Научное мировоззрение изменит вашу жизнь. Почему мы изучаем Вселенную и как это помогает нам понять самих себя?

Наше единство с остальным биологическим миром пропитывает и наши гены. Причем я даже не буду касаться того, что большую часть нашего «генома» составляют не наши собственные гены, а мусор и мобильные генетические элементы – остатки древних вирусов. Кто бы мог подумать, но в нашей генетической библиотеке есть отдельные главы, ответственные за общее формирование целостного тела. Это буквально гены «рук из плеч», и открыты они были благодаря мухам-дрозофилам. Муха Drosophila melanogaster является одним из самых изученных объектов на нашей планете. Ее небольшие размеры, короткий жизненный цикл и, главное, неприхотливость сделали ее излюбленной моделью для проведения всяческих генетических экспериментов. Таких экспериментов уже не счесть, они продолжаются с 1906 года, когда отец современной генетики Томас Морган впервые начал выращивать своих двукрылых питомцев. К середине XX века уже миллиарды этих мух населяли лаборатории по всему свету, радуя исследователей своими разноцветными глазами, различной окраской тела, формой крыльев, количеством щетинок на брюшке и т. д. Все стало гораздо интереснее в конце 1940-х, когда один из сотрудников Калифорнийского технологического института обратил внимание на муху с двумя парами крыльев. Возник закономерный вопрос – как так получилось? Какие именно механизмы заставили эту несчастную муху стать почти бабочкой?

Организм любого животного развивается из первой, единственной клетки, в которой находится информация об итоговом продукте. Клетки делятся, и каждая из них несет в себе копию первоначальной инструкции, каждая из них знает все о всем теле. Только в какой-то момент у разных клеток начинают работать разные гены: какая-то клетка становится частью нервной системы, другая – частью пищеварительной, третья – чешуйкой кожи на лапке. Происходит таинственный, сакральный процесс развития, превращающий комок одинаковых клеток в здоровое сильное существо, полностью готовое к реалиям этого мира. Поломки в этом механизме чаще всего ведут к печальным последствиям, но не всегда, как убедились исследователи в середине прошлого столетия. Бывает так, что структуры тела мухи начинают копировать сами себя, что и произошло с крыльями того интересного экземпляра. Потом была найдена и муха, у которой вместо антенн на голове выросли лапки. Фраза «у меня лапки» вдруг раскрылась на интересном примере. Исследователи предположили, что подобные аномалии могут быть связаны с копированием целого сегмента в теле двукрылого. В случае с крыльями третий сегмент ее тела вдруг решил, что он второй, и начал поспешно отращивать на своей поверхности дополнительную пару крыльев, как и полагается второму сегменту. В итоге ученые нашли отдельный ген, ответственный за рост целого сегмента, а впоследствии и его собратьев. Таких генов насчитали целых восемь штук, и названы они были гомеозисными, или Hox-генами. Эти гены формируют тесные группы, отвечают за полноценное формирование тела и находятся в геноме, что самое интересное, именно в том порядке, как и будет строиться тело мухи. Сперва идут «гены головы», потом «гены груди» и затем «гены брюшка» со всем, что с этими сегментами связано. Нарушив работу любого из генов, можно получить необычные результаты, например лапки, торчащие из головы.

Самое поразительное заключается в том, что наше тело содержит точно такие же гены, как у мух дрозофил. Как и тело мухи, тело человека сегментировано, но только мы этого не замечаем – сегментов слишком много, и именно они будут отвечать за расположение позвонков, ребер или рук. Если вы внесете изменение, например, в ген hox10 у мыши, то ей ничего не останется делать, кроме как вырастить лишние ребра на животе. Чем сложнее животное, тем больше у него будет таких генов. Подарил нам их общий предок, живший порядка 600 млн лет назад и имевший билатеральную симметрию. Некоторые из них настолько консервативны, что, если взять один из Hox-генов мыши и перенести его в гомологичную область генома мухи, муха вырастет абсолютно нормальной, и наоборот. Они взаимозаменяемы! Кстати, вероятно, именно они отвечают за регенерацию потерянных конечностей у ящерицы. Тело ящерицы помнит, где был ее хвост, какой он был и как его восстановить. Если мы сможем правильно воздействовать на кластеры Hox-генов в собственном организме, то совершим прорыв в регенеративной медицине и сможем отращивать потерянные конечности de novo. Возможно, разумеется, но мысль об этом воодушевляет.