Знание-сила 1997 № 01 (835)
Шрифт:
В этом отношении Лукреций Кар, автор поэмы «О природе вещей», был более прозорливым, когда писал, что Венера «производит детей жеребьевкой». Для древних было загадкой, что:
Как женщин рождать способно отцовское семя,
Так материнская плоть — произвесть и мужское потомство.
И последнее: на Руси говаривали, что если беременная выступает левой ногой вперед, то будет мальчик.
А теперь перенесемся в конец XX века с его рациональным, а не мифологическим подходом к генетике пола. Известно следующее. У человека двадцать три пары хромосом, одна из которых называется «половой», поскольку наличие этих хромосом в норме определяет тот или иной
Что имеется в виду? При «переносе» — экспериментальном или в результате естественной мутации — гена мужского пола на Х-хромосому рождаются мальчики или самцы с хромосомами XX, то есть хромосомные организмы женского пола. Такие самцы и мужчины бесплодны. В 1991 году международный научный журнал «Нейчур» вышел с фотографией подобного мышиного самца на обложке, полученного в результате переноса гена SRY в эмбрионы самок. На фотографии были отчетливо видны пенис и недоразвитые тесгикулы, которые не вырабатывали спермиев.
Бортоломеус Спрангер. «Салманида и Гермафродит». В греческой мифологии Гермафродитом назывался сын Гермеса и Афродиты, соединенный богами с нимфой Салманидой так, что их тела образовали единое целое.
При мутации гена SRY рождаются девушки XY (в одном случае мутация соответствовала замене всего-навсего одной- единственной буквы генетического кода). Обычно такие «девушки» в восемнадцать — девятнадцать лет обращаются к Врачам с жалобами на отсутствие менструаций. Тогда-то и обнаруживается, что они на самом деле хромосомные юноши.
Но бывает и обратная ситуация, когда происходит дупликация, или удвоение зоны ДСС в Х-хромосоме. В таких случаях получается, как в известной загадке про черную корову, которая всех быков поборола. Двойная «доза» гена женского пола подавляет активность SRY, в результате чего происходит «реверсия» мужского пола и рождаются девочки с набором хромосом XV. Это открытие показывает меру «чувствительности» сексуального развития организма к дозе гена женского пола ДСС. Таким образом, ДСС является, как писали ученые, «переключателем», эдакой железнодорожной стрелкой для перевода рельсов с мужского на женский путь развития. Как же это происходит?
Для ДСС это пока не известно, поскольку пока еще не выделен белковый продукт данного гена. А вот с белком SRY в самое последнее время все прояснилось очень четко. Он является так называемым транскрипционным фактором, то есть белком, рейдирующим транскрипцию, или «считывание» гена. Какого?
Известно, что все организмы — ограничимся в данном случае млекопитающими — начинают развиваться как женские. А затем, примерно к концу второго месяца внутриутробного развития плода, происходит — при наличии нормального гена мужского пола — переключение на мужское развитие. При этом зачатки яичников превращаются в тестикулы и начинают свое путешествие наружу, вон из тела. Фаллопиевы трубы преобразуются в семяпроводы, семенные канатики, срамные губы срастаются и дают мошонку, а клитор превращается в пенис.
Каким же образом белок SRY переключает развитие с женского на мужское? Белок гена мужского пола связывается с рауляторной частью гена так называемой мюллеровской ингибирующей субстанции (МИС). МИС представляет собой белок, который подавляет развитие мюллеровских протоков, то есть будущей женской половой системы. Вполне возможно, что МИС давит активность гена ДСС. (Схема действия гена SRY на молекулярном уровне показана на иллюстрациях.)
Ветеринары знают, что если у коровы развиваются два плода, один из которых мужского пола, а второй женского, то второй рождается «интерсексуалом». Особенностью развития плодов у коровы является то, что у телят имеется общее кровообращение через общую плаценту. Таким образом, происходит внутриутробное подавление развития женского плода под действием фактора, выделяемого тестикулами бычка.
Словом, половая принадлежность определяется на молекулярном уровне путем тончайшего взаимодействия белка с ДНК. Нарушение этого взаимодействия ведет к гермафродитизму разной степени выраженности.
Ясное дело, что подобное квантовомеханическое взаимодействие возникло не сегодня. И нет ничего удивительного в том, что у сумчатых Австралии ученые обнаружили тот же ген SRY, белок которого на 82—86 процентов сходен по аминокислотному составу с человеческим. Интересно, что для поисков «сумчатого» гена ученые использовали ДНК-пробы гена человека. Были также проверены белки кролика и мыши. У всех, начиная с сумчатых, имеется очень консервативный, то есть практически не меняющий своей аминокислотной последовательности, участок связывания с ДНК длиной 80 аминокислот. Замены семи аминокислот на этом участке ведут к реверсии мужского пола. Все семь этих аминокислот «инвариантны», неизменны на протяжении всей эволюции млекопитающих.
Осталось только рассказать, почему тестикулы снаружи. Не вдаваясь в детали, скажем, что при созревании яйцеклеток синтеза ДНК не происходит. Совсем иное дело — сперматогенез, то есть образование спермиев. Тут синтез ДНК осуществляется весьма бурно, что и требует от самцов больших затрат материальных и энергетических ресурсов с использованием аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), содержащей большое количество энергии.
А что произошло бы с тестикулами, в которых идет бурное расщепление АТФ и других трифосфатов в ходе синтеза ДНК? Они перегревались бы, находясь внутри тела (как яичники). А это чревато! С одной стороны, гибелью нежных спермиев. При крипторхозе — скрытости тестикулов, или их неопущении мужчины чаще всего оказываются бесплодными. С другой стороны, перегрев приводил бы к повышению частоты мутаций, причем самых неблагоприятных. При том же крипторхозе повышена частота рака яичка.
Есть и еще одно подтверждение высказанной мысли. Подсчеты количества сперматозоидов показывают, что их максимальная концентрация отмечается на пике зимы, к концу же лета разница по сравнению с зимними месяцами составляет целых 20—25 процентов. То есть в теплую погоду сперматогенез падает. Что отражается затем и на количестве детей, рождающихся в сентябре и апреле-мае (последних меньше, поскольку у их отцов было меньше спермы). Такие вот дела.
Гипотеза Черной Королевы
Не так давно в Эдинбурге получили ягнят без... баранов. То есть на уровне крупных млекопитающих (за четыре года до этого без самцов получили крысят) повторено то, что у лягушек было достигнуто тремя десятилетиями раньше. Во всех этих случаях ученые обошлись без самцов, стимулировав развитие яйцеклетки без оплодотворения ее спермием. Так, может, недалеко и до непорочного зачатия?
Молекулярная механика определения мужского пола не объясняет, зачем он вообще нужен! Было время, когда в природе, как и в СССР, секса не было, то есть не было разделения на два пола, поскольку обходились великолепно и одним. На одном полюсе был один пол, а на другом — в случае с инфузорией туфелькой — их было целых восемь! Кого заинтересует «восьмиполие» туфельки, того можно отослать к любому учебнику зоологии беспозвоночных, в котором рассказано о макро- и микронуклеусах — большом и малом ядрах — этого интересного простейшего.