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

Почему самые лучшие идеи рождаются во время душа Почему самые лучшие идеи рождаются во время душа

Почему в душе ускоряется креативное мышление?

ТехИнсайдер
Читаем эссе Джорджа Оруэлла «Обзор Читаем эссе Джорджа Оруэлла «Обзор

Отрывок из сборника эссе и рассказов Оруэлла «Обзор "Вторжения с Марса"»

Правила жизни
Вечная классика Вечная классика

9 культовых предметов мебели, которые будут в моде всегда

Лиза
За клиническую точность: почему Анни Эрно получила Нобелевскую премию по литературе За клиническую точность: почему Анни Эрно получила Нобелевскую премию по литературе

Почему награждение Анни Эрно Нобелевской премией — такое важное событие

Forbes
Может ли солнечная буря оставить всю Землю без интернета? Может ли солнечная буря оставить всю Землю без интернета?

Какой мощности нужна солнечная буря, чтобы вырубить всю Сеть на Земле

ТехИнсайдер
Меню последнего обеда Меню последнего обеда

Вечер 3 марта 1917 года в царском поезде…

Дилетант
5 книг, которые помогут заботиться о своем здоровье 5 книг, которые помогут заботиться о своем здоровье

Не поддаемся панике и надеваем маску сначала на себя

Maxim
Свободная ниша: что не так со складами light industrial Свободная ниша: что не так со складами light industrial

Почему девелоперы не строят объекты востребованного формата light industrial

Forbes
«Ребенка это не касается»: чем опасна детская травма свидетеля «Ребенка это не касается»: чем опасна детская травма свидетеля

Дети, систематически наблюдающие насилие в семье, переживают травматизацию

Forbes
Мое личное тело Мое личное тело

Дряблая кожа, отсутствие подтянутого мышечного корсета – как с этим бороться

Добрые советы
Терапия ВИЧ: все, что необходимо знать Терапия ВИЧ: все, что необходимо знать

В чем заключается лечение ВИЧ-инфекции?

Psychologies
Что нужно знать перед тем, как начать жить вместе: 8 финансовых правил — помните их Что нужно знать перед тем, как начать жить вместе: 8 финансовых правил — помните их

О чем стоит договориться заранее, чтобы уберечь совместный бюджет от форс-мажора

Psychologies
Марина Зудина: Марина Зудина:

Большое интервью с Мариной Зудиной

Караван историй
«У нас есть слово «бабки», а в китайском языке аналогов не существует» «У нас есть слово «бабки», а в китайском языке аналогов не существует»

Продюсер Сергей Пудовкин — как Витасу удалось стать китайским идолом?

Правила жизни
Николай Лебедев: «Сегодня важно не растерять себя» Николай Лебедев: «Сегодня важно не растерять себя»

Думаю, рецепт создания кассовой картины только один

Коллекция. Караван историй
Выбираем лучший алкоголь времен СССР Выбираем лучший алкоголь времен СССР

Точки консенсуса в СССР: алкогольные напитки, знакомые всем

Maxim
Неудобное искусство Неудобное искусство

Закат цивилизации: движение культуры на Запад, Афродита-азиатка и амфоры-гробы

Правила жизни
Защита от набегов: почему Бен Бернанке и его коллеги заслужили Нобелевскую премию Защита от набегов: почему Бен Бернанке и его коллеги заслужили Нобелевскую премию

Бернанке, Даймон и Дибвиг исследовали роль банков в экономике и кризисах

Forbes
Онежские поморы оказались генетически близки к финноязычному населению и скандинавам Онежские поморы оказались генетически близки к финноязычному населению и скандинавам

Российские генетики исследовали ДНК 130 онежских поморов мужского пола

N+1
14 секретов долгого брака — узнайте, как живут счастливые пары 14 секретов долгого брака — узнайте, как живут счастливые пары

Секрет долгой и счастливой семейной жизни — делать то, что важно для вас двоих

Psychologies
Елизавета Чаленко: «Каждый проект – это возможность использовать машину времени и окунуться в другую эпоху» Елизавета Чаленко: «Каждый проект – это возможность использовать машину времени и окунуться в другую эпоху»

О встрече с Брэдом Питтом и фильмах, которые помогают обрести равновесие

Grazia
Искусство в интерьере: как не превратить квартиру в музей Искусство в интерьере: как не превратить квартиру в музей

Как интегрировать графику, граффити и абстракцию в интерьер

РБК
Игра в Бога: как рука человека изменила орбиту астероида Игра в Бога: как рука человека изменила орбиту астероида

Люди впервые вмешались в природный ход небесных тел

Forbes
Опять что-то задумал Опять что-то задумал

Как менять жизнь вокруг, когда ты «простой русский человек» из глубинки?

Новый очаг
Секс с новыми вводными Секс с новыми вводными

Секс — это в первую очередь мозги

Men Today
Очень страшные истории: Очень страшные истории:

Старуха с бородавкой на щеке каркнула неприятное слово: "перепечь"

VOICE
Бритни Спирс обвинила отца в жестоком обращении и пожелала ему сгореть в аду Бритни Спирс обвинила отца в жестоком обращении и пожелала ему сгореть в аду

Бритни Спирс заявила, что родители плохо обращались с ней во время опекунства

VOICE
Сапог Советского Союза: краткая история кирзачей Сапог Советского Союза: краткая история кирзачей

По умению с носить сапоги и за накручивать портянки нашему народу не было равных

Maxim
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
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
Открыть в приложении