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

Почему самые лучшие идеи рождаются во время душа Почему самые лучшие идеи рождаются во время душа

Почему в душе ускоряется креативное мышление?

ТехИнсайдер
Почему мы скрываем доходы и траты от партнера: 3 вида финансовой измены Почему мы скрываем доходы и траты от партнера: 3 вида финансовой измены

Что такое финансовые измены и насколько они опасны для отношений в паре?

Psychologies
Как рыба об лед: что такое ригидность и почему она мешает мыслить шире Как рыба об лед: что такое ригидность и почему она мешает мыслить шире

Что такое ригидное мышление в психологии, как его распознать и преодолеть

Forbes
Исследование Стэнфорда показало, что натянутая улыбка может повысить настроение Исследование Стэнфорда показало, что натянутая улыбка может повысить настроение

Можно ли улучшить настроение, приподняв уголки губ?

Inc.
Жизнь в картинках Жизнь в картинках

7 бесплатных ресурсов, где можно брать иллюстрации для учебы, работы и общения

Лиза
В чем секрет долгих и счастливых отношений Чарльза и Камиллы? Тебе тоже стоит попробовать! В чем секрет долгих и счастливых отношений Чарльза и Камиллы? Тебе тоже стоит попробовать!

В чем секрет отношений Чарльза и Камиллы?

VOICE
Академик Олег Алифанов: Луна, безусловно, должна стать нашим приоритетом Академик Олег Алифанов: Луна, безусловно, должна стать нашим приоритетом

Надо ли людям летать в космос и остаемся ли мы космической державой?

Наука
«Безумно ревную парня к порно»: что делать? «Безумно ревную парня к порно»: что делать?

Что делать, если вы испытываете ревность и считаете просмотр порно изменой?

Psychologies
Бытовые вопросы: почему пахнет стиральная машинка и как избавить ее от накипи? Бытовые вопросы: почему пахнет стиральная машинка и как избавить ее от накипи?

Есть ли способы избавиться от запашка и продлить срок службы вашей машинки?

ТехИнсайдер
5 исчезнувших этнических групп, которые когда-то жили в России 5 исчезнувших этнических групп, которые когда-то жили в России

Котты, гоайе и другие вымершие этнические группы России

ТехИнсайдер
«Я не хотела жить»: бывшая жена Пьера Нарцисса после его смерти перенесла депрессию «Я не хотела жить»: бывшая жена Пьера Нарцисса после его смерти перенесла депрессию

Экс-жена Пьера Нарцисса приходит в себя после смерти бывшего мужа

VOICE
Как настроить Смарт ТВ: подробная пошаговая инструкция Как настроить Смарт ТВ: подробная пошаговая инструкция

Как подключить Cмарт ТВ на телевизоре и настроить его основные функции

CHIP
«Рецидив вызвал у меня злость»: история читательницы о дважды пройденном онколечении «Рецидив вызвал у меня злость»: история читательницы о дважды пройденном онколечении

История читательницы о том, как онкология изменила ее жизнь

Psychologies
Новым премьер-министром Великобритании станет Риши Сунак — что известно о 42-летнем политике Новым премьер-министром Великобритании станет Риши Сунак — что известно о 42-летнем политике

Новым премьер-министром Великобритании станет Риши Сунак

СНОБ
96% руководителей больше замечают и ценят работу сотрудников в офисе, а не на удаленке 96% руководителей больше замечают и ценят работу сотрудников в офисе, а не на удаленке

Насколько важно на самом деле находиться в одном офисе с командой?

Inc.
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
Берлинская стена / антифашистский вал Берлинская стена / антифашистский вал

Казалось, что Берлинская стена будет стоять вечно

Дилетант
Почему близкие становятся чужими и можно ли этого избежать Почему близкие становятся чужими и можно ли этого избежать

Почему люди на самом деле отдаляются и как этого избежать?

Psychologies
«У китайцев есть ощущение, что западному миру их не понять» «У китайцев есть ощущение, что западному миру их не понять»

Китаист Бронислав Виногородский — на каких условиях возможен разворот на Восток?

Правила жизни
Изменение климата сделало экстремальную летнюю засуху в 20 раз более вероятной Изменение климата сделало экстремальную летнюю засуху в 20 раз более вероятной

Засуха лета 2022 года принесла настоящие бедствия

ТехИнсайдер
Тула. Cтаринная, сладкая, музыкальная и оружейная Тула. Cтаринная, сладкая, музыкальная и оружейная

Тула занимает верхние строки в рейтингах путешествий на осенние выходные

Лиза
Астрономы нашли вещество первых сверхновых в далеком квазаре Астрономы нашли вещество первых сверхновых в далеком квазаре

Стандартная модель эволюции галактик не может объяснить происходящее в квазарах

N+1
ДНК вымерших: как кости неандертальцев принесли биологу Нобелевскую премию ДНК вымерших: как кости неандертальцев принесли биологу Нобелевскую премию

Методы Сванте Паабо помогли основать целую науку о ДНК вымерших людей и животных

Forbes
Лучшие киносцены секса в автомобиле по версии редакции MAXIM Лучшие киносцены секса в автомобиле по версии редакции MAXIM

Если ты посмотришь эти фильмы с девушкой и она не заведется, сдавай ее в ремонт

Maxim
Максим Концевич: «Предпочитаю заниматься простыми вещами, которые можно объяснить в двух словах» Максим Концевич: «Предпочитаю заниматься простыми вещами, которые можно объяснить в двух словах»

Как наука стала социальным лифтом в странах третьего мира?

Наука
Совсем как девочка: почему наши матери так боятся старости Совсем как девочка: почему наши матери так боятся старости

Страх старости — один из самых сильных для современных женщин

Psychologies
«Я буду светить вам»: памяти основательницы Первого хосписа Веры Миллионщиковой «Я буду светить вам»: памяти основательницы Первого хосписа Веры Миллионщиковой

Отрывок из книги «Из любви к тебе» — о Вере Миллионщиковой

Forbes
Ученые из Великобритании рассказали, как проходить 10 тыс. шагов в день, чтобы получить максимум пользы Ученые из Великобритании рассказали, как проходить 10 тыс. шагов в день, чтобы получить максимум пользы

Есть ли какой-то специальный способ ходить, как мы должны это делать?

Inc.
Как создать группу поддержки самостоятельно Как создать группу поддержки самостоятельно

Как организовать группу поддержки и где этому научиться

Psychologies
Как работает катапультируемое кресло в самолете Как работает катапультируемое кресло в самолете

С ростом скоростей катапульта превратилась в настоящий шедевр технической мысли

Maxim
Открыть в приложении