Известно, что мальчиков рождается чуть больше, чем девочек,— примерно 105— 106 на 100 девочек. Но к концу первого года жизни их число сравнивается за счет того, что мальцы «уходят» из-за иммунодефицита. А он, подобно другим болезням, гены которых расположены в женской хромосоме X, например гемофилии и дальтонизму, передается сыновьям их матерями. У мужчин всего лишь один ген полового иммунодефицита, а у женщин их два, потому что у них две Х-хромосомы. Может, именно поэтому у женщин и инкубационный период при СПИДе в два раза дольше, и живут они дольше, чем мужчины?
Ген тирозин-киназы, ответственный за врожденный иммунодефицит, изучался на ДНК мышей, однако ключевой кодон в этом гене оказался стабилен не только у грызунов, но также и у человека, и у дрозофилы, то есть как минимум вот уже на протяжении четырехсот — пятисот миллионов лет эволюции.
Как действует ген SRY и как происходит активация
гена МИС? Известно, что белки состоят из аминокислот, а те в свою очередь имеют боковые цепи, ши радикалы. Эти-то цепи и участвуют в разного рода реакциях, в частности, при взаимодействии белка SRY и регуляторного участка гена МИС.
В шестьдесят четвертом от начала белковой цепи положения белка SRY в норме находится аминокислота изолейцин, имеющая боковую цепь в виде вилки, один из концов которой длиннее другого:
Длинный «зубец» вставляется между двумя аденинами — «буквами» генетического кода — одной из цепей ДИК’ что приводит к изгибу двуцепочной спирали вещества наших генов. Изгиб этот создает благоприятные условия для посадки на ДНК белков, активирующих транскрипцию, без которых невозможно присоединение к нити жизни белкового комплекса РНК-палимеразы, считывающей ген. Одна из мутаций в гене SRY приводит к тому, что изолейцин заменяется на треонин, боковой радикал которого короче как минимум на 1,5 ангстрема (0,15 нанометра), да к тому же содержит весьма активную гидроксильную группу — ОН. Результатом этого является реверсия пола, или рождение гермафродита, выраженного или скрытого. Известны и другие замены в этом положении, которые приводят к нарушению функции гена и отсутствию МИС.
Был исследован и другой ген, расположенный неподалеку от гена тирозин-киназы. Мутации в нем приводят не только к нарушению иммунитета, но также к поражению мозга и надпочечников. Интересно, что ген этот локализуется радом с генами пигментов цветового зрения. Такие люди обычно страдают еще и дальтонизмом.
Могут спросить: при чем туг мозг, если мы говорим об иммунитете? Отвечу; необходимо учитывать, что в эмбриональном развитии предшественники клеток будущей крови «выселяются» из нервной трубки, то есть по своему происхождению и нейрон, и лимфоцит одинаковы. Более того, у нейрона и спермия имеется одинаковый белок. Оно и-понятно, поскольку обе клетки должны различать сигналы окружающей среды — нейрон для возбуждения, а спермий — сигналы от яйцеклетки. При мутации одного из генов в формирующемся мозгу возникают анссмия и недоразвитие тестикулов, то есть мужчины не ощущают запахов и бесплодны-
Уже говорилось о мышах-самцах с перенесенным геном мужского пола. Этот ген приводил не только к образованию пениса у мышей с женским набором хромосом, но также вызывал изменение поведения: эти самцы активно спаривались с нормальными самками. Что же туг удивляться после всего того, что и у человека половые различия прежде всего проявляются в мозгу! В частности, у мужчин центр речи представлен только в левом полушарии, а у женщин в обоих. По всей видимости, именно поэтому мужчины и не могут переговорить женщин...
Мы уже говорили о гене SRY в Y- хромосоме. Оказалось, что этот ген представляет собой частный пример большой группы генов — регуляторов активности ДНК SOX, близких родственников весьма известных сейчас генов гомеобокса (о них см. в «Знание — сила», 1996,-№ 6). Один из генов группы SOX располагается у человека в семнадцатой хромосоме. Мутации в гене приводят к реверсии пола, то есть рождению девочек с XY хромосомами. Но этого мало.
SOX начинает работать — экспрессироваться — очень рано при эмбриогенезе, то есть формировании зародыша, участвуя в образовании хряща и костей, а также сердца, спинного мозга и нотохорда, на месте которого затем формируется позвоночный столб. При мутации SOX мышата рождаются с укороченными хвостиками. У людей данное нарушение приводит к довольно редкому генетическому заболеванию — «кампомельная дисплазия», в результате которого они гибнут из-за нарушений в скелете. Две трети XY индивидуумов с этим видом скелетной дисплазии внешне — фенотипически — неотличимы от девушек.
Есть и другие «половые» гены, завязанные на костеобразование. При выключении генов женского полового гормона эстрогена и его рецептора у мышей нарушается костеобразование. И у людей тоже, что сопровождается также стерильностью в результате нарушения работы яичников и тестикул. Таким образом, роль генов, определяющих биологию пола, оказалась значительно шире и глубже, нежели полагали ранее.
Но только ли?
В 1994 году А. С. Кондратов на страницах журнала «Нейчур» задавал вопрос, почему природа «во вред себе» поддерживает разделение на два пола, когда размножение неполовое гораздо вроде бы выгоднее? Отвечая на поставленный вопрос, ученый подчеркивал, что разделение на два пола позволяет уменьшить неблагоприятное воздействие мутаций.
И здесь в действие вступает правило Дж. Холдейна, одного из крупнейших английских генетиков. Правило это, сформулированное в 1922 году, гласит: при межвидовом скрещивании потомки оказываются либо нежизнеспособными, либо стерильными, то есть неплодовитыми. При этом пораженным оказывается гетерогаметный пол, то есть в нашем случае мужской, поскольку его спермии несут разные хромосомы - X и Y.
Пару лет назад ученые Калифорнийского университета показали при скрещивании разных видов дрозофил, что правило Холдейна действует, по крайней мере, среди самцов плодовой мушки: гибридные самцы погибают во время первой или второй линьки.
Что же, спросит читатель, мух разных видов никто не догадался скрестить за семьдесят лет? Скрещивали, поэтому правило носит имя не только Холдейна, но и Добжанского, уехавшего в свое время в США из России, и Меллера, также работавшего в нашей стране с Вавиловым и близко знакомого с Тимофеевым-Ресовским. Калифорнийцы же проведи анализ на молекулярном уровне.
И показали, что самки, как всегда, оказываются более защищенными с генетической точки зрения, а самцы страдают от того, что неполовые хромосомы — аутосомы — не получают сигналов от Х-хромосомы, а это препятствует развитию нормального насекомого, в результате чего самцы оказываются неплодовитыми. Или гибнут.
Таким образом, можно полагать, что разделение на два пола, как считали великие предшественники, способствует поддержанию межвидовых барьеров, является механизмом видообразования. Не это ли тот дополнительный вклад половой селекции в видообразование, о котором подозревал Дарвин?
А. Кондрашов указывал в «Нейчур», что у млекопитающих все сложнее, поскольку у нас работает еще механизм «импринтинга», то есть материнского и отцовского влияния, без которых невозможно себе вообразить развитие зародыша и всего организма. Импринтинг осуществляется на молекулярном уровне, вот почему для воспроизведения потомства у млекопитающих обязательно нужны половые клетки обоих родителей. Но об импринтинге как-нибудь в другой раз.
Происхождение видов и возникновение межвидовых барьеров, формообразование и рауляция активности генов... В 1887 году А. Вейсман (1834—1914) заявил, что секс более выгоден тем, что является источником индивидуальной вариабельности, давая тем самым больше материала для действия отбора. Гипотеза эта затем была «поверена» Черной Королевой, о которой речь шла выше.