Почему женщины полосатые? [Veritasium]
А он мой бог. Внутри каждой вашей клетки есть 2 метра и молекула ДНК, состоящая из шести миллиардов знаков генетического кода. ДНК делится на сорок шесть частей или хромосом, каждая длиной 3-4 сантиметра. Обычно хромосома изображает вот так, но такой вид они принимают только перед делением клетки. Обычно же ДНК выглядит как спутанная нить внутри ядра.
Представьте себе: толщина ДНК всего лишь два нанометра, по длине - около 2 метров. В таком случае она должна быть запутано похлеще, чем наушники у вас в кармане. На самом деле, нить ДНК намотано на особые белки и стонет, словно и обладает загнутыми хвостами. Но зачем они нужны? Мы с вами скоро увидим.
Ваш уникальный набор ДНК — это 23 хромосомы от матери и 23 от отца. 23 из них, по одной от каждого из родителей, образуют пары, а 23 пара — это половые хромосомы. Две X-хромосомы дают эмбриону женский пол, а X и Y — мужской. Поскольку мужские половые хромосомы разные, обе они остаются активными до конца жизни. Но для правильного развития эмбриона женского пола одна из X-хромосом должна быть инактивирована. Это происходит на четвертый день развития эмбриона, когда он состоит всего лишь из 100 клеток.
Сейчас в этой клетке обе X-хромосомы — и отцовская, и материнская — активные, но после микроскопического сражения одна из X-хромосом побеждает и остается активной, а вторая инактивируется. Ее ДНК упаковывается более плотно, а свободные хвосты гистонов принимают особую форму, сигнализируя об инактивации. В дело также вступают дополнительные структурные белки, чтобы покрепче все связать, и, наконец, в ДНК добавляются метиловые группы — крошечные молекулярные маркеры, указывающие клетке, что эту ДНК читать не надо.
Все это вместе делает данную ДНК крайне труднодоступной для молекулярных механизмов, которые могли бы прочитать ее код. Хромосома выключена, эта ДНК неактивна. В то же время ДНК активной X-хромосомы разворачивается шире, и теперь доступ к геному стал намного проще. Витки ДНК на ногах стонах ослабляются или полностью разматываются, а их хвосты принимают форму, сигнализирующую, что эта ДНК активна. Все это позволяет РНК-полимеразе прочесть и скопировать эту ДНК на матричную РНК, которая затем отправляется в клетку и используется для производства белков.
Самое удивительное в инактивации X-хромосом то, что нельзя угадать, какая из X-хромосом одержит верх. То есть в одних клетках побеждает X-хромосома отца, в других — матери. И в результате 100-клеточный эмбрион содержит в себе активные X-хромосомы обоих типов. Но с этого момента, в процессе дальнейшего деления клеток, активной в них остается даже самая X-хромосома. Так что все клетки с активной X-хромосомой отца образуют клетки с активной X-хромосомой матери.
Это продолжается и во взрослом возрасте. Так что если бы кожа женщины отражала места инактивации X-хромосом обоих родителей, на ней красовался бы узор из полос, показывающих рост и перемещение всех клеток, начиная с первой сотни, когда эмбриона было всего четыре дня. Конечно, мы не видим этого у людей, зато можем наблюдать у трехцветных кошек, потому что ген, отвечающий за цвет шерсти, находится на X-хромосоме. Так что по рисунку с этими рыжими и черными пятном можно увидеть, где была инактивированная X-хромосома матери, а где отца.
По той же причине только самки кошек могут быть трехцветными, ведь только они наследуют две X-хромосомы, которые содержат по гену двух разных цветов. Это лишь один из примеров эпигенетических эффектов, которые обычно не затрагивают целую хромосому. Эти эффекты действуют во всех ваших хромосомах, включая и выключая гены.
Например, эпигенетика позволяет клеткам поджелудочной железы производить инсулин, включая в ней этот ген и выключая его во всех остальных местах. Что ещё интереснее, по-видимому, на эпигенетику могут влиять ваши поведения, но самое удивительное — даже поступки ваших родителей и их родителей. И сегодня это влияет на вашу эпигенетику, на вашу ДНК. Так что вы результат не только своего генетического кода и ДНК, но также и генетического наследования, на которое влияет ваше поведение и поведение ваших предков.
Переведено и озвучено студией Вирт Дойду.