Chimeryczne klony

Przypadek jest równie ciekawy co skomplikowany. Odkryte bliźnięta łączy wiele zupełnie wyjątkowych dla rozwoju ludzi anomalii. Stały się przyczyną sporego informacyjnego szumu i wielu prasowych nieporozumień. Aby nie ujawniać danych obu bliźniąt, w publikacji w specjalistycznym czasopiśmie „Human Genetics” nazwano je do celów naukowych po prostu A i B.

Zespół Vivienne Souter z Banner Good Samaritan Medical Center w Phoenix, w Arizonie, zainteresował się nimi, gdyż dziewczynka A miała anomalne narządy płciowe. W takich przypadkach prowadzi się badania zmierzające do ustalenia przyczyn nieprawidłowości rozwojowych. Bliźniak B był zaś z pozoru zupełnie normalnym chłopcem. Ponieważ noworodki były różnej płci, lekarzom nie przyszło nawet do głowy, że mogłyby być bliźniętami jednojajowymi. Takie bliźnięta wywodzą się bowiem z jednego zarodka, który w pewnym momencie rozwoju rozdziela się na dwa. Bliźnięta jednojajowe są więc identycznymi genetycznie klonami i z definicji zawsze są tej samej płci.

Oględziny dziewczynki wykazały jednak, że tak naprawdę nie jest ona wcale dziewczynką, lecz hermafrodytą, czyli obojnakiem. Osobniki takie mają nie tylko źle wykształcone zewnętrzne narządy płciowe, ale posiadają również mieszane żeńsko-męskie gonady, produkujące zarówno komórki rozrodcze żeńskie, jak i męskie (jajeczka i plemniki). Bliźniak A okazał się takim właśnie klasycznym obojnakiem.

Ale na tym nie koniec niespodzianek. Obojnaki bardzo często są bowiem chimerami, co oznacza, że na ich ciała składają się komórki zarówno żeńskie (posiadające dwa chromosomy X), jak i męskie (posiadające jeden chromosom X i jeden Y). Chimeryzm jest stosunkowo częstym zjawiskiem i może dotyczyć różnej liczby komórek ciała. Czasem nie powoduje żadnych skutków ubocznych i wykrywany jest dopiero, gdy pacjent wymaga przeszczepu lub jest jego dawcą i poddawany zostaje szczegółowym badaniom (POLITYKA 31/03). Właśnie badania cytogenetyczne wykazały chimeryzm bliźniaka A. Naukowców zainteresował bliżej również bliźniak B. Skoro bowiem jeden z nich okazał się chimerą, to pojawiło się od razu podejrzenie, że i drugi może być obarczony podobną anomalią. Badania cytogenetyczne potwierdziły, że chłopiec też jest chimerą – ma jednak wyraźnie mniej komórek żeńskich (z dwoma chromosomami X) i stąd mógł wykształcić się w chłopczyka.

Te wyniki spowodowały, że naukowcy podjęli genetyczne badania molekularne obu bliźniąt. Okazało się, że – tak jak się spodziewano – wszystkie „żeńskie” geny obu bliźniaków pochodzą od matki. Co więcej, proporcje stwierdzonych u nich form genów sugerowały również, że pochodzą one z tej samej dojrzałej komórki jajowej. Teoretycznie część z nich mogła bowiem pochodzić z jajeczka, a druga część z tzw. ciałka kierunkowego, które powstaje w wyniku mejozy i zwykle nie bierze udziału w rozwoju zarodka. Badania genetyczne sugerowały jednak, że u bliźniaków A i B ciałko kierunkowe nie brało udziału w powstaniu ich „żeńskich” komórek. Mówiąc wprost: pod względem genów pochodzących od matki oba bliźniaki miały właściwości bliźniąt jednojajowych. Najbardziej zadziwiającego odkrycia dokonano w trakcie badań „męskich” genów obu bliźniaków. Otóż okazało się, że znajdują się w nich geny pochodzące z co najmniej dwóch różnych plemników ich ojca. W dodatku jeden z plemników wniósł chromosom X (dając początek żeńskim komórkom
zarodka XX), a drugi Y (dając początek komórkom męskim XY). A więc choć bliźniaki mają tylko jedną matkę i jednego ojca, to powstały na pewno nie z dwóch, lecz z trzech wyjściowych komórek rozrodczych – jajeczka i dwóch plemników.

Istnieją dwie możliwości ich pochodzenia. Bardziej prawdopodobna hipoteza mówi, że niezapłodnione jajeczko mogło ulec partenogenetycznemu pobudzeniu i przeszło pierwszy podział komórkowy (patrz rysunek 1). Tak powstały dzieworodny zarodek nie ma szans rozwoju, gdyż każda z jego dwóch początkowych komórek zawiera jedynie połowę DNA matki. Jednak w stadium dwukomórkowym zarodek ten mógł ulec zapłodnieniu. Ale musiało się to stać w taki sposób, że do każdej z obu jego dzieworodnych komórek wniknął inny plemnik (jeden z chromosomem X, drugi z chromosomem Y).

W ten sposób obie wyjściowe komórki uzyskały DNA ojca i miały już tyle DNA co zwykły zarodek. Tyle że jedna z nich stała się „żeńska” i miała dwa chromosomy X, a druga „męska” z chromosomem X i Y. Następne podziały obu komórek doprowadziły do namnożenia się komórek zawierających DNA każdego z dwóch plemników, tworząc chimeryczny zarodek złożony z dwóch różnych typów komórek. Ten zaś musiał jeszcze ulec rozdzieleniu, tworząc dwa oddzielne, bliźniacze, ale chimeryczne, więc różne, zarodki A i B.

Drugi scenariusz jest nieco mniej prawdopodobny (patrz rysunek 2). Żeńska komórka jajowa mogła być zapłodniona równocześnie przez dwa plemniki. W trakcie jej pierwszego podziału połowa DNA pochodzącego od matki przeszła do jednej z komórek potomnych, a druga połowa do drugiej. DNA ojca, pochodzący z dwóch różnych plemników, rozdzielony zostałby również do każdej z tych komórek. Problem w tym, że nie bardzo wiadomo, jak do tak równocennego podziału mogłoby dojść. Komórki jajowe zapłodnione dwoma plemnikami mają o jeden garnitur chromosomów za dużo i zwykle przekazują tę cechę kolejnym komórkom w trakcie podziałów.

Takie tzw. triploidalne zarodki nie mają szans na pełny rozwój. Jeśli więc jakimś cudem materiał genetyczny komórki jajowej i obu plemników został rozdzielony równomiernie, to znów mogły wytworzyć się dwie grupy różnych komórek dających zarodek chimeryczny. Taki zarodek musiał też ulec jeszcze jednej anomalii, tzn. rozdzieleniu na dwa oddzielne, chimeryczne zarodki A i B w dalszych etapach rozwoju.

Taki niesamowity splot przypadków, uwieńczony narodzeniem żywych bliźniaków, jest zjawiskiem niezwykle rzadkim. Równie nieprawdopodobny był też fakt, że naukowcy w ogóle zauważyli właśnie te bliźniaki i mieli sposobność poddania ich badaniom. Wniosło to bardzo wiele do wiedzy o mechanizmach powstawania bliźniąt. Niezwykłe bliźniaki będą teraz stale monitorowane przez naukowców, co – pomimo anomalii rozwojowych – powinno zapewnić im zdrowie.

Jacek Kubiak