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

Запад нам помог Запад нам помог

Помощь «империалистических хищников» спасла миллионы жизней советских граждан

Дилетант
Ed-Tech. Онлайн-образование Ed-Tech. Онлайн-образование

Как зарабатывать на пробелах государственной образовательной системы

Esquire
Город бомбы Город бомбы

Из истории американского атомограда

Вокруг света
Хорошо, как дома Хорошо, как дома

Квартира в Санкт-Петербурге вдохновленная работами американских декораторов

AD
Закрученная история Закрученная история

Толма — символ армянского гостеприимства

Вокруг света
Пёс Лео, выкупленный у сербских активистов, спас владельца отеля в Италии от смерти и так нашёл себе рабочее место Пёс Лео, выкупленный у сербских активистов, спас владельца отеля в Италии от смерти и так нашёл себе рабочее место

Четвероногий друг спас владельца отеля от смерти во время наводнения

Популярная механика
Четыре лика империи Четыре лика империи

Как землетрясение повлияло на нынешний облик малых городов Италии

Вокруг света
В ГИБДД рассказали о «фенах». Как они работают и что умеют фиксировать В ГИБДД рассказали о «фенах». Как они работают и что умеют фиксировать

Водители обратили внимание на ручные радары у инспекторов ГИБДД

РБК
Город In Folio Город In Folio

Петербург из тех мест, что лишний раз опиши – от него не убудет

Вокруг света
Бывают ли плоские звёзды Бывают ли плоские звёзды

Что такое аккреционные диски?

Популярная механика
«Новгороду быть!» «Новгороду быть!»

Почему Нижний Новгород Нижний и Новый

Дилетант
Популярность винила тормозит отрасль: производители не справляются со спросом и задерживают релизы пластинок Популярность винила тормозит отрасль: производители не справляются со спросом и задерживают релизы пластинок

Возрождение винила под угрозой

VC.RU
Распилить все поровну Распилить все поровну

Мадагаскар – одна из беднейших стран в мире

Вокруг света
3 причины, почему не растет уровень нашего дохода 3 причины, почему не растет уровень нашего дохода

Почему у кого-то зарплата растет, а у нас нет?

Psychologies
Достучаться до небес Достучаться до небес

Заключенный концлагеря угоняет с их секретной военной базы бомбардировщик

Вокруг света
Проект The Ocean Cleanup успешно испытал новую систему сбора пластика в океане Проект The Ocean Cleanup успешно испытал новую систему сбора пластика в океане

Одна система The Ocean Cleanup может собирать 350 тонн пластика в год

N+1
Они идут Они идут

Часы сегодня — средство самовыражения и туристический аттракцион

Вокруг света
Страховка «без границ» Страховка «без границ»

К 2030 году Россия должна войти в число мировых лидеров по экспорту

РБК
Фуху на островах южных морей Фуху на островах южных морей

Любой житель Британских островов скажет, что бокс придумали англичане

Вокруг света
Не фитоняшки: как выглядят самые знаменитые женщины-бодибилдеры Не фитоняшки: как выглядят самые знаменитые женщины-бодибилдеры

Самые известные чемпионки по бодибилдингу

VOICE
Исчезающая пища Исчезающая пища

К середине XXI века бананы и кофе снова могут оказаться деликатесами

Вокруг света
Двойная жизнь АТФ: и «батарейка», и нейромедиатор Двойная жизнь АТФ: и «батарейка», и нейромедиатор

Каким образом клеточное «топливо» становится нейромедиатором?

Наука и жизнь
Отсечь и отпустить Отсечь и отпустить

Принципы жизни Бурятии

Вокруг света
Жизнь замечательных котов Жизнь замечательных котов

Фильм «Кошачьи миры Луиса Уэйна» — с Бенедиктом Камбербэтчем и тысячью котиков

Weekend
Великие земляки Великие земляки

Борьба с «низкопоклонством перед Западом»

Дилетант
Грамотность для жизни Грамотность для жизни

Что такое функциональная грамотность и как ей можно научить

Наука
Яицкие «лихие люди» Яицкие «лихие люди»

Империя вытравливала из народной памяти любые упоминания о казачьих бунтах

Дилетант
Умные и глупые нации. Почему бедные страны так и остаются бедными Умные и глупые нации. Почему бедные страны так и остаются бедными

Почему бывшие колонии до сих пор относятся к самым бедным странам в мире?

СНОБ
Когда драконы были большими: что мы знаем о приквеле «Игры престолов» Когда драконы были большими: что мы знаем о приквеле «Игры престолов»

Что мы знаем о о приквеле «Игры престолов» — «Дом дракона»

Cosmopolitan
Ловушка ложной скромности: почему самореклама не ругательство, а залог успеха Ловушка ложной скромности: почему самореклама не ругательство, а залог успеха

Отрывок из книги Стефани Сворд-Уильямс «К черту скромность!»

Forbes
Открыть в приложении