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

В ограбленном погребении знатной сакской женщины нашли бляшки из ископаемых моллюсков В ограбленном погребении знатной сакской женщины нашли бляшки из ископаемых моллюсков

Среди артефактов оказались и предметы из золота

N+1
Самоиндукция в поляритонном конденсате продлила биения его когерентности Самоиндукция в поляритонном конденсате продлила биения его когерентности

Физики обнаружили необычную спиновую динамику экситон-поляритонного конденсата

N+1
Выгулять собаку и слепить снеговика: 7 пасхалок в поисковике Google, которые могут парализовать работу в офисе Выгулять собаку и слепить снеговика: 7 пасхалок в поисковике Google, которые могут парализовать работу в офисе

Что произойдет, если набрать эти слова в поисковике Google?

СНОБ
На еду или в переработку? На еду или в переработку?

Доля картофеля, отправляемого на переработку, за пять лет выросла в два раза

Агроинвестор
Очень страшные истории: Очень страшные истории:

Страшная повесть Юлии Куфман

VOICE
Вам следует это знать! Как будет выглядеть кожа после лазерного удаления татуировки? Вам следует это знать! Как будет выглядеть кожа после лазерного удаления татуировки?

Лазерная процедура является наиболее рекомендуемым методом удаления татуировок

ТехИнсайдер
Как правильно реагировать, если близкий человек манипулирует своим здоровьем Как правильно реагировать, если близкий человек манипулирует своим здоровьем

Как правильно реагировать, если близкий человек манипулирует своим здоровьем?

Psychologies
В стиле кантри: как Диана Хендрикс стала богатейшей self-made женщиной Америки В стиле кантри: как Диана Хендрикс стала богатейшей self-made женщиной Америки

Диана Хендрикс: от официантки до самой успешной женщины в истории Америки

Forbes
Терапия ВИЧ: все, что необходимо знать Терапия ВИЧ: все, что необходимо знать

В чем заключается лечение ВИЧ-инфекции?

Psychologies
Волна тепла Волна тепла

Образец современного подхода к оформлению пространства

SALON-Interior
О чем ваш партнер (не) должен знать: мнение семейного консультанта О чем ваш партнер (не) должен знать: мнение семейного консультанта

Должны ли партнеры знать друг о друге абсолютно все?

Psychologies
Как свет «передает» информацию: ученые разработали оптико-цифровую систему кодирования, которую невозможно взломать Как свет «передает» информацию: ученые разработали оптико-цифровую систему кодирования, которую невозможно взломать

Уникальная оптико-цифровая система кодирования изображений и цифровых данных

ТехИнсайдер
Телевизор или проектор: что лучше выбрать для домашнего кинотеатра? Телевизор или проектор: что лучше выбрать для домашнего кинотеатра?

На что опираться, выбирая комплектующие для домашнего кинотеатра?

ТехИнсайдер
Почему Римская империя распалась на Западную и Восточную? Почему Римская империя распалась на Западную и Восточную?

Какие причины привели к тому, что Римская империя перестала существовать?

ТехИнсайдер
«Он был совсем тяжелым»: Виктор Чайка рассказал о состоянии Бориса Моисеева перед смертью «Он был совсем тяжелым»: Виктор Чайка рассказал о состоянии Бориса Моисеева перед смертью

Виктор Чайка разоткровенничался о последних днях жизни Бориса Моисеева

VOICE
Хитроумный математический трюк: профессор рассказал, как доказать, что 1 = 2 и оставить собеседника в дураках Хитроумный математический трюк: профессор рассказал, как доказать, что 1 = 2 и оставить собеседника в дураках

Возможно, все, что вы знаете о математике, — одна большая и жирная ложь

ТехИнсайдер
«Сейчас идеальный — уже скучный» «Сейчас идеальный — уже скучный»

Анна Александрова о работе над сериалом и подростковых проблемах

OK!
Рыба в молоке тигра: особенности перуанской кухни Рыба в молоке тигра: особенности перуанской кухни

Как быстро приготовить сытное блюдо из картофеля и откуда в Перу молоко тигра?

СНОБ
В России всегда было В России всегда было

В разные времена некоторые люди хвалят, а некоторые хулят Россию

ТехИнсайдер
Пурга на оба наши дома Пурга на оба наши дома

Самый несмешной смешной режиссер Франции и его «странная» война

Weekend
Биологическое старение Биологическое старение

Можем ли мы отложить старение и так ли эффективен правильный настрой

Добрые советы
Как сохранить отношения при переезде в другую страну Как сохранить отношения при переезде в другую страну

С чем сталкиваются партнеры и как сохранить отношения после переезда

Psychologies
Перестаньте выбрасывать яичную скорлупу! 5 креативных идей использования яичной оболочки Перестаньте выбрасывать яичную скорлупу! 5 креативных идей использования яичной оболочки

Вы наверняка думали, что яичная скорлупа — бесполезная вещь

ТехИнсайдер
Ольга Бодрова Ольга Бодрова

Актриса Ольга Бодрова — тотальный импрессионизм и затопляющая нежность

Собака.ru
Телескоп Уэбба сфотографировал, как свет звезд двигает огромные облака пыли Телескоп Уэбба сфотографировал, как свет звезд двигает огромные облака пыли

Астрономы изучили нежное прикосновение света к их пыльным юбкам редких звезд

ТехИнсайдер
Надежный щит для иммунитета Надежный щит для иммунитета

Средства, которые поднимут твои защитные силы на новый уровень

Лиза
Грусть, ревность и тревога: как пережить разлуку и сохранить отношения на расстоянии Грусть, ревность и тревога: как пережить разлуку и сохранить отношения на расстоянии

Как пережить внезапную разлуку с партнером?

Forbes
Сексуальная, гендерная, контрацептивная: 3 революции феминистского движения Сексуальная, гендерная, контрацептивная: 3 революции феминистского движения

Сексуальная, гендерная и контрацептивная революции: причем тут феминистки?

Psychologies
Who is mister Reagan? Who is mister Reagan?

Рональда Рейгана часто называют самым улыбчивым президентом США за всю историю

Дилетант
Как подобрать верхнюю одежду на разную погоду: раз и навсегда разбираемся в температурном режиме вещей Как подобрать верхнюю одежду на разную погоду: раз и навсегда разбираемся в температурном режиме вещей

Шпаргалка, с помощью которой тоже больше не ошибемся с выбором верхней одежды

VOICE
Открыть в приложении