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 по винограднику Соседи по винограднику

Винные деревни Бароло и Барбареско

Вокруг света
По ОМС и не только: самый подробный гид по ЭКО По ОМС и не только: самый подробный гид по ЭКО

Пары, у которых не получается зачать ребенка, могут воспользоваться ЭКО

Cosmopolitan
Город In Folio Город In Folio

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

Вокруг света
Фамильные ценности Фамильные ценности

Современные люди относятся к своим фамилиям по-дворянски

Наука
Пять стадий Египта Пять стадий Египта

Пройдя все стадии принятия Египта, я был вознагражден

Вокруг света
Колики или нет? Колики или нет?

Как быстро снять дискомфорт в животике малыша?

Лиза
Семейские ценности Семейские ценности

Потомки старообрядцев, оказавшихся в Забайкалье в XVIII веке, сохранили веру

Вокруг света
Осторожно, стресс! Как превратить шопинг в удовольствие Осторожно, стресс! Как превратить шопинг в удовольствие

Как упорядочить покупки, лучше управлять бюджетом и как избавиться от стресса

Cosmopolitan
Сумасшедший Назимов Сумасшедший Назимов

Три произведения, которым удалось вернуть правильные имена лишь спустя много лет

Дилетант
Черный углерод в ледяных кернах указал на время прибытия маори в Новую Зеландию Черный углерод в ледяных кернах указал на время прибытия маори в Новую Зеландию

Около 1297 года произошел резкий рост выбросов черного углерода

N+1
«Проклятого чёрта брат» «Проклятого чёрта брат»

А существовало ли письмо запорожцев турецкому султану на самом деле?

Дилетант
Жизнь замечательных котов Жизнь замечательных котов

Фильм «Кошачьи миры Луиса Уэйна» — с Бенедиктом Камбербэтчем и тысячью котиков

Weekend
Археологи обнаружили в засыпанном здании столбы в виде фаллосов возрастом 11 тысяч лет Археологи обнаружили в засыпанном здании столбы в виде фаллосов возрастом 11 тысяч лет

Турецкий ученый представил результаты раскопок на памятнике Карахан-Тепе

N+1
«ЖЖ — всего лишь транспорт, который устарел». Медиаменеджер Демьян Кудрявцев — об интернете нулевых и его главных действующих лицах «ЖЖ — всего лишь транспорт, который устарел». Медиаменеджер Демьян Кудрявцев — об интернете нулевых и его главных действующих лицах

Демьян Кудрявцев о былом интернете, цензуре и о том, почему ЖЖ в России взлетел

Esquire
D-дискуссия D-дискуссия

Необходим ли регулярный приём витамина D?

Здоровье
«Не стыдно!»: 7 звезд, которые встречались с женатыми и не жалеют «Не стыдно!»: 7 звезд, которые встречались с женатыми и не жалеют

Российские знаменитые девушки, которые честно признались, что были любовницами

Cosmopolitan
Как «Фейсбук» узнает, о чем ты только что говорил? Как «Фейсбук» узнает, о чем ты только что говорил?

Правда ли, что телефон тебя подслушивает?

Maxim
Калькуляция развода: как таблицы Excel помогли мне уйти от мужа Калькуляция развода: как таблицы Excel помогли мне уйти от мужа

Справиться с расставанием иногда помогают… таблицы

Cosmopolitan
Детективная история из Финляндии. Элина Бакман: «Когда умирает король» Детективная история из Финляндии. Элина Бакман: «Когда умирает король»

Отрывок из захватывающего триллера «Когда умирает король»

СНОБ
Зачем и как менеджеру становиться психологом Зачем и как менеджеру становиться психологом

Как вовремя распознать признаки ментальных проблем у сотрудника

Inc.
Александр Снегирев: Человек будущего. Рассказ из сборника «Время вышло» Александр Снегирев: Человек будущего. Рассказ из сборника «Время вышло»

Рассказ Александра Снегирева из сборника «Время вышло»

СНОБ
Как написать кино о Джеймсе Бонде? Рассказывают сценаристы Как написать кино о Джеймсе Бонде? Рассказывают сценаристы

Писать сценарий о Бонде — задача не из легких

Esquire
Я бы в блогеры пошел… Я бы в блогеры пошел…

Как выстроить отношения с юным блогером, который живет в соседней комнате?

Psychologies
7 качеств, которые помогут вам сблизиться с партнером 7 качеств, которые помогут вам сблизиться с партнером

Умение выстраивать здоровые отношения — то, чему учатся всю жизнь

Psychologies
Что нельзя говорить тому, кто разочаровался в жизни Что нельзя говорить тому, кто разочаровался в жизни

Что делать, если вы поняли, что вашего близкого посещают суицидальные мысли?

Psychologies
Как омолодить лицо при помощи бровей: маскируем усталость и морщины Как омолодить лицо при помощи бровей: маскируем усталость и морщины

Если хочется выглядеть моложе, лучше возьми на вооружение наши советы

Cosmopolitan
Тревожный звонок для Парижа: русские возвращаются в Африку Тревожный звонок для Парижа: русские возвращаются в Африку

Интересы России и Европы столкнулись на африканском континенте

Эксперт
Вторичный рынок Jeep Renegade. Итальянский внук американского дедушки Вторичный рынок Jeep Renegade. Итальянский внук американского дедушки

Jeep Renegade — отличное сочетание озорной внешности и отличной динамики

4x4 Club
Спасите ваши уши: как наушники- Спасите ваши уши: как наушники-

Ученые увидели угрозу для здоровья в беспроводных наушниках

Playboy
Не просто «бей или беги»: как стресс влияет на мозг и организм Не просто «бей или беги»: как стресс влияет на мозг и организм

Самые важные и интересные исследования о стрессе

Reminder
Открыть в приложении