В генетике существует термин «возвратное скрещивание», который непосвященному человеку может показаться абсурдным.
В самом деле, как может скрещивание быть возвратным?
Оно к чему-то возвращается? Но как такое может быть? Ведь любое скрещивание – это движение вперед, к грядущему потомству…
Оно что-то возвращает? Но это тем более странно…
Возвратным скрещиванием, или беккроссом генетики называют скрещивание гетерозиготных гибридов первого поколения (Аа), полученных от гомозиготных родителей (АА или аа), с родительскими особями или же с гомозиготными особями, сходными по генотипу с родительскими.
В чем смысл подобного скрещивания?
В том, чтобы дополнить (генетики употребляют слово «насытить») генотип гибрида генами одного из родителей. Скрещивание возвратное, поскольку генотипы стараются вернуть к исходным вариантам. Условно говоря, сначала получаем от АА и аа генотип Аа, а затем возвращаем его к АА или аа.
Для насыщения генотипа нужно проводить многократные возвратные скрещивания с одной и той же гомозиготой. В принципе, можно было бы назвать возвратное скрещивание «очищающим скрещиванием», поскольку в результате серии таких скрещиваний «грязные» гетерозиготные генотипы (Аа) очищаются от «примесей» – от другого аллельного гена.
Разновидностью возвратного скрещивания можно считать анализирующее скрещивание, о котором было сказано выше.
ОТВЕТ НА ВОПРОС. При помощи кроссинговера, обмена тождественными участками между гомологичными хромосомами.
Глава 11
Эпигенетика и материнский эффект
В организме взрослого человека насчитывается более двухсот различных типов клеток. И все они такие разные…
Но при этом во всех клетках любого организма, хоть одноклеточного, хоть многоклеточного, содержится один и тот же набор хромосом с одинаковым набором генов. Одна-единственная генетическая программа, созданная при оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом, определяет столь масштабное разнообразие. Одна последовательность букв или одна последовательность нот дает одно литературное или музыкальное произведение, а одни и те же гены кодируют образование разных белков для совершенно разных клеток.
Было время, когда ученые считали, что разные клетки имеют разные геномы. Мол, в процессе развития организма «ненужные» гены из исходного набора, полученного при слиянии сперматозоида и яйцеклетки, утрачиваются клетками, а остаются только непосредственно нужные для жизнедеятельности. Вообще-то, на первый взгляд, такое предположение кажется логичным, поскольку от ненужного в организме положено избавляться. Например, ненужные белки расщепляются на аминокислоты, из которых затем синтезируются нужные белки. А зачем, к примеру, клеткам слизистой оболочки желудка нужны гены, обеспечивающие развитие мышечных волокон?
Но вы уже, наверное, привыкли к тому, что все, кажущееся правильным и логичным на первый взгляд, на второй уже таковым не кажется. Клеткам для нормальной жизнедеятельности необходим полный набор хромосом, присущий данному биологическому виду. Полный набор хромосом со всеми положенными генами. Точка
[53]!
На начальных стадиях развития многоклеточного организма перед его клетками открывается множество путей, и дальнейшая судьба каждой клетки зависит от того, какой путь она выбирает. Выбор клеточного пути, то есть генетической программы развития, называется детерминацией.
Код у нас один-единственный. В этом коде содержится информация обо всех-всех-всех клетках нашего организма. Код всеобъемлющ и универсален, а каждая клетка считывает ту часть кода, которая нужна ей. Выражаясь научным языком (а мы с вами уже продвинулись настолько, что научный язык нам понятен), можно регулировать экспрессию генов и фенотип, не изменяя при этом последовательности ДНК, то есть можно управлять считыванием, не меняя кода.
Раздел генетики, изучающий механизмы изменения экспрессии генов или фенотипа клетки без влияния на последовательность ДНК, называется эпигенетикой. У этой науки очень точное название, переводящееся как «над генетикой» (греческое «эпи-» означает расположение над чем-то, поверх чего-то). Термин «эпигенетика» ввел в 1942 году британский биолог Конрад Уоддингтон.
Над генетикой! Как метко выразился британский биолог Питер Медавар: «Генетика предполагает, а эпигенетика располагает». Природа может создавать какие угодно коды, но на деле все зависит от того, как именно эти коды будут реализованы.
Самое время заподозрить, что клетки обладают каким-то особым клеточным разумом, позволяющим им выбирать на хромосомах участки для считывания информации. Однако никакого клеточного разума не существует, все определяется химией. Впрочем, и наше разумное мышление тоже представляет совокупность химических процессов, но сейчас речь не об этом, а о механизмах эпигенетики.
Вспомните деактивацию ненужной второй Х-хромосомы у женщин, которая «упаковывается» в тельце Барра. Это один из механизмов эпигенетики, который называется ремоделированием
[54] хроматина. Чем компактнее упакована молекула ДНК в хроматине, тем меньше информации с нее считывается. Если свернуть молекулу в тугой клубок, каким является тельце Барра, то с молекулы ДНК нельзя будет считать вообще никакой информации.
Другой метод исключения ненужной информации – это метилирование ДНК, суть которого заключается в присоединении метильной группы [-CH3] к азотистому основанию – цитозину, входящему в состав молекул ДНК. Метильная группа замещает один из атомов водорода в молекуле цитозина, и в результате образуется метилцитозин (точнее – 5-метилцитозин, но нам сейчас химические нюансы ни к чему, нам важно понимать суть процесса). Присоединение метильной группы к цитозину осуществляет фермент ДНК-метилтрансфераза.
