Ген, который регулирует эволюцию

Если вас кинуть в яму с окровавленными людьми, то вы, скорее всего, почуете неладное и попытаетесь как можно быстрее выбраться. Или сядете у стенки и станете плакать, покорно ожидая мучителя. Но если вы малый булавоусый хрущак (Tribolium castaneum), вы не паникуете. Вы просто начинаете эволюционировать.

Ваши гены, как и у других существ, содержат инструкции по сборке белков, и мутации в гене могут повлиять на форму итогового белка, что скажется на его работоспособности. Повлиять-то могут. Но необязательно влияют. Зависит от шаперона HSP90 – белка теплового шока, который помогает производимым белкам складываться в нужную третичную структуру. Если бы этот шаперон был старым и упертым преподавателем в школе оригами, то его ученики все время складывали бы олдскульных журавликов, несмотря на их желание сложить что-то новое и полезное, например панду. Уволь такого учителя – ученики дадут волю фантазии, сложат не только панду, но и кенгуру, и черепаху, а может, и девушку себе наконец. Иными словами, структура белка станет отличаться от традиционной.

Именно это и происходит у животных в стрессовых условиях. В 1950-х годах британский биолог Конрад Уоддингтон подвергал личинок дрозофил тепловому или химическому стрессу и заметил, что у них стали появляться лишние сегменты тела или крылья неправильной формы. Объяснить этот результат не удавалось до 1998 года, когда Сьюзан Линдкуист в лаборатории Массачусетского технологического института (США) отключила у дрозофил ген HSP90 и внезапно получила те же уродства. Они не были вызваны свежими мутациями, просто Линдкуист (как и Уоддингтон до нее) дала проявиться уже накопленным мутациям, которые прежде сдерживались строгим шапероном, а теперь разом выскочили все вместе на суд естественного отбора! Неудачные мутации будут этим судьей осуждены, а удачные – оправданы. А HSP90, таким образом, является главным регулятором способности организма эволюционировать.

Как показывают опыты, запустить этот фонтан скрытой генетической фантазии возможно физическим стрессом – тем же тепловым шоком, например. Но в 2015 году в работе немецких биологов из Вестфальского университета имени Вильгельма в Мюнстере под руководством Йоахима Курца было показано, что то же самое может произойти благодаря простому восприятию информации о стрессе. Ученые помещали здоровых малых булавоусых хрущаков в банки с ранеными, сочащимися гемолимфой сородичами. И обнаружили, что они реагируют на признаки беды спонтанным отключением HSP90 и изменениями в регуляции иммунных генов. Это первая демонстрация того, что уровень шаперона может регулироваться окружающим контекстом.

На какой именно стимул реагируют жуки – визуальный, химический или тактильный – и каков механизм воздействия этого стимула на ген HSP90, пока не ясно. Также не было показано, что снижение шаперона возымело какой-либо очевидный эффект на потомство подсаженных хрущаков – родилось ли оно лучше приспособленным, скажем, к побегу из банки? И самый интересный вопрос: у других животных происходит так же или нет? Не родятся ли у каких-нибудь повидавших всякого хирургов детишки с необычными адаптациями к травматичной жизни? С улучшенной регенерацией органов или, чего уж там, руками-скальпелями? Все это ученые собираются прояснить в дальнейших экспериментах. Если только им удастся выбраться из ямы...

Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: Proceedings of the Royal Society B (Peuss et al., 2015)

Источник: m.vk.com

Комментарии: