Она смеётся, как мать. Могущество и причуды наследственности

Это сенсорные нейроны, благодаря которым наше тело умеет чувствовать. Например, в коже большого пальца находятся разветвленные нервные окончания сенсорного нейрона, отросток которого дальше тянется от большого пальца к запястью, огибает локоть, поднимается по плечу и, наконец, достигает тела нейрона в скоплении клеток около спинного мозга. Если вы уколете палец шипом, болевой сигнал пройдет по отросткам сенсорного нейрона в спинной мозг, а оттуда уже по другому нейрону направится в головной.

Нейробиолог из Лионского университета Лейла Бубакар с коллегами задалась вопросом, как эти сенсорные нейроны наследуют свою двуветвистую форму от своих биполярных предшественников – клеток нервного гребня[792]. Она внимательно наблюдала за их делением и заметила, что при этом происходит нечто удивительное. Перед делением клетки нервного гребня убирали свои два отростка, оставляя только шарообразные клеточные тела. Однако стоило такой клетке разделиться, как дочерние клетки отращивали новые два отростка с тех же сторон, где они были у материнской.

Чтобы разобраться в происходящем, ученые прикрепили светящиеся метки на некоторые белки клеток нервного гребня. Они обнаружили, что клетки сохранили, как это называет Бубакар с коллегами, «молекулярную память» о своей форме с двумя отростками. И эта память передается по наследству дочерним клеткам. Перед делением клетка нервного гребня откладывает специальный белок септин в основания обоих отростков. Скопление септина остается и после отмирания отростков, отмечая, таким образом, те места, где они были.

Затем клетка нервного гребня делится на два сенсорных нейрона, каждый из которых получает септиновую метку. В этом месте оба нейрона отращивают по новой ветви. В экспериментах Бубакар выяснилось, что после этого септин перемещается к противоположному концу нового сенсорного нейрона. Там септин формирует новое скопление – таким образом клетка помечает место, где будет образован второй отросток.

Исследование Бубакар показывает, что наследственность может обеспечиваться не только генами. При делении клетки все ее содержимое передается клеткам-потомкам. Несомненно, сенсорные нейроны получают гены от своих материнских клеток. Но одного только генетического наследования недостаточно, чтобы объяснить, как подобное порождает подобное в нашей нервной системе. Форма сенсорного нейрона наследуется не через гены, кодирующие септин или другие вещества. Белки из материнской клетки аккуратно организуют у потомков восстановление отростков в нужных местах.

__________

К тому моменту когда мои дочери появлялись на свет, в их организмах были уже сформированы сенсорные нейроны, а также и почти все другие типы клеток: белые и красные мышечные волокна, клетки белого и бурого жира, липоциты печени и клетки Панета в кишечнике. Но после рождения девочкам еще предстояло заметно вырасти.

В их детские годы многие клетки продолжали делиться. Большинство находилось уже достаточно глубоко в канавках ландшафта Уоддингтона, и их внутренняя наследственность была безжалостно ограничена. И я испытываю благодарность за этот строгий эпигенетический контроль. Он не позволил глазам превратиться в почки и появиться зубам на месте ногтей. Пока я работал над этой книгой, Шарлотта и Вероника достигли своих максимальных значений роста, которые определялись взаимодействием аллелей, унаследованных от нас с Грейс, и условиями жизни в Америке XXI в., богатой солнечным светом и пиццей. Когда мои дочери приблизились к своим окончательным размерам, размножение большинства их клеток гармонично затормозилось. Теперь их полноразмерные легкие плотно прилегают к грудным клеткам. А мочки их ушей не свисают до земли.

Однако ряд клеток продолжит давать новых потомков, и это созидательное пламя не потухнет на протяжении всей их жизни. Некоторые части нашего организма постоянно обновляются: старые клетки умирают, а новые образуются, чтобы занять их место. К тому времени как человеку исполняется 30 лет, его жировым клеткам в среднем только по восемь лет. Эритроциты живут лишь четыре месяца[793]. Клетка кожи – всего месяц, вкусовой сосочек – десять дней, клетка желудка – не больше двух.