Дикие гены. О скрытой жизни внутри нас

Простые круглые черви, или нематоды, вроде Арчибальда относились, пожалуй, к самым первым проектам многоклеточных животных. Процветают они и в наши дни. Червяк, с помощью которого мы многое узнали о строении сложных многоклеточных организмов, носит название Caenorhabditis elegans(элегантная новая палочка). Он имеет всего около миллиметра в длину и питается бактериями. Свою известность этот маленький червячок приобрел благодаря Сиднею Бреннеру, которого тоже нельзя причислить к гигантам. Бреннеру захотелось узнать, как развиваются органы и целые организмы, и в середине 1960-х годов он выбрал себе в качестве модели С. elegans. Решение оказалось на удивление правильным, так как в 2002 году Бреннер за свои исследования получил Нобелевскую премию.

Сидней Бреннер присутствовал при зарождении молекулярной биологии. Он как раз учился в докторантуре Оксфорда, когда Уотсон и Крик в соседнем Кембридже раскрыли тайну структуры ДНК. Затем Бреннер стал членом «Клуба галстуков РНК», а спустя 20 лет даже работал в одном кабинете вместе с Фрэнсисом Криком. У Бреннера был острый ум, не менее острый язык и еще более острое перо. Он был известен своей склонностью к каламбурам и игре слов. Говорят, что однажды он сильно озадачил одного бюрократа, когда тот начал рассуждать на свою любимую тему об оплате в зависимости от результатов труда, а Бреннер возразил, сказав, что ему больше нравится система, при которой результаты труда зависят от оплаты.

Когда самые серьезные вопросы с ДНК и РНК были разрешены, Бреннер и Крик обратились к новым темам. Оба хотели больше узнать о развитии многоклеточных организмов. Вот так Бреннер и занялся червем. Крик же взялся за изучение дрозофил, хотя это была очень сложная задача. Во всяком случае, Бреннер вспоминал, что Крик однажды изо всех сил швырнул на стол книгу со словами «Одному Богу известно, как действует этот имагинальный диск» (имагинальным диском называется область тела личинки дрозофилы, из которой появляются ноги, усики и т. п., – только не спрашивайте, как это происходит…). Бреннер отразил этот эпизод в коротенькой истории и опубликовал ее в своей колонке, которую на протяжении многих лет вел в одном из научных журналов:

Фрэнсис Крик оказывается у райских врат. Там его встречает апостол Петр, но Крик настаивает на том, чтобы его представили лично Всевышнему. После продолжительных переговоров его ведут в небольшой домик возле свалки на самом краю небес. Там что-то мастерит невысокий мужчина в комбинезоне с торчащим из заднего кармана гаечным ключом.

– Боже, перед вами доктор Крик, – представляет апостол. – Доктор Крик, это Бог.

– Очень рад с вами познакомиться, – говорит Фрэнсис. – Я хочу спросить у вас: как функционируют имагинальные диски?

– Ну, мы берем кое-что вон оттуда и добавляем пару других вещей… Вообще-то мы и сами этого точно не знаем… Но я должен вам сказать, что мы производим мух уже 200 миллионов лет, и до сих пор не было никаких жалоб!

Почему же Бреннер выбрал в качестве объекта изучения именно С. elegans? В его пользу говорят несколько факторов: у этого червя нет сердца и крови, он достаточно прозрачен, не имеет ни легких, ни скелета. Короче говоря, С. elegans весьма просто устроен, и в нем легче разобраться, чем в более сложных животных. Важным было и то, что этот круглый червь всегда состоит из одного и того же количества клеток, а именно из 959 для особи-гермафродита (самок у него не бывает) и 1031 для мужской особи. Дополнительные клетки сосредоточены преимущественно в нервной системе и заднем проходе. В целом это червь, но в нем можно подробно рассмотреть все клетки. Поэтому сегодня мы знаем, когда, где и каким образом появляется и развивается каждая из них. Существует даже своего рода план сборки С. elegans, в котором все подробно описано.

Перед вами краткий рецепт по изготовлению червя. Для этого вам понадобятся:

302 нейрона + 56 вспомогательных клеток нервной системы;

213 клеток кожи (некоторые из которых слились в многоядерные клетки); 152 мышечные клетки;

143 клетки половых органов;

34 клетки кишечника;

8 клеток заднего прохода

и еще 51 клетка других видов, которые мы в целях экономии места обозначим как прочие.

Раз ужу нас есть такой подробный перечень клеток, можно сразу заняться вопросом, почему они подразделяются на нейроны, мышечные клетки и т. д., хотя в каждой из них содержится один и тот же набор генов.