Опыты с животными

Итак, из области фантазий вернемся снова в лабораторию и познакомимся с теми опытами, в которых естественную "смесь" сперматозоидов исследователи пытаются разделить на фракции с Х- и У-хромосомами.

На этот раз основными и постоянными обитателями лабораторий являются кролики; именно на них проведено большинство интересующих нас исследований, и потому мы познакомимся с ними несколько подробнее.

У кроликов определение пола протекает так же, как у дрозофилы и у человека. У самцов-кроликов одна половина сперматозоидов содержит X-хромосому, другая - У-хромосому. Первые в норме определяют женский пол, вторые - мужской. Пол зародыша определяется сочетанием половых хромосом в процессе оплодотворения: сперматозоид, достигший яйца первым, решает судьбу будущего зародыша - быть ему самкой или самцом.

Основанием для опытов по разделению "смеси" сперматозоидов на фракции с Х- и У-хромосомами служит ряд предпосылок. Рассмотрим некоторые из них.

Из предыдущего мы уже знаем, что Х- и У-хромосомы несколько отличаются по величине. Эта разница в величине половых хромосом не может не отразиться на массе, а следовательно, и на удельном весе сперматозоидов с Х- и У-хромосомами - как бы она ни была мала. Нельзя ли рассортировать их по этому признаку при помощи каких- то особенно точных весов или других столь же чувствительных приборов?

Такими "весами" в руках исследователей является центрифуга. Для этой цели естественную "смесь" сперматозоидов разбавляют специально подобранным разбавителем, центрифугируют при определенном режиме на фракции, предположительно содержащие разные типы сперматозоидов, и исследуют затем в опытах с искусственным осеменением.

В ряде таких опытов действительно удавалось сдвинуть нормальное соотношение полов (1 : 1) в сторону преобладания в потомстве самок или самцов в зависимости от того, какой фракцией сперматозоидов осеменяли крольчих.

В основу другого направления исследований было положено предположение, что Х- и У-сперматозоиды несут разные электрические заряды. Зависимость направления передвижения в жидкости некоторых одноклеточных организмов, например инфузорий, от направления постоянного электрического тока была показана неоднократно.

Исходя из этих наблюдений, сперматозоиды двух типов пытались разделить при помощи постоянного электрического тока, т. е. методом электрофореза. Для этого естественную "смесь" сперматозоидов, разведенную соответствующим разбавителем, помещали в U-образную трубку и через нее пропускали постоянный электрический ток, побуждая сперматозоиды одного типа, предположительно с отрицательным зарядом, двигаться к положительному полюсу, т. е. в одно плечо прибора, а сперматозоиды другого типа, с положительным зарядом, - к отрицательному полюсу, т. е. в другое плечо прибора (рис. 34).

Рис. 34. Прибор для разделения Х- и У-сперматозоидов при помощи постоянного электрического тока (методом электрофореза)

Через определенный промежуток времени правое и левое плечи прибора разобщали при помощи запорного крана и собранные из них фракции сперматозоидов исследовали в опытах с кроликами.

В дальнейшем эти опыты были усовершенствованы с привлечением метода иммунологии. В основу этого метода положена способность организмов вырабатывать невосприимчивость, или иммунитет, по отношению к бактериям и другим телам белковой природы, которые, попадая в организм, вызывают в нем временное состояние болезни.

После каждого такого заражения (инфекции), если только организм успешно его поборол, в крови вырабатываются особые защитные тела, или антитела, которые успешно справляются с этим болезнетворным агентом, если он попадает в организм вторично. На этом свойстве организмов основаны предохранительные прививки против инфекционных болезней.

Отметим попутно, что тот же иммунологический механизм лежит в основе процесса отторжения органов и тканей, пересаженных от одного животного или человека другому, о чем было сказано в главе о близнецах. Отторжение первичного трансплантата сопровождается образованием у хозяина защитных антител, под влиянием которых вторичный трансплантат от того же донора отторгается гораздо быстрее по сравнению с первым.

Следует также отметить, что по своему действию антитела строго специфичны; они направлены против того самого агента (микроба, вируса, пересаженной чужеродной ткани и т. д.), контакт с которым привел к их образованию.

Вот это-то свойство организмов - вырабатывать защитные антитела против "непрошенных гостей" - исследователи пытаются использовать для более совершенного разделения двух типов сперматозоидов у животных.

Был поставлен следующий опыт. Х-сперматозоиды кролика, отделенные от У-сперматозоидов при помощи постоянного электрического тока, вводили в кровь кроликам-самцам. При этом предполагалось, что у кроликов- самцов с половыми хромосомами ХУ будет вырабатываться лишь сперма с У-хромосомой, в то время как продукция Х-сперматозоидов будет подавлена антителами, которые возникнут в крови в результате иммунизации кроликов Х-сперматозоидами. Иначе говоря, в опыте была поставлена задача при помощи иммунологического метода вызвать у кроликов-самцов бесплодие в отношении одного из двух продуцируемых ими типов сперматозоидов. Если теоретические предпосылки рассматриваемого опыта правильны и сам опыт выполнен безукоризненно, то потомство таких самцов должно состоять главным образом, если не исключительно, из самцов.

Был поставлен и противоположный по знаку опыт, в котором кроликов-самцов иммунизировали У-сперматозоидами с целью вызвать у них бесплодие в отношении У-сперматозоидов.

Наконец, неоднократно предпринимались попытки фракционирования Х- и У-сперматозоидов с применением методов биохимии, физиологии и т. д., описание которых мы опускаем ввиду их относительной сложности.

На основании изложенного читатель может составить представление о путях разработки проблемы искусственного регулирования пола у животных и ее исключительной сложности.

С теоретической точки зрения едва ли можно сомневаться в том, что Х- и У-сперматозоиды отличаются по своим физиологическим, биохимическим и другим особенностям, не исключая и различий в массе, а значит, и в относительном весе. Следовательно, большинство приведенных подходов и методов фракционирования сперматозоидов исходит из правильных предпосылок. Однако все эти отличия, по-видимому, настолько малы, что их трудно уловить при помощи современных, еще недостаточно чувствительных методов исследования.

Для полноты картины необходимо кратко остановиться на итогах проведенных исследований. В целом они малоудовлетворительны, непостоянны и противоречивы. Один и тот же метод фракционирования в руках разных исследователей давал неодинаковые результаты. Так, например, в опытах на кроликах с электрофорезом нормальное соотношение самок и самцов (50 : 50) удавалось сдвинуть до соотношения 75 : 25.

Еще более обнадеживающие результаты были получены в опытах, в которых с нормальными крольчихами были спарены самцы, иммунизированные Х-сперматозоида- ми. Потомство этих кроликов на 95% состояло из самцов и только на 5% из самок. Напротив, когда самцы-кролики были иммунизированы У-сперматозоидами, потомство их от спаривания с нормальными самками на 80% состояло из самок и на 20% из самцов. Однако эти данные другим исследователям экспериментально подтвердить не удалось.

Приблизительно такие же противоречивые результаты были получены в опытах с другими животными и с применением других методов фракционирования сперматозоидов, на которых нет необходимости останавливаться подробнее.

Все это говорит о том, что проблема искусственного регулирования пола у млекопитающих, хотя и давно перешла из области фантазий на путь экспериментальной разработки, еще далека от окончательного решения, а созданные прямые методы непригодны для широкого практического использования.