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

Американская мечта Американская мечта

Сказочный остров или США? Неинкорпорированная территория Америки

Вокруг света
Не хочу идти на работу Не хочу идти на работу

«Не хочу идти на работу». Что с этим делать и как победить апатию

Лиза
Город In Folio Город In Folio

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

Вокруг света
Опера — это весело? Какие постановки заставляли публику смеяться Опера — это весело? Какие постановки заставляли публику смеяться

Почему опера — это весело

РБК
Вирусы против людей: хроника вечной войны Вирусы против людей: хроника вечной войны

Афинская чума, черная смерть, испанка, СПИД и другие эпидемии человечества

Дилетант
Редкого полосатого филина впервые сфотографировали в дикой природе Редкого полосатого филина впервые сфотографировали в дикой природе

Этот вид был открыт в 1872 году, но с тех пор редко попадался на глаза ученым

N+1
Они идут Они идут

Часы сегодня — средство самовыражения и туристический аттракцион

Вокруг света
Астероиды для «Люси»: зачем NASA запустило зонд в прошлое Солнечной системы Астероиды для «Люси»: зачем NASA запустило зонд в прошлое Солнечной системы

С помощью «Люси» ученые надеются выяснить, как образовалась Земля

Forbes
Четыре лика империи Четыре лика империи

Как землетрясение повлияло на нынешний облик малых городов Италии

Вокруг света
Как быстро похудеть к важной дате: варианты диеты на несколько дней Как быстро похудеть к важной дате: варианты диеты на несколько дней

Если нужно прийти в форму быстро, на помощь придет диета на несколько дней

Cosmopolitan
Боги, люди и поганки Боги, люди и поганки

Грибы занимают уникальное место не только в биосфере, но и в истории цивилизации

Вокруг света
Мамы на детской площадке набросились на женщину из-за слишком красивой внешности Мамы на детской площадке набросились на женщину из-за слишком красивой внешности

Зависть — страшная штука, способная превращать людей в монстров

Cosmopolitan
Достучаться до небес Достучаться до небес

Заключенный концлагеря угоняет с их секретной военной базы бомбардировщик

Вокруг света
Антропологи нашли слепки утерянных во время войны окаменелостей неандертальца Антропологи нашли слепки утерянных во время войны окаменелостей неандертальца

Палеоантропологи обнаружили слепки костей неандертальца Ле Мустье–1

N+1
«Новгороду быть!» «Новгороду быть!»

Почему Нижний Новгород Нижний и Новый

Дилетант
Победа Ливерпуля Победа Ливерпуля

Как актриса Джоди Комер добилась успеха

Glamour
Маэстро механики Маэстро механики

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

Вокруг света
Под другим углом: как бренд Audi переосмысливает подход к кроссоверам Под другим углом: как бренд Audi переосмысливает подход к кроссоверам

На примере нового Q5 Sportback, объясняем, как кроссовер может быть не скучным

Forbes
Ярославна, которая плачет Ярославна, которая плачет

Самая известная княгиня в древнерусской истории, о которой мы знаем крайне мало

Дилетант
Не выходит: 7 причин возникновения запора и как с ними бороться Не выходит: 7 причин возникновения запора и как с ними бороться

Какими могут быть причины запора и что с этими причинами делать

Cosmopolitan
Повесть о Настоящем Адвокате Повесть о Настоящем Адвокате

Адвокат Семён Ария и дело об убийстве супруг Раскиных

Дилетант
Айрис Апфель Айрис Апфель

Икона стиля Айрис Апфель отмечает сотый день рождения

Grazia
Путь на Олимп Путь на Олимп

Как возродилась древняя традиция Олимпийских игр

Вокруг света
Дуй с горы Дуй с горы

Оксана Чекулаева рассказывает о лучших маршрутах для внетрассового катания

Men’s Health
От чего умер Ленин? От чего умер Ленин?

На момент смерти Ленину было всего 53 года. На здоровье он никогда не жаловался

Дилетант
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
Мифы и реалии анестезиологии Мифы и реалии анестезиологии

Анестезиология — terra incognita не только для пациентов, но и для многих врачей

Наука и жизнь
Киногарантия Киногарантия

Основатель «РЕСО-Гарантия» своим главным делом считает кинематограф

Forbes
Пластика, деньги или талант? Что помогло Белле Хадид стать суперзвездой к 25-ти Пластика, деньги или талант? Что помогло Белле Хадид стать суперзвездой к 25-ти

Как Белла Хадид превратилась в супермодель-трендсеттера с мировым именем

Cosmopolitan
«Мы прекрасно знаем, сколько дипфейков наводнило интернет». Почему «Единая Россия» проголосовала против расследования изнасилований в колониях «Мы прекрасно знаем, сколько дипфейков наводнило интернет». Почему «Единая Россия» проголосовала против расследования изнасилований в колониях

Интервью с зампредседателя комитета ГД по безопасности — о проверке пыток

СНОБ
Открыть в приложении