158720_A_7_1.jpg

Алексей Алексенко: Маленькая хитрость природы

Редакционный материал

Генетики узнали, как природа умудрилась за миллиард лет эволюции не растерять все ваши хромосомы, не прибегая к помощи Вселенского разума

6 декабря 2017 13:57

Забрать себе

Чтобы наш добрый читатель, не приведи Господь, не решил, что мы тут собрались рассуждать о чем-то скучном, давайте начнем сразу с веселого ролика. Это не анимация, а самая настоящая видеосъемка делящихся клеток почечной ткани человека.

Можно часами наблюдать за тем, как ловко клетка это делает: сгустившиеся хромосомы (окрашены красным), немного посуетившись, выстраиваются у экватора клетки, затем нити веретена растаскивают их к полюсам, и там они постепенно «растворяются», вновь становясь невидимыми до следующего деления. Это была потрясающая инженерная разработка — придумать механизм, работающий настолько четко и без сбоев. Только вот самого инженера-то и не было: механизм сложился сам собой, как утверждают безбожные эволюционисты.

Что заставляет нас им верить, вопреки самоочевидности и при том, что никто на свете не понимает всех деталей этого процесса?! Тот факт, что кое-какие детали кое-кто наконец начал понимать. И детали эти настолько поражают простотой и банальностью, что если и все остальное когда-то объяснится так же (а почему нет? Лиха беда начало), то «инженер», прости Господи, никому и не понадобится.

И вот одна из таких деталей. Хромосомы в клетке заключены в ядро, то есть, проще говоря, помещены в мешок, образуемый ядерной мембраной. Перед делением мешок растворяется, так что хромосомы проделывают свой прекрасный танец (показанный на ролике) на просторе. Но затем, разойдясь по полюсам, хромосомы снова обрастают мембраной и образуют два новых ядра.

Итак, вопрос: откуда мембрана знает, что ей нужно заключить в себя хромосомы, чтобы все они оказались внутри мембраны, и ни одна не осталась снаружи? Это ведь на самом деле довольно глупые молекулы, которым невозможно указать, куда им расти, где «нутрь» и где «наружа». Они умеют выстраиваться в двумерную пленку, но никак не могут узнать, замкнулась ли эта пленка в топологическую сферу, или пока это просто болтающиеся в клетке лохмотья, к примеру, с топологией дырявых штанов.

О том, что для молекул это реальная проблема, мы можем узнать вот почему: иногда им это не удается. Если одна-две хромосомы отобьются от общего стада слишком далеко, вместо одного мембранного мешка образуются два. Маленький мешок — «микронуклеус» — обрекает заключенные в нем хромосомы на разрушение, а клетку в лучшем случае на гибель. А в худшем — на превращение в злокачественную опухоль.

Но гораздо чаще, то есть почти всегда, процесс проходит гладко. О том, как клетке это удается, существовала пара гипотез. Согласно одной из них, образование ядерной мембраны как-то направляют нити веретена, утащившие дочерние хромосомы к полюсу клетки. Согласно другой, все еще проще: вещества, формирующие мембрану, у клетки в остром дефиците, и потому образовать один мешок (ядро) гораздо легче, чем два — все-таки именно сфера имеет минимальную поверхность при заданном объеме.

В этой мутной истории решил разобраться Дэниэл Герлих и его коллеги из австрийского Института молекулярной биотехнологии. И разобрались, опубликовав прекрасную статью в Cell.

Во-первых, обе наши гипотезы оказались чепухой. Исследователи обработали клетки веществом, разрушающим микротрубочки; все, как и ожидалось, пошло вкривь и вкось, но это не помешало клетке сформировать одно-единственное замкнутое ядро. Затем клеткам дали другой яд, мешающий хромосомам собраться в кучу. Клетка исправно построила ядерные мембраны вокруг каждой из своих хромосом в отдельности — значит, строительного материала на это ей вообще-то хватает. И если она не делает такую глупость регулярно, стало быть, что-то все же ей подсказывает, что так нельзя. Но что?

И тут началось «во-вторых». С помощью хитрой техники трудолюбивые исследователи один за другим глушили каждый из тысячи с лишним генов, вовлеченных, как было раньше известно, в клеточное деление. И смотрели, как у бедных мутантов будут образовываться дочерние ядра. И когда дело дошло до гена BANF1 (кодирующего белок BAF), вместо одного большого ядра клетка стала образовывать направо и налево пресловутые «микронуклеусы».

Опустим утомительные подробности и сразу расскажем, как оно работает. Оказалось, что белок BAF обучен всего двум простейшим фокусам. Одной своей стороной он умеет приклеиваться к ДНК, то есть к хромосоме. А другой стороной — к другому такому же BAF-белку. В результате BAF-белки (когда они есть) образуют много-много мостиков между хромосомами. Им все равно, куда именно цепляться на хромосоме, так что вся ДНК, собравшаяся к полюсу клетки, оказывается соединенной между собой димерами BAF-белков. И когда вокруг ДНК начинает нарастать ядерная мембрана, эти белки просто физически не пускают ее между хромосомами, не дают ей туда пролезть. А раз ей нельзя пролезть между ними, то волей-неволей, вырастая в свою полную силу, она оказывается снаружи от всех хромосом. Что и требовалось: теперь весь ваш драгоценный геном заключен в один прекрасный мешок, без дыр, чтобы ничего не потерялось.

Теперь, когда вы все поняли, уже и язык не повернется назвать такую чепуховину «инженерным решением». В лучшем случае это что-то из рубрики «Домашнему мастеру на заметку» или «Маленькие хитрости», какие, бывало, публиковались в журналах во времена советского дефицита. Благодаря простому белку хромосомы укладываются в ядро так же аккуратно, как электрический провод вот в этом лайфхаке.

Итак, благодаря доктору Герлиху мы узнали еще одну деталь всего этого огромного предприятия, где из простых и глупых частей само собой собирается сложное и мудрое целое, называемое «жизнью». Остальные детали со временем тоже прояснятся, даже и не сомневайтесь. Кто хочет узнать об этой истории чуть больше, рекомендуем прочесть по-английски вот эту статью — заодно и убедитесь, что ваш покорный слуга ничего не переврал. Либо, наоборот, поймаете его на ошибках.

Осталось добавить совсем немного, оправдаться в одной малости. Кто-то может спросить: «Зачем писать про это вот именно сейчас, когда один режиссер и один министр сидят на скамье подсудимых, когда полдюжины СМИ признаны иностранными агентами, когда кое-кого вот-вот выгонят нечистой тряпкой из олимпийского движения (и поделом)? Зачем жителям страны, обреченной вскоре исчезнуть с лица земли, как исчезли Вавилон, Карфаген и Византия, вот эти ваши штуки-дрюки про то, как красиво организовано деление клеток?!»

Что на это ответить? Давным-давно, когда варвары только что захватили Рим, в североафриканском Гиппоне римлянин по имени Аврелий написал вот такие слова: «Из сопоставления противоположностей, из своего рода красноречия не слов, но вещей, образуется красота мира» («О Граде Божием», 11:18). Аврелий Августин был епископ и верил в Бога. Поскольку у нас к Богу отношение двоякое, мы можем сказать, что он просто утешался таким образом, пока на его глазах погибал его мир. Ну о’кей, мы, наверное, тоже пытаемся как-то заглушить нашими научными заметками гражданскую скорбь. Но мир-то и правда устроен красиво, если иногда отвлекаться от всякой мерзости. Ну признайте же!

5 комментариев
Анна Квиринг

Анна Квиринг

Мир прекрасен, и статья прекрасная.

(а финал статьи прекрасен отдельно :) спасибо.)

Alexei Tsvelik

Alexei Tsvelik

Материал очень интересный, жаль, что, не надеясь на интеллект читателя, вы сопроводили его комментариями в стиле конферансье Бенгальского из "Мастера и Маргариты".

"Стараясь покрепче овладеть собой, он по привычке потер руки и голосом наибольшей звучности заговорил так: 

- Вот, граждане, мы с вами видели сейчас случай так называемого массового гипноза. Чисто научный опыт, как нельзя лучше доказывающий, что никаких чудес и магии не существует..." Материал очень интересный, жаль, что, не надеясь на интеллект читателя, вы сопроводили его комментариями в стиле конферансье Бенгальского из "Мастера и Маргариты". 

Кстати, очеводная логическая ошибка: Вы спутали инженера с механиком. Инженеры делают проекты, а механики нужны, чтобы исправлять неполадки, когда проекты выполнены плохо. 

Алексей Алексенко

Алексей Алексенко

Инженеры делают проекты

Alexei Tsvelik, так о том же и речь, что этот проект – на уровне рубрики «Домашнему мастеру на заметку». Потыкал наугад туда-сюда, глядишь, и все само собой сложилось. Наличие инженеров на более высоких уровнях проектирования пока не исключается.

Катерина Мурашова

Катерина Мурашова

Да-да-да, а есть еще «слово о погибели земли русской» (13 кажется век), так там тоже описано, как мир прекрасен...;)

Алексей Алексенко

Алексей Алексенко

Катерина Мурашова, ну там «немци радовахуся, далече будуче за синим морем», это можно двояко трактовать.

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Войти Зарегистрироваться

Новости наших партнеров