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

Комплекс неполноценности и непомерное эго: что значит ваше фото в соцсетях — анализирует психолог Комплекс неполноценности и непомерное эго: что значит ваше фото в соцсетях — анализирует психолог

Что именно сообщает другим пользователям ваша фотография в соцсетях?

Psychologies
Aprelikova Aprelikova

Интервью с талантливой и прекрасной Полиной Апреликовой

Собака.ru
Даже 2 000 000 лет назад предки человека были высшими хищниками и отличались плотоядным характером Даже 2 000 000 лет назад предки человека были высшими хищниками и отличались плотоядным характером

Палеолитическая кухня была какой угодно, только не постной и зеленой

ТехИнсайдер
Декабристы Декабристы

Картина Семёна Левенкова «Декабристы» — идеализация революционеров

Дилетант
«Когтистый зверь, скребущий сердце»: в театре Фоменко поставили «Маленькие трагедии» «Когтистый зверь, скребущий сердце»: в театре Фоменко поставили «Маленькие трагедии»

Режиссер Федор Малышев замешивает свой сет пушкинских трагедий

Forbes
Вредные установки Вредные установки

Как стать той женщиной, которую все провожают взглядами?

Лиза
Что делать, если ваша одежда плохо пахнет после стирки: 7 причин неприятного запаха Что делать, если ваша одежда плохо пахнет после стирки: 7 причин неприятного запаха

После стирки в стиральной машине одежда пахнем чем-то тухлым?

ТехИнсайдер
Геотермальные батареи решат главную проблему альтернативной генерации Геотермальные батареи решат главную проблему альтернативной генерации

Что такое геотермальные источники энергии?

ТехИнсайдер
«Выживает самый дружелюбный». Почему мы выбираем добродушных и избегаем агрессии «Выживает самый дружелюбный». Почему мы выбираем добродушных и избегаем агрессии

Глава из книги «Выживает самый дружелюбный» — о выгодной стратегии выживания

N+1
Есть риск быть смешной: что категорически нельзя носить женщинам после 40 лет Есть риск быть смешной: что категорически нельзя носить женщинам после 40 лет

Из своего гардероба можно вырасти всегда

VOICE
Правила жизни Эминема Правила жизни Эминема

Правила жизни рэп-бога Маршалла Брюса Мэтерса

Правила жизни
Образ жизни Образ жизни

Архитектор и дизайнер Аня Дружинина показывает дачу с садом

Собака.ru
В 30, 40 и 50: какие вещи можно оставить, а какие выбросить в разном возрасте В 30, 40 и 50: какие вещи можно оставить, а какие выбросить в разном возрасте

Есть ли возрастные границы у разных предметов гардероба?

VOICE
Коридор затмений предвещает беду: 5 главных мифов об астрономическом явлении Коридор затмений предвещает беду: 5 главных мифов об астрономическом явлении

Несет ли беду солнечное затмение?

Psychologies
Как расплачивались за товары и покупали валюту во времена Российской империи, рассказывает автор подкаста «Закат Империи» Андрей Аксенов Как расплачивались за товары и покупали валюту во времена Российской империи, рассказывает автор подкаста «Закат Империи» Андрей Аксенов

В дореволюционной России можно было обойтись и без наличных

СНОБ
Безопасно ли тренироваться, когда у вас уже болят мышцы? Безопасно ли тренироваться, когда у вас уже болят мышцы?

Если у вас болят мышцы после тренировки, то нужно двигаться как можно больше

ТехИнсайдер
«Я не хотела жить»: бывшая жена Пьера Нарцисса после его смерти перенесла депрессию «Я не хотела жить»: бывшая жена Пьера Нарцисса после его смерти перенесла депрессию

Экс-жена Пьера Нарцисса приходит в себя после смерти бывшего мужа

VOICE
Глобальный рост несчастья и эпоха изоляции: 3 новые книги на тему психического здоровья Глобальный рост несчастья и эпоха изоляции: 3 новые книги на тему психического здоровья

Три книги, которые рассказывают, как можно помочь себе в самые тяжелые времена

Inc.
Очень страшные истории: Очень страшные истории:

Жуткая повесть Яны Демидович

VOICE
Как дожить до 100 лет: шведские секреты долголетия Как дожить до 100 лет: шведские секреты долголетия

Выход на пенсию — начало нового и долгого периода жизни

Psychologies
Как защитить от дождя себя и свой гардероб — лучшие способы и средства Как защитить от дождя себя и свой гардероб — лучшие способы и средства

Как помочь куртке и ботинкам стать водонепроницаемыми

Правила жизни
Доминация милфы: почему мужчин тянет к женщинам постарше Доминация милфы: почему мужчин тянет к женщинам постарше

За такой страстью кроется уверенность в опытности партнерши, но не только…

Psychologies
Как болят почки. Главные симптомы и отличия от боли в пояснице Как болят почки. Главные симптомы и отличия от боли в пояснице

Проблемы с почками могут быть вызваны заболеванием или повреждением этого органа

Лиза
Что «Вояджеры» обнаружили за пределами Солнечной системы: открытие, поразившее ученых Что «Вояджеры» обнаружили за пределами Солнечной системы: открытие, поразившее ученых

Миссия «Вояджера» еще не завершена — он продолжает делать удивительные открытия

ТехИнсайдер
Как отключить экономию трафика в смартфоне: несколько простых способов Как отключить экономию трафика в смартфоне: несколько простых способов

Как отключить режим экономии трафика в Android или включить его, когда нужно?

CHIP
Патологические лжецы: зачем они обманывают других без всякой выгоды для себя? Патологические лжецы: зачем они обманывают других без всякой выгоды для себя?

Есть ли логика в поведении патологических лжецов?

Psychologies
Пубертат, стыд и маргинализация: почему девочки часто отказываются от спорта в школе Пубертат, стыд и маргинализация: почему девочки часто отказываются от спорта в школе

Что мешает девочкам получать удовольствие от активного образа жизни

Forbes
50 — это новые 30? 50 — это новые 30?

Быть молодым и считаться молодым – разные вещи

Добрые советы
Хабенский-Каренин и «Сын» Бутусова: как прошла «Золотая маска» в Красноярске Хабенский-Каренин и «Сын» Бутусова: как прошла «Золотая маска» в Красноярске

Пять спектаклей из Москвы и Новосибирска привезла «Золотая Маска» в Красноярск

СНОБ
4 модные зимние ошибки, которые больше всего старят женщин после 40 лет: мнение фэшн-эксперта 4 модные зимние ошибки, которые больше всего старят женщин после 40 лет: мнение фэшн-эксперта

Есть предметы гардероба, которые уже отжили свой век

VOICE
Открыть в приложении