Она смеётся, как мать. Могущество и причуды наследственности

Лайон сконцентрировалась на исследовании различий между полами. В Эдинбурге у нее появилась возможность изучить первых мышей с мутацией на Х-хромосоме. Она работала с этими мышами, чтобы выяснить, как передаются признаки, гены которых расположены на половых X- и Y-хромосомах. Исследовательница не рассталась со своими зверьками и после того, как британское правительство перевело Лайон и других биологов из Эдинбурга в расположенный неподалеку от Оксфорда Радиобиологический центр. Там ученые должны были изучать генетические последствия ядерной войны. После пяти лет интеллектуальной свободы в Эдинбурге Лайон обнаружила, что бюрократизм в правительственном подразделении опустошает ее. Она говорила, что в меру своих сил «всегда старалась придерживаться мышиной работы»[779].

Среди прочего она исследовала линию крапчатых мышей с интересной наследственностью. У самок шерсть покрывали пятна, разбросанные случайным образом. У самцов могло быть два варианта: либо у них был сплошной окрас, либо они умирали еще до рождения.

Это навело Лайон на мысль, что у крапчатых мышей смертельная мутация была расположена на X-хромосоме. Унаследовавшие ее самцы умирали, потому что располагали единственной X-хромосомой. У самок было две X-хромосомы, что повышало их шансы на выживание. Если в одной из них мутаций не было, то они развивались нормально.

Мэри подозревала, что эта же мутация отвечает и за цвет шерсти у крапчатых мышей. Одна нормальная копия X-хромосомы «окрашивала» самцов равномерно. Каким-то образом две X-хромосомы давали у самок крапчатый окрас. Мало того – у каждой самки было свое уникальное расположение пятен.

Лайон заинтересовалась более ранними исследованиями X-хромосомы, чтобы найти возможное объяснение таким странным результатам. Постепенно она перешла от частных вопросов окраса крапчатых мышей к глобальным проблемам, касающимся X- и Y-хромосом.

Поскольку у самок две копии X-хромосомы, то гены на них должны кодировать в два раза больше белков, чем вырабатывается у самцов. И эти лишние белки должны были бы посеять в организме самки смертельно опасный хаос. Лайон поняла, что самую большую загадку X-хромосомы представляет то, как самки могут быть здоровы с двумя копиями, а самцы только с одной.

Она выяснила, что канадские ученые в 1940-х гг., похоже, нашли ответ на этот вопрос, когда исследовали клетки кошек. Они обнаружили, что в каждой клетке одна из двух X-хромосом была скручена в темный комок. Другая оставалось раскрытой – как и все остальные хромосомы. Лайон подумала, что, возможно, самки инактивируют одну из X-хромосом в каждой клетке, выключая все имеющиеся на ней гены. В результате белок синтезируется только с одной копии, как у самцов.

У этого объяснения был лишь один недостаток. Оно не годилось для крапчатых мышей, которых изучала Лайон.

Если такие самки выключают одну из своих X-хромосом, их должна ожидать та же участь, что и самцов. Если они инактивируют нормальную хромосому, то умрут еще до рождения. Если мутантную – их шерсть будет окрашена равномерно. Каким-то образом самкам удается избежать обоих вариантов.

Тщательно все обдумав, Лайон остановилась на гипотезе, которая могла объяснить все факты. Она села за стол, изложила ее в семи абзацах и отправила в журнал Nature[780].

Мэри предположила, что, когда развивается эмбрион самки, в его клетках выключается одна из X-хромосом. Но какая именно инактивируется, в каждой клетке определяется случайно. Затем клетки делятся, и дочерние получают одну и ту же выключенную X-хромосому. В свою очередь они передают ее всем потомкам. В итоге организм самки состоит из групп клеток, в половине которых неактивна одна X-хромосома, а в другой половине – вторая.

Такой тип наследственности мог объяснить крапчатую окраску у мышей. Лайон предположила, что одна из X-хромосом у мышей несет мутацию, нарушающую развитие окраски. У самок кожа образована группами клеток. У всех клеток в каждой группе выключена одна и та же X-хромосома. Поэтому некоторые группы образуют шерсть нормального цвета, а другие – измененного.

Nature опубликовал статью Лайон в 1961 г. Прочитав ее, другие биологи испытали досаду, что сами не додумались до этой идеи. Тем временем Мэри продолжала искать новые данные. Изучая шерсть кошек, она обнаружила, что закономерности проявления черепахового окраса и окраса калико соответствуют ее модели. Эту гипотезу подтверждали и некоторые заболевания человека.

По мере того как Лайон публиковала в следующих статьях все новые данные, и другие ученые убеждались в правильности ее идеи. Они окрестили ее гипотезой Лайон, или просто Г. Л. Деактивацию случайно выбранной X-хромосомы стали называть лайонизацией, хотя сама исследовательница возражала против такого термина.