Что, если Ламарк прав? Иммуногенетика и эволюция

Нужно ли соматическое мутирование современным позвоночным? Конечно, соматическое гипермутирование можно продемонстрировать экспериментально. Однако в некоторых экспериментах с инбредными мышами и патогенными вирусами (гл. 3) показано, что в ходе антивирусного ответа соматические мутации или не происходят, или, если происходят, ничего не добавляют к иммунному ответу. В самом деле, в настоящее время соматическое гипермутирование само по себе кажется почти неуместным. Существующее в зародышевой линии разнообразие генетических элементов, кодирующих тяжелые и легкие цепи антител, и комбинаторные возможности соматических клеток, которые обеспечивают быстрое образование большого репертуара антител, достаточны для ответа на неожиданности. Поэтому у ныне живущих позвоночных соматическое гипермутирование, должно быть, излишне. Тем не менее, возможно, оно до сих пор дает селективное преимущество как источник новых успешных открытых рамок считывания, возвращающихся в зародышевую линию. Его действие может уменьшать вредный эффект случайного генетического дрейфа, который потенциально направлен на уменьшение репертуара V-генов зародышевой линии в результате появления стоп-кодонов в кодирующих участках из-за точковых мутаций или вставок/потерь нуклеотидов. Короче, роль обратной связи сомы и зародышевой линии у современных позвоночных, возможно, состоит в «генетическом домашнем хозяйстве»: она поддерживает открытые рамки считывания в тандемном наборе V-генов зародышевой линии.

Проницаемость барьера Вейсмана

Можно предположить несколько путей, какими соматическая генетическая информация могла бы попасть в зародышевую линию. Один — с помощью прототипных эндогенных ретровирус-ных векторов. Другой путь, предложенный Гарри Ротенфлу, состоит в том, что долгоживущие В-лимфоциты памяти проникают в репродуктивные ткани и иногда передают новые последовательности V-генов прямо в сперматозоиды и яйцеклетки. Но оба способа должны включать этап обратной транскрипции. Эта проблема является предметом исследований в наших лабораториях. Они включают комплекс экспериментов, в которых надо собрать и проанализировать огромную информацию о последовательностях ДНК. При современных возможностях результатов может не быть много лет. Однако прогресс все-таки есть, особенно за последние десять лет, и нет никаких причин считать, что дальнейшие исследования не будут плодотворными. Мы собираемся действовать на два фронта одновременно. Первый — это выяснение механизма соматического гипермути-рования, так как этот процесс может быть логически связан с обратной связью сомы и зародышевой линии. Вторая наша задача — сконструировать генетически модифицированных мышей, с помощью которых можно будет продемонстрировать генетическое столкновение сомы и зародышевой линии в настоящее время. Уже существуют линии трансгенных мышей, у которых экспрессируется небольшой набор V-, D-, J-, и С-элементов тяжелых и легких цепей человека; генетическая «операция» у таких мышей (удаление существенных ДНК-последовательностей) приведет к тому, что «свои» гены Ig-локуса не смогут экспрессироваться. У этих мышей при иммунизации антигеном будут синтезироваться и подвергаться соматическому гипермутированию только человеческие антитела. Проверка тандемного набора мышиных V-генов зародышевой линии у потомков иммунизированных родителей могла бы обнаружить свидетельства интеграции человеческих последовательностей V-генов.

Глава 7 ЗА ПРЕДЕЛАМИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ

Эволюция по Ламарку, не отвергая дарвиновского естественного отбора, требует следующей причинно-следственной связи для «запоминания» приобретенного признака клетками в зародышевой линии животных. Измененные условия внешней среды (например, доступность пищи, новые хищники) могут приводить к изменениям поведения, строения тела, физиологических функций. Новые иммунологические воздействия могут приводить к появлению новых генов антител в В-лимфоцитах. Со временем такие соматические мутации могли бы встроиться в ДНК половых клеток. А это расширило бы репертуар наследственной изменчивости, на которую затем действует естественный отбор, сохраняющий «наиболее приспособленных» и приводящий к распространению адаптивных вариаций. Такая последовательность событий есть ни что иное, как проницаемость барьера Вейсмана.