Содержание темы
Предмет генетики развития.
Детерминация – центральное явление в онтогенезе. Оопластическая сегрегация. Образование систем градиентов в яйцеклетке. Регуляторные гены в онтогенезе. Сегментация. Каскадный принцип взаимодействия регуляторных генов.
Клеточная дифференцировка. Дифференциальная экспрессия генов в онтогенезе. Эмбриональная индукция. Гомеозисные гены. Гомеобокс и гомеодомен. НОХ-гены млекопитающих. Гомеозисные мутации. Стволовые клетки. Тотипотентность.
Проблема обратимости детерминации. Клонирование. Химеры. Перспективы клонирования. Трансдетерминация.
Апоптоз. Общие закономерности регуляции процессов онтогенеза.
Основные понятия
Апоптоз – запрограммированная смерть клеток, которая реализуется генетической программой "самоубийства".
Гены "домашнего хозяйства" (housekeeping genes) – гены, связанные с поддержанием универсальных клеточных функций.
Гены "роскоши" – связаны с осуществлением специализированных клеточных функций, специфичных для отдельных типов клеток.
Гомеобокс – общие нуклеотидные последовательности гомеозисных генов.
Гомеозисные гены – регуляторные гены, контролирующие морфогенетические процессы внутри сегментов, т. е. направление развития каждого сегмента.
Детерминация – ограничение возможностей последующих дифференцировок, определяющее развитие клетки по специализированному пути.
Диминуция хроматина – уменьшение количества генетического материала в ходе онтогенеза.
Дифференциация – процесс специализации клеток, обуславливающий их морфофизиологические различия.
Кластеры – компактные группы генов.
Клон – клеточная популяция, возникающая из одной исходной соматической клетки.
Клонирование – процесс получения клона.
Оопластическая сегрегация – процесс формирования гетерогенности цитоплазмы яйцеклетки в ходе ее развития.
Сегментация – процесс разделения зародыша на сегменты.
Сегрегационные гены – гены, которые определяют количество будущих сегментов зародыша.
Стволовые клетки – недифференцированные клетки-предшественники других клеток, сохраняющие высокий потенциал развития у взрослого организма.
Тотипотентность – способность клетки развиваться в любом направлении.
Химеры – организмы, полученные агрегацией генетически различных клеток.
Эмбриональная индукция – влияние определенных клеточных структур, определяющее развитие других клеточных структур.
Задание для самостоятельной работы
1. Явление РНК-интерференции было открыто относительно недавно. Однако она оказалась распространенным механизмом экспрессии генов. Проанализируйте данные литературы по этому вопросу.
2. Понятие эмбриональной индукции сыграло важнейшую роль в становлении экспериментальной эмбриологии. Однако только современная биология развития смогла раскрыть ее загадочные механизмы. Проанализируйте современные данные по вопросу эмбриональной индукции.
3. К каким социальным последствиям приведет реализация экспериментов по клонированию человека? Выдержит ли цивилизация этот эксперимент?
Контрольные вопросы
11. Что означает понятие "детерминация"?
12. В чем проявляется явление оопластической сегрегации?
13. В чем заключается роль регуляторных генов в процессе развития?
14. Что обозначает понятие "дифференциация"?
15. Что такое "гены домашнего хозяйства" и "гены роскоши"?
16. В чем заключается сущность явления эмбриональной индукции?
17. Что является индуктором образования нервной пластинки?
18. В чем проявляется явление сегментации?
19. Какую роль в процессе развития выполняют гомеозисные гены?
10. Что такое гомеобокс и гомеодомен?
11. Что такое стволовые клетки? Чем они характеризуются?
12. В чем сущность явления тотипотентности?
13. Что такое клонирование? Как получают клоны?
14. Как получают химеры?
15. В чем заключается общетеоретическое значение экспериментов по клонированию?
16. В чем проявляется явление трансдетерминации?
17. В чем заключается общетеоретическое значение явления апоптоза для генетики развития?
18. Что такое "гены-господа" и "гены-рабы"?
19. Какие данные генетики развития показывают научную необоснованность теории "биополя"?
20. В чем проявляются общие закономерности регуляции онтогенеза?
Литература
Белоусов Л. В. Основы общей эмбриологии / Л. В. Белоусов. – М., 2005.
Корочкин Л. И. Биология индивидуального развития / Л. И. Корочкин. – М., 2002.
Паткин Е. Л. Эпигенетические механизмы распространенных заболеваний человека / Е. Л. Паткин. – СПб., 2008.
Ратнер В. А. Генетика, молекулярная кибернетика / В. А. Ратнер. – Новосибирск, 2002.
Рэфф Р. Эмбрионы, гены, эволюция / Р. Рэфф, Т. Кофмен – М., 1986.
Уоддингтон К. Морфогенез и генетика / К. Уоддингтон. – М., 1964.
Тема 14. Детерминация и дифференциация пола
Природа не терпит пустоты: там, где люди не знают правды, они заполняют пробелы домыслами.
Б. Шоу (1856–1950), английский писатель
Возникновение разнополых организмов в природе – это загадка, порождающая многочисленные дискуссии. В 1862 г. Ч. Дарвин писал: "Мы не имеем даже маловероятного объяснения цели полового процесса…". Во времена Ч. Дарвина ничего не было известно о механизмах генетической рекомбинации. Но вот что мы можем прочитать у одного из ведущих эволюционистов современности, спустя более века. Дж. Мейнард-Смит пишет: "Создается впечатление, что по вопросу пола от нас ускользает что-то самое главное" (Maynard Smith J., 1978). Вопросы вызывают, например, многочисленные исключения из классического полового процесса, имеющиеся даже у представителей высших систематических групп (гермафродитизм, закономерная инверсия пола у некоторых представителей в ходе онтогенеза, партеногенез и многое другое).
Содержание темы
Половой процесс в природе. Детерминация пола, различные механизмы в природе. Детерминация пола млекопитающих. Дифференциация пола. Каскадный характер детерминации и дифференциации пола.
Дифференциация гонад, роль гормонов.
Дифференциация гамет. Первичные половые клетки.
Дифференциация фенотипов. Формирование вторичных половых признаков. Половой диморфизм. Гермафродитизм.
Половая дифференциация мозга и поведения. Половая социализация. Роль критического периода.
Формирование пола у человека. Нарушение процессов дифференциации пола. Гермафродитизм у человека. Сексуальная ориентация и половая идентификация. Общие вопросы теории формирования пола.
Основные понятия
Вторичные половые признаки – морфофизиологические характеристики фенотипов разных полов, не относящихся к половой системы.
Гермафродитизм – направление в процессах дифференциации пола, приводящее к формированию организмов с признаками обоих полов.
Детерминация пола – исходное направление развития организма в сторону мужского или женского пола вследствие определенных факторов.
Дифференциация гамет – процесс преобразований первичных половых клеток (ППК, или гоноцитов) в мужские (сперматогонии) или женские (оогонии) половые клетки.
Дифференциация пола – процесс формирования морфофизиологических и поведенческих различий между полами в онтогенезе.
Первичные половые признаки – морфофизиологические характеристики половой системы у разных полов.
Половая идентификация – ощущение принадлежности к определенному полу.
Половая социализация – процесс формирования моделей полового поведения в ходе постнатального развития.
Половой диморфизм – выраженность различий между полами по вторичным половым признакам.
Сексуальная ориентация – половое влечение к представителям того или иного пола.
Задание для самостоятельной работы
1. Процесс детерминации пола много сложнее любой однозначной схемы. Рассмотрите действие генов, участвующих в детерминации пола у млекопитающих. Какие дефекты наблюдаются при нарушении их экспрессии?
2. Проанализируйте роль генетического фактора в многочисленных нарушениях полового поведения у человека.