Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Позже Конклин вспоминал: «Я отслеживал процесс развития отдельных клеток, наблюдал за ними, пока над этим не стали потешаться окружающие. Они называли это клеточным счетоводством» [766] Bonner and Bell, 1952, p. 81. .

Проводя за микроскопом целые часы, Конклин стал объектом насмешек в своей лаборатории. Однажды аспирант Росс Гаррисон подошел к нему сзади, когда тот «напряженно изучал под микроскопом некоторые формы дробления, и повесил на левое ухо краба. Краб вцепился в мочку, и в лаборатории нашлось лишь несколько сочувствующих, которые помогли его снять», рассказывал Конклин [767] Conklin 1968, p. 115. .

Гаррисон отбежал, и Конклин погнался за ним. «Я пробежал полмили или даже больше, но так и не поймал», – вспоминал он впоследствии.

Несмотря на то что его отвлекали, Конклин сумел зарисовать очень многое. Вернувшись в Балтимор, он пронумеровал каждую клетку, чтобы будущие читатели его труда смогли проследить за ее делением на разных стадиях. Конклин описал обнаруженные им изменения в процессе развития блюдечка в отчете и дал его прочесть своему руководителю Уильяму Киту Бруксу. Через несколько дней Брукс вернул рукопись автору.

«Знаете, Конклин, – сказал он громко, чтобы и другие аспиранты и студенты в лаборатории его услышали, – этот университет иногда присуждает докторские степени за подсчет слов, так что, мне кажется, он может дать одну и за подсчет клеток».

Присутствующие покатились со смеху. «Я почувствовал себя полным ничтожеством», – вспоминал Конклин.

Следующим летом молодой человек вернулся в Вудс-Хол и продолжил собирать морских блюдечек. Однажды к его лабораторному столу подошел профессор Эдмунд Бичер Уилсон и сказал, что проводит аналогичное исследование – но на личинках пиявок. Конклин и Уилсон сели рядом и сравнили свои рисунки. Они были потрясены тем, насколько похожими оказались эмбрионы, начиная с самых ранних стадий развития. Уилсон стал наставником молодого коллеги, познакомил его с другими учеными и помог с публикациями в научных журналах. Конклин продолжил создавать подробнейшие изображения эмбрионов других видов, прослеживая линии клеток дальше, чем удавалось сделать кому-либо до него.

Обнаружив эти клеточные линии, молодой ученый нашел новый способ решить многовековой спор о том, как одна яйцеклетка превращается в целый организм. Он мог наблюдать деление клеток, когда те создавали ткани и органы. Он видел, как поколения клеток постепенно расходятся по своим путям, давая начало мышцам, нервам или другим тканям. Иногда судьба клеток была предопределена с самого начала, но в иных случаях казалось, что клетки сохраняли способность принимать в итоге разные формы.

Благодаря Конклину составление клеточных родословных стало важнейшей частью эмбриологии [768] См.: Buckingham and Meilhac 2011; Kretzschmar and Watt 2012; Stern and Fraser 2001. . Последующие поколения исследователей изучали эти родословные, чтобы понять, как клетки достигают своего окончательного облика и почему эти отличительные черты остаются неизменными в течение всей их жизни.

Хотя в то время генетика процветала, эмбриологи вовсе не думали, что она поможет разгадать эти тайны. Они опасались, что генетики, которые еще даже не выяснили, из чего сделаны гены, высокомерно сочтут, что им под силу решить проблемы, поставленные еще Аристотелем. Заклятый враг Конклина крабовешатель Росс Гаррисон, выступая перед эмбриологами, предупреждал, что «страсть генетиков к перемене мест начинает подталкивать их в нашу сторону» [769] Цит. по: Harrison 1937. . Гаррисон полагал, что это, как он его называл, «угрожающее вторжение» приведет только к неразберихе. Считалось, что упрощенные объяснения с помощью генов и их мутаций бессмысленны для величественного процесса развития. Гаррисон говорил, что генетики могут заняться поиском мутаций, меняющих цвет глаз. Он же с коллегами предпочитает играть по-крупному: выяснять, как появляется сам глаз.

Гаррисон, несомненно, был прав – в 1937 г. генетики знали еще слишком мало, чтобы помочь разобраться с эмбрионами. Но, пока он готовился к обороне, один британский эмбриолог уже задумался, как бы запустить противника внутрь крепости. Конрад Уоддингтон проводил свои эксперименты в Кембриджском университете [770] См.: Baedke 2013; Slack 2002; Stern 2003. . Он перемещал кусочки разных тканей вокруг куриного эмбриона, чтобы посмотреть, нарушится ли его развитие. Но при этом он был по-философски беспристрастен. Ему удавалось абстрагироваться от мелких деталей эктодермы и энтодермы и отвлеченно размышлять, как гены могут направлять развитие.

Уоддингтон предполагал, что каждая клетка эмбриона работает как маленькая фабрика. Она использует свои гены, чтобы синтезировать много белков, часть из которых может распространяться по другим клеткам [771] Henikoff and Greally 2016. . В разных клетках синтезируются разные белки, обеспечивая многокомпонентную химическую смесь, которая будет различаться в разных участках эмбриона. Та конкретная смесь, что окружает клетку, может заставить ее в процессе развития принять новый облик.

Кембриджский исследователь разделял нежную любовь Вейсмана к рисункам. Чтобы проиллюстрировать развитие эмбриона, Уоддингтон нарисовал склон холма, прорезанный развилистыми канавками. Он представлял себе развитие клеток как движение шарика по этому ландшафту. Рельеф поверхности может привести к тому, что шарик скатится в ту или иную канавку – тогда образуется клетка определенного типа. У Уоддингтона был друг-художник, который изобразил этот пейзаж на двух рисунках: один показывал вид сверху, а другой – как бы изнутри снизу. Поверхность изнутри была закреплена с помощью системы проволочек, натянутых таким образом, чтобы создавать канавки, ведущие клетки к их конечному облику.

Уоддингтону нравилось называть эту странную местность эпигенетическим ландшафтом, используя старомодный язык Гарвея и Аристотеля. В своем учебнике 1956 г. исследователь объяснял: он пользуется этим термином, «чтобы показать, что развитие осуществляется в результате целого ряда взаимодействий между различными частями».

Ученый легко признавал, что его эпигенетический ландшафт – всего лишь идея, помогающая определенным образом направлять мысли. Он писал: «Хотя эпигенетический ландшафт может дать лишь очень приблизительную схему развития эмбриона и его не следует воспринимать строго научно, он имеет определенные достоинства для тех, кому, как и мне, удобно иметь некоторый мысленный, пусть и расплывчатый, образ того, о чем они пытаются думать» [772] Waddington 1957. .

Иллюстрации, которые делали Вейсман, Конклин и Уоддингтон, были сродни видениям из будущего [773] См.: Allis and Jenuwein 2016; Felsenfeld 2014. . Эти ученые уловили некоторые общие принципы нашего развития, но им не хватило конкретики. Все трое биологов допустили ошибки – простительные, впрочем. Вейсман, как оказалось, был неправ в своем утверждении, что наследственные свойства разделяются между дочерними клетками. ДНК, которая несет генетическую информацию, копируется полностью каждый раз, когда клетка делится. Клетка потовой железы от клетки вкусового сосочка языка отличается тем, какие гены в ней активны, а какие молчат. И такие различия могут передаваться от материнских клеток дочерним.