Как вирус делает из девочки мальчика (1)
История одной научно-популярной утки, рожденной совместными усилиями журналистов-популяризаторов из разных стран
Алексей Алексенко, «Сноб»
«Это девочка! Древние вирусные гены могут определять пол ребенка», – сообщает заголовок статьи на почтенном англоязычном ресурсе. В русском переводе все оказалось даже жестче: «Древний вирус определяет пол ребенка». Автор этой статьи решил пойти еще чуть дальше по этому пути (см. заголовок). Но на самом деле это неправда. Вирусы ничего такого не делают. И вообще, это история не про пол и не про вирусы, а про то, как популяризаторы (вроде вашего покорного слуги), экономя свое драгоценное время, вместо знаний распространили невежественное мракобесие и превратили увлекательную историю научного исследования в позорную клоунаду.
А история эта началась примерно десять лет назад. Нет, на самом деле она началась примерно миллиард лет назад, так будет точнее. И чтобы не запутать читателя еще больше, мы будем рассказывать ее по частям. На этот раз без спешки.
Глава первая. Миллиарды лет назад
Очень-очень давно на наших предков напали паразиты. Как выглядели тогда наши предки, сказать трудно, но почти наверняка они были одноклеточными. А паразиты, похоже, выглядели точь-в-точь как нынешние вирусы. Например, некоторые из них уже овладели хитростью, которую в наши дни демонстрируют вирус герпеса или куда более неприятный вирус иммунодефицита человека (ВИЧ): они встраивались в геном клетки (напоминаю: нашего предка!) и таились в нем как угодно долго, удваиваясь вместе с хромосомами. А потом как выскочат!
Но некоторые так и не выскочили. Во-первых, самые прагматичные вирусы в какой-то момент смекнули, что устраивать весь этот балаган с эпидемиями нет необходимости: можно так же весело жить, просто оставаясь встроенным в хромосому и размножаясь вместе с хозяином. Ну разве что иногда прыгать с места на место. Таким образумившимся вирусам уже не нужны всякие белки, из которых будет строиться вирусная частица: достаточно простой машинки, которая будет делать копии ДНК и вставлять их потом в другие места. Со временем они стали настолько непохожи на вирусы, что их и назвали по-другому: транспозоны.
Во-вторых, наш предок тоже был не так уж прост, о чем мы знаем хотя бы потому, что его потомки дожили до сегодняшнего дня, и в их числе мы с вами. Он довольно быстро научился иметь дело с вирусом, даже если тот был встроен в хромосому и замаскирован под обычный ген. Наш предок придумал, что надо слегка подпортить вирусную ДНК. Самый простой и исторически проверенный способ – навесить на нее химические метки, метил. Тогда испорченные метилом вирусные гены уже не смогут работать: то есть не только зрелые частицы вируса не будут образовываться, но даже тупо прыгать с места на место уже не получится.
Такие вирусы (и транспозоны) остались жить в наших хромосомах навсегда. За миллиард лет их поднакопилось достаточно: говорят, 40% нашего генома – это остатки вирусов и транспозонов на разных стадиях разложения. Но нет-нет да и прискачет откуда-нибудь новый транспозон. И тогда организму опять надо контролировать его поведение, привешивая на него молекулярные метки, чтобы не слишком активничал и не мешал клеткам нормально жить.
Постепенно выработался баланс между интересами транспозона и хозяина: хозяин контролирует транспозон (в том числе с помощью метилирования), снижая его активность, но время от времени транспозон все же оттягивается и перепрыгивает на другое место. Если не злоупотреблять такими прыжками, хозяину это не повредит, а ведь губить своего единственного хозяина совсем не в транспозоньих интересах. Была польза и для хозяина: транспозоны, прыгая с места на место, обеспечивали мобильность всего генома – нелишняя вещь, если тебе надо как-то эволюционировать.
Итак, в результате через миллиард лет наш геном оказался битком набит транспозонами. И не только наш: и у мышек, и у заек, и у рыбок, и у мушек-дрозофил их полным-полно. Один из них называется LINE1. По каким-то причинам их особенно много на половых хромосомах. То есть на хромосомах Х и Y – тех, что определяют пол ребенка.
Глава вторая: сотни миллионов лет назад
Тогда случилось вот что: у наших предков сложился механизм определения пола у зародыша. Как именно сложился – это другой вопрос; возможно, началось все так, как мы тут рассказывали в одной заметке про птичек. Но в итоге ситуация такова: все хромосомы парные, а одна – не совсем. У девочек она по-прежнему парная, называется Х, именно они и присутствуют во всех яйцеклетках. А у мальчика одна Х – большая, жирная, совершенно нормальная хромосома с генами и всеми причиндалами. А другая Y – маленькая, почти без генов. Мальчиковы сперматозоиды несут либо Х, либо Y, и если до яйцеклетки доберется Y, там ее уже будет ждать X, и родится мальчик. А если доберется Х, то получится два Х, и родится девочка.
Но у девочки проблема: генов, которые сидят на Х-хромосоме, будет ровно в два раза больше, чем у мальчика. Это плохо, неаккуратно. Поэтому одну из девочкиных Х-хромосом надо как-то прибрать с глаз долой, лишить силы. А лишать силы ненужные гены наш предок уже давно умел: он же к тому времени уже долго-долго инактивировал транспозоны.
Английский генетик Мэри Лайон (Mary F. Lyon), прожившая на Земле 90 лет и покинувшая этот мир два года назад, предположила – и не без оснований – вот что. Мы, эукариоты, отлично умеем нейтрализовать куски хромосомы, где один за другим, как повторяющиеся звенья цепи, уложены тела некогда активных вирусов, или транспозонов. Вполне логично, что когда у наших предков возникла вся эта кухня с двумя разными половыми хромосомами, и одну из них надо было как-то заглушить, они просто использовали давно опробованный метод. Благо что эта самая Х-хромосома и так в значительной части состоит из вышеупомянутых LINE1, уложенных один за другим. Понимаете, это с точки зрения умных современных биологов LINE1 – чужак и пришелец. А с точки зрения нашего глупого, но многоопытного предка все было как раз наоборот: транспозоны были давним и привычным аксессуаром, а вот только что возникшую проблему с разными хромосомами у мальчиков и девочек надо было решать с нуля. Ну и воспользовался наш предок тем, что было: просто чуточку подрегулировал машину, которая уже отлично себя зарекомендовала при решении других задач. Есть повторяющаяся череда транспозонов, а мы их свернем в компактный клубок, чтобы их прыгучие гены не мешали нам жить. Есть лишняя хромосома – ну так мы и ее свернем тем же манером, благо на ней этих транспозонов – как грибов за баней.
Вот что получается: на базе вирусов, которые когда-то были паразитами, наши предки сделали очень нужную в повседневной жизни штуку – раз уж избавиться от них в свое время не получилось.
Глава третья: десять лет назад
Тут мы на время расстанемся с нашими друзьями-транспозонами и обратимся к совершенно другой области биологии. Есть у разных организмов такой белок, фермент AlkB: он умеет, например, удалять метильную метку с одной из букв ДНК, а именно с буквы А, с аденина. Есть он у бактерий, где буква А и правда нередко бывает помечена метилом. Но есть он и у мышей, и у нас с вами. Как-то всегда считалось, что у нас метилом бывает мечена только буква Ц. Зачем же тогда нужна специальная машинка, которая удаляет метку именно с буквы А?
Чтобы понять это, десять лет назад норвежские исследователи вывели мышей, у которых не было этой машинки AlkB (впрочем, у мышей эта штука называется Alkbh1). А шесть лет назад рассказали о результатах. Мыши без машинки были очень странные: на вид больные, уродливые, не слишком плодовитые. Кости черепа у них вырастали неправильно, часто они рождались одноглазыми. А главное – в потомстве преобладали мальчики. То есть если у папы-мыши не было машинки для деметилирования буквы А, потомки такого папы были в основном мальчиками (до 80%) и выглядели препаршиво. А если машинки не было у мамы, то с соотношением мальчиков-девочек все было ОК, хотя мышата тоже были так себе. Интригующий результат, особенно если вспомнить, что деметилировать букву А вроде как вообще незачем, поскольку, по тогдашним данным, она у млекопитающих никогда и не бывает метилированной.
Но какие-то предположения высказать можно. Раз у папы-мутанта рождаются в основном мальчики – это значит, что папины спермии очень редко несут нормальную папину Х-хромосому. А раз так, значит, эта самая машинка Alkbh1 нужна для того, чтобы как-то подготовить папину Х-хромосому к торжественному моменту оплодотворения. Другими словами, когда у папы-мутанта зреет сперма, с Х-хромосомой не происходит некий важный обряд, в котором, видимо, должна бы участвовать эта самая машинка-деметилаза.
Авторы-норвежцы высказали гипотезу, что это может быть за обряд, и нет смысла ее поминать, потому что она не подтвердилась. А что там на самом деле произошло, стало чуть-чуть понятно только сейчас. То есть стало понятно биологам, и стало бы понятно всем на свете, если бы мы, популяризаторы, не испортили историю своим идиотским энтузиазмом. Но об этом – в следующей части нашего неспешного рассказа.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
11.04.2016