К слову – о фундаменте. То есть о строительстве. Если сравнить генотип с проектом здания-организма, а фенотип – с готовым, «под ключ», зданием, то эпигенетические факторы будут строителями, теми, кто непосредственно превращает проект в постройку. А от строителей, как известно, зависит очень многое.
Глава четырнадцатая
Генетика развития
Знаете ли вы, что среди наших генов есть домохозяйки и сибариты?
Не ищите в очередной раз опечатки там, где их нет.
Речь идет не о детерминантах и силлогизмах, а именно о домохозяйках и сибаритах. Среди наших генов.
Среди наших генов есть так называемые «гены домашнего хозяйства» (по-английски: «housekeeping genes»), которые отвечают за поддержание универсальных клеточных функций. И не только у нас есть такие гены. Гены домашнего хозяйства и гены роскоши (luxury genes), обеспечивающие специализированные функции, есть у всех организмов.
Как вы думаете – что относится к домашнему хозяйству?
Начнем с самого важного – с ДНК. Репликация, транскрипция, трансляция, репарация – это составные части клеточного домашнего хозяйства. Их можно сравнить с мелким ремонтом, поддержанием порядка и уборкой.
Что еще входит в домашнее хозяйство?
Конечно же готовка, обеспечение трех– или сколько-то там разового питания. Применительно к клетке – обеспечение процессов обмена веществ и энергии. Обычно говорят просто: «обмен веществ», забывая об энергии, но это не совсем правильно, поскольку параллельно с обменом веществ протекает и обмен энергии.
В одном доме может жить инженер, в другом – композитор, в третьем – столяр, в четвертом – полицейский, в пятом – веселая компания студентов, но кем бы ни были жильцы, без домохозяек им не обойтись. Это к тому, что гены домашнего хозяйства экспрессируются, то есть проявляют активность, во всех клетках нашего организма. Присутствовать-то все гены в каждой клетке присутствуют, любая клетка организма обладает полным набором генов, но дело не в этом, а в том, какие именно гены проявляют в данной клетке активность.
Гены роскоши обеспечивают выполнение специализированных функций и, следовательно, проявляют экспрессию только там, где нужно, в тех клетках, которым эти функции присущи. Обеспечение того, чтобы в нужных клетках были бы «включены» нужные гены, осуществляется при помощи эпигенетических «инструментов», с которыми мы познакомились в предыдущей главе. Если ген не «включили», он ведет праздную жизнь – бездельничает, как и положено настоящему паразиту. То есть, пардон, сибариту.
Кроме генов-домохозяек и генов-сибаритов, в генотипе присутствуют гены-руководители (а как же без них?), о которых и пойдет речь в этой главе. В предыдущей главе рассказывалось о эпигенетических «инструментах», «включающих» и «выключающих» определенные гены в нужный момент. Но о том, в чьих руках находятся эти инструменты, сказано не было. А находятся они, конечно же, в руках генов, ответственных за развитие организма. Такой вот «парадокс», очередной генетический парадокс в кавычках – даже за эпигенетические процессы отвечают гены. Иначе и быть не может, потому что гены отвечают за все, что происходит в организме. В любом – хоть у одноклеточной бактерии, хоть у стариллионноклеточного человека.
Разумеется, в генетике существует особый раздел, изучающий реализацию наследственной информации, путь от гена к признаку. Этот раздел называется генетикой развития.
Мы с вами уже знаем, что все клетки многоклеточного организма, независимо от их типа, содержат одинаковый и полный набор генов. Геном во всех клетках организма един, а вот «оборот» генов различается. В одних клетках одни гены выведены из оборота, в других – другие.
Но было время, когда ученые считали, что разные клетки имеют разные геномы. Мол, в процессе развития организма «ненужные» гены из исходного набора, полученного при слиянии сперматозоида и яйцеклетки, утрачиваются клетками, а остаются только непосредственно нужные для жизнедеятельности.
Вообще-то, на первый взгляд такое предположение кажется логичным, поскольку от ненужного в организме положено избавляться. Например, ненужные белки расщепляются на аминокислоты, из которых затем синтезируются нужные белки. А зачем, к примеру, клеткам слизистой оболочки желудка нужны гены, обеспечивающие развитие мышечных волокон?
Но вы уже, наверное, привыкли к тому, что все кажущееся правильным и логичным на первый взгляд, на второй уже таковым не кажется. Клеткам для нормальной жизнедеятельности необходим полный набор хромосом, присущий данному биологическому виду. Полный набор хромосом со всеми положенными генами. «Включать» и «выключать» их можно, а исключать – нельзя. Видимо, существует некий, пока еще не открытый учеными, баланс, нарушение которого чревато серьезными сбоями в работе отдельных клеток и всего организма в целом. На существование такого баланса прозрачно намекают последствия, вызываемые наличием дополнительных хромосом. Много не мало, а выходит плохо.