1. До начала работы генов
1. До начала работы генов
В оплодотворенном яйце, зиготе, синтез РНК редко начинается сразу, а если и начинается, то играет малоспецифическую роль, т. е. определяет не собственно процессы развития, а синтез рРНК, тРНК, образование гистонов и т. д., которые необходимы для построения хромосом и создания белоксинтезирующего аппарата. Начало ядерной функции, определяющей развитие, или морфогенез (отсюда — морфогенетическая функция ядер), очевидно, зависит от многих обстоятельств, и прежде всего связано с размерами яйца: у всех видов, имеющих «маленькие» яйца (30—200 мкм в диаметре), гены начинают работать раньше, а у видов с «большими» яйцами (от 0,3 мм и выше), как у рыб и амфибий, — значительно позже. Птицы в этом отношении изучены хуже.
Причины таких различий легко объяснить. РНК, синтезированная в одном или даже в нескольких десятках ядер, в течение первых часов раннего развития не может оказать существенное влияние и изменить синтез белка в огромных объемах цитоплазмы большого яйца. И только на стадии многих сотен или тысячи клеток, когда каждое ядро будет окружено небольшим участком цитоплазмы, синтез новых РНК сможет заметно повлиять на состав синтезируемых белков в данной клетке.
Определенную роль играет также и то, что на самых ранних стадиях развития (во время быстрых делений яйца) значительную часть клеточного цикла занимают репликация ДНК и митоз. Во время дробления яиц рыб и амфибий синтез ДНК происходит всего за 15 мин, но и весь клеточный цикл не превышает 30 мин. У дрозофилы же первые деления ядер происходят еще быстрее — каждые 9 мин. Это означает, что в каждый момент времени значительные участки ДНК заняты репликацией, что, вероятно, затрудняет транскрипцию.
Есть и другая, более важная причина, по которой синтез мРНК на самых ранних стадиях не может играть специфическую роль в развитии. Во время первых делений дробления малочисленные ядра еще не занимают в яйце окончательную позицию. Только после 10–15 митозов ядра будут распределены по яйцу и каждое из них будет окружено своим, отличающимся от других участком цитоплазмы, вместе с которым оно образует эмбриональную клетку, способную к дальнейшему развитию. Эти участки отличаются не только своим местоположением в яйце, они могут отличаться и по химическому составу, так как цитоплазма яиц у многих животных неоднородна.
Вот, например, как происходит раннее развитие у насекомых, и прежде всего у хорошо изученной дрозофилы. Первые семь-восемь делений ядер происходят в центре яйца без деления цитоплазмы, и в это время только ядра будущих половых клеток обособляются от остальных и перемещаются к заднему полюсу яйца. После того как после восьми делений число ядер достигнет 256, они, продолжая делиться, перемещаются из центра на периферию и распределяются в тонком слое цитоплазмы под яйцевой оболочкой. Там они образуют клетки, составляющие бластодерму. Только после этого темп делений замедляется, начинается синтез РНК и происходит детерминация — предопределение основных частей будущей личинки и мухи. Очевидно, что, пока ядра находились в общей для них цитоплазме в центре яйца, они ничем не отличались друг от друга и, следовательно, не могли синтезировать разные РНК. Только заняв различные места в яйце, попав в окружение своей цитоплазмы, они «узнали», какие именно гены в них должны работать. Иначе говоря, ядра получили от цитоплазмы, как сейчас говорят, «позиционную информацию». После этого они начинают синтезировать те виды мРНК, которые необходимы в их новой позиции.
Вместе с тем синтез белков в яйце достаточно интенсивен с самого начала развития: у одних видов он не прекращается со времени оогенеза, у других (например, у морского ежа) синтез белка сразу после оплодотворения возрастает в десятки раз. Для обеспечения этого процесса и происходит в оогенезе создание мощного белоксинтезирующего аппарата и накопление мРНК, часть из которых используется с самого начала развития, а часть вступает в действие наиболее поздних стадиях. Среди этих материнских мРНК, вероятно, отсутствуют те, которые специфически необходимы для таких процессов развития, как гаструляция или последующие этапы морфогенеза. Ведь в ходе этих событий разные клетки ведут себя по-разному, следовательно, они должны отличаться по некоторым белкам (и соответственно по мРНК). Вот тут уже, даже несколько раньше и необходима специфическая морфогенетическая функция ядер — разная в разных частях зародыша.
Более 800 000 книг и аудиокниг! 📚
Получи 2 месяца Литрес Подписки в подарок и наслаждайся неограниченным чтением
ПОЛУЧИТЬ ПОДАРОКЧитайте также
Первоначальные сведения об обезьянах (от древности до начала XVII века)
Первоначальные сведения об обезьянах (от древности до начала XVII века) Первый период, давший весьма мало знаний о приматах, обширен по времени. Он охватывает доисторические тысячелетия, древний мир и средневековье.Человек столкнулся с обезьянами в очень давние времена. Не
Глава IV С чего начинается развитие. Начало работы генов
Глава IV С чего начинается развитие. Начало работы генов При оплодотворении хромосомы обоих родителей только объединяются в одном ядре. Однако функционировать в качестве источника генетической информации они начинают не всегда сразу. Поэтому начало развития зародыша,
2. Как можно судить о начале работы генов
2. Как можно судить о начале работы генов Начало работы генов, точнее, их экспрессию можно заметить по проявлению отцовских признаков, если эти признаки отличаются от материнских. Действительно, когда у зародыша появляются черты, присущие отцовскому организму, но
ГДЕ И КОГДА НАЧАЛА РАЗВИВАТЬСЯ ЖИЗНЬ НА ЗЕМЛЕ?
ГДЕ И КОГДА НАЧАЛА РАЗВИВАТЬСЯ ЖИЗНЬ НА ЗЕМЛЕ? На вопрос «где» ответить не так трудно. Стоит только вспомнить, что живые существа на 90 процентов состоят из воды. Поэтому ответ напрашивается сам собой: жизнь начала развиваться в воде или в очень влажной среде. Значит, жизнь
Глава 1 Анализ понятия начала истории
Глава 1 Анализ понятия начала истории I. Ускорение исторического прогрессаПроблема настоящего исследования — возможность значительно укоротить человеческую историю сравнительно с распространёнными представлениями. Если бы это позволило правильнее видеть историю в
Подготовительные работы
Подготовительные работы Понятно, что нельзя высевать семена в крупный гравий. Поэтому сначала нужно уже предварительно обработанный неорганический субстрат, будь то гравий, каменноугольный шлак или другие материалы, рассортировать на частицы соответствующего размера.
Без работы нет жизни
Без работы нет жизни Фабр оказался большим домоседом: ему было трудно отлучиться из своего «поместья» даже на несколько часов. Но он не скучал здесь: некогда было. На каждом шагу, каждый день, каждый час — новое. Пустырь был неистощим. Наблюдения в природе проверялись в
Наш вид до начала истории
Наш вид до начала истории Наш вид, оставаясь, как и его предшественники, прежде всего собирателем, во многом особенный. Ну, конечно, он единственный, кто владеет огнем и речью! Он не только изготавливает орудия, но и постоянно совершенствует их, опираясь на внегенетическую
Задание для самостоятельной работы
Задание для самостоятельной работы 1. Почему теорию эволюции называют «философией биологии»? Покажите ее взаимосвязь с другими разделами биологии.2. Одна из наиболее известных и популярных книг о сложных вопросах эволюционной биологии написана австралийскими
Задание для самостоятельной работы
Задание для самостоятельной работы 1. Рассмотрите в научной литературе споры ученых вокруг интерпретации понятия «драйв». Какой взгляд превалирует в настоящее время?2. Найдите в литературе примеры, наглядно показывающие зависимость нашего поведения от генотипа.
Задание для самостоятельной работы
Задание для самостоятельной работы 1. Явление РНК-интерференции было открыто относительно недавно. Однако она оказалась распространенным механизмом экспрессии генов. Проанализируйте данные литературы по этому вопросу.2. Понятие эмбриональной индукции сыграло
Задание для самостоятельной работы
Задание для самостоятельной работы 1. Процесс детерминации пола много сложнее любой однозначной схемы. Рассмотрите действие генов, участвующих в детерминации пола у млекопитающих. Какие дефекты наблюдаются при нарушении их экспрессии?2. Проанализируйте роль
4.1. Образование мембран – основа начала жизни
4.1. Образование мембран – основа начала жизни Рассматривая гигантское многообразие современных живых организмов, можно прийти к выводу, что существовало множество путей развития, берущих начало от реликтовых форм жизни. На самом деле исследования молекулярной эволюции
Естественный отбор — быть сильнее своего животного начала
Естественный отбор — быть сильнее своего животного начала Нам же особенно важно, что это комендант своей силой заставляет тело следовать инстинктам. (Не пропустите этот момент!) То есть это комендант (его сила) определяет животное начало в теле. И с точки зрения физики