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

Соседи из будущего Соседи из будущего

Профессии, которые в будущем могут принадлежать роботам

Вокруг света
Долгие проводы — лишние слезы: «Не время умирать» — чересчур драматичный финал бондианы с Дэниелом Крейгом Долгие проводы — лишние слезы: «Не время умирать» — чересчур драматичный финал бондианы с Дэниелом Крейгом

«Не время умирать» — пышные проводы Дэниела Крейга в качестве Джеймса Бонда

Esquire
Адресный стол Адресный стол

22 мая 1861 года в Москве одним официальным учреждением стало больше

Вокруг света
Ограбление на свадьбе: воры обчистили молодоженов прямо за стойкой регистрации Ограбление на свадьбе: воры обчистили молодоженов прямо за стойкой регистрации

Дерзкое ограбление, произошедшее прямо во время свадебной церемонии

Cosmopolitan
Гнев небес Гнев небес

Взрыв сверхновой поблизости от Земли способен уничтожить почти все живое

Вокруг света
В приподнятом настроении В приподнятом настроении

Как подтянуть овал лица без пластики?

Лиза
Цивилизация Цивилизация

Они одними из первых освоили инженерию, завели армию, монархию и дипломатию

Вокруг света
Внутри таштыкской погребальной куклы обнаружили останки взрослого мужчины Внутри таштыкской погребальной куклы обнаружили останки взрослого мужчины

Археологи исследовали погребальную куклу таштыкской культуры

N+1
Погружение в Африку Погружение в Африку

Маршрут доктора Дэвида Ливингстона вглубь Африки спустя 160 лет

Вокруг света
Сотворение Адама Сотворение Адама

За что все (и мы) любят Адама Драйвера

Glamour
Город In Folio Город In Folio

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

Вокруг света
Магазин на ладони. Как ретейл по всему миру стал «умнее» Магазин на ладони. Как ретейл по всему миру стал «умнее»

Какие инновации и тренды влияют на развитие международной розницы

СНОБ
Боги, люди и поганки Боги, люди и поганки

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

Вокруг света
5 необъяснимых фактов о нашем мозге 5 необъяснимых фактов о нашем мозге

В этой статье MAXIM собрал 5 необъяснимых фактов о нашем мозге

Maxim
Диалектика времени Диалектика времени

Как размышления о времени способствовали развитию человеческой цивилизации

Вокруг света
Археологи нашли древнего китайца с ампутированной в наказание ступней Археологи нашли древнего китайца с ампутированной в наказание ступней

Китайские археологи обнаружили погребение мужчины с ампутированной стопой

N+1
Они идут Они идут

Часы сегодня — средство самовыражения и туристический аттракцион

Вокруг света
«Терпят измены, лишь бы не работать»: экс-муж Полины Гагариной осудил содержанок «Терпят измены, лишь бы не работать»: экс-муж Полины Гагариной осудил содержанок

Дмитрий Исхаков высказался о взаимоотношениях женщин и мужчин

Cosmopolitan
Повесть о Настоящем Адвокате Повесть о Настоящем Адвокате

Адвокат Семён Ария и дело об убийстве супруг Раскиных

Дилетант
10 признаков превосходно замаскированной депрессии 10 признаков превосходно замаскированной депрессии

Как вычислить людей с депрессией и что делать дальше?

Psychologies
Просто космос Просто космос

Большинству Антарктида представляется такой же далекой и неуютной, как космос

Вокруг света
Даосские женские практики для интимных мышц Даосские женские практики для интимных мышц

Даосская практика с нефритовым яйцом — кому она может быть полезна?

Psychologies
Сценарий, написанный жизнью Сценарий, написанный жизнью

Иной раз жизнь выдаёт такие «коленца», что сценаристам остаётся лишь записывать

Дилетант
«Леша, ничего личного!» Дикие истории покупателей новых машин в России «Леша, ничего личного!» Дикие истории покупателей новых машин в России

От бешеных накруток до импульсивных покупок и попыток заработать на дефиците

РБК
Наполеон Орлёнок: прерванный полёт Наполеон Орлёнок: прерванный полёт

В 1811 году у Наполеона Бонапарта родился долгожданный наследник

Дилетант
Конец домовладения и лесное отшельничество: как пережить кризис среднего возраста Конец домовладения и лесное отшельничество: как пережить кризис среднего возраста

Книга Уильяма Бриджеса «Трансформация себя. Осмысление изменений в жизни»

Forbes
Духовные скрепы Октавиана Духовные скрепы Октавиана

Октавиан Август строил храмы, но сам не мог служить образцом строгой морали

Дилетант
«Она капризная звезда»: Минаев рассказал, как уговорил Пугачёву выйти на сцену «Она капризная звезда»: Минаев рассказал, как уговорил Пугачёву выйти на сцену

Сергей Минаев рассказал о своем сотрудничестве с Аллой Пугачёвой

Cosmopolitan
Короткие импульсы продлили эффект глубокой стимуляции мозга при болезни Паркинсона Короткие импульсы продлили эффект глубокой стимуляции мозга при болезни Паркинсона

Короткие импульсы тока продлили эффект глубокой стимуляции при Паркинсоне

N+1
Как накормить малоежку? Читай в новой книге Марики Кравцовой «Мама, хочу есть!» Как накормить малоежку? Читай в новой книге Марики Кравцовой «Мама, хочу есть!»

Марика Кравцова — о специфике детского питания и о том, как кормить детей

Cosmopolitan
Открыть в приложении