Величайшее шоу на Земле: свидетельства эволюции.
Шрифт:
Позвольте мне показать Вам, например, полное генеалогическое дерево всех 558 клеток недавно рожденной личинки червя нематоды, Caenorhabditis elegans (ниже: пожалуйста, обратите особое внимание на каждую деталь этой диаграммы).
Между прочим, я не знаю, что совершил этот крошечный червь, чтобы заработать свое видовое название elegans, но я могу подумать о серьезном основании, почему он мог его заслужить ретроспективно.
Я знаю, что не всем моим читателям нравятся мои отступления, но исследование, которое было сделано
Caenorhabditis elegans был выбран в 1960-ых как идеальное экспериментальное животное потрясающе блистательным южноафриканским биологом Сиднеем Бреннером.
Он недавно закончил свою работу с Фрэнсисом Криком и другими в Кембридже по расшифровке генетического кода и искал, какую бы новую большую проблему решить.
Его вдохновенный выбор и его собственное исследования в области генетики и нейроанатомии привели к международному сообществу исследователей Caenorhabditis, которое разрослось до тысяч.
Было бы некоторым преувеличением сказать, что мы теперь знаем все о Caenorhabditis elegans! Мы знаем весь его геном.
Мы знаем точно, где каждая из его 558 клеток (в личинке; 959 во взрослой гермафродитной форме, не считая репродуктивных клеток), находится в теле, и мы знаем точную «семейную историю» каждой из этих клеток на протяжении эмбрионального развития.
Мы знаем о большом количестве мутантных генов, которые производят неправильных червей, и мы знаем точно, где мутация действует в теле и точную клеточную историю того, как аномалия развивается.
Это небольшое животное известно от начала до конца, известно наизнанку, известно от головы до хвоста и всех промежуточных станций, известно вдоль и поперек («O замечательный день!»).
Бреннер был с запозданием удостоен Нобелевской премии по физиологии в 2002 году, а родственный вид назвали в его честь, Caenorhabditis brenneri.
Его постоянная рубрика в журнале «Current Biology», подписываемая «Дядя Сид», является образцом интеллектуального и непочтительного научного остроумия — столь же изящного, как международные усилия в исследовании C. elegans, которые он вдохновил.
Я бы хотел, чтобы молекулярные биологи поговорили бы с некоторыми зоологами (как сам Бреннер) и научились бы не называть Caenorhabditis просто нематода или даже просто червь, как если бы не было никаких других.
Конечно, Вы не можете прочитать названия типов клеток у основания диаграммы (потребовалось бы семь страниц, чтобы распечатать все это разборчиво), но они перечисляют такие вещи как «глотка», «кишечная мышца», «мышца тела», «мышца сфинктера», «кольцевой ганглий», «люмбальный ганглий».
Клетки всех этих типов являются буквально кузенами друг друга: кузенами по своему происхождению за время жизни отдельного червя.
Например, я смотрю на особую мышечную клетку тела, названную MSpappppa, которая является родной
Не удивительно ли, что мы можем фактически использовать такие слова как «троюродная племянница», с предельной точностью и уверенностью, чтобы указывать на проименованные и однозначно идентифицируемые клетки тела животного?
Число «поколений» клеток, отделяющее ткани от первоначального яйца, не особенно велико.
В конце концов, в этом теле всего лишь 558 клеток, и Вы можете теоретически создать 1 024 (2 в 10 степени) за десять поколений клеточного деления.
Число поколений для клеток человека было бы намного большим.
Однако теоретически можно было бы сделать подобное генеалогическое дерево для каждой из триллиона с лишним Ваших клеток (в отличие от 558 клеток личинки самки C.elegans), прослеживая родословную каждой назад к одной оплодотворенной яйцеклетке.
У млекопитающих, однако, невозможно идентифицировать конкретные, однозначно проименованные клетки.
У нас больше имеют место статистические популяции клеток, чьи детали различны у разных людей.
Я надеюсь, мое эйфорическое отступление к элегантности исследования Caenorhabditis не слишком нас отвлекло от проводимого мною рассуждения о том, как меняются типы клеток по своей форме и характеру по мере их ответвления друг от друга в эмбриональном генеалогическом дереве.
В точке ветвления между клоном, которому предстоит стать клетками глотки, и «клоном-кузеном», которому предстоит стать клетками кольцевого ганглия, должно быть нечто, что отличало бы их, иначе как бы они сумели включить различные гены?
Ответ в том, что когда последний общий предок двух клонов разделился, две половины клетки перед делением были различными.
Поэтому, когда клетка разделилась, две дочерних клетки, хотя идентичные в своих генах (каждая дочерняя клетка получает полный комплект генов), не были идентичны в окружающих химикатах.
И это означает, что были включены не одни и те же гены, что изменило судьбу их потомков.
Тот же принцип применяется сплошь в эмбриологии, включая самое ее начало.
Ключом к дифференциации у всех животных является асимметричное деление клетки.
Сэр Джон Салстон и его коллеги проследили каждую из клеток в теле червя назад к одной и только одной из шести клеток-основательниц — мы могли бы даже назвать их «клетками-матриархами» — названных AB, MS, E, D, C и P4.
Называя клетки, они использовали аккуратные обозначения, которые кратко подытоживают историю каждой.
Название каждой клетки начинается с названия одной из тех шести клеток-основательниц, той, от которой она происходит.