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

Боги, люди и поганки Боги, люди и поганки

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

Вокруг света
Все говорят о криптовалютах: стратегии инвестирования в цифровые активы Все говорят о криптовалютах: стратегии инвестирования в цифровые активы

Что нужно знать о цифровых активах для успешного инвестирования?

Популярная механика
Британский фунт Британский фунт

Британский фунт — древнейшее в мире действующее платежное средство

Вокруг света
«Я сплю только с женатыми». История женщины, ставшей серийной любовницей «Я сплю только с женатыми». История женщины, ставшей серийной любовницей

Гвинет Ли после смерти мужа от рака стала «серийной» любовницей

Cosmopolitan
Остров сокровищ Остров сокровищ

Алмазные старатели Борнео

Вокруг света
Обновлённый Skoda Kodiaq. Эталонный семьянин Обновлённый Skoda Kodiaq. Эталонный семьянин

Skoda Kodiaq — универсальный семейный кроссовер

4x4 Club
Двухсотлетний Тарас Двухсотлетний Тарас

Что не так в гоголевской хронологии истории Тараса Бульбы

Дилетант
Рыцарь футуризма Рыцарь футуризма

Как Джанни Маттиоли очистил итальянский футуризм от политики

Weekend
Они идут Они идут

Часы сегодня — средство самовыражения и туристический аттракцион

Вокруг света
Не только Гарри Поттер: 7 увлекательных книг Джоан Роулинг Не только Гарри Поттер: 7 увлекательных книг Джоан Роулинг

Подборка книг, в которых Джоан Роулинг предстает в неожиданных авторских амплуа

Популярная механика
Гнев небес Гнев небес

Взрыв сверхновой поблизости от Земли способен уничтожить почти все живое

Вокруг света
5 небанальных фильмов на Хеллоуин 5 небанальных фильмов на Хеллоуин

Фильмы для тех, кто наизусть знает классику ужасов

GQ
Диалектика времени Диалектика времени

Как размышления о времени способствовали развитию человеческой цивилизации

Вокруг света
Нас везут к злой колдунье: история мальчика, тайно жившего в Бухенвальде Нас везут к злой колдунье: история мальчика, тайно жившего в Бухенвальде

История самого юного узника концлагеря

Cosmopolitan
Город In Folio Город In Folio

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

Вокруг света
Незнакомцы в нашей постели: ЗППП с неожиданной стороны Незнакомцы в нашей постели: ЗППП с неожиданной стороны

Венерические заболевания — результат беспорядочной половой жизни. Или наоборот?

СНОБ
Погружение в Африку Погружение в Африку

Маршрут доктора Дэвида Ливингстона вглубь Африки спустя 160 лет

Вокруг света
Хорошо усвоенный ад Хорошо усвоенный ад

Все семь веков искусство и литература ведут с Данте нескончаемый диалог

Weekend
Зимовье людей Зимовье людей

Как живут российские деревни и поселки, отрезанные от большой земли

Популярная механика
«Чем хлеб белее, тем умрешь скорее»: навигатор еды от диетолога Майкла Поллана «Чем хлеб белее, тем умрешь скорее»: навигатор еды от диетолога Майкла Поллана

Книга диетолога Майкла Поллана — отличный навигатор по разумному питанию

Forbes
Бисмарк: коварный циник и создатель единой Германии Бисмарк: коварный циник и создатель единой Германии

Немцы редко гордятся методами, которые Бисмарк использовал для достижения целей

Дилетант
Николай первый Николай первый

Николай Полисский — первый российский художник работающий в жанре ленд-арт

AD
Невеста Аттилы Невеста Аттилы

Если женщина не хочет замуж, то устроить её брак весьма проблематично

Дилетант
Для полного счастья Для полного счастья

Все ли тренинги и марафоны от инстаграм-гуру одинаково полезны

Glamour
Горящая точка Горящая точка

Жители деревни Лисин начинают рабочий день, спускаясь в кратер активного вулкана

Вокруг света
«В лесу много подводных камней» «В лесу много подводных камней»

Можно ли добиться углеродной нейтральности отказом от угля и высадкой деревьев?

РБК
Достопримечательность города Достопримечательность города

Бордели с человекоподобными куклами – новый тренд или это уже слишком?

Playboy
Я – шопоголик Я – шопоголик

Наши герои рассказывают, к чему их привели бесконтрольные покупки

Лиза
Читатели MAXIM рассказали, куда вложили свои ваучеры Читатели MAXIM рассказали, куда вложили свои ваучеры

29 лет назад государство в лице «Сбербанка» начало раздавать населению ваучеры

Maxim
«Несуществующий» остров, гигантские губы и пентаграмма: 5 загадочных объектов на картах Google «Несуществующий» остров, гигантские губы и пентаграмма: 5 загадочных объектов на картах Google

Путешествовать по миру интересно, но не менее занятно изучать карту со спутника

Playboy
Открыть в приложении