Как хромосомы встречаются и приступают к рекомбинации?

СНОБНаука

Поиск суженого: откуда хромосомы знают, что они гомологичные

Продолжаем публикацию цикла «Зачем живые любят друг друга» о загадках размножения и других парадоксах биологии. В этой особенно длинной главе папины и мамины хромосомы встречаются и наконец-то приступают к рекомбинации.

Алексей Алексенко

1.jpg
Иллюстрация: Лика Сочкина

Глава двадцать девятая, в которой давно разлученные родственники находят друг друга

Итак, мы слегка освежили в памяти классические представления о рекомбинации. Напомню, что она бывает у всех организмов, а не только у сложных, балующихся сексом, и даже у сложных она происходит не только во время мейоза, но и по совершенно другим поводам. Теперь возвращаемся к мейозу. Он, как было сказано, начинается с того, что гомологичные хромосомы (то есть похожие хромосомы, полученные от двух родителей, каждая в составе своего гаплоидного набора) находят друг друга, чтобы потом прорекомбинировать и чинно разойтись по разным дочерним клеткам (гаметам или спорам). Как же они узнают друг друга?

В предыдущей части истории был описан процесс, в результате которого, вообще говоря, молекула ДНК может найти другую, похожую. Именно с него начинается рекомбинация. Напомню, и даже с дословной цитатой: в цепи ДНК появляется двойной разрыв, а потом «одноцепочечный хвост несчастной изуродованной молекулы ДНК мечется по клетке в поисках партнера». Легко сказать «мечется». В бактериальной клетке хвост еще может «метаться», потому что внутри она жидкая. А вот у высших, то есть эукариотических, организмов метаться особенно не приходится. Внутренность клеточного ядра больше похожа на студень, а если вглядеться пристальнее, то на сложный лабиринт из всяких непонятных молекулярных штук. Представьте себе мучения бедной маленькой хромосомки, пытающейся найти в этих дебрях родственную душу. Неудивительно, что в наших с вами ядрах обычно ничего не движется: как ни посмотри на него в микроскоп, оно выглядит инертным и всегда одинаковым (если, конечно, вы не подгадали взглянуть на ядро в момент клеточного деления). Каждая хромосома занимает в клетке определенный объем, обычно не перепутываясь с другими.

Родни Ротстейн (тот самый, который когда-то разобрался в деталях механизма рекомбинации путем «починки двойного разрыва») взялся выяснить, как именно движутся в диплоидной клетке гомологичные хромосомы. Он пометил особым красителем одинаковые (гомологичные) места в двух хромосомах дрожжей и смотрел за тем, как они себя ведут. Вели они себя, во-первых, независимо: их движения по клеточному ядру ничем не отличались от движения двух случайных локусов, ни малейшей тяги друг к другу они не проявляли. Во-вторых, пространство, освоенное ими для прогулок, было весьма невелико: не больше 1/30 объема ядра. Правда, когда в один из этих локусов вносили разрыв, движение резко активизировалось: теперь порванная хромосома гуляла уже по одной трети ядра, и даже ее нетронутая партнерша тоже явно становилась активнее. Возможно, такое ускорение действительно помогает поврежденной хромосоме найти свою родственницу и с ее помощью (то есть по образцу ее последовательности) залатать разрыв. 

Но все это относится к обычной жизни клетки, а мы говорим о мейозе. И уж при мейозе на недостаток движения хромосомам жаловаться не приходится. Особенно в этом отличился дрожжевой грибок со сложным названием Schizosaccharomyces pombe, который в некоторых странах Африки используют для приготовления исключительно мерзкого на вкус напитка — пива помбе. Эти дрожжи гаплоидные, и их ядра сливаются в диплоид только для того, чтобы перейти к споруляции. Такое диплоидное ядро — оно имеет характерную вытянутую форму, за что его и прозвали «лошадиный хвост», — с самого момента своего рождения начинает двигаться по клетке туда-сюда. Это занимает час или полтора, и лишь затем, покончив с загадочными движениями, дрожжи переходят к мейозу как таковому, причем к этому моменту все их хромосомы уже отлично рассортированы по парам. Зачем это надо грибку, вообще говоря, непонятно.

Однако странные движения происходят в начале мейоза не только у помбе-дрожжей, но и у большинства тварей. Обычно перед мейозом хромосомы собираются в некий букет — цепляются концами за определенное место на ядерной мембране. А затем хромосомы начинают в буквальном смысле трястись, то есть лихорадочно двигаться туда-сюда под действием белков-динеинов. Скорость этой тряски достигает одного микрона в секунду. Это много или мало? Если сравнивать с размером клетки — порядка десятков микронов — темп получается вполне впечатляющий.

Зачем они это делают? В этой части рассказа сакраментальный мини-диалог «Зачем? — Точно не известно» можно вставлять почти после каждой фразы, но договоримся пропускать подобные реплики на письме, а просто все время иметь их в виду. Так вот, если у вас есть моток перепутанных проводов, не самый дурацкий способ навести среди них какой-то порядок — собрать в пучок их концы и как следует встряхнуть. Кроме того, тряска поможет гомологичным хромосомам искать друг друга. Если они совершили ошибку и обознались, приняв совершенно постороннюю хромосому за своего гомолога, незнакомца еще можно с себя стряхнуть и попробовать повторить поиск.

Однако как же происходит сам процесс узнавания? Неспроста мы начали с рассказа о рекомбинации: долгое время считалось, что именно двойные разрывы и первые робкие попытки совершить рекомбинацию — это тот самый механизм, с помощью которого каждая хромосома в конце концов находит свою пару. Мейоз начинается с того, что особый белок специально делает двойные разрывы в разных местах молекул ДНК. Он называется Spo11: сперва его нашли у дрожжей, потому что мутанты по соответствующему гену не способны к споруляции. А потом оказалось, что очень похожие белки есть и у всех остальных, включая меня и вас. Если ген

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Люди утопили микрофоны в воде, чтобы два года записывать ледники. Но зачем? Люди утопили микрофоны в воде, чтобы два года записывать ледники. Но зачем?

Что нам могут рассказать ледники?

ТехИнсайдер
Все болезни от нервов? Как устроена психосоматика с научной точки зрения Все болезни от нервов? Как устроена психосоматика с научной точки зрения

Отрывок из книги «Правда и мифы о психосоматике»

Inc.
Как перестать мучиться вопросом «Что скажут люди?»: 9 шагов Как перестать мучиться вопросом «Что скажут люди?»: 9 шагов

Как изменить отношение к чужому мнению?

Psychologies
Александр Аузан: «Уже в этом году Россия, думаю, выстроит экономику НЭПа 2.0» Александр Аузан: «Уже в этом году Россия, думаю, выстроит экономику НЭПа 2.0»

Александр Аузан — о параллельном импорте и новых правилах для бизнеса

РБК
Простить себя и принять реальность. Лайфхаки по преодолению кризиса от стоиков Простить себя и принять реальность. Лайфхаки по преодолению кризиса от стоиков

Отрывок из книги «Стоики побеждают» — почему философия стоиков все еще актуальна

Inc.
Свайп вправо: как оформить анкету в Тиндере и найти партнера Свайп вправо: как оформить анкету в Тиндере и найти партнера

Как найти мэтч мечты?

Psychologies
Зумеры у косметолога: что хочет изменить в себе молодое поколение Зумеры у косметолога: что хочет изменить в себе молодое поколение

Как желание изменить свою внешность уживается со стремлением к принятию себя

РБК
Еще чашечку? Еще чашечку?

Признаки того, что у тебя зависимость от кофеина

Лиза
Австронезийские легенды о «маленьких темнокожих людях» связали с останками женщины с Тайваня Австронезийские легенды о «маленьких темнокожих людях» связали с останками женщины с Тайваня

Австронезийские легенды о «маленьких людях» связаны с коренной популяцией

N+1
Как изменились актеры сериала Как изменились актеры сериала

Как изменились главные актеры популярного российского сериала «Кухня»?

VOICE
Очень страшные истории: Очень страшные истории:

Страшная повесть Юлии Куфман

VOICE
7 блюд из тыквы, которые никого не оставят равнодушными 7 блюд из тыквы, которые никого не оставят равнодушными

Тыква — универсальный овощ, который можно готовить абсолютно любыми способами!

ТехИнсайдер
Когда клиент оказался маньяком: какие принципы психотерапии раскрывает новый сериал «Пациент» Когда клиент оказался маньяком: какие принципы психотерапии раскрывает новый сериал «Пациент»

Сериал «Пациент» — драма о сложных взаимоотношениях врача и пациента

Psychologies
Основатель спа-клиники «Восточный Экспресс» — о бьюти-потенциале Дубая Основатель спа-клиники «Восточный Экспресс» — о бьюти-потенциале Дубая

В каком направлении движется мировая индустрия велнес-услуг

РБК
Грецкий орех Грецкий орех

Ядро грецкого ореха неспроста похоже на человеческий мозг

Здоровье
Гештальт должен быть закрыт: что это значит Гештальт должен быть закрыт: что это значит

Мало кто понимает, в чем суть метода гештальт-терапии. Сейчас объясним!

Psychologies
Как модно одеваться этой осенью — 8 стильных и простых образов на разную погоду Как модно одеваться этой осенью — 8 стильных и простых образов на разную погоду

8 классных идей для осенних look'ов

VOICE
Как научиться у ребенка тайм-менеджменту Как научиться у ребенка тайм-менеджменту

Могут ли дети научить нас все успевать?

Psychologies
5 полезных привычек, которые помогут снизить уровень холестерина в крови 5 полезных привычек, которые помогут снизить уровень холестерина в крови

Есть хорошая новость! Уровень холестерина можно контролировать

ТехИнсайдер
Таинственная находка в древних канализациях индейцев раскрыла тайну массового вымирания Таинственная находка в древних канализациях индейцев раскрыла тайну массового вымирания

Как город Кахокия стал мегаполисом и как вымер

ТехИнсайдер
Очень страшные истории: Очень страшные истории:

Отрывок из книги "Малахитовый лес" о поселке, способном изменять судьбы

VOICE
Дворцы Его Величества: полный гид по недвижимости Карла III Дворцы Его Величества: полный гид по недвижимости Карла III

Новый британский монарх уже успел получить наследство

Forbes
Чай не Франция: долгий и извилистый путь китайского чая на русский стол, или Как и зачем в России подделывали чай Чай не Франция: долгий и извилистый путь китайского чая на русский стол, или Как и зачем в России подделывали чай

Рассказываем историю чайного надувательства в России

Правила жизни
5 супермодных моделей осенней обуви, которые тебе могут не подойти — разбираемся почему 5 супермодных моделей осенней обуви, которые тебе могут не подойти — разбираемся почему

С обувными трендами шутки плохи

VOICE
«ЭкоНива» достроит сырный завод «ЭкоНива» достроит сырный завод

Компания «ЭкоНива» построит сырный завод в Новосибирской области

Агроинвестор
5 признаков, что мужчина думает о разрыве и способы это предотвратить (если хочешь) 5 признаков, что мужчина думает о разрыве и способы это предотвратить (если хочешь)

Как понять, теряет ли он на самом деле к тебе интерес?

VOICE
Одна вокруг света: бескрайние хлопковые поля по дороге в Амазонию Одна вокруг света: бескрайние хлопковые поля по дороге в Амазонию

189-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Бразилия

Forbes
«Мой дом — моя крепость»: 4 совета архитектора для уютного пространства «Мой дом — моя крепость»: 4 совета архитектора для уютного пространства

Как обустроить ваше личное комфортное «гнездо»

Psychologies
Внутренний стержень: как удержать баланс, когда вокруг хаос Внутренний стержень: как удержать баланс, когда вокруг хаос

Как сохранить себя и не развалиться на мелкие кусочки?

Psychologies
С заботой о сердце С заботой о сердце

Программа минимум, которая поможет сохранить сердце здоровым

Добрые советы
Открыть в приложении