Генетический анализ развития

Развитие - это совокупность процессов, приводящих к превращению оплодотворенной яйцеклетки в сложно организованный многоклеточный организм. Разделение причины и следствия здесь, возможно,

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

260 Экспрессия генетического материала

является спекуляцией. Исследование мутаций, влияющих на развитие, предоставляет способ анализ развития и определения того, как взаимодействие различных процессов слагается в наблюдаемый нами непрерывный процесс развития.

На основе генетического анализа сформулирован ряд гипотез о том, как действуют гены, контролирующие развитие. Только для нескольких организмов разработаны генетические методики, позволяющие провести подобный анализ. Этими организмами являются лабораторная мышь- модель для исследования развития у млекопитающих и человека, плодовая мушка Drosophila melanogaster и почвенная нематода Caenorhabditis elegans. Два последних объекта имеют следующие преимущества. Благодаря 70 годам непрерывного изучения дрозофилы для нее разработаны наиболее изящные методики изучения генетического контроля развития. С другой стороны, Caenorhabditis, интенсивное изучение которой продолжается только 15 лет, имеет самый простой путь развития. Взрослые особи Caenorhabditis являются гермафродитами и состоят всего из 800 соматических клеток, образующихся из ядра зиготы в результате жестко контролируемой последовательности митозов. Происхождение всех клеток нормального организма Caenorhabditis известно; многие ее мутации, затрагивающие развитие, доступны для изучения. Однако в настоящее время большая часть наших представлений о том, как гены контролируют развитие, получена благодаря исследованиям, проведенным на дрозофиле и в меньшей степени на мыши.

Мутации, затрагивающие эмбриогенез у мыши

Локус Т у мыши долгое время привлекал генетиков благодаря разнообразию возникающих в нем мутаций (см. гл. 6). Существует много рецессивных аллелей t, которые образуют с доминантным аллелем Т сбалансированные летали. Этот удачный факт позволяет исследователям, занимающимся генетикой мышей, сохранять такие мутации для дальнейшего изучения (рис. 6.14) - преимущество, которым генетики-дрозофилисты пользуются уже по крайней мере 60 лет, но которое отсутствует в случае большинства рецессивных летальных мутаций у мыши. Анализ комплементации аллелей t является одним из основных генетических приемов, позволяющих различить мутанты, поскольку большинство из них подавляет рекомбинацию в том районе хромосомы, где они возникли.

Показано, что некомплементарные аллели t в гомозиготном состоянии прерывают эмбриональное развитие на определенных стадиях (рис. 17.11). Эмбрионы, гомозиготные по t¹², достигают стадии морулы, но погибают перед стадией бластоцисты. Гомозиготы по t^w73 достигают стадии бластоцисты, начинают имплантироваться в стенку матки, однако не могут сделать этого должным образом и погибают. Другие аллели t в гомозиготном состоянии блокируют последующие стадии эмбрионального развития. Поскольку каждый мутантный аллель, вероятно, блокирует развитие на стадии, где появляются новые межклеточные взаимодействия, возникает привлекательная гипотеза: локус Т в норме контролирует развитие путем изменения свойств поверхностей