Очередной (42-й) пост моего блога на портале MedBook.ru

ЭТО СТРАННОЕ СЛОВО "МЕЙОЗ"

Не любит наш народ слово "мейоз", старается забыть даже то, что ему в школе говорили когда-то. Да, по правде сказать, в школе это было настолько скучно и формально, что ничего другого не оставалось, как поскорей забыть.

Ну, какая-нибудь отличница, возможно, вспомнит зазубренное: "лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез", но большего не ждите: ни с какой зрительной картинкой и ни с каким смыслом эти слова у нее не связаны.

Но бог с ними - посторонним народом и отличницами! Так ведь и мои друзья-оппоненты - энтузиасты продления жизни - тоже недолюбливают мейоз и категорически отказываются признать за ним что-либо полезное, кроме общеизвестного - перетасовки генов между хромосомами и низведения набора хромосом в клетке с диплоидного (двойного) до гаплоидного (одинарного).

А недолюбливают потому, что, сознательно или бессознательно, но они связывают появление феномена старения в эволюции с появлением полового процесса. До этого, мол, был сплошной рай: никто не старел, а размножалось все существующее исключительно невинным, то есть бесполым, или вегетативным способом.

Правда, в таком раю было ужасно скучно - и самой Природе, и ее питомцам, которые в пределах каждого вида все были почти на одно "лицо".

Половой же процесс (неотъемлемой частью которого является мейоз)  придал жизни острый вкус и гораздо большее разнообразие. Вместе с тем он повлёк, в точном соответствии с Библией, немедленное изгнание из рая - но не Адама и Евы (которых еще не было даже в проекте на той стадии эволюции), а гораздо более простых организмов, лишившихся, таким образом, и вечной молодости.

Проще говоря, теперь все развитие каждой новой особи стало подготовкой к совершению главного события ее жизни - участия в половом процессе. 

Потом же, через то или иное время, особь должна было освобождать место в жизненном пространстве своего вида представителям очередного поколения. 

А чтобы это происходило строго организованно, в нужный момент у всех особей стала включаться специальная программа - или немедленной гибели (как у пчелиных трутней), или постепенного старения.

Так полагал еще в позапрошлом веке А. Вейсман и так полагают ныне его многочисленные сторонники. Центральный тезис Вейсмана: старение - изобретение эволюции, позволяющее видам организмов гораздо эффективней участвовать в межвидовой борьбе.

По мнению же В. М. Дильмана (60-70-е годы прошлого века), старение - тоже результат действия программы, но программы иного рода. А именно: направленной на жизнеобеспечение потомства и включающейся после достижения половой зрелости. Эта программа предусматривает многочисленные гормональные сдвиги, которые способствуют выполнению репродуктивной функции. Но ее побочным действием оказываются так называемые болезни возраста (атеросклероз, инфаркты, инсульты, онкологические, нейродегенеративные и прочие заболевания).

Однако, каково бы ни было изначальное назначение программы, она желанна и прекрасна двумя обстоятельствами

Во-первых, ее, теоретически рассуждая, можно остановить.

Во-вторых, при определённых обстоятельствах ее можно не только остановить, но и, как выражаются, откатить назад - то есть омолодить объект.

Прошу обратить внимание: под омоложением здесь понимается простая отмена программы, вызывающей старение, либо ее "прокрутка" в обратном направлении. Скажем, с позиций концепции Дильмана, если отменить программу жизнеобеспечения потомства, все вредные для самой особи гормональные сдвиги в ее организме исчезнут и вернётся счастливое состояние молодости.

Есть ещё один вопрос, тесно сопряжённый с половым размножением. В нем участвуют половые клетки, предшественники которых жили в организме родителя ровно столько, сколько и он сам. Если ему - 40 лет, то и всей компании половых клеток и их предшественников тоже 40 лет! 

А ведь возраст нового организма должен начинаться с нуля.

Так вот, вопрос состоит в том, когда и как происходит обнуление возраста родителей: в процессе развития половых клеток из предшественников, в момент оплодотворения или вскоре после того?

У Вейсмана на это был блестящий ответ: все эти клетки просто не стареют! В них программа старения не включается. 

Нынешние сторонники Вейсмана утверждают, что для обнуления возраста соответствующих клеток достаточно смены спектра активных генов (например, с помощью метилирования ДНК одних генов и деметилирования ДНК других генов). В частности, волны метилирования-деметилирования ДНК наблюдаются на очень ранних стадиях эмбриогенеза.

Таковы, по мнению моих оппонентов, варианты причинно-следственной связи между половым процессом (включающим мейоз) и старением.

 Эх, как было бы хорошо и не было никому обидно, если бы каждый из них хоть в чем-то оказался прав!

Но, понимаете, есть прямо противоположный взгляд на роль мейоза, и он до сих пор кажется мне предпочтительней.

 Приведу лишь одну цитату. Конечно, никакая цитата не может служить аргументом в споре. Подлинный смысл цитирования – показать, что ты в своём возможном заблуждении не одинок. Именно с этой целью привожу слова Дж. Мэйнарда Смита - автора книги "Эволюция полового размножения" (1981 г.):

«Задолго до того, как половое размножение возникло у эукариот, прокариоты приобрели способность к генетической рекомбинации, т.е. гомологичные цепи ДНК могли ассоциировать, рваться и снова воссоединяться. Представляется очевидным, что исходной функцией такого процесса было не создание эволюционно новых структур и функций, а репарация повреждений."

Генетическая рекомбинация (ассоциация, разрывы и воссоединение цепей ДНК) - это главные события мейоза.

 И, как видно, в цитате утверждается, что основная функция мейоза - это вовсе не то, что называлось в начале этого поста (перетасовка генов между хромосомами и сокращение количества хромосом до гаплоидного набора), а репарация неких повреждений.

Что это за повреждения? Да те, которые должны были накопиться в клетках половых линий за время жизни, предшествующей образованию газет. 

Мои оппоненты не верят в то, что в этих линиях могут накапливаться многочисленные повреждения ДНК. Поскольку старение - программа, а зачем программировать повреждения в половых клетках?

Ну ладно, не верят - и пусть, это их проблемы. А у нас теперь, согласно Мэйнарду Смиту, получается, что все-таки необходимы одна или несколько  специальных процедур для обнуления возраста родительских клеток, и, видимо, основная из них связана с мейозом.

Еще раньше аналогичную точку зрения на мейоз можно было встретить в книжках отечественного геронтолога М. М. Виленчика.

Ввиду такой чести, оказываемой мейозу, надо представить его читателю немного подробней.

При образовании и мужских, и женских половых клеток всегда вначале происходит размножение их предшественников путём серии обычных митотических делений. Но после них и там, и там совершается вот это самое - уникальное - деление, мейоз.

Его обычно описывают как серию из двух делений, причем перед вторым делением не происходят удвоение ДНК и хромосом в целом. Благодаря этому и образуются клетки с половинным (гаплоидным) набором ДНК и хромосом.

Но это - далеко не самая важная, а чисто техническая деталь. Действительно, в сперматогенезе человека на второе деление мейоза отводится не более суток. Тогда как на первое - почти месяц. 

И, по существу, практически все это время в ядре как бы делящейся клетки происходят крайне загадочные явления, которые далеко не полностью описываются двумя терминами - конъюгация (гомологичных хромосом) и кроссинговер (обмен этих хромосом опять-таки гомологичными участками). 

Чисто условно данную очень продолжительную стадию процесса обозначают профазой первого деления мейоза. Условность в том, что одноименная стадия митоза длится не месяц, а всего не более получаса!

 Какие же есть аргументы в пользу того, что все это время клетки заняты обновлением, исправлением, доведением до приличного состояния всех своих хромосом?

1) Процессы кроссинговера и репарации ДНК очень сходны по своей сути: разрывы и сшивки цепей ДНК.

2) Способы размножения объектов живой природы крайне разнообразны. Но, в принципе, они делятся на бесполые (вегетативные) и половые. Среди животных у наиболее простых видов эти способы часто чередуются.

 Причем, серия только из бесполых акций размножения, как правило, приводит к постепенному вырождению организмов, и тогда для восстановления прежнего тонуса совершается половое размножение, подразумевающее мейоз или его более простой аналог (эндомиксис) при созревании половых клеток.

Таких примеров много; очень показательный он в случае инфузорий.

3) Начиная с некоторых моллюсков и у всех более высокоорганизованных животных остаётся только половое размножение. Это можно трактовать так, что здесь бесполые способы размножения уже не годятся: обновление (тщательная репарация) генома требуется для передачи его абсолютно каждому поколению особей данного вида.

Однако эти и другие аргументы противников такой трактовки роли мейоза, очевидно, не убеждают.

Нужны прямые проверочные эксперименты. И удивительно, что подобные эксперименты еще ни разу не ставились. Если не считать моей попытки (в страшно далеких 1977-1980 гг) проверить (c помощью единственной сотрудницы) эту гипотезу на клетках сперматогенного эпителия, выделенных у мышей разных возрастов. Попытка оказалась не очень удачной: все уперлось в чисто технические трудности.

Все жду, когда кто-нибудь более ловкий получит, наконец, недвусмысленный ответ на вопрос: участвует ли мейоз в обнулении возраста половых клеток или нет?

Буду рад любой достигнутой при этом определенности.