Это делают даже те, кто не занимается сексом
Продолжаем публикацию цикла «Зачем живые любят друг друга» о загадках размножения и других парадоксах биологии. В этой части автор испытывает смущение при встрече с живым классиком, а грибы и бактерии показывают нам, как легко прожить без секса
Глава двадцать шестая, в которой рекомбинация происходит не там, где все ждали, а читатель узнает слово «парасексуальный»
Ничто так не привлекает меня в научно-популярных текстах, как систематизм мышления автора: умение выстраивать мысли и слова в линейную логическую цепочку, чтобы от простого постепенно продвигаться к сложному, весело и беспреткновенно, как на попе с ледяной горки. В свете этого кажется особенно странным, что сам я постоянно прыгаю с одного на другое: например, уже много страниц назад было впервые упомянуто слово «мейоз», но пока еще не рассказано, что это такое. Рекомбинация упомянута в третьей главе, сейчас у нас уже двадцать шестая, а схемы рекомбинации еще не нарисованы. Ну и вот совсем вопиющий случай: так и не перейдя к рекомбинации и мейозу, мне вздумалось упомянуть о парасексуальном процессе. Ни один здравомыслящий биолог не стал бы располагать факты в таком порядке. А мы будем, потому что терять уже нечего. К тому же мы пытаемся понять, как наши предки пришли к сексу, и нельзя исключать, что они тоже двигались по этому пути вопреки всякой логике и, возможно, тоже начали с парасексуального процесса.
В прошлой главе мы выяснили, что научиться сливать свои клетки эукариотам было, видимо, совсем несложно: все необходимое досталось им в наследство от архейного родителя. Следуем дальше: оказывается, сливать ядра (это называется «кариогамия») — тоже не бином Ньютона. А когда ядра сольются, в них произойдет рекомбинация.
В студию возвращаются два сорта плесени Aspergillus nidulans, которые в прошлой главе слили свои клетки, чтобы избежать голодной смерти. Напомню: одна плесень была с желтыми спорами и не умела сама синтезировать аминокислоту триптофан, а вторая — с белыми спорами и не могла синтезировать аргинин. Тем не менее, когда мы посадили их вместе на среду без аргинина и триптофана, у нас выросли колонии со смешанными бело-желтыми спорами — дикарионы, в которых после слияния клеток перемешались ядра двух наших грибков. Колонии росли на бедной среде, потому что два типа ядер могли совместно обеспечивать потребности гриба в аминокислотах. Однако ни белые, ни желтые споры-конидии не прорастали: в споре-то ядро только одно, а поодиночке они справляться так и не научились.
При этом, если смыть водой все-все споры с таких колоний и упрямо размазать их по бедной среде, кое-что все-таки вырастет. Кое-что не с белыми, не с желтыми, а с зелеными спорами, как у дикого гриба (и белые, и желтые споры — это мутанты). И эти споры будут заметно крупнее обычных, отчего колонии приобретают красивый чуть дымчатый оттенок. Кто это такой у нас тут вырос? А это диплоид! Где-то там, в глубине дикариона, два ядра слились в одно. Это не секс: не будем углубляться в тонкости, но слились они не так, как это делается при сексе, а просто между делом. В этих новых диплоидных ядрах каждая мутация из тех, что были у родителей, компенсирована здоровой копией гена в наборе, полученном от другого родителя. Поэтому нашему диплоиду не нужен для роста ни аргинин, ни триптофан, и споры у него вполне обычного для этой плесени зеленого цвета. Итак, для некоторых эукариот сливать ядра клеток — тоже не слишком хитрый фокус.
А теперь подвергнем нашего диплоида небольшой неопасной процедуре: посадим иголочкой несколько спор на питательную среду, куда добавлен вредный яд, мешающий хромосомам нормально расходиться при делении клеток. Сначала мы ничего не увидим: гриб просто не сможет расти, потому что при каждой попытке поделиться его ядра будут терять хромосомы. Но рано или поздно в какой-то части гриба все лишние хромосомы диплоида будут потеряны — он снова станет гаплоидом. И тогда мы увидим растущий сектор колонии плесени с зелеными, или белыми, или желтыми спорами. Возможно, там будут, к примеру, желтые сектора, нуждающиеся для роста в аргинине, но не нуждающиеся в триптофане.
И тут вы — если вы генетик — захлопаете в ладоши от радости. Дело в том, что мутации trpC, argC и yB находятся на одной (а именно, восьмой) хромосоме нашего гриба. И если у этих потомков, в отличие от родителя, совместились признаки «желтый» — «не нуждающийся в триптофане» — «нуждающийся в аргинине», это значит, что в восьмой хромосоме случились события рекомбинации. Гены родителей перетасовались между собой. При этом ни малейшего секса там не было и в помине. Не было и мейоза.
Возможно, именно так в 1954 году захлопал в ладоши итальянский генетик Гвидо Понтекорво, работавший в шотландском городе Глазго. То, что он открыл, назвали «парасексуальным процессом» — это такой секс без секса, то есть рекомбинация в неполовых, соматических клетках. Понтекорво понял, что это открывает путь к генетическому исследованию таких объектов, которые заниматься сексом никак не заставишь, вроде культур клеток растений или животных. Заметим в скобках, что вот такую произошедшую не вовремя рекомбинацию называют «митотической», в отличие от обычной «мейотической». Это название вносит небольшую путаницу, потому что мейотическая рекомбинация действительно привязана к мейозу, а вот митотическая происходит когда угодно, только не во время митоза. Впрочем, не будем придираться к общепринятой терминологии.