплазмы и соответственно образуют клетки, входящие в состав тканей личинки или взрослой мухи. При этом они сохраняют отличительные особенности своей генетической линии. Сходный результат получают и при инъекции в яйцо ядер из некоторых многократно перевиваемых культур клеток дрозофилы, но половые клетки при этом не образуются. Очень важно, что при некоторых обстоятельствах клетки еще не теряют способности к дифференцировке, но уже не могут образовать половые клетки. Это заставляет взглянуть на зародышевый путь не как на полезную абстракцию, а как на определенную реальность.

В этой главе мы старались показать, как различные способы гибридизации создают комбинации двух генотипов и цитоплазмы или комбинации клеток с разными генотипами. Возможности, которые открывают эти методические подходы, еще не исчерпаны, и работа в этих направлениях (особенно с соматическими гибридами и с химерами) активно продолжается. Гибридизация животных и растений уже привела к огромным практическим достижениям в получении новых пород и сортов. Можно ожидать, что и методы «клеточной инженерии» дадут не только важные теоретические, но и чисто практические результаты.

Слияние ранних зародышей приводит к появлению аллофенных мышей (химер)

Эмбрионы мышей разных линий (например, с черной и белой окраской) на стадии восьми клеток извлекают из материнских организмов, освобождают от оболочек и сближают. При этом образуется один зародыш смешанного происхождения. Его пересаживают в третью мышь - «мать-воспитательницу», которая и рождает химерных мышат

Из книги Кольцо царя Соломона автора Лоренц Конрад З.

ЯЗЫК ЖИВОТНЫХ Он познал всех птиц наречья. Имена их и секреты. Вёл при встречах разговоры… Г. Лонгфелло Животные не обладают языком в истинном смысле этого слова. У высших позвоночных, а также и у насекомых - главным образом у общественных видов этих обеих больших

Из книги Путешествие в прошлое автора Голосницкий Лев Петрович

Мир беспозвоночных животных В протерозойских пластах осадочных пород мы уже находим остатки живших тогда организмов: отпечатки морских водорослей, морских червей, иглы губок, остатки брахиаподов, обладавших двустворчатой раковиной.Все животные, обитавшие в архейской

Из книги Сфинксы XX века автора Петров Рэм Викторович

Биологические химеры Рэю Оуэну - профессору отдела биологии Калифорнийского института технологии - не везло с терминами. В 1945 году он первый в мире увидел, обдумал и счел нужным описать животных, чья кроветворная ткань состояла из клеток, разных иммунологически,

Из книги Жизнь животных Том I Млекопитающие автора Брэм Альфред Эдмунд

3. Развитие животных Каждое рождающееся существо начинает свою жизнь из одной яйцевой клеточки и затем проходит длинный ряд изменений, прежде чем сделается по внешнему виду и по внутреннему строению совершенно сходным со взрослыми животными. Весь этот ряд постепенных

Из книги Гомеопатическое лечение кошек и собак автора Гамильтон Дон

Гельминтозы у животных Принято считать, что животные и гельминты - понятия неразделимые, практически синонимичные; на бытовом уровне эта тема обросла огромным количеством мифов и страхов. У кошек и собак встречаются четыре основных класса гельминтов: круглые гельминты,

Из книги В дебрях времени автора Чижевский Герман Михайлович

Крылатые химеры Но что это? Со стороны солнца ко мне приближалось множество каких-то черных точек. Они быстро увеличивались и наконец черными тенями заметались над поляной. Это были крылоящеры, или птерозавры - летающие ящеры, настоящие живые драконы из страшных сказок.

Из книги Жизнь животных, Том III, Пресмыкающиеся. Земноводные. Рыбы автора Брэм Альфред Эдмунд

ЖИЗНЬ ЖИВОТНЫХ В трех томахТом III

Из книги Занимательная зоология. Очерки и рассказы о животных автора Цингер Яков Александрович

О численности животных Представители некоторых видов встречаются в природе крайне редко, другие, наоборот, весьма многочисленны. Из хищников очень немногочисленны львы, тигры, леопарды; но количество волков, наоборот, несмотря на все предпринимаемые меры их истребления,

Из книги Обитатели водоемов автора Ласуков Роман Юрьевич

Из книги Стой, кто ведет? [Биология поведения человека и других зверей] автора Жуков. Дмитрий Анатольевич

Дрессировка животных Человек использует неконтролируемый стресс и для управления поведением животных. Так, например, старинное русское занятие – соколиная охота – требовало большого количества обученных птиц. Поэтому пойманного сокола перед началом тренинга не

Из книги Проблемы этологии автора Акимушкин Игорь Иванович

Ранги у животных Японские биологи изучали жизнь макак, которые местами еще уцелели на их островах. Методы у них были те же, что и у других этологов: по разным приметам запомнить «в лицо» всех обезьян, пронумеровать их и следить за поведением каждой. Исследователи расписали

Из книги Мир животных. Том 1 [Рассказы об утконосе, ехидне, кенгуру, ежах, волках, лисах, медведях, леопардах, носорогах, гиппопотамах, газелях и многих других автора Акимушкин Игорь Иванович

Отряды животных

Из книги Почему мы любим [Природа и химия романтической любви] автора Фишер Хелен

Избирательность у животных Избыток энергии, сосредоточенность на одном-единственном существе, стремление добиваться его внимания, потеря аппетита, настойчивость, всевозможные нежные шлепки, поцелуи, облизывания, попытки прижаться друг к другу, игривое кокетство - все

Из книги Гены и развитие организма автора Нейфах Александр Александрович

1. Гибриды животных Изучение гибридов в биологии развития обычно состоит в обнаружении проявления отцовских признаков на различных стадиях развития. При выборе скрещиваемых пар исследователь сталкивается с противоречием: чем ближе скрещиваемые особи, тем лучше

Из книги Размножение организмов автора Петросова Рената Арменаковна

6. Гаметогенез у животных Гаметогенез - это процесс образования половых клеток. Многоклеточные животные имеют диплоидный набор хромосом (2n). В процессе гаметогенеза, в основе которого лежит мейоз, образующиеся гаметы имеют гаплоидный набор хромосом (n).Половые клетки

Из книги автора

7. Оплодотворение у животных Оплодотворение - процесс слияния мужских и женских половых клеток, в результате которого образуется зигота. Зигота - оплодотворенная яйцеклетка. Она всегда имеет диплоидный набор хромосом. Из зиготы развивается зародыш, который дает начало

Все мы знакомы с античной мифологией, которая населяла мир странными животными. Облик этих причудливых существ составляли разные части тела льва, змеи, орла, козы, рыбы... Гиппокампы, грифоны, химеры, сфинксы и прочие звери плодились воображением древних людей, а сейчас доживают свой век в современных фэнтези. Свой вклад в неомифологию делает и таксидермист Эндрю Ланкастер. Мастер, живущий в Новой Зеландии, создает , соединяя зверей, птиц и кукол.

Химеры - это не только ценный мех выдумки древних греков, но и биологический термин. Странные животные с разными частями тела от разных родителей действительно существуют. Природа сопротивляется, так что вывести живую химеру с генетически разнородными тканями не так просто, как сделать ее чучело. Ну а экспериментировать с людьми ученым и вовсе никто не даст, а таксидермист Эндрю Ланкастер успешно заменяет человеческие части тела кукольными.

Эндрю Ланкастер (Andrew Lancaster) родом из Великобритании, но уже 14 лет живет в Новой Зеландии - стране, где вроде бы и так хватает забавных живых существ (кстати, таксидермистом он стал как раз после переезда). Ан нет, ко всему-то человек привыкает. Пару лет назад чучельник взялся соединять несоединимые виды и подарил человечеству много химер. С его легкой руки появились трехглавые куры, куклозайцы и летающие свиньи.

В Новой Зеландии будущий креативный таксидермист часто видел на обочинах дорог сбитых животных. Жизнь им уже все равно не вернуть, так пусть хотя бы их останки не гниют на трассе, думал Эндрю Ланкастер, сдавал назад и подбирал очередную находку. Зверушки поменьше помещаются в морозилке, «под мороженым и овощами», для более крупных готовится специальный раствор.

Эндрю Ланкастер работает смотрителем причала, так что занимается актуальными вопросами таксидермии только по вечерам и выходным. Часто зверушкам приходится подождать, пока у хозяина появится время для манипуляций с опилками, тряпицами и проволокой.

Проблем с защитниками окружающей среды у автора нет, ведь для своих творческих экспериментов он никого не убивает. Зато есть проблемы с благоверной: супруга не разрешает креативному таксидермисту превращать дом в кунсткамеру, так что свежесозданным химерам приходится побыстрее искать новых хозяев. Благо выдумки всегда в цене, и странные создания исправно находят покупателей на просторах Интернета.

Выяснил природу данного явления.

Химеры могут возникать

в результате прививок растений
под влиянием мутаций соматических клеток .

Периклинальные химеры бывают:

диплохламидные (например пеларгония с белоокаймлёнными листьями)
гаплохламидные (например хлорофитум с белоокаймлёнными листьями)

Взаимодействие между компонентами химер, и переход различных веществ из одного компонента в другой, могут приводить к различным аномалиям развития и иногда к бесплодию химеры.

В практике садоводов химеры, возникшие случайно в результате прививок (т. н. пестролистность), воспроизводят вегетативным размножением заново из поколения в поколение (например, химеры между пурпурным ракитником и золотым дождём - т. н. ракитник Адама, химеры между померанцем и лимоном). Исследователи применяют различные химеры между мушмулой и боярышником .

Химеры в зоологии

Мышь-химера (справа).

Химеры могут формироваться из четырёх гамет (результат объединения в один эмбрион двух оплодотворённых яйцеклеток или эмбрионов на ранних стадиях развития).

Химеризм у животных может быть как результатом индивидуального развития организма (онтогенеза), так и результатом трансплантации органа, ткани (например, костного мозга или переливания крови). У гетерозиготных (не однояйцевых) близнецов химеризм может возникать в результате объединения кровеносных сосудов (анастомозов). Химеры часто могут давать потомство, и тип потомства зависит от того, из какой линии клеток развились гаметы .

В 1980-х годах искусственным путём была получена межвидовая химера овцы и козы .

Фетальный и материнский микрохимеризмы

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Химера (биология)" в других словарях:

Химера из Ареццо этрусская скульптура из бронзы. Музей археологии, Флоренция, Италия Химера (греч. Χίμαιρα, «коза») в греческой мифологии чудовище с головой и шеей льва, туловищем козы, хвостом дракона; порождение Тифона и Ехидны … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Химера (значения). Химера из Ареццо этрусская скульптура из бронзы. Музей археологии, Флоренция … Википедия

Орнитоптера химера … Википедия

Гибрид лошади и зебры Гибрид (от лат. hibrida, hybrida помесь) организм (клетка), полученный вследствие скрещивания генетически различающихся форм. Понятие гибрид особенно распространено в ботанике, но применяется и в зоологии. В … Википедия

Во время беременности, двухстороннее движение иммунных клеток может происходить через плаценту. Обменянные клетки могут делиться и устанавливать долгосрочные клеточные линии, которые иммунологически активны даже спустя десятилетия после родов.… … Википедия

Схема прививки почки: 1 почка привоя удаляется вместе с подлежащими тканями; 2 4 почка вставляется в Т образный разрез на стебле подвоя и там закрепляется, 5 почка образует побег Вегетативная гибридизация одна из центральных концепций… … Википедия

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

Химерами называют организмы или их части, состоящие из генетически разнородных тканей. Впервые этот термин применил немецкий ботаник Г. Винклер (1907) для форм растений, полученных в результате сращивания паслена и томата. В дальнейшем (1909) Э. Баур, изучая пеларгонию пестролистные, выяснил природу химер. Различают несколько типов причудливых организмов:

· химеры мозаичные (гиперхимеры) - в них генетически разные ткани образуют тонкую мозаику;
· химеры векториальни - у них разнородные ткани расположены большими участками;
· химеры периклинальных - ткани с разными генотипами лежат слоями друг над другом;
· химеры мериклинальни - их ткани состоят из смеси секториальних и периклинальных участков. Химеры могут возникать в результате прививок растений и под влиянием мутаций соматических клеток. Компоненты химер могут отличаться друг от друга генами ядра, числом хромосом или генами пластид или митохондрий. Причудливые организмы часто используются в научных исследованиях.

Принцип получения химер сводится главным образом к выделению двух или большего числа ранних зародышей и их слияния. В том случае, когда в генотипе зародышей, использованных для создания химеры, есть отличия по ряду характеристик, удается проследить судьбу клеток обоих видов. С помощью причудливых мышей было, например, решен вопрос о способе возникновения в ходе развития многоядерных клеток поперечнополосатых мышц. Изучение химерных животных позволило решить множество проблем, и в будущем благодаря применению этого метода появится возможность решать сложные вопросы генетики и эмбриологии. Получение таких эмбрионов осуществляется во многих лабораториях. Принцип получения химер сводится главным образом к выделению двух и большего числа ранних зародышей и их слиянию. В том случае, когда в генотипе зародышей, использованных для создания химеры, есть отличия по ряду характеристик, удается проследить судьбу клеток обоих типов.

Два метода получения химер: 1) агрегационный - объединение двух и более морул или бластоцист в один эмбрион; 2) инъекционный - микроинъекция клеток внутриклеточной массы бластоцисты доноров в бластоцель эмбриона-реципиента. Имеются внутривидовые и межвидовые химеры лабораторных животных и с/х животных. В потомстве химерных животных не сохраняется родительский генотип, происходит расщепление, и нарушаются ценные генетические комбинации.

Развитие генной инжинерии создало принципиально новую основу для конструирования последовательностей ДНК, необходимых исследователю. Успехи в области экспериментальной эмбриологии позволили создать методы введения таких искусственно созданных генов в ядра сперматозоидов или яйцеклеток. В результате возникла возможность получения трансгенных животных.

Трансгенные организмы

Трансгенными называют растения и животных, содержащие в своих клетках ген чужого организма, входящий в хромосомы. Их получают, используя методы генной инженерии. Трансгенные организмы могут иметь большое значение для повышения эффективности сельского хозяйства и в исследованиях в области молекулярной биологии.

Первые генетически модифицированные организмы, полученные с помощью методов молекулярной биологии, появились на свет только в 80-х годах XX века. Ученые сумели изменить геном растительных клеток, добавляя в них необходимые гены других растений, животных, рыбы и даже человека.

Первый трансгенный организм (мышь) был получен Дж. Гордоном с сотрудниками 1980 г. На начале 90-х годов в Китае было проведено первое коммерческое испытания генетически модифицированных сортов табака и томатов, устойчивых к вирусам. А в 1994 г. в США впервые поступили в торговую сеть продуктов питания плоды генетически измененных томатов с сокращенным сроком созревания.

В ряде экспериментов было установлено, что мыши, развивающиеся из зиготы, в которую была введена чужеродная ДНК, содержат в своем геноме фрагменты этой ДНК, а иногда у них происходит и экспрессия чужеродных генов.

Целью создания трансгенных организмов является получение организма с новыми свойствами. Клетки трансгенного организма производят белок, ген которого был внедрен в геном. Новый белок могут производить все клетки организма (неспецифическая экспрессия нового гена), либо определенные клеточные типы (специфическая экспрессия нового гена).

Создание трансгенных организмов используют:

- в научном эксперименте для развития технологии создания трансгенных организмов, для изучения роли определенных генов и белков и биологических процессов; огромное значение в научном эксперименте получили трансгенные организмы с маркерными генами
- в сельском хозяйстве для получения новых сортов растений и пород животных;
- в биотехнологическом производстве плазмид и белков.

В настоящее время получено большое количество штаммов трансгенных бактерий, линий трансгенных животных и растений. Близко по смыслу и значению к трансгенным организмам находятся трансгенные клеточные культуры. Ключевым этапом в технологии создания трансгенных организмов является трансфекция -- внедрение ДНК в клетки будущего трансгенного организма.

Если гибридную ДНК ввести в оплодотворенное яйцеклетку, могут быть получены трансгенные организмы, экспрессирующие мутантный ген и передающие его потомками. Генетическая трансформация животных позволяет установить роль отдельных генов и их белковых продуктов как в регуляции активности других генов, так и при различных патологических процессах. С помощью генетической инженерии созданы линии животных, устойчивых к вирусным заболеваниям, а также породы животных с полезными для человека признаками.

Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Чему равна скорость света

Звери-химеры: странные животные Эндрю Ланкастера. Животные-химеры, или странные шутки природы

3. Химеры животных

Химеры в зоологии

Фетальный и материнский микрохимеризмы

Смотреть что такое "Химера (биология)" в других словарях: