Кошки и гены - Страница 11

Итак, процесс развития начинается с оплодотворения. Сливаются ядра сперматозоида и яйцеклетки. Оплодотворение — необходимое условие нормального развития. Возможность развития без оплодотворения мы рассмотрим в отдельной главе, посвященной проблеме непорочного зачатия.

Слияние гаплоидных ядер приводит к образованию диплоидной зиготы. Зигота имеет полный набор генов, необходимых для развития. Ядро зиготы последовательно делится митотическим делением на 2,4, 8 и т. д. ядер. Этот период жизни зиготы называется дроблением. Он завершается образованием морулы — группы клеток, похожей на ягоду малины. Клетки на этой стадии еще'мало специализированы. Их можно менять местами, переносить от одного зародыша к другому, смешивать клетки от разных зародышей без видимого влияния на последующее развитие.

Деления клеток продолжаются. Морула превращается в бластоцисту. В ней будущая судьба клеток уже оказывается предопределенной их положением. Клетки, образующие поверхность бластоцисты, затем будут использованы для построения плаценты. Внутренняя клеточная масса даст начало зародышевой оболочке — амниону и желточному мешку, а из остальных клеток разовьется уже собственно зародыш. Из клеток наружного слоя — эктодермы — образуются нервная система и кожные покровы, включая и шерсть. Внутренний слой — эндодерма — дает начало внутренним органам, например пищеварительному тракту. Из мезодермы — среднего слоя клеток — образуются скелет, мышцы, сердце, печень, почки. Далее дифференцировка все более и более углубляется. Выделяются группы стволовых, инициаторных клеток, которые специализируются на создании определенных органов.

Понятно, что все эти события происходят под контролем определенных генов. Отдельные гены и генные ансамбли согласованно включаются в работу и выключаются. Их продукты активируют одни гены и инактивируют другие. Причем в каждой группе клеток играет свой, специфичный только для нее, генный оркестр, и свою, характерную только для нее мелодию.

На ранних этапах развитие у самцов и самок идет практически одинаково. Хотя стартовые позиции в развитии двух полов разные. Вы помните, что самки имеют две Х-хромосомы, самцы только одну.

В зиготе (а) активны обе Х-хромосомы. В ходе дифференцировки в ннициаторных клетках (6) одна из Х-хромосом — мутантная (светлая) или нормальная (темная) — инактивируется. Инактивированная хромосома обозначена кружком. Потомки иннциаторных клеток строго наследуют инактивированное состояние Х-хромосомы (в). В тех клетках, где инактивирована нормальная хромосома, проявляется мутантный аллель, и наоборот. В результате формируется мозаичная или черепаховая окраска.

Эта неравноценность устраняется в момент дифференцировки стволовых клеток. На этом этапе одна из двух Х-хромосом у самок инактивируется. То есть она перестает быть доступной для считывания с нее генетической информации. Выбор хромосомы, которая претерпевает инактивацию в момент дифференцировки, определяет случай. В одной стволовой клетке оказывается инактивированной Х-хромосома, доставшаяся от отца, в другой — та, что получена от матери. Но дальше в ряду клеточных поколений это инактивированное состояние одной хромосомы и соответственно активное состояние другой строго наследуются. Иными словами, если в стволовой клетке была инактивирована отцовская Х-хромосома, то во всех потомках этой клетки, в том клоне клеток, который от нее происходит, будет инактивирована именно отцовская Х-хромосома. Таким образом, организм самки можно представить как мозаику клеток: в одних функционирует отцовская Х-хромосома, в других — материнская.

Сколько будет клеток одного или другого типа, решает случай. Судите сами: для каждой клетки вероятность того, что у нее будет инактивирована отцовская Х-хромосома, равна 1/г- Если группа стволовых клеток, нацеленных на создание данного типа тканей, велика, то по закону больших чисел мы можем ожидать, что половина всех клеток в этой ткани у взрослого животного будет иметь инактивированной отцовскую хромосому, а другая половина — материнскую. В том же случае, если эта группа малочисленна — в пределах десятка клеток, — возможны самые

разные соотношения типов клеток во взрослом организме. Может быть даже такая ситуация, что во всех клетках данной ткани будет инактивирована одна и та же Х-хромосома, допустим, материнская.

Каково будет взаимное расположение клеток, принадлежащих к одному клону? Будут ли они располагаться тесной кучкой или смешаются с представителями других клонов? Здесь все зависит от того, о какой ткани идет речь. Клетки некоторых тканей вынуждены мигрировать довольно далеко от того места, где они формируются. В таких случаях перемешивание становится более вероятным.

Наличие разных клеточных клонов у самок очень ярко выявляется на гетерозиготах по мутациям генов, локализованных в Х-хромосоме. У кошек такая мутация есть. Это мутация рыжей окраски. Ее номенклатурное название Orange (символ О).

Проследим за судьбой зародыша женского пола. Он имеет две Х-хромосомы. В одной из них, полученной, например, от отца, находится ген рыжей окраски О, а в другой, полученной от матери, его нормальный аллель о. В момент дифференцировки клеток, потомки которых затем будут заняты синтезом пигментов, в каждой из них случайно инактивируется или одна, или другая X- хромосома. Это довольно небольшая группа клеток: около двухтрех десятков. Но они дают начало тысячам пигментных клеток — меланоцитов. Каждый из меланоцитов будет иметь в инактивированном состоянии именно ту из Х-хромосом, которая инактивировалась в стволовой клетке-родоначальнице.