Сложное из простого: наблюдаем невидимое

Франсуа Жакоб заметил, что любое объяснение, будь оно мифологическим, магическим или научным, основано на одном и том же принципе. Говоря словами Жана Перрена, люди всегда пытаются "объяснить сложное видимое через что-то простое невидимое". Я бы возразил, что революция в нашем представлении о развитии животных стала возможна по той причине, что мы смогли сделать еще один шаг — мы сделали "простое невидимое" видимым. Возможность видеть полосы, пятна, линии и другие рисунки, которые соответствуют зонам экспрессии генов развития и в точности предсказывают будущее положение и форму сегментов, органов и других частей эмбриона, подарила нам много открытий, сделавших роль генов в процессах развития кристально ясной. Полосы, ограничивающие будущие сегменты, пятна, соответствующие зонам организующей активности, а также другие рисунки, отмечающие положение костей, суставов, мышц, органов, конечностей и др., — все это связывает невидимые гены с созданием видимой формы.

Более того, ставший видимым порядок действия генов развития животных оказался абсолютно логичным. Как при строительстве зданий, где есть определенная последовательность работ (закладка фундамента, возведение несущих стен и балок, укладка полов, размещение основных труб, проводов и перегородок), так и при сборке животного сначала выстраивается общий план и лишь в конце прорабатываются детали. Логика этого процесса объясняет, как мутации генов развития могут привести к появлению ужасных монстров. Если какая-то стадия работы пропущена, все зависящие от нее стадии протекают не так, как положено.

Я уже говорил, что функции отдельных генов развития легко понять, если проследить за их работой, и привел множество простых примеров. Однако создание целого животного — это действительно сложный процесс. Эта сложность является результатом одновременного и последовательного действия многих генов развития — десятков генов, работающих в одном и том же месте в одно и то же время, значительно большего числа генов, действующих в одно и то же время в разных местах, и сотен генов, действующих последовательно по ходу развития эмбриона. Именно цепи параллельных и последовательных операций позволяют создать сложный организм.

Теперь, когда вы пристально рассмотрели работу генов развития, имеет смысл задуматься о цепочках, которые образуют работающие гены. Как отдельные звенья цепи связаны между собой? Откуда гены узнают о том, в каком порядке, где и когда им следует включаться?

В создании животного принимает участие еще одна группа генетических невидимок — маленьких ДНК-устройств, определяющих время и место активации генов. В следующей главе я расскажу об этих удивительных маленьких устройствах в геноме, которые определяют изумительный рисунок экспрессии генов, связывают между собой цепи генов развития и обеспечивают сложность и разнообразие строения животных.

Темная материя Вселенной и генома. Вверху: фотография галактического кластера CL0024+1654; темная материя выглядит как мутное пятно в центре снимка. Внизу: микрочип, содержащий геномную ДНК дрозофилы; светлые пятна соответствуют ДНК, кодирующей различные гены, темные пятна соответствуют некодирующей ДНК. Верхняя фотография предоставлена Европейским космическим агентством, NASA и Жан-Полем Крейбом (обсерватории Миди-Пиренеи (Франция)/Калтех (США)). Нижняя фотография предоставлена Томом Джинджерсом и компанией Affymetrix.