Пойдите на любую конференцию со словом "эпигенетика" в названии, и в какой-то момент один из выступающих будет ссылаться на что-то под названием "эпигенетический ландшафт Уоддингтона".
Конрад Уоддингтон был чрезвычайно влиятельным британским эрудитом. Он родился в 1903 году в Индии, но был отправлен обратно в Англию, чтобы пойти в школу. Он учился в Кембриджском университете, но большую часть своей карьеры провел в Эдинбургском университете. Его академические интересы варьировались от биологии развития до визуальных искусств и философии, и взаимное обогащение между этими областями очевидно в новых способах мышления, которые он показывал и преподносил.
Уоддингтон представил свой метафорический эпигенетический ландшафт в 1957 году, чтобы проиллюстрировать концепции биологии развития. Ландшафт заслуживает довольно большого обсуждения. Как вы можете видеть, на вершине холма находится шар. По мере того как шарик катится вниз по склону, он может скатиться в один из нескольких желобов по направлению к подножию холма. Визуально это сразу же наводит нас на различные мысли, потому что все мы в какой-то момент нашего детства скатывали шары с холмов, или лестниц, или еще чего-то.
Что мы сразу понимаем, когда видим изображение пейзажа Уоддингтона? Мы знаем, что как только шар достигнет дна, он, скорее всего, останется там, если мы ничего не сделаем с ним. Мы знаем, что вернуть мяч обратно на вершину будет сложнее, чем скатить его с холма в первую очередь. Мы также знаем, что катить мяч из одного корыта в другое будет трудно. Возможно, даже будет легче свернуть его часть или весь путь назад, а затем направить его в новое корыто, чем пытаться перекатить его непосредственно из одного корыта в другое. Это особенно верно, если два желоба, которые нас интересуют, разделены более чем одним холмом.
Представление клеточного развития
Этот образ невероятно мощно помогает визуализировать то, что может происходить во время клеточного развития. Шар на вершине холма – это зигота, единственная клетка, которая образуется в результате слияния одной яйцеклетки и одного сперматозоида. По мере того как различные клетки тела начинают дифференцироваться (становиться более специализированными), каждая клетка подобна шарику, который катится дальше вниз по склону и направляется в одну из впадин. Если только не произойдет что-то необычайно драматическое, эта клетка никогда не превратится в другой тип клеток (перепрыгнет на другой желоб). Также она не собирается двигаться назад на вершину холма, а затем снова скатываться вниз, чтобы дать начало всем видам различных типов клеток.
Как и рычаги путешественника во времени, пейзаж Уоддингтона сначала просто кажется другим описанием. Но это больше, чем просто модель, которая помогает нам развивать способы мышления. Как и многие ученые в этой сфере, Уоддингтон не знал подробностей механизмов, но это не имело особого значения. Он дал нам способ думать о проблеме, которая была полезна, особенно в те времена.
Эксперименты Джона Гердона на жабах
Эксперименты Джона Гердона показали, что иногда, если он достаточно сильно нажимал, он мог переместить клетку с самого дна желоба у подножия холма, прямо на пути назад к вершине. Оттуда она может скатиться вниз и снова стать любым другим типом клеток. И каждая жаба, созданная Джоном Гердоном и его командой, научила нас двум другим важным вещам:
Во-первых, клонирование – воссоздание животного из клеток взрослого человека-возможно, потому что именно этого он и добился.
Во-вторых, это научило нас тому, что клонирование действительно трудоемкий процесс для создателя и исследователя.
Овечка Долли
Именно поэтому в 1996 году произошел такой фурор, когда Кит Кэмпбелл и Ян Уилмут создали первый клон млекопитающих – овцу Долли. В случае с Долли ученые перенесли ядро из клетки в молочной железе взрослой овцы в неоплодотворенное овечье яйцо, из которого они удалили исходное ядро. Затем они пересадили это в матку реципиента овцы. Кэмпбелл и Уилмут выполнили почти 300 ядерных передач, прежде чем они получили это животное.
Даже сегодня, когда все виды животных были клонированы (от скаковых лошадей до домашнего скота и даже домашних собак и кошек), этот процесс невероятно неэффективен. Два вопроса оставались удивительно уместными с тех пор, как Долли, шатаясь на своих вскоре преждевременно артритных ногах, попала на страницы истории.
Во-первых, почему клонирование животных так неэффективно?
Во-вторых, почему животные так часто оказываются менее здоровыми, чем их "естественное" потомство?
Ответ в обоих случаях одни – все эти процессы тесно связаны с эпигенетикой, а как именно, ученым еще предстоит разобраться.
