1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 52
Текст из файла (страница 52)
А. Захаров назвал (1969) цитодукцией.Цитодукция оказалась удобной для локализации генов в ядре илицитоплазме, особенно в тех случаях, когда они обнаруживают неменделевское наследование в мейозе. Цитодукция обычно происходит с частотой менее 1%, т. е. менее 1 % всех образующихся зигототпочковывает цитодуктанты — гаплоидные клетки со смешаннойцитоплазмой. В экспериментах по цитодукции используют клеткиодного родителя, маркированные по митохондриям нейтральной(не супрессивной) мутацией [rho0].
Этот же штамм обычно несеткакую-нибудь рецессивную ядерную мутацию устойчивости, например к канаванину (сап 1Г) — аналогу аминокислоты аргинина, илидругой рецессивный маркер, по которому легко вести селекцию. Этиклетки — реципиенты цитоплазмы. Второй родитель имеет нормальные митохондрии [rho+] и несет ядерную доминантную аллель чув-2^8 #Часть 2. Разнообразие и единство генетических механизмовствительности к тому же агенту(CAN Is). Это — клетки-донорыцитоплазмы. Кроме того, ядра[р‘] a CAN1 karl[р ] а can1 KAR1обоих гаплоидов маркируют несколькими неселективными рецессивными мутациями, чтобыможно было следить за поведением хромосом при последующем анализе.Цитодуктанты отбирают наэтанол * канаванинсреде с этанолом (или другимнеферментируемым источникомуглерода) и канаванином прискрещивании (рис.
11.11) донора иреципиента цитоплазмы. На этой[р '] а сап1 KAR1среде не может расти ни донорРис. 11.11. Образование и селекция(он чувствителен к канаванину),цитодуктантов при задержке кариогамии у ни реципиент [rho °] цитоплазмы,дрожжей (пояснения в тексте)ни нормальный гибрид, которыйтоже чувствителен к канаванину(CAN Is/ сап 1Г). Вырастают только гаплоидные цитодуктанты, сохраняющие рецессивную устойчивость и приобретающие нормальныемитохондрии [rho +]. Для повышения частоты цитодукции используютядерные мутации, задерживающие кариогамию. Например, ядернаямутация karl повышает частоту цитодукции до 80% и более.Уже в опытах Р.
Райта и Дж. Ледерберга с помощью цитодукции показана неядерная природа детерминантов [rho+]. В дальнейшем этотподход был использован для установления ядерной локализации криптической (не имеющей своего фенотипического проявления) плазмиды с контурной длиной 2 мкм у дрожжей, а также для установленияядерной локализации сконструированных на ее основе искусственныхплазмид с ядерными генами (см.
гл. 12). Эти плазмиды при цитодукциис митохондриями не передаются и сопровождают ядерные гены тогородителя, с которым введены в скрещивание. При обычном гибридологическом анализе по доминантным плазмидным генам наблюдаетсярезкое преобладание доминантного фенотипа — тетрады 4 А :0 а или3 А : 1 а. Это объясняется большим числом копий плазмиды в ядре и соответственно большим числом копий доминантной аллели.Данное обстоятельство следует подчеркнуть особо, так как онопоказывает, что нарушение типичного хромосомного наследованияне доказывает неядерной природы исследуемого гена.IГлава 11. Нехромосомное наследование#289Применяя цитодукцию, доказывают цитоплазматическую локализацию двунитевой РНК — вирусоподобного детерминанта, определяющего способность убивать другие клетки, обнаруженного унекоторых штаммов дрожжей-сахаромицетов.
Такие дрожжи при совместном выращивании убивают клетки чувствительных штаммов.Прием генетического анализа, основанный на цитодукции, широко используют у дрожжей, и он может быть распространен на другиеобъекты.11.5. Наследование паразитов и симбионтовВ предыдущем разделе было упомянуто, что в клетке могут присутствовать некоторые не обязательные для нее элементы: вирусоподобные частицы, плазмиды. Если их присутствие сопровождаетсяфенотипическими отличиями клетки или организма-носителя, топри гибридологическом анализе можно проследить наследованиеэтих отличий и тем самым наследование паразита или эндосимбионта.
В действительности к этим выводам пришли противоположнымпутем.Присутствие эндосимбионтов может быть причиной появленияпризнаков, придающих их носителям некоторое селективное преимущество. Так, у Paramecium aurelia существуют линии-убийцы,выделяющие токсин парамеции, безвредный для его продуцентов,убивающий туфелек того же вида, принадлежащих к чувствительным линиям. В цитоплазме парамеций-убийц находятся так называемые каппа-частицы, обычно не передающиеся при конъюгации(см.
гл. 9), поскольку при этом происходит только обмен ядрами,но не цитоплазмой. При задержке расхождения конъюгирующихклеток, когда они обмениваются и цитоплазмой, каппа-частицы могут переходить в чувствительных партнеров. Тогда эксконъюгантытоже становятся убийцами.
Сохранение каппа-частиц в цитоплазмеи устойчивость к парамецину зависит от доминантного состояниятрех ядерных генов. Сами каппа-частицы представляют собой бактерии Caudobacter taeniospiralis — эндосимбионты туфельки. Ихможно даже культивировать вне клетки, на искусственных средах, изаражать ими P. aurelia, лишенных этих бактерий.Эндосимбионты широко распространены у простейших, причемэкологической нишей для них может быть не только цитоплазма, но также макро- (Ма) и микронуклеус (Ми).
При этом, как показал Д. В. Осипов, эндосимбионты Ма никогда не живут в Ми и, соответственно,эндосимбионты Ми не живут в Ма (рис. 11.12). Клетки Paramecium сзараженным Ма или Ми не способны к половому процессу.290 *Часть 2. Разнообразие и единство генетических механизмовжЛ иМИ I ,S » j* .МАЦПРис. 11.12. Эндосимбионты в микронуклеусе Parameciumbursaria (Д. В. Осипов, 1981)А — ультраструктура участка клетки инфузории P. bursaria, содержащей в цитоплазмеобычные для вида симбиотические микроводоросли p.
Chlorella и в микронуклеусе —факультативные симбиотические бактерии Holospora acuminata: МА — макронуклеус,свободный от симбионтов, МИ — микронуклеус, зараженный симбиотическими бактериями, МП — митохондрии парамеции, ПВ — пищеварительные вакуоли парамеции,ра — ротовой аппарат парамеции, СБ — симбиотические бактерии Н. acuminata, СМ —симбиотические микроводоросли p.
Chlorella, XT — хроматиновые тела макронуклеуса, ЦП — цитоплазма парамеции, ЯМ — ядрышки макронуклеуса. Электронограмма(8000 х);Б — «белый» клон инфузории P. bursaria, лишенный симбиотических микроводорослей, но содержащий в микронуклеусах многочисленные симбиотические бактерииН. acuminata: МА — макронуклеус, свободный от симбионтов, МИ — микронуклеус,зараженный симбиотическими бактериями, ЦП — цитоплазма парамеции.
Микрофотография (1300 х)У D. melanogaster известны линии без самцов. Самки этих линий при скрещивании с любыми самцами дают в потомстве только самок. Выяснилось, что бессамцовые линии заражены спирохе-Глава 11. Нехромосомное наследованиеФ 291тами, которые, проникая в откладываемые яйца, убивают мужскиеэмбрионы, но не убивают женские эмбрионы. В результате самкистановятся носителями инфекционного начала.
Многие виды членистоногих заражены бактериями рода Wolbachia, что часто сопровождается аномалиями овогенеза. Известен, однако, пример (осыAsobara tabida) зависимости нормального овогенеза от присутствияэтого эндосимбионта.Некоторые линии Wolbachia индуцируют партеногенез у потенциальных самок, удваивая их хромосомный набор. Это происходит у муравьев с их гапло-диплоидным определением пола.Известны также линии Wolbachia и Microspora, вызывающиеразвитие женского пола у потенциальных самцов (у ракообразных), в частности у изоподы Porcellionides pruinosus (Crustacea:Oniscidae) .Тесная связь между функциями ядра и цитоплазматическими эндосимбионтами была продемонстрирована в конце 60-х годов XX в. у Amoeba proteus К.
Джеоном. Культура A. proteus быласлучайно заражена бактериями, которые проникли в цитоплазмупростейшего и размножались там до численности 150 тыс. шт. наклетку. Большинство амеб погибло, однако часть из них выжила иактивно делилась в присутствии инфицировавшей их цитоплазмубактерии. Число бактериальных клеток в амебе достигало теперьпримерно 50000.Ядро простейшего стало зависимым от бактерии, превратившейся в эндосимбионта. Пересаженное в другую амебу ядро ужене могло обеспечивать функционирование и деление цитоплазмы вотсутствие некогда патогенных бактерий.
Этот факт показывает возможный путь возникновения зависимости генетических функцийхозяина от находящегося в его клетках эндосимбионта.11.6. Симбиогенетическая теория происхожденияэукариотической клеткиФакты, приведенные в предыдущем разделе, являются аргументами в пользу популярной ныне гипотезы о симбиогенетическомпроисхождении эукариотической клетки, в частности, о бактериальном происхождении хлоропластов, митохондрий и некоторыхдругих клеточных органелл, содержащих ДНК, например, кинетосом у простейших.
Впервые эту гипотезу относительно происхождения хлоропластов высказал в начале XX века профессорПетербургского университета А. С. Фаминцын (1835-1918). Сто292 ФЧасть 2. Разнообразие и единство генетических механизмовронники этой гипотезы рассматривают самостоятельность аппаратов репликации, транскрипции и белкового синтеза (см. гл. 16)в клеточных органеллах, близких по строению к аналогичнымаппаратам бактерий, как одно из доказательств справедливоститакой гипотезы.В то же время нельзя забывать, что многие функции органеллнаходятся также под контролем ядра.
Подчеркнем, что все белкирибосом митохондрий у дрожжей, за исключением одного, кодируют гены ядра, так же как и многие цитохромы, работающие намитохондриях. Большая автономия свойственна хлоропластам,однако и здесь основной процесс, осуществляемый хлоропластом, фотосинтез, также контролируют гены самого хлоропластаи гены ядра. Эти аргументы можно рассматривать как противоречащие симбиогенетическому происхождению эукариотическойклетки.Тем не менее, известны примеры обнаружения в ядре последовательностей ДНК, напоминающих таковые у митохондрий. Следовательно, некоторые функции органелл могли быть «делегированы»ядру.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
