Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

САГА О ЗАРОДЫШЕВОМ ПУТИ 267

степени подходят животные-гермафродиты, у которых переход от производства спермиев к производству яиц является естественным физиологическим событием. В исследованиях, выполненных на Coenorhabditis elegans, Юдит Кимбл (Judith Kimble) и ее коллеги смогли идентифицировать два «решения» или два варианта выбора, стоящие перед презумптивными половыми клетками. Первый выбор – вступать ли им на путь мейоза или оставаться митотически делящимися стволовыми клетками. Второй выбор – становиться ли мейотической клетке яйцом или спермием. Оказалось, что выбор митоз–мейоз контролируется единственной неделящейся клеткой, которая располагается в конце каждой гонады, она названа дистальной верхушечной клеткой. Предшественники половых клеток вблизи этой клетки делятся митотически, образуя фонд половых клеток, но по мере своего смещения от дистальной верхушечной клетки они вступают в мейоз. Если дистальную верхушечную клетку разрушать лазерным лучом, то к мейозу переходят все половые клетки, а если дисталъную верхушечную клетку помещать в различные области гонады, то вблизи ее нового положения образуются стволовые клетки половой линии (рис. 22.11; Kimble, 1981; Kimble, White, 1981). Можно полагать, что дистальная верхушечная клетка секретирует некое вещество, поддерживающее клетки в состоянии митоза и ингибирующее их мейотическую дифференцировку.

Мы пока не знаем, каким образом дистальная

Рис. 22.11. Регуляция выбора митоз-мейоз дистальной верхушечной клеткой яйцесеменников С. elegans. А. Раннее развитие интактной гонады, где можно выделить области митозов (клетки обозначены серым цветом) и мейозов. Б. Гонада после удаления лазером дистальной верхушечной клетки. Все предшественники половых клеток вступают в мейоз.

верхушечная клетка взаимодействует с презумптивными половыми клетками, однако Остин и Кимбл (Austin, Kimble, 1987) обнаружили мутацию, обусловливающую фенотип, формирующийся в результате удаления дистальной верхушечной клетки. Все предшественники половых клеток нематод, гомозиготных по рецессивной мутации glp-1. переходят к мейозу, не оставляя митотической популяции. Вместо 1500 половых клеток, обычно обнаруживаемых на четвертой личиночной стадии гермафродитного развития, эти мутанты дают 5-8 спермиев. Предшественники половых клеток у генетических химер, у которых в мутантной личинке имеются предшественники половых клеток дикого типа, способны реагировать на дистальные верхушечные клетки и проходить митозы. Если же, однако, в личинке дикого типа обнаруживаются предшественники половых клеток мутанта, то последние все вступают в мейоз. Таким образом, создается впечатление, что ген glp-1 отвечает за способность половых клеток реагировать на сигнал от дистальной верхушечной клетки ¹.

Приступив к мейозу, клетки тем не менее оказываются перед выбором между дифференцировкой в спермии или яйца. Обычно в каждом яйцесеменнике наиболее проксимальные половые клетки становятся спермиями, а наиболее дистальные (ближе к верхушке) – яйцами (Hirsh et аl., 1976). Генетика этого переключения в настоящее время изучается. Как уже обсуждалось в предыдущей главе, гены детерминации пола дают либо соматических самок с функциональным гермафродитизмом, либо соматических самцов. Некоторые мутации могут изменять эти фенотипы. Так, гомозиготы по мутации tra-1 представляют собой самцов, продуцирующих спермии, а гомозиготы по мутации fem-1 представляют собой продуцирующих яйца самок (рис. 22.12). Двойные мутанты, гомозиготные по tra-1 и по fem-1, формируют уникальный фенотип: соматически они самцы, но по половой линии – самки (Doniach, Hodgkin, 1984). На основе этого можно предположить, что tra-1 является геном первичной детерминации пола соматических тканей, а гены fem отвечают за выбор спермий—ооцит.

В лаборатории Ходжкина (1985) и в лаборатории Кимбл (1986) недавно было выделено несколько генов, необходимых для выбора пути развития половых клеток. На рис. 22.13 представлена схема предполагаемого функционирования этих генов. Совместное действие генов fem активирует ген fog-1. Этот ген в половых клетках гомозигот подавляет

¹ От гена glp-1, по-видимому, зависит целый ряд индукционных взаимодействия у С. elegans. Вы, без сомнения, вспомните, что в гене glp-1 нуждается бластомер АВ, чтобы получить индуцирующие сигналы от бластомера EMS для формирование мышц глотки (гл. 7, рис. 7.17).