Для примера можно рассмотреть наследование признака закручивания раковины у улиток-прудовиков. У одних прудовиков раковина закручена вправо, у других – влево. Доминантный аллель соответствующего гена (А) обеспечивает закручивание раковины вправо, а рецессивный аллель (а) – закручивает раковину влево.
При скрещивании самки АА с самцом аа в первом поколении все будет в порядке – генотип Аа, раковина закручена вправо.
Но если скрестить самку аа с самцом АА, то обнаружится, что все их потомство в первом поколении при генотипе Аа будет иметь закрученные ВЛЕВО раковины.
Влево!
«Рецессивный» фенотип при «доминантном» генотипе!
Получается, что генотип Аа в разных случаях обеспечивает разные фенотипы!
Если не знать о материнском эффекте, то вот этим скрещиванием улиток можно «зачеркнуть» всю генетику, от начала до конца. Что это за наука о наследовании, в которой результат меняется при перестановке «слагаемых»?
Дальше – больше.
Если скрестить между собой гибриды первого поколения (Аа с Аа), то и в первом, и во втором случае все их потомство будет иметь раковины, закрученные вправо. Несмотря на то, что по генотипу у потомства будет наблюдаться «законное» менделевское расщепление – АА: 2Аа: аа.
Это уже вообще ни в какие ворота не лезет, верно?
Но тем не менее влезает в ворота молекулярной генетики, которая объясняет происходящее наличием в цитоплазме яйцеклеток белков-морфогенов.
Генетика незыблема. Если какое-то явление опровергает ее постулаты или вообще отрицает ее как науку, то, значит, нам просто не хватает знаний для того, чтобы правильно объяснить это явление. В примере, который мы только что рассмотрели, генотипу помогают реализоваться в фенотип морфогены, которые содержатся только в яйцеклетках. Морфогены активно вмешиваются в процесс закручивания раковин, «подбрасывая» исследователям совсем не то, что те ожидали увидеть.
Роль цитоплазмы в выборе клеточного пути развития (или же то, что морфогены находятся не в ядре, а в цитоплазме) была доказана в экспериментах с цитоплазмой дрозофилы. Дело в том, что яйцо дрозофилы, подобно яйцам большинства насекомых, в своем развитии проходит стадию синцития – неполного разграничения клеток, при котором обособленные участки цитоплазмы с ядрами связаны между собой так называемыми цитоплазматическими мостиками, которые правильнее было бы назвать «цитоплазматическими каналами», ведь цитоплазма жидкая, а не твердая.
Несколько тысяч (!) ядер в яйце дрозофилы, лежат в единой необособленной цитоплазме, которая при своем физическом единстве все же различается по содержанию. Так, например, цитоплазма в заднем сегменте яйца (деление, как вы понимаете, условное) называется полярной плазмой, поскольку находится у «полюса». Ядра, расположенные в полярной плазме, дают начало половым клеткам. Но если ввести полярную плазму в другую область яйца, где она в норме не должна находиться, то половые клетки станут развиваться там, где их в норме не должно было быть.
Детерминация (выбор программы) приводит к дифференциации или дифференцировке клеток – формированию специфического фенотипа.
Гены-руководители, определяющие процессы роста и дифференцировки в организме, называются гомеозисными генами. Они также могут называться Нох-генами (обратите внимание на то, что «Hox» написано латиницей и произносится как «хокс», а не как «нох», это калька с английского Нох gene).
Если мы попробуем выстроить иерархию генов, отвечающих за развитие организма, то на самом верху у нас окажутся «цари» – гены материнского эффекта.
Ступенькой ниже будут стоять гены-господа (это, кстати говоря, перевод научного термина «Master Genes»), экспрессию которых запускают гены материнского эффекта. Гены-цари отдают приказы генам-господам, а те обеспечивают их исполнение через своих подручных – регуляторные гены.
Регуляторные гены занимают предпоследнюю ступень иерархии. С учетом того, что на последней ступени находятся структурные гены, «официально» называющиеся «генами-рабами» (Slaves Genes), регуляторные гены можно назвать генами-надсмотрщиками.
Структурные гены не могут, не имеют права отдавать распоряжения другим генам. Они не командуют, а работают – обеспечивают дифференцировку клеток и прочие процессы развития.
Возникает вопрос: зачем природе понадобилась такая сложная иерархия, такая длинная цепь, по которой отдаются приказы структурным генам? Не проще было бы убрать господ и надсмотрщиков? Если гены материнского эффекта отдавали бы распоряжения непосредственно структурным генам, то дело шло бы лучше – было бы меньше ошибок. Известно же, что увеличение количества передаточных звеньев повышает вероятность искажения передаваемой информации. В «испорченный телефон» все в детстве играли? А некоторые читатели, наверное, и сейчас играют на психологических тренингах…
Глава пятнадцатая
Что такое психогенетика?