История биологии с начала XX века до наших дней

Схема хромосом типа «ламповых щеток» из ооцита тритона (по Голлу, 1958).

А — при малом увеличении; Б — при большом увеличении. Видны боковые выросты в форме ручки и спирализация хромонем.

Реализация морфогенетической функции ядер, обеспечивающей дальнейшее развитие зародышей, т. е. синтез РНК, начинается на относительно поздних стадиях, специфичных для каждого вида РНК. Резкая интенсификация синтеза иРНК происходит у амфибий только на стадиях средней — поздней бластулы; позже, на стадии гаструляции, начинается синтез транспортной РНК (тРНК) и еще позднее синтез рибосомной РНК. Синтез белка на вновь образованной иРНК осуществляется на более поздних стадиях, определяя еще более отдаленные фазы онтогенеза.

Биохимические исследования процессов реализации наследственности синтеза РНК и белка — развернулись только в последнее десятилетие, совершенствуясь по мере развития соответствующих методов. Особенно важной и методически наиболее сложной оказывается сейчас качественная характеристика синтезирующихся иРНК.

До недавнего времени считалось, что наиболее перспективным в этом отношении является метод гибридизации РНК с ДНК, позволяющий сравнить характер иРНК, образующихся на разных стадиях. Сущность метода состоит в том, что меченая РНК может комплементарно соединяться только с теми участками одиночной нити ДНК, на которой она была синтезирована. В принципе этим методом можно различать РНК, синтезированную на разных генах. Однако в самое последнее время было показано, что этим методом определяются только те виды иРНК, которые синтезируются на многократно повторяющихся генах, составляющих около 50 % всего генома. Функциональная роль повторяющихся генов [кроме генов, определяющих синтез рибосомных РНК (рРНК)] еще не ясна. С достоверностью пока известно лишь следующее: по мере развития происходит смена синтезирующихся иРНК, т. е. смена активно работающих генов; в разных частях зародыша функционируют разные гены, хотя некоторые гены активны во всех клетках; часть генов, активных в оогенезе, оказывается активной и во время эмбрионального развития.

Тотипотентность ядер и их дифференцировка.

В связи с уточнением знаний о механизмах митоза и развитием хромосомной теории наследственности стало очевидно, что идея А. Вейсмана о неравнонаследственных делениях ядер, во всяком случае в ее первоначальной трактовке, не соответствует действительности. Однако тот несомненный факт, что в дифференцированных клетках активна лишь часть генома, сделал возможным прочтение гипотезы Вейсмана в ином варианте: необратимо инактивирована бóльшая часть генома, в результате чего активной остается лишь часть генов, специфичных для каждой ткани. Убедительные данные для решения этого вопроса были получены только после 1952 г., когда американские исследователи Р. Бриггс и Т. Кинг предложили метод пересадки ядер из клеток зародыша в яйцо лягушки, из которого извлекалось ядро. Эти опыты показали, что во всяком случае на стадии бластулы ядра еще не испытывают необратимых изменений: значительная часть пересаженных ядер обеспечивала нормальное развитие. Однако при переходе к более поздним стадиям и использовании ядер все более дифференцированных зачатков процент нормальных зародышей-трансплантантов прогрессивно уменьшался. Далее сами авторы метода установили, что большинство «неудачных» пересадок, приводивших к патологическому развитию, связано с хромосомными аберрациями, возникающими в пересаженных ядрах. Тем не менее, Гердону, несколько модифицировавшему этот метод, удалось получить нормальных половозрелых лягушек из яиц, в которые были пересажены ядра из клеток кишечника питающегося головастика. И хотя процент таких удачных пересадок по-прежнему невелик, в принципе проблему можно считать решенной: ядра дифференцированных клеток сохраняют всю генетическую информацию, которая может быть реализована в соответствующих условиях. Причиной же неудачных экспериментов являются в основном трудности в пересадке неповрежденных ядер. Эта точка зрения принята сейчас большинством исследователей. Следует указать, однако, некоторые факты, противоречащие ей.

1. В ряде опытов Бриггса и Кинга были получены дефектные зародыши, в клетках которых не наблюдалось цитологически заметных хромосомных аберраций.

2. Опыты по пересадке ядер из других тканей (не из кишечника головастика) и от головастиков еще более поздних стадий не привели к успеху.