Как ГМО спасает планету и почему люди этому мешают

Основы процесса одинаковы для всех организмов, использующих половое размножение: два полученных от двух родителей набора сливаются и создают удвоенный общий. Так оно справедливо для внучки (Homo sapiens, n=23 и 2×23=46), Жучки (Canis familiaris, n=39 и 2×39=78 хромосом[48]), кошки (Felis catus, n=19 и 2×19=38 хромосом[49]) и даже репки (Brassica rapa, n=10 и 2×10=20 хромосом[50]). Но мы же помним, что это игра на поле генетики, а значит, «все просто» точно не будет.

Например, иногда родителями могут стать два вида, которые даже различаются по числу хромосом. Таким примером можно назвать мула – гибрид между лошадью и ослом. Диплоидный геном его матери-лошади состоит из 2×32=64 хромосомы, а геном его отца-осла – из 2×31=62. Таким образом, диплоидный геном мула состоит из 32+31=63 хромосом, что нормально не делится на 2, отчего у мулов большие проблемы с размножением.

Для растений история с гибридизацией в результате соединения двух видов с разным количеством хромосом происходит еще чаще. Вот, например, возьмем кузена нашей репки – рапс (Brássica napus). И репа, и рапс относятся к роду Капуста (Brassica). Известно, что у рапса 38 хромосом в обычных клетках и по 19 в половых. Анализ показал, что рапс когда-то давно, до появления науки генетики, получился в результате скрещивания двух других членов капустного рода с последующим удвоением числа хромосом (аллополиплоидия): нашей репки (Brassica rapa, с n=10) и капусты огородной (Brássica olerácea, с n=9). То есть эти наборы из 9 и 10 хромосом почти во всем дублируют друг друга. Получается, что в рапсе сразу четыре набора хромосом: 2×9 + 2×10 = 38, то есть на самом деле он тетраплоидный[51].

Иногда тетраплоидия получается и другим путем. Редукции числа хромосом не происходит, и в половой клетке остается двойной набор хромосом. Как правило, для животных такая ошибка ведет к большим проблемам и у такой мутации нет способа закрепиться в популяции. Но вот у растений удвоение очень популярная история. Происходит это из-за нарушения процессов расхождения хромосом в клетке во время ее деления и может быть вызвано разными причинами.

В мире растений с хромосомными наборами происходит настоящая вакханалия! Бывает так, что весь геном растения оказывается одинарным, как в половых клетках – такие гаплоидные потомки нормальных диплоидных родителей называются моноплоидами[52]; бывает, что уже удвоенный ранее набор удваивается еще раз; бывает, что удваиваются уже гибридные или гибридизуются уже удвоенные… Таким образом, в этом удивительном мире растений можно встретить гаплоиды, диплоиды, триплоиды, тетраплоиды, гексаплоиды, октоплоиды… и сумасойтиплоиды. При этом все осложняется тем, что с течением времени в разных хромосомных наборах одного полиплоидного генома могут накапливаться разные и происходящие параллельно и независимо мутации, так что наборы, еще вроде бы недавно бывшие точными копиями друг друга, начинают все более различаться… Короче, растения – это космос. И мы об этом точно еще поговорим в будущих главах.

1.9. Дашь списать?

Итак, гены – это фрагменты ДНК, а ДНК уложена в хромосомы. Наборов хромосом внутри одной соматической клетки может быть от одного до нескольких. Значит, копий каждого гена в геноме будет[53] столько же, сколько в нем есть хромосом (его содержащих). Правда, копии из них почти такие же, как три варианта перевода трагедий Шекспира разными переводчиками, которые можно найти на одной полке в библиотеке. То есть, с одной стороны, в каждой из книг Монтекки все еще воюют с Капулетти, но, с другой стороны, делают они это с лингвистическими нюансами, по-разному влияющими на наше восприятие текста.