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

Камень на камень Камень на камень

Фантазия природы богата так, как человеку и не снилось

Вокруг света
Избирательный порядок Избирательный порядок

Один из столпов политической системы — с формальной и неформальной стороны

Наука
Последний ход Ивана Грозного Последний ход Ивана Грозного

Последнее, что увидел в жизни Иван Грозный, — это шахматы

Дилетант
Разговор Павла Пепперштейна с Кириллом Ивановым — о «Потерянном зеркальце», детских потрясениях и сказках Разговор Павла Пепперштейна с Кириллом Ивановым — о «Потерянном зеркальце», детских потрясениях и сказках

Группа «Самое Большое Простое Число» выпустила сказку «Потерянное зеркальце»

Esquire
Достучаться до небес Достучаться до небес

Заключенный концлагеря угоняет с их секретной военной базы бомбардировщик

Вокруг света
Цена красоты: что с собой делает Виктория Лопырева и сколько это стоит Цена красоты: что с собой делает Виктория Лопырева и сколько это стоит

Виктория Лопырева очень сильно отличается от себя образца 10-летней давности

Cosmopolitan
Сторож Мардая Сторож Мардая

Этот секретный поселок в Монголии не нанесен на карты

Вокруг света
Эйджизм: явный и скрытый Эйджизм: явный и скрытый

Так ли все радужно с корректностью нашей речи в плане эйджизма?

Домашний Очаг
Клуб кинопутешествий во времени Клуб кинопутешествий во времени

Машину времени давно изобрел кинематограф

Вокруг света
Как сплести кольчугу: расследование ПМ Как сплести кольчугу: расследование ПМ

Почему кольчуга была популярна там, где любая ошибка вела к смерти?

Популярная механика
Город In Folio Город In Folio

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

Вокруг света
Полный детокс: как правильно выводить шлаки из организма и нужно ли это делать Полный детокс: как правильно выводить шлаки из организма и нужно ли это делать

Как правильно чистить свой организм от шлаков и токсинов

Cosmopolitan
Маэстро механики Маэстро механики

Самоучка-часовщик, который идет наперекор правилам и создает драконов и фей

Вокруг света
Культовые предметы советского дизайна. Кто придумал граненый стакан Культовые предметы советского дизайна. Кто придумал граненый стакан

Реальной история дизайна в СССР и новая жизнь советской посуды из стекла

СНОБ
Они идут Они идут

Часы сегодня — средство самовыражения и туристический аттракцион

Вокруг света
Вверх по течению Вверх по течению

Безмятежный интерьер квартиры в пентхаусе московской новостройки

AD
Четыре лика империи Четыре лика империи

Как землетрясение повлияло на нынешний облик малых городов Италии

Вокруг света
Как мир перестал слышать архитекторов Как мир перестал слышать архитекторов

Проект Григория Ревзина «Оправдание утопии». Мишель Рагон: GIAP

Weekend
Наука побеждать Наука побеждать

По требованию Сталина сняли целый цикл картин про русских военачальников

Дилетант
Если френд оказался вдруг... Если френд оказался вдруг...

Как мы дружим в сетях?

Psychologies
Костюм преткновения Костюм преткновения

История костюма «зут»

Вокруг света
«Ну как так, Siri»: почему голосовой помощник Apple был первым на рынке, но проиграл Google и Amazon «Ну как так, Siri»: почему голосовой помощник Apple был первым на рынке, но проиграл Google и Amazon

Siri: что Apple обещала пользователям и почему не справилась со своими целями

VC.RU
Конец Запорожской Сечи Конец Запорожской Сечи

Самостоятельность казаков приносила империи слишком много проблем

Дилетант
«Из-за этой еврейки стрелялся Маяковский»: за что ненавидели Лилю Брик «Из-за этой еврейки стрелялся Маяковский»: за что ненавидели Лилю Брик

Одни называли ее музой поэта, другие — его убийцей

Cosmopolitan
Древнейшие обитатели Дикого поля Древнейшие обитатели Дикого поля

Кочевые племена господствовали в Причерноморье не менее двух тысяч лет

Дилетант
Почему коренные зубы у человека вылезают так поздно: любопытная гипотеза Почему коренные зубы у человека вылезают так поздно: любопытная гипотеза

У Homo sapiens несколько зубов отрастают только в подростковом возрасте

Популярная механика
Лучше гор Лучше гор

За вдохновением Николай Рерих пускался в реальные и весьма опасные странствия

Вокруг света
Красно-желтые дни. Volkswagen Taos против Kia Seltos Красно-желтые дни. Volkswagen Taos против Kia Seltos

Кроссоверы, которые в другом мире могли бы считаться бюджетными

РБК
Феномен Måneskin: что стоит за славой и обожанием группы Феномен Måneskin: что стоит за славой и обожанием группы

Почему ребята из Måneskin могут посоревноваться в популярности с Queen

ЖАРА Magazine
Для полного счастья Для полного счастья

Все ли тренинги и марафоны от инстаграм-гуру одинаково полезны

Glamour
Открыть в приложении