Почему мы не похожи друг на друга

Очерки о биологической индивидуальности

Белки тканевой несовместимости отличают каждого из нас от окружающих и от всех живущих на планете людей. Чем же мы отличаемся друг от друга, в чем причина этой несхожести?

Этот сайт рассказывает о новейших исследованиях и намечающихся перспективах в расшифровке многих секретов биологической индивидуальности организмов.

 

Границы скрещивания

В 30-х гг. служащий лондонского страхового агентства Р. Э. Фишер, ставший впоследствии видным специалистом в области математической статистики и популяционной генетики, показал, что от двух родителей имеются огромные возможности комбинирования выигрышной наследственности, и эволюция таким образом существенно ускоряется. Половое размножение явилось тем инструментом природы, с помощью которого достигалось быстрейшее приспособление особей к меняющимся условиям жизни и все возрастающее разнообразие способов этого приспособления.

Простые и радикальные «конструкторские решения» природы никогда не перестанут вызывать человеческого восхищения. Обычная человеческая клетка содержит 23 пары гомологичных хромосом (гомология состоит в том, что каждая хромосома содержит количественно один и тот же набор генов). Одна из хромосом унаследована от отца, другая - от матери. Единственным исключением из всех соматических клеток являются половые клетки, несущие не парный, а одинарный набор хромосом. Клетки-предшественницы половых элементов еще содержат парные хромосомы, но после серии клеточных делений, называемых мейозом (от греч. «мейозис» - уменьшение), образуются сперматозоиды и яйцеклетки с единственным набором хромосом. Важно, что при мейозе родительские хромосомы передаются не в первозданном виде, а после множественных рекомбинаций они «перемешиваются», обмениваются сегментами разной длины, в результате чего в каждой половой клетке хромосомы качественно отличаются от всех исходных. Так уже в самом начале созидания ожидаемого потомства закладывается принцип его несходства с родительскими особями, включается программа изменчивости.

В 1881 г., когда бельгийский ученый Эдуард ван Беденен первым обнаружил хромосомный «дефицит» половых клеток, коллеги готовы были усмотреть в этом артефакт. Ведь даже наиболее твердые и необновляющиеся клетки нашего тела - клетки зубной эмали - и те имеют парный, диплоидный набор хромосом. А гаметы - гаплоидны, т. е. содержат одинарные хромосомы. Но потом все стало на места. В принципе любая соматическая клетка содержит все необходимые наследственные элементы, чтобы дать начало новому, дочернему организму. Однако слияние двух диплоидных клеток приведет к набору из четырех хромосом. Такая биологическая конструкция нежизнеспособна. Если бы соматические клетки могли претерпеть мейоз, т. е. редукцию пары хромосом, то не потребовались бы специализированные половые клетки и ряд дополнительных защитных приспособлений. Размножение оказалось бы еще более простой задачей, чем опыление растений.

Но внутриутробное размножение диктовало свои законы. Специализированные половые клетки, способные претерпевать мейоз и при этом накапливать новое генетическое качество, уже отличались от своих родительских клеток и всех прочих элементов тела. Поэтому и сперматозоиды и яйцеклетки оказывались потенциально «чужеродными» взрастившему их организму. А раз так, то вокруг них должен был образоваться защитный барьер, непроницаемый для защитных клеток организма. Даже растения имеют барьеры, препятствующие поступлению токсинов в репродукционные органы. Природа создала специальные клетки для размножения, придала им особые генетические свойства и белковые одежды, заложила в них повышенную изменчивость и заперла на «семь замков» от внешних и внутренних врагов. Новый организм никак не должен был походить на родительский. В каких-то качествах новое могло и проигрывать старому, но индивидуальный фактор не берется в расчет, в целом сообщество выигрывало от растущего разнообразия. Казалось бы, единственное исключение допустила природа для половых клеток - гаплоидность, но какое пророческое, дальновидное.

Следующий этап - это встреча мужских и женских половых клеток, процесс в какой-то мере случайный при изобилии половых элементов и многократно страхуемый при единственной яйцеклетке. Для успешного решения этого вопроса природа создала могучие инстинкты, широкий репертуар внешних, привлекательных, так называемых «вторичных половых признаков», ритуалы ухаживания и соперничества, развитую систему эндокринных органов, «нацеленных» на воспроизведение рода. Создала природа и «правила поведения» для гамет в процессе их взаимодействия.

Эти правила состоят в преимуществах образования гетерозигот (от греч. «зигота» - колесница, оплодотворенная яйцеклетка), когда аллели генов каждой пары от отца и матери у потомства различны (противоположное состояние одинаковости парных генов называют гомозиготностью). Гетерозиготный организм полиморфен, он может вырабатывать два разных варианта белка или фермента, а следовательно, всегда полноценнее противостоит изменениям условий среды. На экспериментальном объекте генетиков - дрозофиле было подсчитано, что жизнеспособность гетерозиготных плодовых мушек на 30% выше, чем у гомозигот.