Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Морган не сразу разобрался в полученных результатах. К счастью, он случайно наткнулся на отчет Янсенса и увидел, что Янсенс, сам того не ожидая, нашел физическое объяснение его результатам. Морган с коллегами быстро создали новую гипотезу, объединяющую обе группы результатов. Они уверенно предположили, что на каждой хромосоме присутствует набор факторов, расположенных линейно, как бусины на нити. В процессе образования яйцеклеток у самок их X-хромосомы перекрещиваются и обмениваются участками друг с другом [360] Этот процесс называется рекомбинацией. – Прим. науч. ред. .

Соединение и расщепление признаков происходило довольно редко. Однако Морган и его студенты заметили, что это случалось с поразительной регулярностью. Какой-то определенный признак всегда образует новую комбинацию с другим у 1 % всех потомков, а новую комбинацию с третьим – у 2 %. Ученик Моргана Алфред Стёртевант понял, что причина такой загадочной закономерности кроется в расположении этих генов на хромосоме.

Когда во время мейоза хромосома разрезается на фрагменты, гены, находящиеся рядом, скорее всего окажутся в одном сегменте. А те, что далеко отстоят друг от друга, с большей вероятностью попадут в разные. Это происходит подобно тому, как если бы кто-то решил разодрать словарь – слово «мейоз» скорее оказалось бы в том же фрагменте, что и «митоз», а не в том, где объясняется «хромосома». Догадка Стёртеванта привела его к построению генетических карт, которые показывали, насколько далеко расположены гены относительно друг друга на хромосоме. Теперь наследственность обрела свою географию.

Принципы наследственности, открытые группой Моргана на мухах, вновь и вновь оказывались верными и для других видов. Мейоз не был исключением. Мы, люди, наряду с другими животными тоже оказались его продуктами. Колышущиеся приливами скользкие водоросли, шелестящие на ветру заросли бамбука, вздымающиеся из-под земли грибы-веселки – у них у всех происходит мейоз. Хотя ученые пока не пришли к единому мнению о том, зачем он возник, уже есть множество доказательств, что он позволяет эволюции работать лучше [361] См.: Lenormand et al. 2016; Mirzaghaderi and Hörandl 2016; Niklas, Cobb, and Kutschera 2014; Wilkins and Holliday 2009. .

Смотрите, что делает мейоз у одной из моргановских мух-дрозофил. Как и у других мух, у нее есть определенный набор признаков, скажем, короткие крылья, сильная иммунная система и способность откладывать множество яиц. Предположим, что гены, отвечающие за эти признаки (один плохой и два хороших), находятся на одной хромосоме. Без мейоза муха передавала бы эти три гена в одной связке, так как они лежат на одной хромосоме. Более того, если на этой хромосоме возникнет новая вредная мутация, то и она будет передаваться потомкам вместе с остальными генами. Через поколения потомство этой мухи будет страдать от бремени вредных мутаций.

Дайте мухе мейоз – и все изменится. Ее потомки более не обречены наследовать определенную комбинацию генетических вариантов на каждой хромосоме. Мейоз перемешает аллели и образует новые комбинации. Некоторые потомки мухи унаследуют маленькие крылья и слабую иммунную систему. Зато у других благодаря мейозу крылья окажутся мощными, а иммунная система – сильной. Эти здоровые мухи смогут размножиться, и их потомки будут поддерживать популяцию в следующих поколениях. В итоге в популяции сохранятся комбинации лучших аллелей, а вредные мутации канут в небытие.

Биолог из Гарварда Майкл Десай проверил эту идею, сравнив между собой разные дрожжи. Он выбрал эти одноклеточные грибы за их гибкость в отношении размножения. Дрожжи могут клонировать себя бесполым путем или размножаться половым. Для клонирования дрожжевая клетка выращивает почку, которая выпирает из ее клеточной стенки. Материнская клетка удваивает свои хромосомы и отправляет копии в почку, которая затем может оторваться, чтобы стать самостоятельной клеткой.

Иногда дрожжи переходят к половому размножению [362] См.: Casselton 2002; Hodge 2010. . У той линии, что использовал Десай, есть два типа спаривания, они называются a и α. При каждом из них выделяются химические вещества, привлекающие клетки с другим типом спаривания. Клетки a и α типа приближаются друг к другу и сливаются вместе. Объединенная клетка, содержащая двойной набор хромосом, может размножаться почкованием, давая новые клетки. Когда пища вокруг заканчивается, клетка отвечает на это тем, что запускает мейоз между a и α наборами хромосом.