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

Британские ученые: сокращение потребления соли на 1 г может спасти 4 млн жизней Британские ученые: сокращение потребления соли на 1 г может спасти 4 млн жизней

Ученые из Великобритании нашли способ снизить количество смертей в Китае

Inc.
Интервью с Николаем Изволовым о реставрации фильма «История гражданской войны» Дзиги Вертова Интервью с Николаем Изволовым о реставрации фильма «История гражданской войны» Дзиги Вертова

В чем ценность восстановленного фильма «История Гражданской войны»?

СНОБ
7 простых способов сделать образ с курткой модным — самые стильные приемы осени 7 простых способов сделать образ с курткой модным — самые стильные приемы осени

Семь фэшн-хаков для холодной погоды

VOICE
«Роллтон», кофе, молоко: что айтишники уносят домой из офиса «Роллтон», кофе, молоко: что айтишники уносят домой из офиса

Что и как выносят работники из офисов?

VC.RU
Выработать свой стиль в одежде? Легко! Простые советы Выработать свой стиль в одежде? Легко! Простые советы

Как привести свой гардероб в порядок?

ТехИнсайдер
Парадоксы безработицы Парадоксы безработицы

Почему рынок труда в России не обвалился в условиях санкций

РБК
Aprelikova Aprelikova

Интервью с талантливой и прекрасной Полиной Апреликовой

Собака.ru
Он само совершенство Он само совершенство

Признаки того, что ты идеализируешь партнера

Лиза
Всеобщее избирательное право снижает политическое насилие Всеобщее избирательное право снижает политическое насилие

Расширение избирательных прав снижает политическое насилие

ТехИнсайдер
Бедная «Блондинка»: почему фильм о Мэрилин Монро «оскорбляет память актрисы» Бедная «Блондинка»: почему фильм о Мэрилин Монро «оскорбляет память актрисы»

Почему фильм «Блондинка» возмутил поклонников Мэрилин Монро

Forbes
Предложена новая теория, объясняющая, что такое сознание Предложена новая теория, объясняющая, что такое сознание

Человек осознает свои действия спустя полсекунды от их совершения

ТехИнсайдер
Очень страшные истории: Очень страшные истории:

Страшная повесть Юлии Куфман

VOICE
Ядерный взрыв: что нужно знать об оружии массового поражения и как спастить от удара Ядерный взрыв: что нужно знать об оружии массового поражения и как спастить от удара

Что необходимо знать об оружии массового поражения и как защититься от его удара

ТехИнсайдер
Как модно одеваться этой осенью — 8 стильных и простых образов на разную погоду Как модно одеваться этой осенью — 8 стильных и простых образов на разную погоду

8 классных идей для осенних look'ов

VOICE
Мировой финал Мировой финал

Стадионы, на которых были забиты финальные мячи Чемпионата мира по футболу

Вокруг света
Расхламление друзей: как «чистить» круг общения и чем это полезно Расхламление друзей: как «чистить» круг общения и чем это полезно

Как провести ревизию круга общения

Psychologies
Основатель спа-клиники «Восточный Экспресс» — о бьюти-потенциале Дубая Основатель спа-клиники «Восточный Экспресс» — о бьюти-потенциале Дубая

В каком направлении движется мировая индустрия велнес-услуг

РБК
ОСАГО изменилось с 1 октября: что важно знать всем водителям ОСАГО изменилось с 1 октября: что важно знать всем водителям

Схемы для выплат по ОСАГО изменили после распоряжения ЦБ

РБК
Почему самые гениальные идеи приходят в душе? Американские ученые нашли ответ Почему самые гениальные идеи приходят в душе? Американские ученые нашли ответ

Пока вы стоите под душем, ваши мысли блуждают. И вдруг — эврика!

Inc.
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
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
Марина Федункив: В 50 все только начинается! Марина Федункив: В 50 все только начинается!

Путь Марины Федункив – иллюстрация к тому, что всем нам некуда торопиться

Добрые советы
Как познакомиться с мужчиной для серьезных отношений Как познакомиться с мужчиной для серьезных отношений

Психолог рассказала о нескольких проверенных способах найти серьезные отношения

Psychologies
«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
Как бросить курить: подробная инструкция. Часть 3 Как бросить курить: подробная инструкция. Часть 3

Как разобраться в причине зависимости от сигарет и отказаться от нее?

Psychologies
Волна тепла Волна тепла

Образец современного подхода к оформлению пространства

SALON-Interior
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
Как создать группу поддержки самостоятельно Как создать группу поддержки самостоятельно

Как организовать группу поддержки и где этому научиться

Psychologies
«Я больше тебя не люблю»: 4 правила расставания «Я больше тебя не люблю»: 4 правила расставания

Рекомендации, которые помогут смягчить удар и расстаться достойно

Psychologies
Благодарность, сочувствие, гордость: 3 полезные эмоции для достижения успеха Благодарность, сочувствие, гордость: 3 полезные эмоции для достижения успеха

На достижение цели во многом влияют наши эмоции: сочувствие и благодарность

Psychologies
Открыть в приложении