Метод трансплантации открывает возможность увеличения рождаемости у коров телят-близнецов, что увеличивает производство мяса. Этого можно добиться путем пересадки двух зигот «приемной матери».
Идея пересадки зародышей не нова. Еще в 1890 г. в Кембриджском университете англичанин Уолтер Хип сумел получить таким способом двух кроликов ангорской породы от крольчих породы «Бельгийский великан». Но более полувека никто не обращал внимания на эту интересную новость в биологии размножения. Только в 1950 г. коллектив под руководством профессора Роусона из Кембриджа начал проводить опыты по пересадке зародышей у крупного рогатого скота[19]. В период 1964–1969 гг. уже появились первые сообщения об успешных опытах с коровами: Роусона и его сотрудников, а позже Беттериджа и Митчела (1974 г.); Хана и его сотрудников (1974); Микельса (1974 г.); Грэхема (1974 г.); Гордона (1975 г.) и других. Для этого периода характерно то, что до 1976 г. зиготы извлекали хирургическим путем. Позже все большее распространение получило извлечение зигот с помощью зонда. Это метод дает лучшие результаты, и его можно применять в условиях молочной фермы. Извлеченные зиготы подвергают тщательному исследованию, и в случае одобрения их пересаживают коровам или переводят в состояние анабиоза, замораживают для сохранения на более продолжительный срок и использования в будущем.
Криоконсервация имеет два серьезных преимущества: во-первых, пересадку можно осуществлять в нужный момент и, во-вторых, законсервированные зиготы можно перевозить на большие расстояния (даже за границу).
Преимущество нехирургических методов извлечения и пересадки зигот у крупного рогатого скота состоит в следующем: возможности повторного использования одной и той же коровы-донора; пересадку можно осуществлять в условиях молочной фермы, когда корова находится в стоячем положении; нет опасности, связанной с вскрытием перитониальной полости.
Однако у овец, коз и свиней пока продолжают применять хирургические пересадки, в то время как у лошадей нехирургические методы дали до 75 % выживаемости пересаженных зародышей[20].
В последнее время разработаны методы кратковременного сохранения зигот коров в яйцеводах крольчих, которые в данном случае используются как промежуточные биологические «инкубаторы». Этих крольчих можно без труда перевозить на большие расстояния, и в течение нескольких дней сохранять зиготы, которые затем пересаживают подготовленным для этой цели телкам и коровам. Этот метод однажды поспособствовал одной курьезной операции: находчивые контрабандисты, чтобы переправить через границу запрещенную к вывозу ценную породу крупного рогатого скота, с помощью специалистов пересадили зиготы в яйцеводы крольчих, которых «законным путем» вывезли в другую страну.
Возможность пересаживать зиготы одного вида животного другому виду натолкнула ученых на мысль попытаться осуществить пересадку зигот редких видов диких животных, которые в условиях неволи в зоопарках не приносят потомства. Так, например, недавно в США благодаря сотрудничеству между несколькими зоопарками и университетским медицинским центром в штате Цинциннати был извлечен зародыш из утробы тигрицы и пересажен львице, которая и родила тигренка[21]. Подготавливаются опыты и с другими редкими видами диких животных. Специалисты считают, что таким образом можно будет сохранить некоторые виды животных, которых остается все меньше и меньше. Так, например, полным ходом идет подготовка экспериментов по пересадке коровам зародышей некоторых диких африканских и индийских видов жвачных животных, которым грозит полное исчезновение.
В течение последнего десятилетия многое сделано для того, чтобы добиться длительного сохранения зигот посредством их замораживания при сверхнизких температурах (путем перевода их в состояние анабиоза) или, иначе говоря, обеспечить своего рода «замороженную жизнь». Однако в отличие от спермы, в которой при замораживании сохраняется свыше 10 млн. сперматозоидов в каждой дозе, зародыш представляет собой значительно более сложную структуру. Его клетки содержат 90 % воды, в связи с чем существует опасность образования кристалликов льда. Вот почему ученые сконцентрировали свои усилия на использовании криопротекторов, которые после размораживания зародышей можно удалить. Перед использованием для трансплантации замороженные зародыши снова подвергаются тщательной проверке.
В начале 70-х годов специалистами из Национальной лаборатории в Оук Ридже (США) удалось впервые заморозить зародыши лабораторных мышей при температуре — 196 °C, не повредив их. Эти зародыши после размораживания были пересажены в матку самок мышей, продолжили развитие, и родились вполне нормальные мышата. Но для того чтобы добиться этого успеха, пришлось заморозить при различных низких температурах свыше 2500 зародышей на различных стадиях их развития (от одной клетки до многоклеточных). Например, 1 тыс. зародышей заморозили при температуре -196 °C. После размораживания большинство из них оказались вполне жизнеспособными. Когда их пересадили в организмы самок мышей, они нормально развивались до взрослых животных, способных продолжать род.
Успех опыта объясняется тем, что замораживание и размораживание производились исключительно медленно и с применением специальных веществ, предотвращающих образование кристалликов льда. Задача заключалась в том, чтобы вода при замораживании не переходила в кристаллическое состояние, а постепенно диффундировала из зародышей. Опыты давали положительные результаты, если температуру понижали со скоростью от 0,3 до 2 °C в минуту. Когда же процесс замораживания ускоряли до 7 °C и более в минуту, все зародыши погибали.
В 1973 г. ученым из Кембриджа (Англия) сопутствовал успех в новом опыте: родился теленок из замороженного зародыша, ранее законсервированного при температуре — 196 °C. Корова, у которой извлекли этот зародыш, не стала матерью животного. После оплодотворения путем искусственного осеменения зиготы извлекли из организма коровы-матери и пересадили другой корове, которая вынашивала теленка в течение 9 месяцев.
Благодаря этому методу можно сохранять зародыши некоторых ценных пород буквально десятилетиями, т. е. даже и после того, как сами производители умрут. Взятые у них зародыши можно заморозить и сохранить.
В 1979 г. советскими учеными была успешно осуществлена пересадка замороженного, а затем размороженного зародыша. Советские ученые испробовали пересадку зародышей различного «возраста», замороженных и незамороженных, на разных стадиях полового цикла коровы — «приемной матери».
Как уже было сказано, метод замораживания дает возможность транспортировать зародыши даже через границы. Так, например, летом 1979 г. в Научно-исследовательском центре животноводства около города Ростока (ГДР) родился «экспериментальный» теленок. Необычным в этом случае было то, что он развился из яйцеклетки, оплодотворенной в Зоотехническом институте польского города Белица. Вскоре после оплодотворения зиготу заморозили при температуре -196 °C, перевезли в ГДР и сохраняли в жидком азоте более 3 месяцев. Затем зиготу извлекли из азота, постепенно разморозили и пересадили в матку телки местной породы. Через определенное время родился здоровый теленок весом 67 кг.
Методом глубокого замораживания зародышей стало возможно консервировать чистые линии лабораторных мышей, сохраняя замороженные зародыши, вместо того чтобы непрерывно содержать и разводить животных для сохранения нужной линии. Этот метод предлагает и способ сохранения редко используемых мутантов и вариантов, что более выгодно с точки зрения экономической, чем поддерживать их живыми. Безусловно, этот метод представляется надежным средством против потерь вследствие какого-нибудь несчастного случая или опасного заболевания.
Хотя большую часть исследований до сих пор проводили на лабораторных мышах, в последнее время получены результаты и при замораживании зародышей крыс и кроликов. Уже ряд лабораторий в Европе, Америке, Японии и Австралии создал «банки замороженных зародышей», в которых надежно сохраняются ценные линии лабораторных животных. Обсуждается даже возможность с помощью этих «банков зародышей» из различных стран создать «международную коллекцию замороженных культур лабораторных животных». Подобные замороженные зародыши при необходимости можно быстро транспортировать через границы[22].
Французские ученые из Центра научных исследований «Жуан-Жозас», стремясь установить, не оказывает ли замораживание отрицательного влияния на зародыши, занялись изучением морфологических изменений замороженных зародышей крупного рогатого скота. С помощью сканирующего электронного микроскопа они исследовали структуру изменения на поверхности зародышей и установили, что после замораживания и размораживания заметных нарушений не наблюдалось.