Гибридизация

ГИБРИДИЗАЦИЯ (от латинского hibrida - гибрид, помесь), способ образования и получения потомства с новыми свойствами (гибридов) от наследственно различающихся между собой родительских организмов, размножающихся половым путём (половая гибридизация). Наблюдается в природе или проводится искусственно. В основе гибридизации лежит скрещивание - объединение генетического материала двух организмов в одном в ходе полового процесса. Термины «гибридизация» и «скрещивание» часто употребляют в качестве синонимов, однако это не всегда правильно; значения этих понятий совпадают лишь частично, поскольку скрещивание возможно и между генетически одинаковыми особями.

Различают внутривидовую и отдалённую гибридизацию. Внутривидовая гибридизация, при которой скрещиваемые особи различаются только по генотипу, может осуществляться в пределах одного вида, характерна для всех перекрёстно оплодотворяющихся организмов и обеспечивает определённый уровень изменчивости, необходимой для микроэволюции, благодаря чему широко распространена в природных популяциях. В селекции на её основе выведено огромное количество пород и сортов у различных видов организмов. В частности, гибридизация верховых пород лошадей (арабской, датской и др.) с упряжными породами (голландской, мекленбургской и др.) была использована при получении орловского рысака. Отдалённая гибридизация происходит между представителями разных видов (межвидовая гибридизация) или родов (межродовая гибридизация). При этом в одном организме объединяются разные геномы. При межвидовой гибридизации в большинстве случаев гибриды либо не образуются (невозможность оплодотворения), либо погибают на ранних стадиях развития (функциональная несовместимость разных геномов друг с другом или цитоплазмой). Гибриды, имеющие нормальную жизнеспособность, нередко проявляют гетерозис, но являются бесплодными. Это вызвано нарушением конъюгации хромосом у разных видов в ходе мейоза и образованием половых клеток с несбалансированным числом хромосом. Плодовитость восстанавливается, если гибрид становится амфидиплоидом, у которого в клетках сочетаются полные диплоидные наборы хромосом двух разных видов. Это может происходить спонтанно, что имело место при эволюционном видообразовании у растений, среди которых большое число видов - амфидиплоиды. Проблема искусственного восстановления плодовитости у отдалённых гибридов растений была впервые решена Г. Д. Карпеченко, использовавшим метод полиплоидизации. У животных межвидовая гибридизация, в частности, получение мула (гибрида лошади и осла), существовала уже за 2 тысячи лет до нашей эры. Плодовитые потомки у животных при межвидовой гибридизации наблюдаются только при скрещивании очень близкородственных видов, например, зубра и бизона (гибрид зубробизон), дикого барана архара и овец-мериносов (гибрид архаромеринос) или одно- и двугорбого верблюдов (гибрид нар). Получены цитологические и биохимические доказательства того, что полиплоидизация (тетраполиплоидизация) геномов играла важную роль и при эволюционном видообразовании позвоночных, включая, по-видимому, и человека.

У одноклеточных организмов гибридизация может осуществляться на основе оплодотворения (споровики), копуляции (грибы и некоторые водоросли) или конъюгации (инфузории). Основой гибридизации бактерий служат конъюгация, трансдукция и трансформация, и в этом случае гибридные бактерии содержат только часть генетического материала родительской формы-донора. Гибридизация вирусов происходит при заражении клетки вирусами разного генотипа. У бактерий и вирусов гибридизация сопровождается рекомбинацией, в результате чего гибриды имеют только один, но «двуродительский» набор генетического материала. Работы Г. Менделя по гибридизации гороха заложили научные основы генетики. С помощью гибридизации получены хозяйственно ценные сорта культурных растений и пород животных, созданы новые формы растений, например, злак тритикале, сочетающий в себе геномы представителей разных родов - пшеницы и ржи.

В широком значении под гибридизацией понимают также слияние неполовых (соматических) клеток, различающихся по генотипу или кариотипу (соматическая гибридизация), а также молекул нуклеиновых кислот (молекулярная гибридизация). В норме гибридизация соматических клеток встречается у грибов с парасексуальным процессом. Спонтанное слияние культивируемых соматических клеток млекопитающих было обнаружено французским учёным Ж. Барским в 1960 году. При совместном культивировании клетки разных линий способны сливаться с образованием двуядерных и многоядерных гибридных клеток - гетерокарионов. В дальнейшем последние дают начало двум одноядерным дочерним клеткам, содержащим хромосомы, полученные от исходных родительских клеток, а во многих случаях и длительно размножающимся гибридным клеточным линиям. В 1965 году английский учёный Г. Харрис впервые получил гетерокарионы, образованные клетками мыши и человека. Гибридизация соматических клеток практически не имеет видовых барьеров, поэтому возможно слияние даже клеток животных и растений. Межвидовая гибридизация даёт клетки, из которых у некоторых растений путём регенерации удаётся получать целые организмы, никогда не образующиеся половым путём, например, гибриды гороха и сои, гороха и бобов (смотри Клеточная инженерия). При оплодотворении или слиянии соматических клеток может происходить цитоплазматическая гибридизация - объединение различных по генотипу родительских митохондрий или пластид с образованием гетерозиготы по аллелям генов органелл - гетероцитона (гетероплазмона). Гибридизация соматических клеток открыла новые подходы к исследованиям взаимодействия ядра и цитоплазмы, регуляции действия генов и дифференцировки, процессов онтогенеза и опухолеобразования и многие др. Практическое значение имеют гибриды опухолевых клеток и В-лимфоцитов - гибридомы, способные делиться и продуцировать большое количество антител высокой специфичности. Молекулярная гибридизация широко применяется в генетической инженерии.

Лит.: Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. М., 1988. Т. 3; Проблемы и перспективы молекулярной генетики. М., 2003. Т. 1; Бакай А. В., Кочиш И. И., Скрипниченко Г. Г. Генетика. М., 2006.