Взгляды родителей на судьбу ребенка зачастую расходятся. Один может видеть в нём будущего музыканта, а другой — выдающегося астронома. К счастью, при выборе секций и кружков мнение чада всё-таки учитывается.
На самом деле конфликт родительских интересов начинается намного раньше — с самого момента слияния половых клеток (сперматозоида и яйцеклетки) и образования зиготы, из которой впоследствии разовьётся весь организм.
На этой стадии по неизвестным пока причинам происходит так называемый импринтинг генов — полное «выключение» их работы; при этом сами гены остаются сохранными и при передаче следующим потомкам вновь будут «конкурировать» с другими. Возможен и промежуточный вариант, когда импринтингу подвергаются регуляторные участки генома — так называемые энхансеры и сайленсеры; в таком случае активность гена частично сохраняется, однако она оказывается либо подавлена, либо, наоборот, усилена против «нормального» организма.
Именно этому механизму млекопитающие обязаны существованием полноценной плаценты, считает Кэрол Эдвардс из Кембриджского университета и её коллеги.
пример регуляции активности генов с помощью метилирования ДНК.
Большинство генов, полученных от отца и матери, эквивалентны, т.е. либо оба аллеля экспрессируются, либо оба не работают. Однако около двух десятков генов, многие из которых контролируют эмбриональное развитие, работают поодиночке – парный ген оказывается подавленным, подвергнутым импринтингу.
В мужском и женском организмах импринтингу подвергаются разные гены. Например, плод получает две копии гена (от отца и матери), кодирующего так называемый инсулиноподобный фактор роста (ИФР). Однако ген матери подвергается импринтингу, и рост плаценты обеспечивает ген отца. С другой стороны, импринтированным оказывается отцовский ген ингибитора роста плаценты, а активен только ген, полученный от матери. Этот ген не позволяет плаценте разрастаться чрезмерно. Таким образом, импринтинг подразумевает конфликт генов матери и отца.
Как же осуществляется импринтинг? Включение и выключение генов на молекулярном уровне происходит благодаря метилированию и деметилированию ДНК специальными ферментами – метилазами и деметилазами. Обычно при метилировании происходит присоединение метильных групп (–СН3) к цитозину, который соседствует с гуанином (пары ЦГ). Деметилазы нужны для отщепления метильной группы и, таким образом, для снятия импринтинга.
Изменение активности генов достигается метилированием их регуляторных участков – энхансеров и сайленсеров. Метилированные энхансеры не способны активировать ген, а метилированные сайленсеры – подавлять его активность.
При образовании гамет импринтинг «стирается» и формируется заново в соответствии с полом организма. В яйцеклетке метилированных генов гораздо больше, чем в спермии.
Генетики попробовали уточнить исторический момент возникновения импринтинга, «поражающего» обычно целые участки материнской и отцовской хромосом. Практически это происходит с помощью метилирования — присоединения метилового остатка к первым нуклеотидам самого гена. В результате считывающие последовательность ДНК ферменты попросту не могут «подобраться» к интересующему их участку хромосомы.
Зачем природе понадобился конфликт полов, до сих пор остается достоверно не выясненным. По мнению Эдвардс, причина этого феномена в «эгоизме» родителей, желающих получить максимум выгоды от своих биологических вложений. С точки зрения современного прочтения эволюционной теории, каждая особь, будучи заинтересованной в доминировании своего вида, ещё больше настроена на распространение собственных генов, в том числе и за счет ресурсов другого организма.
То есть любой самец заинтересован в том, чтобы его потомство получило максимум питания и заботы, вне зависимости от того, как это скажется на организме матери.
И если на организм своей партнерши повлиять он уже не в силах, генетический материал, передаваемый сперматозоидами, способствует росту плаценты — очень дорогого с точки зрения затрачиваемых организмом матери ресурсов органа — у своих будущих дочек, внучек и праправнучек.
(лат. placenta, «лепёшка») – эмбриональный орган у всех самок плацентарных млекопитающих, некоторых сумчатых и хрящевых рыб, позволяющий осуществлять перенос материала между циркуляционными системами плода и матери. Плацента образуется из зародышевых оболочек плода (ворсинчатой, хориона, и мочевого мешка – allantois), которые плотно прилегают к стенке матки, образуют выросты (ворсинки), вдающиеся в слизистую оболочку, и устанавливают, таким образом, тесную связь между зародышем и материнским организмом, служащую для питания и дыхания зародыша. Пуповина связывает эмбрион с плацентой.
Плацента вместе с оболочками плода (так называемый послед) рождается через 15-30 минут после появления на свет ребёнка.
Плацента играет роль эндокринной железы: в ней образуются хорионический гонадотропин, поддерживающий функциональную активность плаценты и стимулирующий выработку больших количеств прогестерона жёлтым телом ; плацентарный лактоген, играющий важную роль в созревании и развитии молочных желез во время беременности и в их подготовке к лактации; пролактин, отвечающий за лактацию; прогестерон, стимулирующий рост эндометрия и предотвращающий выход новых яйцеклеток; эстрогены, которые вызывают гипертрофию эндометрия. Кроме того, плацента способна секретировать тестостерон, серотонин, релаксин и другие гормоны.
Плацента обладает иммунными свойствами – пропускает к плоду антитела матери, тем самым обеспечивая иммунологическую защиту. В то же время она предупреждает возникновение иммунного конфликта между организмами матери и ребёнка – иммунные клетки матери, распознав чужеродный объект, могли бы вызвать отторжение плода. Однако плацента не защищает плод от наркотических веществ, лекарств, алкоголя, никотина и вирусов.
Существует несколько типов плаценты у животных. У сумочных – неполная плацента, что обуславливает столь непродолжительный период беременности (8-40 дней). У парнокопытных – placenta diffusa эпителиохориального типа, placenta zonaria у хищников (эндотелиохорального типа), placenta discoid (гемохориальный тип) у грызунов и человека и placenta cotyledonaria или multiplex у жвачных.
Большинство самок млекопитающих, включая животных с вегетарианским типом питания (коровы и прочие жвачные), поедают свой послед, сразу после облизывания новорождённого. Они делают это не только для того, чтобы уничтожить запах крови, привлекающий хищников, но и с целью обеспечения себя витаминами и питательным веществами, в которых они нуждаются после родов.
Миллионы лет, разделяющие возникновение подобия плаценты у рыб и специализированного эмбрионального органа у млекопитающих, позволяют считать эти случаи независимыми, подчеркивая схожесть путей эволюции для всех организмов.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"incutNum": 3,
"picsrc": "\"Эволюционное древо\" млекопитающих // AAAS/Science/vivovoca.rsl.ru",
"repl": "<3>:{{incut3()}}",
"uid": "_uid_2742880_i_3"
}
Возможно, недавнее появление класса млекопитающих позволит эволюционистам разобраться с происхождением не только плаценты, но и импринтинга. С точки зрения биологов, утконоса, кенгуру и носорога трудно объединить в один класс. И хотя все они способны кормить своих детенышей молоком, удельный вес каждого этапа развития потомства сильно меняется, постепенно смещаясь в сторону хорошо развитой плаценты и продолжительного вскармливания.
Оказывается, ровно так же меняется и импринтированность генов, участвующих в развитии эмбрионального органа.
Эдвардс и её коллеги доказали, что участок Dlk1-Dio3 импринтируется только у плацентарных, подтвердив высказанную гипотезу о связи фундаментального и пока плохо изученного генетического механизма с филогенетическим развитием всего класса.
Впрочем, историческую роль полов в появлении этого органа установить уже вряд ли удастся. Пока придётся довольствоваться гипотезой о заинтересованности мужского пола в эксплуатации женской утробы.
