Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
объекта имеют следующие преимущества. Благодаря 70 годам непрерывного
изучения дрозофилы для нее разработаны наиболее изящные методики изучения
генетического контроля развития. С другой стороны, Caenorhabditis,
интенсивное изучение которой продолжается только 15 лет, имеет самый
простой путь развития. Взрослые особи Caenorhabditis являются
гермафродитами и состоят всего из 800 соматических клеток, образующихся
из ядра зиготы в результате жестко контролируемой последовательности
митозов. Происхождение всех клеток нормального организма Caenorhabditis
известно; многие ее мутации, затрагивающие развитие, доступны для
изучения. Однако в настоящее время большая часть наших представлений о
том, как гены контролируют развитие, получена благодаря исследованиям,
проведенным на дрозофиле и в меньшей степени на мыши.
Мутации, затрагивающие эмбриогенез у мыши
Локус Т у мыши долгое время привлекал генетиков благодаря разнообразию
возникающих в нем мутаций (см. гл. 6). Существует много рецессивных
аллелей t, которые образуют с доминантным аллелем Т сбалансированные
летали. Этот удачный факт позволяет исследователям, занимающимся
генетикой мышей, сохранять такие мутации для дальнейшего изучения (рис.
6.14)-преимущество, которым генетики-дрозо-филисты пользуются уже по
крайней мере 60 лет, но которое отсутствует в случае большинства
рецессивных летальных мутаций у мыши. Анализ комплементации аллелей t
является одним из основных генетических приемов, позволяющих различить
мутанты, поскольку большинство из них подавляет рекомбинацию в том районе
хромосомы, где они возникли.
Показано, что некомплементарные аллели t в гомозиготном состоянии
прерывают эмбриональное развитие на определенных стадиях (рис. 17.11).
Эмбрионы, гомозиготные по t12, достигают стадии морулы, но погибают перед
стадией бластоцисты. Гомозиготы по С1Ъ достигают стадии бластоцисты,
начинают имплантироваться в стенку матки, однако не могут сделать этого
должным образом и погибают. Другие аллели t в гомозиготном состоянии
блокируют последующие стадии эмбрионального развития. Поскольку каждый
мутантный аллель, вероятно, блокирует развитие на стадии, где появляются
новые межклеточные взаимодействия, возникает привлекательная гипотеза:
локус Т в норме контролирует развитие путем изменения свойств
поверхностей
17. Генетический анализ развития
261
Имплантация, рост внутренней клеточной массы
Образование
внезародышевой
•ктодермы
Развитие трофобласта, эндодермы
Окончательный вид зародыша
Рис. 17.11. Схематическое изображение раннего эмбриогенеза мыши; показаны
остановки развития, наблюдаемые у эмбрионов, гомозиготных по некоторым
мутациям локуса Т. (По Bennett D., 1975. Cell, 6, 441.)
Экспрессия генетического материала
клеток и, таким образом, приводит к образованию новых клеточных
ассоциаций.
Различные аллели t оказывают влияние на клеточную мембрану
сперматозоидов, подтверждая тем самым высказанное выше предположение о
том, что эти аллели влияют на клеточные мембраны ранних эмбрионов. Их
воздействие на клеточные мембраны доказывается благодаря появлению новых
антигенных свойств. Гетерозиготные самцы t/ + продуцируют два типа
сперматозоидов, различающихся по антигенным свойствам, что предполагает
активность локуса Т после мейоза, когда развивается зрелая сперма. По
неизвестной причине сперматозоиды, несущие аллель t, более эффективны при
оплодотворении, чем сперматозоиды t+. Поэтому рецессивные аллели t имеют
селективное преимущество во многих природных популяциях диких мышей,
несмотря на свое вредное действие на организм.
Генетический анализ развития мыши производится на разных стадиях.
Количество мутаций, интересных с этой точки зрения, невелико, тогда как
сложность процессов развития высока. Напротив, генетический анализ
Drosophila уже начинает приводить к построению логически последовательной
модели того, как действуют гены при контроле менее сложного процесса
развития у насекомых.
Мутации с материнским эффектом у дрозофилы
Тот факт, что положение тотипотентного ядра в оболочке яйцеклетки
определяет путь развития этого ядра и дочерних митотических ядер,
предполагает, что процесс оогенеза, предшествующий оплодотворению, должен
играть важную роль в развитии зиготы. Действительно, многие мутации с
материнским эффектом приводят к тому, что мутантная самка откладывает не
развивающиеся нормально яйца, в которых происходит гибель зародыша
независимо от его фенотипа (рис. 17.12). Наличие таких мутаций указывает
на то, что развитие не может идти нормально в отсутствие должным образом
подготовленной цитоплазмы яйцеклетки, образующейся под контролем
материнского генома. Показано, что Х-хромосома дрозофилы (составляющая
20% всего генома) содержит около 160 генов, способных давать летальные
мутации с материнским эффектом (см. гл. 20). Это значительная доля (около
10%) всего числа генов Х-хромосомы.
Природа дефектов ооплазмы, вызываемых этими мутациями, известна только в
