280 дней до вашего рождения. Репортаж о том, что вы забыли, находясь в эпицентре событий - Катарина Вестре

Hox-гены производят белки, которые как раз и выполняют роль главных переключателей для целых наборов генов, а также делают все необходимое, чтобы в разных сегментах вырабатывались разные белки, то есть чтобы у плодовой мушки усики выросли на голове, а крылья – на туловище.

Тут возникает важный вопрос: что все это значит для нас? Я ведь пообещала, что эта история будет о вас, а вот пишу подозрительно много о каких-то плодовых мушках. Чтобы найти наших общих предков с плодовыми мушками, нам бы пришлось вернуться более чем на полмиллиарда лет назад – нас сложно назвать близкими родственниками.

В прошлом считалось, что гены, отвечающие за формирование тела плодовой мушки, кардинально отличаются от соответствующих генов у людей. Но все буквально встало с ног на голову в 1980-е, когда ученые, начав поиски Hox-генов у животных, стали находить их повсюду. Эти гены были у червей и рыб, у лягушек и мышей.

А что насчет людей? Мы тоже оказались не исключением. Разумеется, у нас все несколько сложнее: в нашем геноме целых четыре набора Hox-генов, а не один, как у плодовых мушек. Принцип между тем остается тот же: судьба бугорков вдоль вашей спины, когда вы еще в стадии зародыша, определяется различными комбинациями Hox-генов. Они контролируют, чтобы вдоль вашего позвоночника все формировалось как надо: лопатки вверху, таз внизу, а между ними ребра.

Подобно тому, как с помощью гвоздей и молотка можно построить сарай, особняк или церковь, посредством Hox-генов создаются и плодовая мушка, и мышь, и человек. Дело не только в том, какие гены есть в наличии. Важно то, как они используются. Честно говоря, у нас с плодовыми мушками больше половины генов общие. Нашим с ними предком, может, и был какой-нибудь червяк, однако даже червю нужны гены, чтобы его голова отличалась от хвоста. После полумиллиарда лет эволюции эти гены по-прежнему используются, только уже по-новому и в новых комбинациях. Как мы с вами вскоре увидим, Hox-гены для нас далеко не единственные сувениры из прошлого.

ВТОРОЙ МЕСЯЦ

Пятая неделя

К началу пятой недели вы размером уже примерно с горошину. У вас крошечное прозрачное свернутое клубком тело, а голова прижата к длинному хвосту. У вас еще толком нет лица: лишь смутные очертания глаз прослеживаются по бокам головы. В жизни не подумаешь, что из вас получится человек: прямо сейчас вы похожи скорее на креветку. Еще вдоль вашей шеи появились четыре небольшие складки, разделенные глубокими морщинами, а прямо под ними бьется красный комочек вашего крохотного сердца.

Все, что ваши клетки делали вплоть до этого момента, казалось весьма логичным: они росли и объединялись, формируя основу, от которой потом можно будет отталкиваться. Теперь же такое ощущение, что они попросту начали халтурить. С какой такой стати, например, им взбрело в голову сделать этот совершенно ненужный хвост? Ведь в конечном счете он превратится в какой-то костяной обрубок, копчик, на который очень больно падать. Ни один инженер в здравом уме не стал бы создавать что-то подобное. И какой вообще смысл в этих складках на шее, которые потом пропадут? Не слишком ли они напоминают рыбьи жабры?

Однако не одни мы, люди, идем такими окольными путями в своем развитии. Если изучать эмбрионы ящерицы, курицы или слона, то обязательно наткнешься на то же самое странное создание. В начале XIX века немецкий биолог Карл Эрнст фон Бэр обратил внимание на подобные сходства, однако придумать этому логичное объяснение не смог. Тогда разгадку предложил Дарвин. В 1859 году он опубликовал свой знаменитый труд «Происхождение видов», в котором целую главу посвятил эмбрионам. Он объяснил, что загадочные сходства между эмбрионами различных видов, видимо, объясняются нашими общими корнями.

У нас общая история с рыбами, саламандрами и курицами, история длиной в сотни миллионов лет. Начинается она с пустого и безжизненного мира, в океанских глубинах которого вот-вот зародится жизнь. Наши предки, похожие на нынешних рыб, скитаются по просторам этого древнего океана. Проходит какое-то время, и голые скалы на суше начинает застилать мох, а скорпионы и сороконожки принимаются исследовать зеленеющие мелкие заросли. Растения тянутся вверх, глубоко уходя корнями в землю, которая теперь покрыта слоем плодородной почвы. Вскоре она уже полна насекомыми, копошащимися в зарослях огромных папоротников. Воздух теплый, влажный, и в нем полно кислорода. Наши предки пока обитают в болотах древних лесов. У некоторых из их потомков появятся позже легкие и жесткие плавники, а потом (около 400 миллионов лет назад) первые земноводные выберутся из воды на сушу. Но далеко от воды отходить не будут, ведь именно здесь зародилась их жизнь. Без воды их яйца высохнут и скукожатся на солнце. Но проходит некоторое время, и рептилии находят решение этой проблемы: они начинают откладывать яйца с толстой скорлупой, которая защищает от потери влаги. Еще какое-то время спустя (примерно 200 миллионов лет назад) появляются первые млекопитающие, вынашивающие потомство в собственной утробе, где их будущим детенышам уже не угрожают внешние факторы. Со временем появляются млекопитающие без шерсти на теле и ходящие на двух ногах – первые люди. Наши последние, общие с шимпанзе, предки жили примерно шесть миллионов лет назад. А вся наша с вами история лишь крошечный отрезок времени по сравнению с 3,8 миллиарда лет эволюции всей жизни. Между тем мы по-прежнему начинаем свою жизнь водоплавающими существами: мы создаем для себя свой собственный соленый океан (околоплодные воды), в котором остаемся до тех пор, пока не будем готовы сделать первый вздох.

Если вспомнить, что наше тело – это, по сути, переделанная рыба, то ему многое можно простить. Все, что может показаться глупым и нелогичным, тут же обретает смысл. Возьмем, к примеру, икоту. Вы были трехмесячным эмбрионом, когда впервые испытали на себе это слегка раздражающее явление. Во время икоты мышцы, отвечающие за дыхание, непроизвольно сокращаются, и мы резко вдыхаем воздух. Скорее всего этот механизм унаследован нами от наших земноводных пращуров: для людей этот рефлекс едва ли можно назвать полезным, а вот для головастиков он крайне важен. Где-то в середине процесса развития у головастика есть одновременно и легкие, и жабры (так же было и у наших предков). Когда он дышит под водой, то это похоже на затяжную икоту. Перекрывая горло, головастик блокирует доступ к легким и проталкивает воду через жабры.