В лаборатории Техасского университета Юго-Западного медицинского центра учёные впервые зафиксировали на видео то, что долгие годы считали невозможным: фрагмент ДНК самопроизвольно выскользнул из ядра одной человеческой клетки и переместился в соседнюю. Видеозапись, полученная методом временной микроскопии, показала, как клетки с красными и зелёными ядрами соприкасались друг с другом, и в этот момент зелёный фрагмент ДНК перешёл в красную клетку. Это не компьютерная модель, а подлинная видеозапись, запечатлевшая явление, впервые наблюдавшееся в 2024 году на млекопитающих клетках и опубликованное в рецензируемом журнале Cell в 2026 году.
Горизонтальный перенос генов давно известен у бактерий и простейших организмов — это один из главных механизмов их эволюции. Однако у сложных эукариот, включая млекопитающих и человека, такой процесс считался чрезвычайно редким или даже невозможным. Обычно ДНК надёжно заперта в ядре, защищена двойной мембраной. Однако при повреждении клеток или ошибках клеточного деления образуются микронуклеусы — выбившиеся из ядра крупные фрагменты ДНК или даже целые хромосомы, находящиеся в цитоплазме отдельно от основного ядра. Исследование Питера Ли, ассистента-профессора детского исследовательского института UT Southwestern, показало, что эти микронуклеусы не только остаются в своей клетке, но и способны покидать её, мигрировать через так называемые «нанотрубочки» — тонкие цитоплазматические мостики между соседними клетками — и встраиваться в геном клетки-реципиента.
Исследовательская группа Ли намеренно повредила клетки сетчатки и почек человека, вызвав образование микронуклеусов, а затем смешала их с неповреждёнными клетками. Временная съёмка под микроскопом зафиксировала перенос ДНК в менее чем пяти процентах случаев — редко, но регулярно. Перенесённый генетический материал оказался наследуемым: дочерние клетки воспроизводили и передавали новые гены, включая фрагменты Y-хромосомы (мужской хромосомы) из мужских клеток в женские клетки. Те же результаты получили на раковых клеточных линиях и плюрипотентных стволовых клетках, способных дифференцироваться в любой тип клеток организма.
Ранее учёные наблюдали, как между клетками через нанотрубочки (структуры, известные как акты цитоплазматического контакта) передаются РНК, белки и органеллы. Однако сама ДНК долгое время ускользала от прямого наблюдения, остаётся неясным, насколько часто это происходит в живом организме. Эксперименты Ли доказывают, что межклеточные мостики способны переносить и крупные двуцепочечные ДНК-молекулы, которые встраиваются в хромосомы клетки-реципиента путём рекомбинации. Специалист в области молекулярной биологии назвал эту работу первым прямым видеодоказательством горизонтального переноса генов в живых клетках млекопитающих.
Явление редкое, однако его биологические последствия могут быть значительными. В опухолях мутировавшие онкогены или повреждённые участки ДНК способны передаваться к здоровым соседним клеткам, ускоряя эволюцию рака, способствуя гетерогенности опухоли и усложняя её лечение. Механизм самого переноса и точный набор генов, которые могут мигрировать таким путём, предстоит тщательно изучить — частота события слишком низка, чтобы провести быстрый скрининг без специальных видеометодов.
Открытие не отменяет классической вертикальной передачи генов от родителей к потомству — это остаётся основным механизмом наследования. Однако оно добавляет новый, неожиданный уровень к пониманию генетической изменчивости в многоклеточных организмах. Оказывается, клетки перестают быть полностью изолированными единицами: даже внутри единого организма возможен обмен крупными фрагментами ДНК между «соседями», что может влиять на адаптацию тканей и прогрессию заболеваний.
Теперь перед исследователями стоит серьёзная задача: выяснить, насколько часто такой перенос происходит в условиях живого организма, какие специфические последовательности или гены наиболее склонны к такой миграции, и может ли этот механизм быть использован в медицине или, напротив, его необходимо блокировать при лечении рака.
Это открытие — яркий пример того, как наука продолжает раскрывать удивительную сложность и динамичность жизни на клеточном уровне. Клетки в нашем организме оказались гораздо более «общительными» и взаимосвязанными, чем мы думали раньше. Возможность горизонтального переноса крупных фрагментов ДНК через нанотрубочки добавляет новый, красивый слой к картине биологической кооперации и адаптации.
Вместо изолированных «крепостей» с жёстко запертым геномом, клетки предстают как активное сообщество, способное обмениваться генетическим материалом в случае необходимости.
Исследование открывает перспективы для прорывов в онкологии, регенеративной медицине и генной терапии. Природа оказалась ещё гибче, чем мы думали — и это вдохновляет на новые открытия.
