Кошки, гены и эволюция - Павел Михайлович Бородин

Пролог

Что, собственно, происходит с котом в марте? Он готовится к брачному сезону. Приводит в порядок свою территорию, оставляя пахучие метки на стратегически важных местах.

Каждый кот склонен преувеличивать свои достоинства. Он направляет струю так высоко, как только возможно. Встает на задние лапы и трется головой так высоко, как может достать, оставляя там свои ароматические метки. Все для того, чтобы создать иллюзию, что он – гигант во всех отношениях. Эти метки играют роль репеллентов для посторонних котов и аттрактантов для романтически настроенных кошек.

Чем ближе время свадеб, тем более нервным становится наш кот. Он громкими воплями извещает мир о своей готовности к любви. Он патрулирует свою территорию и делает пробные рейды на соседские. Первые встречи соседей, как правило, сопровождаются бурными скандалами, воплями и побоями средней тяжести. После того, как отношения выясняются и определяется, кто здесь главный, между соседскими котами устанавливается относительный мир, который не нарушается даже в случае появления на их территории романтически настроенной кошки. Нередко можно наблюдать, как за такой самкой следуют несколько женихов. Самый главный (это, как правило, хозяин территории) имеет право первой ночи, но остальные тоже могут поучаствовать. В результате котята одной кошки часто оказываются друг другу не родными, а единоутробными братьями и сестрами: мать, естественно, общая, а отцы разные.

Сам процесс спаривания мы описывать не будем. Он, конечно, вполне драматичен, но если мы его опишем, то нам может прилететь ярлык “18+”. А зачем нам “18+”? Нам “18+” ни к чему. Скажем только, что целью спаривания является оплодотворение, которое, если игнорировать романтику, заключается в слиянии двух половых клеток – сперматозоида и яйцеклетки, – за которым следует объединение их геномов.

На этом месте мы опустим занавес и сделаем флешбэк к еще более драматическим событиям, которые происходили в гонадах котов и кошек до этого волнующего момента.

Как располовинить геном

Каждая клетка кошачьего тела содержит двойной (диплоидный) набор хромосом. Каждая хромосома из девятнадцати представлена в двух экземплярах. Один пришел от мамы-кошки, другой – от папы-кота. Следовательно, в половых клетках родителей каждая хромосома была только в одном экземпляре. Но родители-то тоже имели каждую хромосому в двух экземплярах. Значит, при образовании половых клеток они должны были располовинить свои геномы – сделать их гаплоидными. И не как-нибудь, а так, чтобы из каждой пары в каждую половую клетку попала только (и обязательно!) одна хромосома.

Это – не такая простая задача, как кажется. В свое время Владимир Ильич Ленин справедливо указывал то ли меньшевикам, то ли эсерам, а может, даже отзовистам, что, прежде чем объединяться, непременно надо размежеваться. Размежевание хромосом происходит при образовании половых клеток, но по-разному: у котов за 2–3 недели до спаривания, а у кошек – в тот самый момент, когда мы опустили занавес. Но и у тех, и у других этот процесс парадоксальным образом начинается-таки с объединения. Хотя, с другой стороны, тут вполне просматривается диалектика процесса – до объединения надо размежеваться, а для размежевания нужно объединиться.

Объединение, или Поиски пары

Из школьного учебника вы, вероятно, помните, что процесс располовинивания генома называется мейозом. Этот феерически красивый и драматический танец хромосом в большинстве учебников описан феерически скучно128[55].

Но кто сказал вам, читатель, что мейоз скучен? Да отрежут лгуну его гнусный язык! За нами, читатель, и только за нами, и мы покажем вам завораживающую прелесть мейоза.

Мы это сделаем, следуя современным методам научно-популярного писательства. То есть с использованием сторителлинга. Поэтому мы будем описывать не абстрактный мейоз, а вполне конкретный мейоз у конкретного кота.

Этот кот по кличке Кот (рис. 7–1) был незаконным плодом породистой кошки, все известные предки которой и она сама были черными (не-агути), длинноногими и с белыми пятнами (a/а Ws/_ mk/mk[56]). Отцом его стал еще более породистый кот из линии манчкинов, все известные предки которого были тоже черными, но без единого пятна, зато с короткими ногами (a/а w/w Mk/mk). Ген агути находится на хромосоме А3, а гены коротконогости и белой пятнистости – на хромосоме B1. Наш кот, потомок от этого брака, унаследовал все самое лучшее от обоих родителей – был он черным, коротконогим и с белой манишкой на груди. Зная, от кого он произошел и как он выглядит, мы заключаем, что наш кот имел генотип a/а Ws/w Mk/mk.

Рис. 7–1. Кот по имени Кот и его родители.

Когда наш Кот подрос и для него настала пора любви и грусти нежной, у него в семенниках начались захватывающие события. В них начался мейоз.

Предшественники половых клеток вступают в мейоз после репликации, когда каждая хромосома уже состоит из двух двойных спиралей ДНК (сестринских хроматид), прочно сцепленных друг с другом (рис. 7–2–1). Танец хромосом начинается с их объединения. Концы хромосом, изящно скользя по ядерной мембране, собираются в одной точке и выглядят как букет цветов. В этом букете все 38 кошачьих хромосом лежат (висят? плавают?) рядом друг с другом (рис. 7–2–2).

Это самый первый шаг к объединению. Задача ведь в том, чтобы объединиться не с кем попало, а со своей парой (гомологом). Первая хромосома, которая досталась от матери, должна объединиться с первой хромосомой, пришедшей от отца, вторая – со второй, Х с Y. Как это сделать? Как найти свою единственную пару? Как найти гомолога?

Давайте перевоплотимся в хромосому и подумаем, как бы мы на ее месте стали искать гомолога. Мы бы в своих поисках исходили из того, что гомолог состоит из той же самой последовательности ДНК, что и мы сами. Да, он может отличаться в мелочах, например, у нас в 123456789-й позиции от центромеры стоит Т, а у гомолога – Г. Но в основном последовательности сходны. Значит, можно опознать гомолога по наличию у него последовательностей, комплементарных нашим. Прелесть этого подхода в том, что ничего нового придумывать не надо. На принципе комплементарности построены все самые главные генетические процессы – репликация, транскрипция, трансляция, репарация.

Рис. 7–2. Этапы мейоза у Кота Ws/w, Mk/mk.

Проблема, однако, в том, что нуклеотиды в двойных спиралях ДНК УЖЕ соединены друг с другом по принципу комплементарности и поэтому закрыты для проверки. Это препятствие преодолевается самым варварским способом. Во множестве точек генома возникают двунитевые разрывы ДНК. На этой стадии у котов в каждой мейотической клетке образуется около 200 разрывов129. В соматических клетках такое множество разрывов может появиться только в результате массированного облучения или обработки мощным мутагеном. Мейотическая клетка сама себе наносит эти повреждения с помощью