Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Третий вопрос, на который необходимо получить ответ, это вопрос
о необратимости всех разнообразных изменений, ведущих к диффоренци ровке Если эти изменения необратимы, то какие молекулярные мехапизмы обеспечивают их закрепление? Ответы на эти вопросы всегда были главной целью биологов Однако до совсем недавнего времени дифференцировку изучали изолированно, в отрыве от генетики и биохимии По теперь уже совершенно ясно, что морфологический подход, который использует классическая эмбриология, не может дать вполне удовлетворительных резуль татов Как и в генетике, фундаментальное решение вопроса следует искать на молекулярном уровне В настоящее время лмбриолоГм полагают, что многие контрольные механизмы, предопределяющие потенциальные хими-
чес-кие процессы в клетке, действуют па уровне генов, Совершенствование в последнее время методов исследования способствовало сближению биохимии и генетики. Это сближение, по всей вероятности, служит залогом бурного развития эмбриологии в ближайшем будущем.
Хотелось бы только обратить внимание на то, что по сравнению с такими высшими организмами, как Drosophila и мышь, генетика морских ежей, а также лягушек, саламандр и жаб находится в зачаточном состоянии,
ДИФФЕРЕНЦИРОВКА ЧАСТО НЕОБРАТИМА
Исследователи научились выделять и выращивать вне организма в лабораторных условиях многие дифференцированные клетки Некоторые из них можно выращивать точно так »ке, как и бактерии, па питательных средах известного состава Подобная техника выращивания клеток в культуре позволяет, например, экспериментально решить вопрос о том, сохраняет ли, скажем, нервная клетка все свои свойства в отсутствие нормального клеточного окружения. Ответ оказался утвердительным Какие-то факторы, запрещающие нервной клетке синтезировать не характерные для нее белки, продолжают действовать и в этих условиях Подобвые результаты были получены для многих типов клеток высших животных Но в случае высших растений чаще получали противоположный результат. Как правило, из высокодифференцированных клеток корня или эпидермиса молсет развиться целое растение
ДИФФЕРЕНЦИРОВКА ОБЫЧНО ИЕ СВЯЗАНА С ПРИОБРЕТЕНИЕМ ИЛИ УТРАТОЙ ХРОМОСОМ
Поскольку дифферепцировка необратима, простейшее ее объяснение можно было бы видеть в том, что только часть генов оплодотворенного яйца передается дифференцирующимся клеткам (нервным, мышечным и т. п.). Однако такого рода объяснение оказывается совершенно ложным Насколько нам известно, все клетки дапного организма, за очевидныv исключением гаплоидных половых клеток, содержат один и тот же хромосомный набор Делению клеток всегда предшествует митотическое деление хромосом, так что все дочерние клетки, как правило, получают одинаковые хромосомные наборы. Однако мы, разумеется, не можем утверждать, что па уровне отдельных гепов не происходит стойких изменений. Остается решить вопрос, могут ли эти изменения иметь избирательный характер, т. е. могут лн они обусловливать инактивирование (или, напротив, активирование) совершенно определенных генов. Чтобы решить этот вопрос, необходимо разработать методы, которые позволили бы проверить такую возможность К сожалению, эта задача представляется в настоящее Время трудноразрешимой-
МНОГОКЛЕТОЧНЫЕ ОРГАНИЗМЫ ДОЛЖНЫ ИМЕТЬ КАКИЕ-ТО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ, КОН 1РОЛИРУЮЩИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ ГЕНОВ
Весьма убедительные данные показывают, что у многоклеточных организмов (точно так же, как у бактерий) не все гены функционируют одновременно. Например, в мышечной клетке какие-то механизмы определяют преимущественный синтез белков, используемых для построения мышечных волокон, и т- п.
Таким образом, эмбриологические проблемы могут быть в какой-то мере сведены к выяснению того, почему гены функционируют избирательно Мы должны понять, что же, собственно, заставляет две дочерние клетки синтезировать разные белки и, более того, что вынуждает их продолжать синтез белков только одной определенной группы. При такои формулировке сразу становится ясным, насколько неносильной задачей было бы выяснение всех химических деталей продесса развития какого-нибудь высшего растения или животного. Даже при самом скромном подсчете нам, очевидно, потребовалось бы изучить поведение сотен различных белков. Одпако здравый смысл говорит, что и здесь, видимо, должны существовать какие-то общие принципы, наподобие тех, которые определяют избирательный синтез белков у бактерий. Можно, например, представить себе, что дифферепцировка происходит на хромосомном уровне путем регуляции синтеза специфической мРНК. Действительно, мы теперь располагаем прекрасными доказательствами того, что в разных участках хромосомы РНК синтезируется с разной скоростью (см. ниже) Показано, что участки хромосомы, активно функционирующие на определенной стадии, на других стадиях развития неактивпы.
В последнее время миогне эмбриологи склоняются к мысли, что функции некоторых генов в клетках млекопитающих и у высших растений могут контролироваться негативно подобно тому, как лактозный оперон контролируется репрессором, или позитивно, аналогично синтезу вирус-специфических белков в бактериальной клетке, зараженной фагом Т4 К сожалению, почти все изучаемые эмбриологами признаки в химическом отношении невероятно сложны (попробуйте, например, представить себе такую систему, как глаз!), лишь очень немногие из них можно связать с какими-нибудь хорошо изученными химическими реакциями Мы можем, например, легко идентифицировать нервную клетку по чисто морфологическим данным, по мы почти ничего пе знаем о ее строении на молекулярном уровне. Более того, из сотен белков нервной ткани до сих пор достаточно хорошо охарактеризовано всего лишь несколько. О мышечных белках мы, правда, знаем больше, но и в этом случае наши химические представления столь примитивны, что анализ точных взаимоотношений между геном и соответствующим белком в настоящее время вряд ли возможен.
