Kultowa komedia Juliusza Machulskiego „Seksmisja” z 1984 roku bawi kolejne pokolenia widzów. Wizja podziemnego świata rządzonego przez kobiety, w którym mężczyźni wyginęli, a nowe obywatelki rodzą się dzięki „sztucznej partenogenezie”, wydawała się wówczas czystą fantastyką naukową. Okazuje się jednak, że scenarzyści filmu dotknęli niezwykle fascynującego i realnego zjawiska biologicznego. Choć w świecie ssaków naturalne dzieworództwo nie występuje, współczesna nauka coraz śmielej puka do drzwi, które dotąd wydawały się zamknięte na cztery spusty. Co dzisiaj wiemy o sztucznej partenogenezie i jak blisko jesteśmy filmowej wizji?

Co to jest partenogeneza

Aby zrozumieć, czym jest wersja sztuczna, musimy najpierw przyjrzeć się naturze. Partenogeneza, nazywana potocznie dzieworództwem, to proces, w którym nowy organizm rozwija się z komórki jajowej bez udziału plemnika. W świecie przyrody nie jest to wcale rzadkość. Wiele gatunków owadów (np. mszyce czy pszczoły), a także niektóre ryby, płazy, gady (jak warany z Komodo) oraz ptaki (np. indyki) potrafią rozmnażać się w ten sposób, zwłaszcza w warunkach, gdy brakuje partnerów.

U ssaków sprawa wygląda jednak zupełnie inaczej. W toku ewolucji ta grupa zwierząt całkowicie utraciła zdolność do naturalnego dzieworództwo. Dlaczego? Winowajcą jest mechanizm zwany imprintingiem genomowym (naznaczaniem genomowym).

Blokada ewolucyjna, czyli imprinting genomowy

Imprinting to proces epigenetyczny, który polega na tym, że niektóre geny są aktywne tylko wtedy, gdy zostaną odziedziczone po ojcu, a inne tylko wtedy, gdy pochodzą od matki. Natura stworzyła ten mechanizm jako zabezpieczenie, które wymaga obecności materiału genetycznego obojga rodziców do prawidłowego rozwoju zarodka.

Jeśli komórka jajowa ssaka zacznie się dzielić bez zapłodnienia, brakuje jej kluczowych instrukcji, które normalnie przyniósłby plemnik. W rezultacie taki zarodek obumiera na bardzo wczesnym etapie rozwoju (u myszy zazwyczaj około 10. dnia ciąży). Przez lata naukowcy uważali, że tej bariery u ssaków nie da się przeskoczyć. Do czasu.

Jak nauka oszukała naturę

Przełom w badaniach nad sztuczną partenogenezą u ssaków nastąpił na początku XXI wieku. W 2004 roku na świat przyszła mysz o imieniu Kaguya. Był to pierwszy w historii ssak, który narodził się z materiału genetycznego pochodzącego wyłącznie od dwóch samic (bez udziału plemnika). Aby tego dokonać, japońscy naukowcy musieli jednak mocno zmodyfikować geny jednej z dawczyń, usuwając fragmenty odpowiedzialne za imprinting, by „udawały” one geny męskie.

Prawdziwy krok milowy, który niemal idealnie odwzorowuje technologię z „Seksmisji”, dokonał się jednak w marcu 2022 roku. Chińscy naukowcy opublikowali w prestiżowym czasopiśmie PNAS wyniki badań, w których udało im się doprowadzić do narodzin zdrowej myszy z jednej, niezapłodnionej komórki jajowej.

Jak tego dokonali? Zamiast łączyć materiał od dwóch samic, użyli nowoczesnych narzędzi edycji epigenetycznej (opartych na technologii CRISPR). Przepisali oni chemiczne znaczniki (metylację DNA) w kluczowych obszarach odpowiedzialnych za imprinting genomowy w pojedynczym oocycie. W ten sposób „oszukali” komórkę jajową, sprawiając, że zaczęła zachowywać się tak, jakby została zapłodniona przez plemnik. Myszka urodziła się zdrowa, dożyła dorosłości i sama wydała na świat potomstwo.

Co „Seksmisja” przewidziała bezbłędnie

Juliusz Machulski i współscenarzyści wykazali się świetną intuicją biologiczną w kilku kwestiach:

• Tylko dziewczynki: W filmie rodziły się wyłącznie kobiety. Z punktu widzenia genetyki ssaków jest to absolutnie poprawne. Samice ssaków posiadają dwa chromosomy płciowe X (XX), natomiast samce mają zestaw XY. Ponieważ komórka jajowa zawsze niesie ze sobą chromosom X, organizm powstały w drodze partenogenezy nie ma skąd pozyskać chromosomu Y. Oznacza to, że potomstwo uzyskane tą metodą zawsze będzie płci żeńskiej.
• Sztuczne środowisko: Filmowe embriony rozwijały się w specjalnych inkubatorach. Choć współczesna nauka wciąż potrzebuje matki zastępczej (myszy z 2022 roku musiały zostać wszczepione do macicy samicy), to intensywne prace nad sztucznymi macicami sprawiają, że wizja ta staje się coraz bardziej realna.

Gdzie film mija się z prawdą?

Oczywiście kino rządzi się swoimi prawami. W „Seksmisji” proces ten wydawał się rutynowy, masowy i bezproblemowy. W rzeczywistości skuteczność sztucznej partenogenezy u ssaków jest ekstremalnie niska. W badaniu z 2022 roku naukowcy musieli przetransferować setki zmodyfikowanych zarodków, z których tylko nieliczne rozwinęły się w zdrowe osobniki. Ponadto, manipulacje epigenetyczne niosą ze sobą ogromne ryzyko wad rozwojowych i chorób genetycznych.

Czy mężczyźni powinni się obawiać

Wizja świata bez mężczyzn, choć atrakcyjna dla bohaterek filmu, w realnym świecie jest niezwykle odległa. Przede wszystkim badania nad sztuczną partenogenezą u ludzi są obecnie całkowicie zabronione z przyczyn etycznych i prawnych. Ryzyko uszkodzenia genomu ludzkiego zarodka jest zbyt wysokie, a nasza wiedza o ludzkim imprintingu wciąż niepełna.

Co ciekawe, nauka nie działa tylko w jedną stronę. Badacze pracują również nad procesem odwrotnym – tworzeniem potomstwa z materiału genetycznego pochodzącego wyłącznie od samców (androgenaza). W 2023 roku japońskim naukowcom udało się przekształcić komórki skóry samców myszy w komórki jajowe, a następnie zapłodnić je plemnikami innych samców, co doprowadziło do narodzin myszy mających dwóch biologicznych ojców. Choć i w tym przypadku przeżywalność była minimalna, pokazuje to, że inżynieria genetyczna potrafi omijać bariery płciowe w obu kierunkach.

Sztuczna partenogeneza to fascynujące narzędzie, które w przyszłości może pomóc w ratowaniu zagrożonych wyginięciem gatunków zwierząt, u których brakuje samców, lub w lepszym zrozumieniu chorób genetycznych u ludzi. Na ten moment jednak panowie mogą spać spokojnie – do urzeczywistnienia scenariusza z „Seksmisji” ludzkości brakuje jeszcze wielu lat skomplikowanych i ryzykownych badań.