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

Люди утопили микрофоны в воде, чтобы два года записывать ледники. Но зачем? Люди утопили микрофоны в воде, чтобы два года записывать ледники. Но зачем?

Что нам могут рассказать ледники?

ТехИнсайдер
Как нарциссы нами манипулируют: 10 опасных приемов — знайте их Как нарциссы нами манипулируют: 10 опасных приемов — знайте их

К каким способам уничижения прибегают нарцисса?

Psychologies
Город движущихся толп Город движущихся толп

Григорий Ревзин о том, можно ли оторвать итальянского футуриста от Муссолини

Weekend
«Что пошло не так?» История матери, которая все делала по правилам «Что пошло не так?» История матери, которая все делала по правилам

Что будет, если воспитать ребенка по всем правилам?

СНОБ
Несравненная Анджела Лэнсбери: почему звезде культового детектива трижды не дали Несравненная Анджела Лэнсбери: почему звезде культового детектива трижды не дали

Анджела Лэнсбери с юности входила в высший эшелон актерской гильдии

VOICE
Связь поколений: как взрослым внукам выстроить гармоничные отношения с бабушками и дедушками Связь поколений: как взрослым внукам выстроить гармоничные отношения с бабушками и дедушками

Как наладить теплые отношения между поколениями без претензий и упреков

Psychologies
Шокирующая история безобразной герцогини: как мужская месть сделала аристократку самой уродливой в мире женщиной Шокирующая история безобразной герцогини: как мужская месть сделала аристократку самой уродливой в мире женщиной

Оказывается, всё не так просто в судьбе безобразной герцогини...

VOICE
Республика Корея Республика Корея

Интернет по паспорту, христианские секты и турбонационалисты-язычники

Правила жизни
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
10 самых красивых женщин всех времен и народов 10 самых красивых женщин всех времен и народов

Самые известные красавицы от палеолита до наших дней

Maxim
«Это жизни наших ребят» «Это жизни наших ребят»

Воспоминания Анатолия Черняева: Афганская война, январь 1989 года

Дилетант
Доставка искусства Доставка искусства

Основательницы beauty-пространства Wig Dealers Саша Винер и Катя Архипова

OK!
Любители нектара Любители нектара

Каких животных больше всего на Земле? Насекомых!

Наука и жизнь
Текст должен быть событием: кто такая Анни Эрно, получившая Нобелевскую премию по литературе Текст должен быть событием: кто такая Анни Эрно, получившая Нобелевскую премию по литературе

Почему тексты нобелевского лауреата Анни Эрно могут казаться слишком личными

Правила жизни

Людмила Касаткина в воспоминаниях своих друзей и коллег

Караван историй
«Сижу одна в лесу без телефона». Истории людей, которые ненавидят свой день рождения «Сижу одна в лесу без телефона». Истории людей, которые ненавидят свой день рождения

День рождения не всегда бывает приятным праздником...

Лиза
Ольга Бодрова Ольга Бодрова

Актриса Ольга Бодрова — тотальный импрессионизм и затопляющая нежность

Собака.ru
Режим повышенной готовности: как справиться с тревогой от чрезмерной бдительности Режим повышенной готовности: как справиться с тревогой от чрезмерной бдительности

Что делать, если при виде полицейских у метро у вас начинается паника

Psychologies
Чем кормить ребенка Чем кормить ребенка

10 частых ошибок в питании, которые допускают мамы

Лиза
Нет регресса — уже хорошо: литературный критик Галина Юзефович о книгах и кризисе Нет регресса — уже хорошо: литературный критик Галина Юзефович о книгах и кризисе

Галина Юзефович — как поэзия стала главной художественной формой 2022 года

Forbes
Злокачественные заболевания крови: что о них нужно знать каждому Злокачественные заболевания крови: что о них нужно знать каждому

Почему чек-апы так важны, особенно при онкологических заболеваниях крови?

Psychologies
Звёздная болезнь Звёздная болезнь

Почему появляются сосудистые звёздочки и как с ними справляться?

Новый очаг
Как вести частную практику в кризис: рекомендации супервизора для психологов и не только Как вести частную практику в кризис: рекомендации супервизора для психологов и не только

Как оставаться эмоционально устойчивым и сохранять баланс работы и отдыха?

Psychologies
10 русских кумиров иностранных знаменитостей 10 русских кумиров иностранных знаменитостей

Кто из европейских знаменитостей любил русских культурных деятелей?

Maxim
Женщины русского Харбина: как эмигрантки из России жили в Китае Женщины русского Харбина: как эмигрантки из России жили в Китае

Как оказавшиеся на чужбине в Китае женщины переживали трудные времена

Forbes
5 образцов секретного оружия российских царей 5 образцов секретного оружия российских царей

И в царское время на вооружении российской армии были секретные технологии

ТехИнсайдер
Это определённо лучшие способы очистки дивана без использования покупных средств! Это определённо лучшие способы очистки дивана без использования покупных средств!

Как почистить ваш диван без последствий, чтобы он выглядел наилучшим образом

ТехИнсайдер
Зрение село! Зрение село!

Чтобы сохранить ребенку зрение, заботиться о его глазах нужно как можно раньше

Лиза
Время для счастья Время для счастья

Эти женщины доказывают, что можно оставаться привлекательными в любом возрасте

Добрые советы
Мифично, но логично: 3 нон-фикшн новинки о мифологии Мифично, но логично: 3 нон-фикшн новинки о мифологии

Три увлекательные новинки о мифологии: никакой мистики

ТехИнсайдер
Открыть в приложении