Что, если Ламарк прав? Иммуногенетика и эволюция - [45]
Следовательно, в настоящее время теория мутаций, основанная на обратной транскрипции, дает лучшее объяснение всем существующим данным о соматическом гипермутиро-вании. Предложенный более 10 лет назад, этот механизм не опровергнут ни одним из многочисленных экспериментов, проведенных с тех пор. Он прошел, как сказал бы покойный философ науки сэр Карл Поппер (Popper), «суровые испытания».
Что является сигналом к прекращению соматического мутирования?
В начале этой главы, мы задались вопросом: «Каков механизм предотвращения лишних, портящих успешно отобранную последовательность, мутаций?» Ответ должен быть таким: селективное преимущество (в традиционном дарвиновском смысле) состоит в том, что когда антитело в центре размножения изменится настолько, что будет обладать высокой аффинностью к антигену, В-клетке должен быть дан сигнал остановить дальнейшее мутирование. Тогда мутаций не будет слишком много, и риск потери высокой аффинности к антигену будет минимизирован. Мы, следовательно, предполагаем, что сигнальная функция поверхностного Ig-рецептора была отобрана в ходе эволюции. Если мутантная В-клетка успешно связывает антиген, присутствующий на фолликулярной дендритной клетке (ФДК) в форме комплекса антиген—антитело, передается СТОП-сигнал для выключения процесса соматического мутирования (рис. 5.6). Этим сигналом может быть прекращение производства белковых субъединиц RT-мутаторсомы (белки постоянно разрушаются ферментами, называемыми протеаза-ми. Следовательно, они исчезают до тех пор, пока не начнется новый синтез).
Позволим себе коснуться другого важного момента, который молчаливо властвует в размышлениях о соматических мутациях. Все мутационные модели, основанные на ДНК, зависят от клеточных делений. Необходимым условием возникновения мутаций считается репликация ДНК и, следовательно, деление клеток. (Считается, что мутации возникают в результате ошибок репарации ДНК.) Сейчас предполагают, что мутации генерируются в фазе быстрого деления клеток (в центробластах), которая дает большую популяцию В-клеток (центроцитов) в центре размножения (рис. 5.4). Однако RT-модель не зависит ни от репликации ДНК, ни от клеточного деления — мутации могут возникать в отсутствие этих двух процессов. Репликация ДНК требуется только для размножения мутантной V(D)J-пoследовательности в делящихся В-клетках. Деление В-клеток, производящих антитела высокой аффинности, полезно, но деление мутантных В-клеток, которые потеряли аффинность к антигену, слишком расточительно.
Представление, что «клеточное деление необходимо для мутирования», настолько глубоко укоренилось в сознании многих, что скорость соматического мутирования записывают как «10>-3 - 10>-4 на основание на поколение». Другими словами, в традиционное описание скорости мутирования встроена идея клеточного деления, и она невольно оказывает влияние на представления о механизмах мутирования.
Так как RT-модель не зависит от клеточных делений, мы предлагаем циклический процесс «мутация — пауза (для экспрессии Ig) — проверка аффинности», протекающий в неделящейся транскрипционно активной клетке, которая продуцирует мРНК и белковые молекулы Н- и L-цепей антитела и компоненты RT-мутаторсомы. Этот путь организации процесса мутаций и отбора максимизирует образование антител высокой аффинности. Он более эффективен, чем модели, основанные на клеточных делениях.
«Направленные мутации» и наследование соматических мутаций
Мы описали протекающий в В-лимфоцитах процесс обратной связи V(D)J-генов, основанный на склонной к ошибкам обратной транскрипции. Он составляет основу определяемого антигеном мутирования генов антител. Все экспериментальные данные согласуются с этой теорией. Это приводит нас ко второй неоламаркистской концепции: «направленной» обратной связи генов.
Быстрое случайное мутирование, приводящее к различным измененным ДНК-последовательностям, и отбор среди них лучшей последовательности приводят к появлению «направленных соматических мутаций» — полной противоположности случайных мутаций. Играет ли эта соматическая генетическая изменчивость какую-нибудь роль в эволюции? Точнее, можно спросить: есть ли какие-нибудь свидетельства того, что приобретенные соматические мутации генов вариабельных областей могут вносить вклад в следующее поколение? Другими словами, могут ли приобретенные соматические мутации наследоваться с ДНК половых клеток? Может ли предполагаемая нами гомологичная рекомбинация приводить к переносу V-последовательности из В-лимфоцита в ДНК сперматозоидов или яйцеклеток?
Глава 6
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ СОМЫ И ЗАРОДЫШЕВОЙ ЛИНИИ
В этой главе мы рассматриваем, как могли изменяться последовательности ДНК вариабельных генов антител в клетках зародышевой линии за эволюционное время. Некоторые данные указывают на существование обратной связи генов, т. е. движения генетической информации от соматических клеток (лимфоцитов) к половым. Начнем с вопроса, впервые поставленного Тэдом Стилом лет двадцать назад в связи с состоянием знаний того времени по эволюционной генетике антител: «Как согласовать передачу с ДНК половых клеток тех признаков, которые по всем критериям возникают только в соме?»
Все занимаются исследованиями мозга. Едва ли найдется научная дисциплина, которая откажется «модернизировать» себя, добавив «нейро» к названию. Детища этого стремления – нейротеология, нейроэкономика, нейроправо и нейроэстетика. Жертва его – наш мир, который пытаются представить в категориях из области исследований мозга. Я – это мой мозг? Или только биоавтомат? Эта книга ставит под сомнение значимость нейроисследований. Нить доказательств автора ведет к постулату: дидактический апломб нейронаук непропорционален их фактической познавательной способности; громкие прогнозы и теории балансируют на весьма тонкой основе надежных эмпирических данных, и только разрастающаяся масса вольно истрактованных результатов не дает им рухнуть.
В этой потрясающей, поэтической и жизнеутверждающей книге финалистка Национальной книжной премии США Сай Монтгомери рассказывает о 13 животных – ее друзьях, сыгравших важную роль в ее жизни. Каждое животное замечательно, и совершенно по-своему. Просто находиться рядом с любым животным – это уже урок, потому что все они умеют что-то, чего не могут люди. Общение с созданиями, принадлежащими к другим видам, удивительным образом обогащает душу. Никто не знает этого лучше, чем автор, натуралист и искатель приключений Сай Монтгомери.
«Любая история, в том числе история развития жизни на Земле, – это замысловатое переплетение причин и следствий. Убери что-то одно, и все остальное изменится до неузнаваемости» – с этих слов и знаменитого примера с бабочкой из рассказа Рэя Брэдбери палеоэнтомолог Александр Храмов начинает свой удивительный рассказ о шестиногих хозяевах планеты. Мы отмахиваемся от мух и комаров, сражаемся с тараканами, обходим стороной муравейники, что уж говорить о вшах! Только не будь вшей, человек остался бы волосатым, как шимпанзе.
Билл Шутт – бывший профессор биологии в LIU-Post и научный сотрудник в Американском музее естествознания. Мир кровожадных животных, который открывает Билл Шутт, отправит вас в омерзительно-увлекательное путешествие, где вампировые летучие мыши, пиявки и прочие кровососущие станут главными героями почти детективных историй. Это одновременно самая пугающая и забавная книга о биологии и истории. Вряд ли вы где-нибудь еще прочтете такой подробный рассказ о жизни кровожадных животных и насекомых.
Кожа человека – удивительный орган, один из немногих, которые мы можем увидеть и тем более потрогать. Но несмотря на кажущуюся доступность, знаем мы о ней еще очень мало. Например, каким было отношение к коже в XVIII, XIX, XX веках и какое оно в современном мире, почему у одних народов принято прятать кожу под слоями одежды, а другие носят лишь набедренные повязки. Вместе с Монти Лиманом, врачом-дерматологом, вы погрузитесь в мир кожи, узнаете ее устройство и скрытые физиологические процессы, разберетесь в механизмах старения и волшебстве касаний, познакомитесь с населением кожи – микробиомом, узнаете о заболеваниях и способах лечения, а также разберетесь, как кожа связана с нашим мозгом и сознанием, узнаете больше о ее социальной и духовной стороне.
Академик АМН СССР рассказывает об иммунитете, силах, которые защищают наш организм от микробов, вирусов, раковых заболеваний, хранят неповторимую индивидуальность нашего телесного 'я', говорит о болезнях, возникающих при нарушении иммунитета и мерах борьбы с ними, а также об использовании клеток иммунной системы в биотехнологии (производстве лечебных и диагностических препаратов, сверхчувствительных реагентов), об использовании 'раковых клеток в мирных целях'. Издание рассчитано на самые широкие круги читателей.
В книге известного американского писателя рассматривается широкий спектр явлений, не получивших в рамках современной науки своего объяснения. Автором выделены более 20 таких загадок, в том числе: дает ли история Большого Взрыва исчерпывающее объяснение процесса возникновения Вселенной; возникла жизнь на Земле или была занесена из космоса; какова природа гравитации; сможем ли мы когда-нибудь предсказывать землетрясения и извержения вулканов; каков возраст Вселенной; существуют ли множественные миры; каково будущее Вселенной; не были ли динозавры теплокровными животными; как ориентируются птицы в процессе своих дальних миграций; откуда черпали индейцы майя свои познания в астрономии.Для широкого круга читателей.