Ученые приблизились к ответу на вопрос, зачем нужны мужчины

Синие спермии в тестикуле мухи. Иллюстрация Physorg

В Китае одна из биотехнологических компаний сообщила о клонировании млекопитающего – кошки. Пресс‑релиз был обнародован по прошествии месяца после успешного развития котенка. Сейчас научный мир следит за его ростом и развитием, а также возможными потомками в поколениях. То же относится и к будущим щенятам, которых также намереваются клонировать китайцы.

Организм начинается с зиготы, или оплодотворенной яйцеклетки, половину генома вносит спермий, образующийся в тестикулах. Впрочем, женский пол был исторически исходным и поначалу единственным. Свидетельство тому – возможность партеногенетического – без участия самцов – размножения, сохраняющаяся в экспериментальных условиях вплоть до птиц (индюков).

И все же жизнь на Земле – как растительная, так и животная – не могла обойтись без представителей сильного пола, которых природа «сделала» из тех же самок, но укоротив до ничтожных размеров одну из половых хромосом Х (икс). И если в «женской» Х‑хромосоме локализовано более 1000 генов, то в «мужской» Y‑хромосоме их всего около полусотни. В результате довольно часто получается так, что мальчикам матери передают мутантный ген (гемофилии, дальтонизма или иммунодефицита), а «прикрыть» его оказывается нечем. Врачи сталкиваются с заболеваниями, которые сцеплены с мужским полом. У английской королевы Виктории от гемофилии в 30‑летнем возрасте умер сын Леопольд и 15 других потомков. При этом ее дочь и внучка передали наследнику русского престола, царевичу Алексею мутантный ген. Для чего же нужен такой, с биологической точки зрения, ущербный пол?

С античных времен философы задавались вопросом, что определяет «физику» и умственные, а также другие способности человека. Жан‑Батист Ламарк предложил 210 лет назад в своей книге «Философия зоологии», казалось бы, простое объяснение длинной шеи жирафов – стремление животных к совершенствованию и развитию. Заодно Ламарк этими же факторами объяснял происхождение человека от общих с шимпанзе предков.

На ламарковскую теорию обрушился барон Кювье, ратовавший за катастрофизм, объяснявший исчезновение «ужасных ящеров» миллионы лет назад. Развитие биологии показало, что через посредство эпигенеза приобретенные признаки передаются по наследству и что динозавры действительно дважды вымирали после ударов небесных тел о Землю.

Поясним, что эпигенез представляет собой химическую модификацию синтезированной ДНК путем присоединения к ней метильных групп СН3 (метилирование) без изменения последовательности букв генкода. Оказалось, что эпигенез важен для определения мужского пола.

В Рокфеллеровском университете Нью‑Йорка провели секвенирование – определение последовательностей – всех РНК (важнейшая макромолекула для синтеза белков в организме) в одиночных клетках тестикул дрозофилы. Известно, что ДНК в спермиях меняется значительно быстрее, нежели в яйцеклетках, а РНК являются копиями ее отдельных участков, некоторые из которых – гены. Так возникают новые гены, которые можно видеть и в обычных клетках (соматических). Авторы полагают, что большая частота новых генов говорит о высоком уровне репаративных процессов при образовании спермиев. В университете считают, что тестикулы являются «жаровней» видового обновления.

Открытие заокеанских коллег подтвердили на примере двух бактерий специалисты Технического университета в Копенгагене. Хорошо известно, что метильные группы на ДНК переносятся ферментами – метил‑трансферазами. Датчане задались вопросом, откуда молекулы берут эти самые метильные группы СН3. Выяснилось, что их отрывают от аминокислоты метионина.

Для подтверждения своей догадки в Копенгагене проанализировали геномы окисляющей вино до уксуса теплолюбивой бактерии Moorells thermoacetica и живущей при умеренных температурах ацетобактерии (Acetobacterium woodii). Даже в таких простых геномах ученые нашли 12 «мотивов» и 23 гена метилтрансфераз, включающихся только при наличии алкоголя.

Непростая получается биология регуляции генной активности даже у простейших безъядерных клеток, кооперация которых друг с другом в итоге дала клетки с ядром – эукариоты. Кстати, уже у кишечной палочки E. coli есть имитация «половой» жизни: две клетки образуют плазматический мостик, по которому в «женскую» клетку переходит ген «фертильности» (F‑factor). В результате на время возникает двойственность небольшого участка бактериальной ДНК.