Темная материя ДНК раскрывает тайны биологии

Мулы – потомки от скрещивания лошади и осла – всегда рождаются стерильными. Подобно им и другие создания, появившиеся на свет в результате межвидового скрещивания, также не могут оставлять потомства. Почему? Эта загадка, над которой думал еще Дарвин, может быть разгадана при помощи "темной материи" ДНК. "Правда.Ру" обратилась за подробностями к сотруднику Института общей биологии РАН кандидату биологических наук Ивану Хатову.

 

Известно, что большинство биологических видов существуют лишь благодаря репродуктивной изоляции, а межвидовые скрещивания ведут к появлению неполноценного потомства

 

Этот феномен, впервые описанный еще более трехсот лет назад, до сих пор не находил научного объяснения.

 

Новые исследования в этом направлении, проведенные учеными из Центра исследования рака имени Фреда Хатчинсона (Сиэтл, США), показали, что возможная разгадка кроется в гетерохроматине.

 

Это компонент ДНК, содержащий незначительное количество генов.

За этим веществом, обнаруженным в геноме практически всех типов живых клеток, закрепилось название "темная материя ДНК".

 

Подобно "темной материи", поисками которой заняты астрофизики, гетерохроматин обладает функциями, назначение которых ученым еще предстоит понять.

 

Доктор Хармит Малик и его студент Джошуа Бэйс решили проверить роль гетерохроматина на гене Одиссея мушек-дрозофил.

 

Этот ген получил свое говорящее название за то, что приводит к мужской стерильности при введении в геном другого животного вида.

 

Опыты показали, что он стимулирует развитие специфического протеина, способного "выдавливать" другие гены из ДНК.

 

Ген Одиссея способен также взаимодействовать с ДНК и участвовать в формировании генома.

 

При формировании яйцеклетки в присутствии постороннего гена Одиссея в нее попадает лишь одна из четырех хромосом.

 

Это происходит из-за того, что ген Одиссея объединяется с разрозненными частями гетерохроматина и блокирует остальные три хромосомы в геноме. В результате яйцеклетка получается неполноценной и может развиться только в дефектное создание.

 

При направленном скрещивании ген Одиссея находится напротив Y -хромосомы другого генома. Если происходит перекрестное скрещивание с другим видом, он блокирует именно ее, чем и объясняется приобретение мужской стерильности.

Во всех этих случаях гетерохроматин играет роль вспомогательного инструмента, при помощи которого и происходит блокирование и связывание хромосом.

 

Малик и Бейс уверены, что им удалось обнаружить одно из применений гетерохроматина в геноме живых существ. Теперь они планируют перейти к исследованию мужского бесплодия на клеточном уровне, ища его объяснение в действиях гена Одиссея и "темной материи ДНК".

 

"Правда.Ру" обратилась к сотруднику Института общей биологии РАН кандидату биологических наук Ивану Хатову с вопросом: какова же роль гетерохроматина в организме человека?

 

"Гетерохроматин – лишь одно из состояний "коктейля" из ДНК, РНК и протеинов. Слабо насыщенное генами, но очень плотно сконцентрированное вещество составляет основную часть генома человека.

 

Сейчас его нередко называют "мусорным ДНК", но, предполагаю, что отношение к нему будет постепенно меняться – по мере того, как будут обнаруживаться новые его функции.

 

До недавнего времени считалось, что гетерохроматин – инертная субстанция, которая не вступает в реакции с другими элементами генома. Однако последующие открытия, подобные роли гетерохроматина в "соавторстве" с геном Одиссея, показали, что это не соответствует действительности.

 

Расшифровка хранимой в "темной материи" информации и поиск всех ее возможных функций и возможностей, станет на ближайшие годы одной из важнейших задач генетики.

 

Существует множество гипотез, связанных с гетерохроматином, среди которых можно выделить несколько самых интересных.

 

Например, считается, что здесь содержится генетическая информация обо всех предках человека, начиная с самых древних представителей прямоходящих приматов.

 

Многие биологи уверены, что "темная материя" является своеобразным резервным запасом человеческого организма, активизация которого позволит без лекарств бороться с рядом болезней, а также переносить экстремальные условия внешней среды.

 

В любом случае исследование гетерохроматина позволит ответить на огромное количество вопросов о природе людей. Хотя вряд ли это произойдет скоро – могут потребоваться десятилетия для подобных исследований. Но первые шаги уже сделаны, и можно с уверенностью говорить об их важности".

Павел Урушев