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
В Иране не утихают протесты после смерти Махсы Амини. Как иранские женщины 30 лет борются за право не носить хиджаб В Иране не утихают протесты после смерти Махсы Амини. Как иранские женщины 30 лет борются за право не носить хиджаб

Вспоминаем историю вопроса иранских женщин и хиджаба

СНОБ
Почему забота превращается в гиперопеку: 3 глубинные причины — проверьте себя Почему забота превращается в гиперопеку: 3 глубинные причины — проверьте себя

Как отличить опеку от заботы? Как научиться заботиться правильно?

Psychologies
Набоков-ученый, Бунин-постмодернист и сборник статей главного американского критика: 7 новых книг о писателях Набоков-ученый, Бунин-постмодернист и сборник статей главного американского критика: 7 новых книг о писателях

Как в наши дни читать Тургенева и Чехова, что Набоков думал о теории Дарвина

Правила жизни
«Многие из нас как будто мысленно живут где-то еще» «Многие из нас как будто мысленно живут где-то еще»

Игорь Поплаухин о своем фильме про Янку Дягилеву

Weekend
Как научиться у ребенка тайм-менеджменту Как научиться у ребенка тайм-менеджменту

Могут ли дети научить нас все успевать?

Psychologies
Несчастливый образ жизни может состарить вас сильнее, чем курение и даже алкоголизм Несчастливый образ жизни может состарить вас сильнее, чем курение и даже алкоголизм

Как эмоциональное состояние влияет на биологический возраст

ТехИнсайдер
Как правильно жарить картошку? Как правильно жарить картошку?

Умеешь ли ты готовить блюдо, которое мы бы назвали одной из национальных скреп?

Maxim
5 отличных детективов, которые ты мог пропустить 5 отличных детективов, которые ты мог пропустить

5 книг специально для любителей закрученных сюжетов

Maxim
Зачем ехать: Дельта Волги Зачем ехать: Дельта Волги

Как провести уик-энд в Астраханской области?

СНОБ
Натуральная и экокосметика – в чем разница? Натуральная и экокосметика – в чем разница?

«Зеленая» тема перекочевала из модной тенденции в особый образ жизни

Лиза
«Это жизни наших ребят» «Это жизни наших ребят»

Воспоминания Анатолия Черняева: Афганская война, январь 1989 года

Дилетант
«Ты ведьма, высосала мои творческие силы»: история одного абьюзивного союза «Ты ведьма, высосала мои творческие силы»: история одного абьюзивного союза

Отрывок из книги «Но человека человек» — четыре повести с несчастливым концом

Forbes
Учим ребенка адекватно выражать злость и гнев: 5 шагов Учим ребенка адекватно выражать злость и гнев: 5 шагов

Рассказываем, как оказать детям помощь в вопросах выражения гнева

Psychologies
«Школа разбитых сердец»: сериал о самом важном и сложном разговоре с подростками «Школа разбитых сердец»: сериал о самом важном и сложном разговоре с подростками

Как «Школа разбитых сердец» показывает важность разговора с подростами о сексе

Forbes
Говорит и показывает Говорит и показывает

Фильм «Сказка для старых» — дебютная режиссерская работа Фёдора Лаврова

OK!
Наушники с костной проводимостью: что это такое, как работают и не вредят ли здоровью Наушники с костной проводимостью: что это такое, как работают и не вредят ли здоровью

Разбираемся в одном из самых необычных виде аудиоаксессуаров

CHIP
«Я не мог остановиться»: история трагедии в Амитивилле, о которой сняли столько фильмов ужасов «Я не мог остановиться»: история трагедии в Амитивилле, о которой сняли столько фильмов ужасов

Рональд Джозеф Дефео-младший убил отца, мать, двух сестер и двух братьев

VOICE
Сейчас! Или никогда? Сейчас! Или никогда?

Зачем нам надо осознать, что такое антропоцен, гиперобъект и постгуманизм?

Собака.ru
Опять что-то задумал Опять что-то задумал

Как менять жизнь вокруг, когда ты «простой русский человек» из глубинки?

Новый очаг
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.
Между свободой и концлагерем: зачем нацисты создавали гетто и что в них происходило Между свободой и концлагерем: зачем нацисты создавали гетто и что в них происходило

Нацисты стремились не только уничтожить евреев, но сделать процесс «эффективным»

Forbes
Как после 50 лет оставаться в хорошей форме Как после 50 лет оставаться в хорошей форме

Неужели после 50 нельзя быть подтянутым и спортивным?

ТехИнсайдер
10 самых скверных женских вопросов на первом свидании 10 самых скверных женских вопросов на первом свидании

Иногда лучше мычать, чем говорить: самый страшный опыт знакомств.

Maxim
Любители нектара Любители нектара

Каких животных больше всего на Земле? Насекомых!

Наука и жизнь
Бесконечное пианино: музыкальная история дома Пастернака в Переделкино. Эссе Ляли Кандауровой Бесконечное пианино: музыкальная история дома Пастернака в Переделкино. Эссе Ляли Кандауровой

«Ты можешь восстановить звуки? Партитуру звуков этого места»

Правила жизни
Психофизическое онемение: почему мы привыкаем к плохим новостям и начинаем меньше сопереживать Психофизическое онемение: почему мы привыкаем к плохим новостям и начинаем меньше сопереживать

Почему мы продолжаем читать плохие новости, но начинаем меньше переживать?

Правила жизни
Чтобы не было заломов: 5 работающих советов по спасению кожаной одежды и обуви которые стоит применить прямо сейчас Чтобы не было заломов: 5 работающих советов по спасению кожаной одежды и обуви которые стоит применить прямо сейчас

Хорошая кожа - идеальная инвестиция в гардероб

VOICE
Как ухаживают за собой королевы Азии: главные бьюти-секреты девушек Казахстана Как ухаживают за собой королевы Азии: главные бьюти-секреты девушек Казахстана

Как казахские женщины поддерживают свою красоту?

VOICE
Секс с новыми вводными Секс с новыми вводными

Секс — это в первую очередь мозги

Men Today
Открыть в приложении