Разгадка тайны биологических часов

Вокруг светаНаука

Живые часы

Разгадку тайны биологических часов, возможно, нельзя назвать фундаментальным открытием, но это один из самых увлекательных сюжетов в молекулярной биологии последних десятилетий

Текст Алексей Алексенко

Сеймур Бензер засиживался за работой до глубокой ночи. Когда он возвращался домой из лаборатории, его жена уже крепко спала. Зато наутро доктор Бензер едва мог разлепить глаза раньше полудня, что определенно создавало неудобства в семейной жизни.

Сеймур Бензер вначале прославился как физик – сделал важные открытия в теории полупроводников, – а потом с тем же энтузиазмом ринулся в едва зародившуюся область науки, молекулярную генетику. Именно он придумал, как с помощью самых несложных опытов, просто подсчитывая пятнышки на чашках Петри, можно понять структуру гена. Разработанный им метод позже позволил установить, что генетический код имеет триплетную структуру, то есть одной букве белкового алфавита аминокислот соответствуют три буквы – азотистые основания – в коде ДНК.

Как бы то ни было, к 1960-м годам Бензер счел, что в этой области он сделал все, что было ему интересно, и решился на новый крутой поворот в карьере: занялся генетикой поведения. В наши дни эта тема буквально балансирует на грани политкорректности. Если поведение определяется генами, значит, за сварливость или распущенность невозможно кого-то осуждать. А ведь так хочется! Но в 1960-х от генетики еще не ждали бесцеремонного вторжения в сферу этики, по крайней мере в ближайшей перспективе. К тому же Бензер изучал генетику поведения не на людях, а на плодовых мушках.

В те годы логика генетического исследования выглядела не совсем так, как сегодня, когда геномы живых и вымерших организмов расшифровываются каждую неделю. Все начиналось с мутантов: чтобы исследовать какое-то свойство живого, надо было найти существ, у которых это свойство нарушено. Собственно, вот по таким парам признаков – «у этого так, а у того вот этак», как белые и красные цветы гороха у Менделя, – и получали тогда всю информацию о генах. И вот аспиранты Бензера принялись изучать повседневную жизнь дрозофил и отбирать мух, которые делали что-то не так. Например, не летели на свет, не вытягивали хоботок навстречу еде или неправильно приударяли друг за другом.

Тут-то один из аспирантов, по имени Рональд Конопка, предложил доктору Бензеру интересную тему: а что, если поискать мутации, то есть гены, мух, влияющие на их суточные ритмы? Маститый ученый просто не мог ответить отказом, поскольку как раз из-за этих самых суточных ритмов страдала его личная жизнь. И Конопка взялся за работу.

До того как заняться суточными ритмами мух, Сеймур Бензер прославился опытами по определению структуры гена

Непунктуальные мухи

Новорожденные мухи, как правило, вылупляются из окуклившихся личинок ранним утром, даже в лаборатории, где их никогда не освещают розовые лучи рассвета. А Рональд Конопка отбирал мух, которые вылуплялись раньше или позже. Затем он начал скрещивать таких мух между собой, чтобы получить чистые линии. В итоге Конопка получил целый букет мутантов, и у всех была проблема с пунктуальностью.

Обычно личинка вылупляется из яйца через 24 часа после откладки, а потом два раза линяет с интервалом в сутки. А у мутантов вместо 24 часов этот промежуток составлял 19 или целых 28 часов. Как оказалось, все они имели мутацию в одном и том же гене. (Как в этом убедиться? Надо взять двух мутантов и позволить им завести детей. Если родительские мутации в разных генах, то среди потомства кто-то унаследует здоровые гены от папы и мамы и вырастет в нормальную муху, а если ген один и тот же, то сколько ни перемешивай хромосомы родителей, толку не будет.) Ген назвали period, а кодируемый им белок, как это принято, PER. Было это в 1971 году.

Примерно в это же время начали стремительно развиваться методы молекулярной биологии, пока, наконец, в 1984 году сразу две группы ученых, в том числе Майкл Розбаш и Джеффри Холл из Массачусетса и Майкл Янг из Нью-Йорка, не выделили ген period в чистом виде. Такая очистка гена, чтобы его можно было рассмотреть и проанализировать, называется клонированием (хотя никакого отношения к атаке клонов не имеет), а использованный метод – комплементацией: в мутантное яйцо добавляют разные фрагменты ДНК здоровой мухи и смотрят, какой кусочек ДНК «вылечивает» мутацию, то есть в нашем случае восстанавливает нормальный 24-часовой ритм.

Поведение плодовых мух не слишком разнообразно – в основном размножение и реакции на пищу. Но это и позволяет использовать их в качестве модели

Вскоре Майкл Янг открыл еще один ген, влияющий на суточный ритм, и назвал его timeless (зашифрованный в нем белок называется TIM). Затем добавились и еще два «героя»: гены cycle и clock. А потом с помощью технологий, которые Сеймур Бензер в 1960-х вряд ли мог вообразить, ученым удалось обрисовать общие контуры устройства биологических часов.

Главные детали этих часов – белки, кодируемые вышеупомянутыми генами, в особенности TIM и PER. Есть мнение, что именно трехбуквенные латинские обозначения всяких белков и генов делают статьи о молекулярной биологии такими невыносимо скучными, так что постараемся дальше ими не злоупотреблять, даже если придется пожертвовать научной точностью. В общих чертах все работает так: находящийся в ядре ген включается, с него считывается РНК, затем она отправляется в цитоплазму, где по ее инструкции делается соответствующий белок. Два белка объединяются вместе и в таком виде отправляются обратно в ядро. А там они – вот ведь неблагодарность! – выключают свои собственные гены.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Машина желаний Машина желаний

Фантастический рассказ о том, что бы было, если бы существовала машина желаний

Вокруг света
Игры кончились: 10 самых дорогих игрушек мира Игры кончились: 10 самых дорогих игрушек мира

Цены на эти игрушки совсем не детские, зато это настоящие произведения искусства

Cosmopolitan
Уроки на экваторе Уроки на экваторе

Месяц в деревне в Кении глазами волонтера-учительницы из России

Вокруг света
Не женщина и не поэт: почему Нобелевскую премию получил писатель из Танзании Не женщина и не поэт: почему Нобелевскую премию получил писатель из Танзании

Могло ли вручение Нобелевской премии Гурне быть политическим решением

Forbes
«Новгороду быть!» «Новгороду быть!»

Почему Нижний Новгород Нижний и Новый

Дилетант
Очки, линзы или лазерная коррекция: что выбрать? Очки, линзы или лазерная коррекция: что выбрать?

Глаза — орган крайне чувствительный, поэтому людей с идеальным зрением мало

Psychologies
Властелин Европы посреди Атлантики Властелин Европы посреди Атлантики

Святая Елена стала местом смерти Наполеона и рождения наполеоновской легенды

Дилетант
Антон Васильев. Катя и мужчины, которые ее любили... Антон Васильев. Катя и мужчины, которые ее любили...

Брат актрисы Екатерины Васильевой рассказывает о своей знаменитой семье

Коллекция. Караван историй
Мир в корзине Мир в корзине

У баскетбола есть и конкретные «родители» – преподаватели физкультуры

Вокруг света
Поощряют чрезмерное потребление и получают $1 с гостя: можно ли заработать на формате «платишь и ешь сколько хочешь» Поощряют чрезмерное потребление и получают $1 с гостя: можно ли заработать на формате «платишь и ешь сколько хочешь»

Можно ли «объесть» заведение?

VC.RU
Великое нашествие Великое нашествие

Вторжение монголов обратило русских государей в деспотов ордынского типа

Дилетант
Хэллоуин по-русски: 10+ самых странных мистических историй из реальной жизни Хэллоуин по-русски: 10+ самых странных мистических историй из реальной жизни

Пугающие и смешные мистические истории

Cosmopolitan
Боги, люди и поганки Боги, люди и поганки

Грибы занимают уникальное место не только в биосфере, но и в истории цивилизации

Вокруг света
Всё нипочем: 5 главных оптимистов по гороскопу Всё нипочем: 5 главных оптимистов по гороскопу

Их стакан всегда наполовину полон, всё, что ни делается, у них к лучшему

Cosmopolitan
Четыре лика империи Четыре лика империи

Как землетрясение повлияло на нынешний облик малых городов Италии

Вокруг света
«Не стыдно!»: 7 звезд, которые встречались с женатыми и не жалеют «Не стыдно!»: 7 звезд, которые встречались с женатыми и не жалеют

Российские знаменитые девушки, которые честно признались, что были любовницами

Cosmopolitan
Они идут Они идут

Часы сегодня — средство самовыражения и туристический аттракцион

Вокруг света
Кавказ подо мною Кавказ подо мною

Отправляемся в Приэльбрусье!

Лиза
В начале «тропы Батыевой» В начале «тропы Батыевой»

Подробности Батыева нашествия до сих пор вызывают полемику

Дилетант
«Я не продаю лапшу быстрого приготовления — я даю людям время» «Я не продаю лапшу быстрого приготовления — я даю людям время»

Момофоку Андо придумал наборы из высушённой вермишели и пакетиков специй

VC.RU
Гедимин и его потомки Гедимин и его потомки

Все правители Москвы со времён Василия I были потомками литовских князей

Дилетант
Карликовая овца Карликовая овца

Порода овец, у которой могучим считается баран, весящий 20 килограммов

Weekend
Плащ «казак» мушкетёров короля Плащ «казак» мушкетёров короля

Одежда, по которой мы узнаём королевских мушкетёров в фильмах

Дилетант
8 фильмов, которые стоит посмотреть начинающим любителям кино 8 фильмов, которые стоит посмотреть начинающим любителям кино

Как подступиться к невероятному миру кинематографа?

GQ
Белошвейка из Тура Белошвейка из Тура

Герцогиня де Шеврёз — виртуозная политическая интриганка эпохи двух кардиналов

Дилетант
Ivan Is Back Ivan Is Back

Алексей Чадов — сценарист, режиссер и актер в фильме «Своя война»

OK!
Кантемиры Кантемиры

Дмитрий Кантемир считался одним из образованнейших людей своего времени

Дилетант
Как фитнес спасает от осенней апатии Как фитнес спасает от осенней апатии

Усталость, апатия и хандра – неизбежные спутники хмурого ноября

Здоровье
Что если в будущее возьмут нас? Отрывок из книги  Ника Монтфорта «Будущее» — о том, как почувствовать, что все в наших руках Что если в будущее возьмут нас? Отрывок из книги  Ника Монтфорта «Будущее» — о том, как почувствовать, что все в наших руках

Фрагмент книги «Будущее» об изобретателе компьютерной мыши

Esquire
Ограбление на свадьбе: воры обчистили молодоженов прямо за стойкой регистрации Ограбление на свадьбе: воры обчистили молодоженов прямо за стойкой регистрации

Дерзкое ограбление, произошедшее прямо во время свадебной церемонии

Cosmopolitan
Открыть в приложении