Gdyby Lydia Fairchild wiedziała, co ją czeka, pewnie nigdy nie złożyłaby podania o zasiłek. Jednak w 2002 r. ta 26-letnia Amerykanka była bezrobotna, miała na utrzymaniu dwójkę dzieci i trzecie w drodze, a po rozstaniu ze swym partnerem Jamie Townsendem została bez środków do życia. Opieka społeczna zażądała wykonania testów genetycznych potwierdzających ojcostwo Townsenda. Wynik zaszokował Lydię – owszem, Jamie był ojcem jej dzieci, natomiast ona nie była ich matką. Zamiast zasiłku doczekała się podejrzeń o próbę wyłudzenia pieniędzy albo „wynajmowanie macicy” – rodzenie dzieci dla par, które same nie mogły ich mieć. „To był jakiś koszmar. Nikt z nas nie mógł zrozumieć, o co tu chodzi. Opieka społeczna groziła, że zabierze mi dzieci i nadzorowała przebieg mojego trzeciego porodu” – wspomina Lydia. Testy DNA wykonane u noworodka wykazały to samo, co poprzednie – brak pokrewieństwa z matką. Rozwiązanie zagadki znalazł dopiero prawnik. Opis podobnego przypadku zamieszczono kilka lat wcześniej w czasopiśmie „New England Journal of Medicine”. Badacze wykonali kolejną serię testów genetycznych u członków dalszej rodziny oraz ponownie u Lydii, ale pobierając próbki różnych tkanek z jej organizmu. I wtedy okazało się, że choć DNA z jej skóry czy włosów nie pasuje do DNA jej dzieci, to materiał pobrany z szyjki macicy – tak. Lydia Fairchild ma ciało złożone z komórek dwóch genetycznie różnych osób. W łonie jej matki początkowo powstały dwa żeńskie zarodki, które połączyły się w jeden. „Jestem swoją własną siostrą bliźniaczką. Jestem chimerą” – mówi Lydia.

Gdy spojrzymy na definicję tego słowa, trudno się oprzeć niemiłym skojarzeniom. Starożytni Grecy opisywali chimerę jako ziejącego ogniem stwora, będącego połączeniem kozy, lwa i węża (ewentualnie smoka). Spotkał ją smętny koniec – zginęła z ręki herosa Bellerofonta, dosiadającego innego „mieszańca”, czyli Pegaza – ale do dziś pojawia się w grach komputerowych czy filmach jako potwór. Możliwość przekroczenia barier między gatunkami czy połączenia ze sobą ciał dwóch odmiennych osobników budziła lęk i odrazę wśród naszych przodków jako coś nienaturalnego, groźnego dla ludzi. Dziś jednak wiemy, że to nieprawda. Mieszanie się ze sobą komórek czy genów zachodzi w całej przyrodzie na potężną skalę. Zjawisko to dotyczy także Homo sapiens i to częściej, niż mogłoby się wydawać.

Komórki jakoś się dogadują

Nikt nie wie, jak często rodzą się ludzie tacy jak Lydia Fairchild. Dotychczas opisano ponad sto przypadków, ale zjawisko może być znacznie powszechniejsze. Z badań wynika bowiem, że ludzie-chimery najczęściej żyją i funkcjonują zupełnie normalnie. Ich „podwójna” tożsamość wychodzi na jaw albo przypadkiem, po wykonaniu testów DNA z zupełnie innego powodu, albo po zgłoszeniu się do endokrynologa czy ginekologa z powodu zaburzeń rozwoju narządów płciowych. Tak może dziać się w przypadku osób, które powstały z połączenia zarodka męskiego i żeńskiego. Natomiast „jednopłciowe” chimery tylko czasami różnią się wyglądem od innych ludzi – wówczas, gdy w ich skórze przemieszane są komórki o różnych genach, dające w efekcie dziwaczne, mozaikowe zabarwienie naskórka, włosów czy tęczówki oka.

Sam mechanizm powstawania chimery jest dość dobrze poznany. „Normalnie aż do momentu implantacji w ścianie macicy zapłodnione komórki jajowe są otoczone osłonką przejrzystą. Osłonka ta nie pozwala dzielącym się komórkom zarodka rozproszyć się i jednocześnie chroni je przed kontaktem z innymi zarodkami. Naturalne chimery powstają wówczas, gdy dwa zarodki tracą swą osłonkę przejrzystą przedwcześnie, a następnie po kontakcie przylegają do siebie, albo gdy implantują się w macicy bardzo blisko siebie i następnie »wrastają« jeden w drugi” – pisze prof. Lee Silver w książce „Raj poprawiony”. Innymi słowy – powstają jakby „wymieszane” bliźniaki syjamskie. Jednak to, gdzie trafią ich poszczególne „składniki”, jest trudne do przewidzenia. Może być tak, jak w przypadku Lydii Fairchild, że jajniki – a więc i komórki jajowe, z których geny są przekazywane dzieciom – powstaną z jednego typu komórek, a krew, skóra czy mięśnie z drugiego.

Najbardziej zadziwiające jest jednak to, że owo połączenie tak dobrze funkcjonuje. „Komórki mieszają się ze sobą, zanim powstanie układ odpornościowy. Dlatego potem traktuje on obydwa typy komórek jak swoje” – mówi prof. Marek Maleszewski z Instytutu Zoologii Uniwersytetu Warszawskiego. To, że różne części ciała zawierają różny zestaw genów, nie jest najczęściej żadnym problemem. „Wszystkie komórki chimery są pochodzenia ludzkiego, wszystkie reagują na te same bodźce i sygnały molekularne i wszystkie są zaprogramowane do współpracy ze swymi sąsiadami i do różnicowania się w tkanki i narządy dorosłego osobnika” – pisze prof. Silver.

Moja krew, twoja krew

 

Znacznie częściej dochodzi natomiast do zjawiska zwanego mikrochimeryzmem. Polega ono na przejściu stosunkowo niewielkiej ilości komórek z jednego organizmu do drugiego. W naturalnych warunkach dochodzi do tego podczas ciąży – poprzez łożysko, które wszak nie jest stuprocentowo szczelną barierą. Komórki płodu mogą przeniknąć przez nie do krwiobiegu matki (i krążyć w nim nawet przez kilkadziesiąt lat) i vice versa. Możliwa jest nawet taka „transfuzja” między bliźniakami dwujajowymi korzystającymi ze wspólnego łożyska. I co prawda lekarze podejrzewają, że obce komórki mogą sprzyjać chorobom autoimmunologicznym, takim jak toczeń czy twardzina, ale też większości z nas zapewne nie wyrządzają żadnej krzywdy. Być może nawet wspomagają regenerację uszkodzonych narządów.

Mikrochimeryzm jest zresztą nierzadko korzystny dla zdrowia i od dawna wykorzystywany przez lekarzy. Obce komórki trafiają bowiem do organizmów pacjentów poddanych transfuzji tzw. pełnej krwi oraz tych, którym przeszczepiany jest szpik kostny W przypadku tych ostatnich są one jedynymi komórkami krwiotwórczymi.Własny szpik pacjenta został zniszczony przed przeszczepem – a mimo to nikt nie nazywa takich osób potworami, choć z technicznego punktu widzenia są chimerami: noszą w sobie całkiem sporo, bo ok. 2,5 kilograma „cudzych” komórek.

Dziecko dwóch matek (albo dwóch ojców)

Dobra kondycja ludzkich chimer sprawiła, że badacze zaczęli myśleć o tworzeniu ich w laboratorium. Powód jest prosty – umożliwienie posiadania biologicznego potomstwa parom tej samej płci. „Z technicznego punktu widzenia zabieg taki byłby możliwy do przeprowadzenia już dzisiaj” – twierdzi prof. Silver. W przypadku kobiet procedura wyglądałaby następująco: lekarze pobierają od każdej z nich komórki jajowe i zapładniają je in vitro materiałem z banku nasienia, uprzednio sortując go tak, by do zabiegu użyte były tylko plemniki zawierające chromosom X. Powstają zarodki żeńskie, które następnie są łączone ze sobą – mamy więc córkę-chimerę, która łączy w sobie materiał genetyczny obu matek (i ojca – dawcy nasienia). Zarodek jest wszczepiany do macicy jednej z matek, która po dziewięciu miesiącach rodzi dziewczynkę. W podobny sposób można uzyskać dziecko mające dwóch ojców i jedną matkę (przy czym akurat tutaj potrzebna byłaby jeszcze „matka zastępcza”, która donosi ciążę).

Oczywiście to, że coś jest teoretycznie możliwe, nie oznacza, że ktoś będzie próbował to zrobić. Przeszkód jest mnóstwo, począwszy od wątpliwości etycznych po niezbędne do przeprowadzenia zabiegu środki techniczne i finansowe „Swego czasu było przecież głośno o klonowaniu człowieka, ale żaden poważny naukowiec się tym nie zajął” – przypomina prof. Maleszewski. W wielu krajach pary homoseksualne mogą adoptować dzieci i z powodzeniem je wychowują (z badań psychologów wynika wręcz, że lepiej sobie z tym radzą niż przeciętni rodzice heteroseksualni), więc nie muszą się uciekać do tak skomplikowanych rozwiązań. Na razie więc chimery ludzko-ludzkie powstają wyłącznie wskutek naturalnych zjawisk biologicznych.

Ile człowieka w owcy?

Sprawa nie jest jednak już taka oczywista w przypadku połączenia komórek ludzkich ze zwierzęcymi. Tego typu chimery powstają od dawna i etycy do dziś spierają się, w którym miejscu należy przeprowadzić granicę między tym, co naukowe, a tym, co niemoralne. Bodaj najbardziej kontrowersyjną postacią w tej dziedzinie jest prof. Esmail Zanjani z University of Nevada w Reno. Zajmował się hematologią, czyli gałęzią medycyny obejmującą choroby układu krwiotwórczego i – podobnie jak wielu innych uczonych – chciał uzyskać zwierzęcy model do badania tych schorzeń. Wstrzyknął więc komórki ludzkiego szpiku kostnego owczym płodom, mając nadzieję, że częściowo zastąpią one szpik zwierząt. Zabieg podobno powiódł się i to aż za bardzo (podobno, bo wyniki nie zostały dotąd opublikowane w żadnym renomowanym czasopiśmie naukowym).

Ludzkie komórki wbudowały się także w inne narządy. „Owce uzyskane przeze mnie w ten sposób są średnio w 12 proc. »ludzkie«, choć wygląda to różnie zależnie od narządu. W wątrobie i trzustce odsetek ten sięga 25–30 proc., podczas gdy w układzie nerwowym nie przekracza jednego procenta” – powiedział „Focusowi” prof. Zanjani. Teoretycznie jednak te propor cje można zwiększać, otrzymując zwierzęta, u których wybrane narządy byłyby złożone wyłącznie z ludzkich komórek. Prof. Zanjani nie kryje, że taki jest jego ostateczny cel – hodowla zwierząt wyposażonych w narządy, które będzie można bez problemu przeszczepiać ludziom.

„Zawsze istnieje ryzyko przeniesienia jakichś szkodliwych mikroorganizmów ze zwierzęcia na człowieka. Poza tym wiele zależy tu też od nastawienia społeczeństwa” – zastrzega uczony. Wizja ludzkiej wątroby pochodzącej od owcy nie wydaje się specjalnie groźna. Ostatecznie lekarze przeszczepili wielu pacjentom zastawki serca pobrane od świni i nikt nie uznał tego za działanie niemoralne. Znacznie poważniej wygląda jednak kwestia układu nerwowego. Jak traktować mysz czy świnię z mózgiem złożonym z ludzkich neuronów? Mało prawdopodobne, by zwierzęta takie miały świadomość czy inteligencję podobną do naszej – zarówno wielkość mózgu, jak i jego interakcje ze środowiskiem mają tu ogromne znaczenie. A jednak sama wizja tak „uczłowieczonych” zwierząt budzi w większości z nas odruchowy sprzeciw.

Wielka ewolucyjna giełda genów

 

W Biblii możemy przeczytać: „Nie wszystkie ciała są takie same: inne są ciała ludzi, inne zwierząt, inne wreszcie ptaków i ryb” (1Kor, 15,39). To jeden z dowodów na to, jak głęboko zakorzenione jest w nas poczucie odrębności i wyższości w stosunku do innych form życia na Ziemi. Myśl o przekraczaniu granic między gatunkami wydaje nam się co najmniej dziwna, a w przypadku ludzi wręcz nieprzyzwoita. Jednak z najnowszych badań wynika, że sprawa nie jest wcale tak oczywista. Być może nawet sama idea dzielenia istot żywych na gatunki będzie musiała przejść niedługo generalny remont.

Powód? Hybrydyzacja – zjawisko jeszcze bardziej niesamowite niż chimeryzacja. O ile bowiem chimery to organizmy zbudowane z odmiennych komórek, to w przypadku hybryd dochodzi do mieszania się genów różnych gatunków w obrębie jednej komórki. Przez wiele dziesięcioleci uważano, że w przyrodzie zdarza się to rzadko, a powstające w ten sposób stworzenia są bezpłodne – tak jak bodaj najbardziej znane hybrydy czyli muły. Wyjątki od tej reguły budziły niepokój naukowców, ale dopiero zakrojone na szeroką skalę badania DNA różnych gatunków pokazały, że hybrydyzacja zachodzi znacznie częściej, niż moglibyśmy przypuszczać.

Mieszanie się genów między różnymi gatunkami jest niemalże regułą w świecie jednokomórkowców. Wydaje się to mało istotne z naszego punktu widzenia, ale należy pamiętać, że stworzenia te dominowały na Ziemi przez większą część dziejów biosfery, a do dziś potrafią się nieźle dać we znaki wielokomórkowcom – dość powiedzieć, że geny oporności na antybiotyki mogą być przekazywane „horyzontalnie” między różnymi gatunkami bakterii. Co najmnej 14 proc. istniejących dziś gatunków roślin to efekt naturalnej hybrydyzacji. „Hybrydy z innymi gatunkami tworzy także ok. 10 proc. gatunków zwierząt. A zwłaszcza te, które szybko ewoluują i tworzą nowe odgałęzienia swego drzewa rodowego” – mówi prof. James Mallet, biolog ewolucyjny z University College London. Innymi słowy – dotyczy to także nas, ludzi.

Badacze wiedzą już od dawna, że próby podzielenia naszych praprzodków na poszczególne gatunki są w najlepszym razie mało precyzyjne (dokładniej pisze o tym Richard Dawkins na s. 124). Proces rozchodzenia się ścieżek ewolucyjnych trwa przez tysiące czy miliony lat i w tym czasie przepływ genów między różnymi populacjami jest jak najbardziej możliwy. Uczeni podejrzewają, że takie zjawisko mogło zachodzić np. między Homo sapiens a neandertalczykami. Jednak największe zamieszanie wywołały opublikowane w 2006 r. badania zespołu z Massachusetts Institute of Technology i Harvard University. Porównując genomy szympansa i człowieka, naukowcy doszli do wniosku, że drogi ewolucyjne tych dwóch gatunków rozchodziły się aż przez 4 mln lat. W tym czasie nasi przodkowie wielokrotnie krzyżowali się z przodkami szympansów, a proces ten zakończył się dopiero ok. 5,4 mln lat temu. Dlatego właśnie genomy tych dwóch gatunków są tak podobne, a nazywanie człowieka „trzecim szympansem” przez niektórych uczonych może mieć głęboki genetyczny sens.

Inna sprawa, że z tych podobieństw czasami wyciągano zbyt daleko idące wnioski. W latach 20. XX w. radziecki uczony Ilia Iwanow postanowił – z błogosławieństwem rządu ZSRR i francuskiego Institut Pasteur – skrzyżować ludzi z szympansami, tworząc nowy hybrydowy gatunek: humpansa. Najpierw próbował w Afryce inseminować szympansice ludzkimi plemnikami. Potem przywiózł do Rosji samca orangutana i szukał ochotniczek, które chciałyby zajść w nietypową ciążę. „Odstręczające eksperymenty Iwanowa nad małpioludzkimi hybrydami przez wiele dziesięcioleci odbywały się w całkowitej tajemnicy. Do naukowców z Zachodu dochodziły plotki, lecz bardzo niewiele szczegółowych danych. Iwanow nigdy nie opublikował swoich wyników, które wyszły na światło dzienne dopiero po upadku Związku Radzieckiego i otwarciu rosyjskich archiwów” – pisze w książce „Potomkowie Frankensteina” Alex Boese. Rosjaninowi się nie udało, ponieważ przed międzygatunkowym zapłodnieniem chronią nas potężne bariery biologiczne. Ale gdyby komuś udało się je kiedyś pokonać – jak traktowalibyśmy rezultat takiego eksperymentu?

Czy jesteś swoim DNA?

Coraz trudniej jest nam określić, czym tak naprawdę jest człowiek z biologicznego punktu widzenia. Weźmy choćby ludzki genom, uważany dziś za kwintesencję tożsamości danej osoby, wykorzystywany do ustalania ojcostwa, wykrywania sprawców przestępstw i budowania drzew genealogicznych. Kim w takim ujęciu jest Lydia Fairchild i podobne do niej chimery – jedną osobą czy dwiema różnymi? I kim jest każdy z nas, skoro – jak wynika z prowadzonych od 10 lat analiz – aż 3 proc. naszego DNA to materiał pochodzący od wirusów?
Do prawidłowego funkcjonowania naszego organizmu niezbędne są biliony zamieszkujących go mikrobów (głównie jelitowych). „W sensie genetycznym jesteśmy bardziej bakteriami niż ludźmi” – uważa prof. Jeffrey Gordon z Washington University. Innymi słowy, jesteśmy hybrydami wirusowo-ludzkimi na poziomie DNA i chimerami bakteryjno-ludzkimi na poziomie komórek. Nasza odrębność od reszty świata przyrody okazuje się złudzeniem.

Dlatego wizja ludzi przyszłości, u których niesprawne narządy zastąpimy zwierzęcymi, a wadliwe geny – bakteryjnymi, nie jest tak straszna, jak mogłoby się początkowo wydawać. Natura robi podobne eksperymenty – także na Homo sapiens – od milionów i miliardów lat. Chodzi tylko o to, byśmy nie zapędzili się w poprawianiu jej zbyt daleko. Bo nikt tak naprawdę nie wie, ile procent człowieka musi być w człowieku, by nie stracił on człowieczeństwa.

Chimerowe narzędziaOd czasu opracowania metody umożliwiającej  tworzenie mysich chimer – a warto przypomnieć, że dokonał tego w latach 60. XX w. prof. Andrzej Tarkowski z Uniwersytetu Warszawskiego – powstały tysiące takich zwierząt. Z początku naukowcy tworzyli je głównie w celach poznawczych – byli ciekawi, jakie efekty biologiczne da takie wymieszanie komórek. Szybko jednak okazało się, że chimery mogą znaleźć bardzo praktyczne zastosowania w laboratoriach badawczych. Dziś najważniejsze są dwa z nich: myszy „znokautowane” (knock-out mice), czyli takie, u których celowo zablokowano aktywność jednego bądź kilku genów. Naukowcy dokonują tego zabiegu na pojedynczych komórkach, a następnie wszczepiają je do mysich zarodków. W efekcie rodzą się chimery, z których potem można poprzez umiejętne krzyżowanie uzyskać osobniki złożone wyłącznie ze zmodyfikowanych komórek. Takie myszy są niezastąpione przy badaniach nad różnymi chorobami, nowymi lekami itd. – co roku w laboratoriach na całym świecie powstają ich miliony. myszy „humanizowane” – w tym przypadku do mysich zarodków wstrzykiwane są komórki ludzkie, które potem przekształcają się w konkretną tkankę. Najczęściej jest to układ odpornościowy, który u człowieka działa zupełnie inaczej niż u większości zwierząt (wyjątkiem są szympansy, ale ich udział w eksperymentach został bardzo ograniczony). „Humanizowane” myszy biorą udział m.in. w badaniach nad AIDS, rakiem i chorobami zakaźnymi.