Журнал «Здоровье» 1991 год

ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЕ СТАТЬИ

ПРОБЛЕМЫ ГЕНЕТИКИ — ПРОБЛЕМЫ ЖИЗНИ

Из одной - великое множество

Н. А. ЛЯПУНОВА, доктор биологических наук

«Карло вошел в каморку, сел на единственный стул у безногого стола и, повертев так и эдак полено, начал ножом вырезать из него куклу...

Первым делом он вырезал на полене волосы, потом лоб, потом глаза...»

Еще несколько взмахов ножом — и деревянный мальчишка закачался на тоненьких ножках. Сказочно просто!

В жизни все гораздо сложнее и дольше: нового человечка меньше чем за девять месяцев не сделаешь. Но, право же, превращения, которые происходят при этом с оплодотворенной яйцеклеткой (см. «Откуда дети берутся?» «Здоровье» № 1 за 1991 год), не менее сказочны.

Представьте: из нее одной образуются десятки, сотни, тысячи сложнейших специализированных клеток будущего организма.

По некоторым подсчетам, число клеток в организме человека достигает 10¹⁴! Колоссально!

А поскольку клетка получается только из клетки, то прародительнице приходится разделиться и, естественно, поделиться. Чем? Своим генетическим материалом.

С помощью современных микроскопов исследователям удалось не только наблюдать за тем, как делятся клетки, но и заснять этот процесс на кинопленку. Поверьте, это зрелище завораживает: оно напоминает древний ритуальный танец.

Вот ядро клетки прямо на глазах теряет свои границы, как бы растворяется. Беспомощной, незащищенной кучкой остаются лежать хромосомы. Надо сказать, что к моменту деления клетки количество генетического материала (молекулы ДНК) в ядре удваивается, в результате каждая хромосома создает себе двойника.

Благодаря уникальной способности ДНК удваиваться сохраняется и передается из поколения в поколение наследственная информация. И люди XX века имеют практически те же гены, которые имели наши предки сотни тысяч лет назад. Поэтому утверждение, что все мы произошли от Адама и Евы и все люди — братья, не лишено смысла.

Вдруг, словно подчиняясь чьей-то команде, все хромосомы выстраиваются по экватору клетки. Затем они делятся продольно пополам, и «двойники» устремляются к противоположным полюсам клетки. Потом вокруг каждой группы из 46 хромосом образуется оболочка — и два новых ядра готовы.

Вслед за этим делится пополам цитоплазма — тело яйцеклетки. Их становится две. Они настолько идентичны, что каждая способна дать начало новой жизни. Иногда именно так и происходит, и тогда рождаются самые похожие с биологической, генетической точки зрения люди — однояйцевые близнецы. Однако это скорее исключение.

Как правило, за первым делением следует второе, третье и клеток становится все больше — 8, 16, 32, 64, 128... Казалось бы, все они одинаковые (во всяком случае, сколько ни пытались выявить различия между клетками на первых этапах развития зародыша, убедительно это сделать пока никому из исследователей не удалось), но, как говорится, судьба их уж решена.

Одним предстоит стать «умными» нейронами мозга, другим — эластичными мышечными клетками, третьим — «мини-лабораториями» — гепатоцитами печени, четвертым — прочными костными клетками... Словом, по мере развития эмбриона специализация клеток определяется все точнее, говоря по-научному, они дифференцируются.

Интересно, откуда же такая разница? Ведь, как утверждает генетика, в каждой клетке — и в первой, и в миллионной — набор хромосом и генов одинаковый. Значит, и развиваться они вроде бы должны по единому плану. Но все клетки такие разные! Почему?

Дело в том, что в каждой клетке работают далеко не все гены, а лишь та часть из них, которая обеспечивает индивидуальность, принадлежность к конкретному органу, ткани. Поскольку все клетки должны дышать, питаться, избавляться от своих «отходов», то гены, отвечающие за эти функции, работают везде и всегда.

Они универсалы. Но есть и очень узкие специалисты, такие, например, как гены, несущие информацию о строении гемоглобина — белка, который умеет связывать кислород, а потом отдавать его.

Эти гены работают только в эритроцитах (вернее, в их предшественниках), потому что именно эти красные кровяные клетки осуществляют доставку кислорода органам и тканям. Больше никакие клетки в организме этой работой не занимаются, поэтому в их генном аппарате гены гемоглобина выключены, заблокированы.

Кто же «включает» и «выключает» гены? Не исключено, что того, кто сможет ответить на этот вопрос, ждет Нобелевская премия. А пока в лабораториях всего мира лишь подбирают «ключи» к этой труднейшей загадке.

Предполагают, что в роли блокаторов выступают специфические белки. Но как конкретно они работают, каким сигналам подчиняются, как узнают, какие гены «включить», а какие «выключить», до конца раскрыть и понять не удается. Однако исследователи не отступают, продвигаясь шаг за шагом по тернистому пути познания.

Надо сказать, что, помимо чисто генетических механизмов, на специализацию клетки оказывают влияние и многие другие факторы. В частности та среда, в которой клетка развивается.

Не думайте, что только человеку важны окружение и контакты. Они далеко не безразличны каждой маленькой клеточке, особенно на ранних, эмбриональных стадиях развития, когда еще не заняты твердые, «правильные» позиции.

Когда в зависимости от того, какое влияние на них будет оказано, из одних и тех же клеток может развиться совершенно разная ткань. Как это и случилось в эксперименте с эмбрионом курицы.

Эмбриону на место хрусталика пересаживали клетки кожи, и тогда вместо роговицы у него образовывались перья. Из этого следует, что роговая оболочка глаза может правильно развиваться лишь в контакте с хрусталиком, который направляет ее развитие, то есть является для нее индуктором.

К великому сожалению, механизмы индукции, дифференцировки клеток нарушаются не только в экспериментах, но и в жизни. Причины тому разные, сложные, а результат один — развиваются врожденные уродства.

Вот почему так настойчиво специалисты пытаются понять сложные механизмы специализации клеток. Ведь если они смогут расшифровать индукторы и блокаторы генов, полностью раскрыть тонкие механизмы клеточной дифференцировки, удастся приблизиться к пониманию механизмов развития врожденных аномалий, уродств, заболеваний наследственной природы, опухолевых процессов, наконец.

По материалам журнала "Здоровье" 02.1991 г.

ПРОБЛЕМЫ ГЕНЕТИКИ — ПРОБЛЕМЫ ЖИЗНИ

• Резус - положительные, отрицательные
• Как наследуется резус-фактор?
• Четыре совета женщинам с резус-отрицательной кровью
• Как наследуется группа крови?
• Откуда дети берутся?
• Хотите иметь здорового ребенка?
• Из одной - великое множество
• Мальчик? Девочка?
• Игра в ... гены
• Родная кровь
• Генетические опечатки
• Царская болезнь
• Неподкупный свидетель
• Начало начал Человек родился!
• "Он обретает лицо"
• Жизнь до рождения. Отныне именовать плодом
• Никогда он не растет так быстро. Жизнь до рождения
• В добрый час Жизнь до рождения
• Родственные браки