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

Арктическая экспедиция: кто и зачем развивает туризм на Таймыре Арктическая экспедиция: кто и зачем развивает туризм на Таймыре

Зачем на Таймыре строить отели, создавать круизы и проводить экспедиции?

Forbes
Запутанная история: как на самом деле познакомились принц Чарльз и Диана Спенсер Запутанная история: как на самом деле познакомились принц Чарльз и Диана Спенсер

Как вообще леди Ди стала частью фирмы? Разбираемся!

VOICE
Шок! Оказывается, ты всю жизнь пользовался попой неправильно Шок! Оказывается, ты всю жизнь пользовался попой неправильно

Прочитай наш гайд, и твоя попа будет тебе благодарна

Maxim
Секреты соблазнения от турецких актрис — Мерьем Узерли и других Секреты соблазнения от турецких актрис — Мерьем Узерли и других

Турчанки всегда завоевывали сердца мужчин, но как им это удается?

VOICE
От южных гор до северных морей От южных гор до северных морей

Как климатические изменения затронут жителей различных регионов России

РБК
«Не мешайте жить»: почему в Иране начались самые масштабные за многие годы протесты «Не мешайте жить»: почему в Иране начались самые масштабные за многие годы протесты

Волнения в Иране поставили страну на порог перемен

Forbes
Сейчас! Или никогда? Сейчас! Или никогда?

Зачем нам надо осознать, что такое антропоцен, гиперобъект и постгуманизм?

Собака.ru
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
Вредные установки Вредные установки

Как стать той женщиной, которую все провожают взглядами?

Лиза
От Джека Керуака до студии йоги: как правильно медитировать и зачем это нужно От Джека Керуака до студии йоги: как правильно медитировать и зачем это нужно

Зачем нужна медитация? Рассказываем, как научиться медитировать новичкам

Forbes
Сашины слезы Сашины слезы

«Аврора»: московский комедийный нуар Романа Волобуева

Weekend
Четыре причины не бояться одиночества Четыре причины не бояться одиночества

Почему страх одиночества не стоит жертв?

Psychologies
«Одноклеточная биология» «Одноклеточная биология»

Все живые существа состоят из клеток, и клетки эти — разные

Наука и жизнь
Дневник тревог: зачем он нужен и как правильно его вести Дневник тревог: зачем он нужен и как правильно его вести

Чем помогает дневник тревог и какие правила нужно соблюдать при его ведении?

Psychologies
Тайный план Гельмута Коля Тайный план Гельмута Коля

26 ноября 1989 года в маленьком местечке в Пфальце вершилась история

Дилетант
12 условий, необходимых интроверту для счастья 12 условий, необходимых интроверту для счастья

Интроверсия не помешает вам быть всегда на подъеме

Psychologies
Как создательница Bobbi Brown Cosmetics продвигает в TikTok свой новый бренд Как создательница Bobbi Brown Cosmetics продвигает в TikTok свой новый бренд

Визажистка Бобби Браун запускает новый бизнес

Forbes
Грецкий орех Грецкий орех

Ядро грецкого ореха неспроста похоже на человеческий мозг

Здоровье
Ада Айнбиндер: «Петр Чайковский: Неугомонный фатум». Новая биография композитора Ада Айнбиндер: «Петр Чайковский: Неугомонный фатум». Новая биография композитора

Книга о жизни Чайковского, основанная на подлинных материалах и документах

СНОБ
Теория: двигающиеся «глаза» на беспилотных автомобилях помогут сократить число аварий Теория: двигающиеся «глаза» на беспилотных автомобилях помогут сократить число аварий

Пешеходам проще предсказать действия машины, глядя ей в глаза

VC.RU
Как ухаживать за ногтями в домашних условиях: 10 правил Как ухаживать за ногтями в домашних условиях: 10 правил

Что делать, если слоятся и ломаются ногти?

РБК
Чудо-укол: можно ли похудеть с помощью лекарства от диабета? Чудо-укол: можно ли похудеть с помощью лекарства от диабета?

Правда ли «волшебные уколы» помогут расстаться с лишними килограммами?

Правила жизни
Города будущего и банки еды Города будущего и банки еды

Какие экологические проекты реализуют регионы и бизнес

РБК
Магия места: 5 книг, которые погружают в культуру разных стран Магия места: 5 книг, которые погружают в культуру разных стран

Увлекательные произведений для тех, кто любит знакомиться с мировыми культурами

СНОБ
«В моей коллекции есть суперредкая Kelly в коллаборации с Jay Ahr, и ее дико сложно купить — по экземпляру есть у Карди Би, Ким Кардашьян, Кайли Дженнер и у меня, Насти Ножиной из Красносельского района» «В моей коллекции есть суперредкая Kelly в коллаборации с Jay Ahr, и ее дико сложно купить — по экземпляру есть у Карди Би, Ким Кардашьян, Кайли Дженнер и у меня, Насти Ножиной из Красносельского района»

Где найти винтажную Birkin, на которой можно кататься с горки?

Собака.ru
Зеленый — новый черный Зеленый — новый черный

Куда заводят мечты об экологичном транспорте?

Men Today
5 самых частых вопросов родителей о воспитании: отвечают эксперты 5 самых частых вопросов родителей о воспитании: отвечают эксперты

Как понять, что чувствует ребенок?

Psychologies
Спутник каждый день: реалистичны ли новые планы «Роскосмоса» Спутник каждый день: реалистичны ли новые планы «Роскосмоса»

Для производства спутника в день потребуется ломка всех принципов космопрома

Forbes
Вот-вот состоится премьера Omoda C5. Ловите несколько интересных фактов о новинке Вот-вот состоится премьера Omoda C5. Ловите несколько интересных фактов о новинке

Chery Omoda C5: почему название такое странное и как у машинки с безопасностью?

ТехИнсайдер
Продукты, которые увеличат продолжительность жизни Продукты, которые увеличат продолжительность жизни

Нут, рыба, зелень и другие продукты, которые продлят вашу жизнь

ТехИнсайдер
Открыть в приложении