О МУХАХ И ЛЮДЯХ


К
арл Бэр следил за развитием эмбрионов, сравнивал один вид с другим и выявлял фундаментальные черты строения живых организмов. Мангольд и Шпеман, чтобы узнать, как из тканей эмбриона формируются ткани и органы взрослого организма, разрезали эмбрионы и пересаживали участки клеток от одного к другому. Теперь, в век ДНК, мы можем задаваться новыми вопросами — о генетической основе нашего строения. Как гены управляют развитием наших тканей и тел? Если раньше вы были склонны недооценивать мух, задумайтесь о том, что именно исследования мутаций, происходящих у этих насекомых, открыли людям путь к открытию генов, ответственных за план построения тела в человеческих эмбрионах. Мы уже обсуждали подобный подход, когда говорили об открытии генов, управляющих развитием пальцев рук и ног. Теперь посмотрим, что он может дать в исследовании генов, которые определяют весь проект нашего будущего тела.
У тела мухи тоже есть свой план строения. Оно имеет передний и задний концы, верх и низ, правый и левый бок. Усики, крылья и другие придатки растут у мухи оттуда, откуда должны расти. За исключением случаев, когда они растут совсем не оттуда! Бывают, например, такие мухи-мутанты, у которых из головы растут ноги. А бывают такие, у которых две пары крыльев и больше сегментов тела, чем должно быть. Такого рода мутанты и позволили разобраться, например, в том, почему у чело-
река форма позвонков меняется от головы к противоположному концу тела.
Ученые исследуют аномалии у плодовых мух-дрозофил уже больше ста лет. Вскоре после начала этих исследований внимание ученых привлекли мутанты особого типа. У этих мутантов органы располагались в неправильных местах: нога росла там, где должен быть усик, или кроме нормальной пары крыльев была еще одна, лишняя, или не хватало некоторых сегментов тела. Очевидно, что-то здесь не давало телу развиться в соответствии с нормальным планом строения. Как и любые мутанты, эти мухи были обязаны своим происхождением какой-то ошибке в записанной на ДНК информации. Напомню, что гены представляют собой отрезки ДНК, длинная молекула которой называется хромосомой. Используя ряд методов, позволяющих изучать гены и их расположение на хромосомах, мы можем найти участок хромосомы, ответственный за ту или иную мутацию. Делается это в общих чертах так. Вначале мы разводим мутантов — получаем целую популяцию мух, все особи в которой обладают одной и той же генетической ошибкой. Затем, пользуясь определенными молекулярными маркерами, мы сравниваем гены особей, обладающих этой мутацией, с генами особей, у которых такой мутации нет. Этот метод позволяет определить положение участка, где произошла мутация, на той хромосоме, в состав которой входит мутантный ген. Эти эксперименты позволили выяснить, что у дрозофил есть восемь генов, повреждения которых вызывают подобные мутации. Эти гены идут друг за другом в одной из больших хромосом дрозофилы. Причем гены, мутации в которых вызывают нарушения строения головы, идут перед теми, мутации в которых вызывают нарушения в средних отделах тела, например в сегментах, несущих крылья. В самом конце этого ряда расположены гены, отвечающие за развитие заднего конца тела. Удивительное дело: оказалось, что эти гены расположены на хро
мосоме в том же самом порядке, в каком расположены связанные с ними структуры тела в направлении от головы к хвосту.
Теперь перед исследователями стояла задача узнать, какая конкретно последовательность элементов ДНК (нуклеотидов) отвечала за каждую мутацию.
Майк Левин и Билл Макгиннис, работавшие в лаборатории Вальтера Геринга в Швейцарии, и Мэтт Скотт из лаборатории Тома Кауфмана в штате Индиана обнаружили, что в середине каждого из таких генов имеется короткая последовательность, которая оказалась почти идентичной у всех изученных видов. Эта небольшая последовательность получила название гомеобокс, а восемь генов дрозофилы, содержащих гомеобокс, назвали Wox-генами. Эту последовательность стали искать у разных других видов животных, и эти поиски принесли общий вывод, который стал настоящим сюрпризом. Оказалось, что варианты Нох-генов есть у всех многоклеточны* животных.
У таких разных организмов, как мухи и мыши, организация тела вдоль оси, идущей от головы к хвосту, регулируется вариантами одних и тех же генов. Если так или иначе вмешаться в работу Нох-генов, мы определенным предсказуемым образом вмешаемся и в план строения тела. Если получить муху, у которой не работает или отсутствует один из генов средних сегментов, то средние сегменты ее тела не разовьются или окажутся деформированы. Если получить мышь, у которой отсутствует один из средних Нох-генов, то у такой мыши будет видоизменено строение среднего участка позвоночника.
Wox-гены также определяют пропорции наших тел, то есть размеры различных участков головы, грудной клетки и спины. Эти гены участвуют в развитии отдельных органов, конечностей, гениталий и пищеварительного тракта. Изменения этих генов меняют строение наших тел.
У разных видов имеется разное число Нох-генов. У мух и других насекомых их восемь, у мышей и других млекопитаю-



личинка
мухи-дрозофилы


tfox-гены дрозофилы flffil              ШИ—ЕЗ Ш О—Ш—CZ1—






Эмбрион человека



Нох-гены у мухи-дрозофилы и у человека. Организацией тела в направлении «от головы к хвосту» управляют разные Нох-гены. У мух имеется один набор из восьми таких генов, каждый из которых представлен на схеме в виде маленького прямоугольника. У людей есть четыре набора таких генов. И у мух, и у людей порядок, в котором включаются эти гены, соответствует порядку их расположения в ДНК: гены, работающие в голове, находятся на одном конце молекулы ДНК, работающие в хвосте — на другом, а те, что управляют развитием органов, расположенных посередине, и на ДНК расположены посередине.

щих — тридцать девять. При этом все тридцать девять Нох-генов мыши представляют собой варианты Нох-генов мухи. Объясняется это тем, что многие из Мох-генов млекопитающих, по- видимому, возникли в результате удвоения Нох-генов из меньшего набора — вроде того, что имеется у насекомых. Несмотря на различия в числе этих генов, в процессе развития мыши они активируются во вполне определенном порядке, точно так же, как и в процессе развития мухи.
Можем ли мы зайти еще дальше, изучая наше генеалогическое древо, и найти аналогичные отрезки ДНК, задействованные в формировании еще более фундаментальных особенностей строения нашего тела? Как это ни удивительно, можем. И это позволит нам увидеть нашу связь с организмами намного более простыми, чем мухи.
<< | >>
Источник: Нил Шубин. Внутренняя рыба: История человеческого тела с древнейших времен до наших дней. 2010

Еще по теме О МУХАХ И ЛЮДЯХ:

  1. В. Т. Харчева. Основы социологии / Москва , «Логос», 2001
  2. Тощенко Ж.Т.. Социология. Общий курс. – 2-е изд., доп. и перераб. – М.: Прометей: Юрайт-М,. – 511 с., 2001
  3. Е. М. ШТАЕРМАН. МОРАЛЬ И РЕЛИГИЯ, 1961
  4. Ницше Ф., Фрейд З., Фромм Э., Камю А., Сартр Ж.П.. Сумерки богов, 1989
  5. И.В. Волкова, Н.К. Волкова. Политология, 2009
  6. Ши пни Питер. Нубийцы. Могущественная цивилизация древней Африки, 2004
  7. ОШО РАДЖНИШ. Мессия. Том I., 1986
  8. Басин Е.Я.. Искусство и коммуникация (очерки из истории философско-эстетической мысли), 1999
  9. Хендерсон Изабель. Пикты. Таинственные воины древней Шотландии, 2004
  10. Ишимова О.А.. Логопедическая работа в школе: пособие для учителей и методистов., 2010
  11. Суриков И. Е.. Очерки об историописании в классической Греции, 2011
  12. Бхагван Шри Раджниш. ЗА ПРЕДЕЛАМИ ПРОСВЕТЛЕНИЯ. Беседы, проведенные в Раджнишевском Международном университете мистицизма, 1986
  13. Фокин Ю.Г.. Преподавание и воспитание в высшей школе, 2010
  14. И. М. Кривогуз, М. А. Коган и др.. Очерки истории Германии с Древнейших времен до 1918, 1959
  15. Момджян К.Х.. Введение в социальную философию, 1997
  16. Джон-Роджер, Питер Маквильямс. Жизнь 101, 1992