Двенадцать модельных организмов

Преданные читатели Биомолекулы, конечно, знают, что мы недавно выпустили настенный календарь на 2020 год, посвященный модельным организмам и их роли в науке. Но теперь мы подумали — как же так: эти милые существа будут смотреть на вас со стен квартир и лабораторий, но им не найдется места у нас на сайте? Не бывать тому: мы запускаем Спецпроект по модельным организмам! Эта заметка — просто введение, ну а в течение всего 2020 года мы будем публиковать по одному эссе в месяц, посвященному этим благородным созданиям. В путь!

Неутомимо начнем Новый год с фага лямбда. Еще не успеют степлиться последние капли недопитого шампанского на кухне — а фаг уже с вами. И, когда вы ближе к вечеру откроете телефон или комп, фаг уже будет смотреть на вас своими голубыми-голубыми глазами... Стоп, какие еще глаза у фага?! Может, и никаких — всё это было для привлечения внимания к нашей первой публикации в цикле о модельных организмах. Вперед!

Скромная бактерия за полстолетия с момента ее открытия в конце XIX в. стала настоящей волшебной палочкой для молекулярной биологии. Сейчас результаты опытов с ее использованием занимают главы и тома профессиональных и популярных изданий. Конечно, в нашем путеводителе по модельным организмам E. coli должна была занять свое почетное место.

Одомашненный одноклеточный гриб — пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae — внес и еще внесет свой вклад в развитие биохимии, генетики и молекулярной биологии. Пекарские дрожжи — первый и самый простой ядерный (эукариотический) модельный организм в нашем путеводителе. Хотя стоп: плесень пальму первенства они разделяют с красной хлебной плесенью Neurospora crassa, еще до дрожжей облюбовавшей университетские лаборатории.

Какой же календарь земледельца научного работника, преподавателя или просто любителя науки может обойтись без растений, тем более в апреле? И мы в этот весенний месяц представляем вашему вниманию скромный, но чрезвычайно полезный арабидопсис, давно и прочно завоевавший стеллажи климатических камер, чашки Петри в лабораториях, а также сердца не только физиологов растений, но и генетиков, молекулярных биологов, молекулярных систематиков, биологов развития и, конечно же, генных инженеров!

Наконец-то мы добрались в нашем бестиарии до модельного организма, который движется и заметен невооруженным взглядом! Миллиметровая нематода Caenorhabditis elegans — настоящий подарок ученым от природы: неприхотлива, прозрачна и движет прогресс как в фундаментальных, так и в новейших и моднейших областях биологии. Она влюбила в себя многих известных исследователей, и мы надеемся, что она приглянется и нашему читателю!

Моллюски — сверхуспешный проект матушки-природы. Ведь многие из них, мало изменившись, пережили сотни миллионов лет. Но в качестве модельных объектов (которым мы посвящаем этот спецпроект) мы любим их не за это — их нервная система содержит клетки, видимые простым глазом: они достигают миллиметровых размеров и имеют сопоставимые по диаметру отростки. Зарождающаяся нейрофизиология справедливо сочла такие огромные, притом возбудимые, клетки чудом природы. Так моллюски переехали из морей, прудов и садов в лаборатории, где на славу послужили и продолжают служить нейронаукам.

А вот тут вместо обычного вступления я хочу сделать признание. Из этого текста как раз и выросла вся серия статей о модельных организмах. Я написал его для календаря, но, видимо, не нашел достаточно времени, чтобы сделать коротким. Строгий редактор взял оттуда немного, а что делать с оригиналом? Решили расширить календарь вот такими заметками. Мушка дрозофила — это воплощение модельного организма. Она в буквальном смысле стала вершителем судеб, участником жестоких политических игр. Вспомним фельетон «Мухолюбы-человеконенавистники», вышедший в журнале «Огонек» в 1949 году! Но вернемся к нашей серии. Проект стал расти. К работе присоединились другие, мотивированные и искушенные коллеги. Первый текст про дрозофилу, который был слишком длинным в календаре, оказался самым коротким в серии спецпроекта. Самым изученным организмом (если можно его так назвать) на планете стал коронавирус. Это, конечно, отвлекает читателя от нашего уютного сериала. Но жизнь не останавливается. И мы продолжаем продолжать!

«Границы ключ переломлен пополам...» Многие морские водоемы из предыдущего выпуска нашего сериала по известным всем причинам оказались недоступными. Давайте погрузимся в пресную воду вместе с героиней очередного листа календаря — рыбкой данио рерио. В далекую доинтернетную эпоху каждый интересующийся биологией школьник нес домой в полиэтиленовом пакете аквариумных рыбок с птичьего рынка. Среди них были жители тропических Америк — пецилии, меченосцы, гуппи, — и азиаты — данио, барбусы, гурами. Никто не мог предполагать, что одна из этих декоративных рыбок уже через пару десятков лет будет полноправным участником исследований в биологии развития и нейронауках, помогать лечить болезни сердца и рак!

В живых уголках и зоомагазинах читатели могли видеть этих странных больших лягушек, застывших в аквариумах с растопыренными лапами. Окрашенные в природные серо-зеленые тона или альбиносы, они безучастны к наблюдателю и оживляются, лишь когда им пинцетом подают кусочки еды, которые они с жадностью заглатывают, помогая передними лапками. Хотя ксенопусы скучноваты на вид, у них увлекательная естественная история, а также заметная роль в развитии экспериментальной науки — а потому ими мы продолжим наш цикл о модельных организмах.

Писать тексты по нашему календарю сложно — потому что очень не хочется превращать их в выдержки из учебника по истории науки или «Википедии». Поэтому, наверное, интереснее найти для этих эссе личную интонацию, связанную с какими-то событиями из жизни автора. В этом месяце тот самый случай, когда сделать это проще. Дело в том, что я с детства интересуюсь птицами. Много лет наблюдал их в природе как любитель, и даже работал с ними в лаборатории как профессионал. Птица для человека — это чудо, с которым связан гигантский ментальный и культурный пласт, от бессознательного до рационального. Крылья античных богов и ангелов, легенда об Икаре, палома Пикассо, журавлик оригами, двуглавый орел и самолет... Сколько всего! А теперь немного о роли птиц в науке.

Когда редакция «Биомолекулы» предложила мне написать эссе об использовании грызунов в качестве модельных организмов, я согласился легко и сразу. Тема казалась простой, находящейся буквально на кончиках пальцев — уже больше двенадцати лет я ежедневно держу в руках мышей или крыс, организую и провожу различные исследовательские проекты с ними, пишу и редактирую статьи, в которых они в качестве тех самых модельных организмов и упоминаются. А до того я работал с грызунами в полевых условиях, но это уже совсем другая история...

Мы те счастливые авторы, которым удалось понаблюдать за приматами в живой природе — в научной экспедиции в Перуанской Амазонии, организованной д-ром Долотовской. Поэтому наш взгляд на приматов — совсем не объективный, а пристрастный. Эти столь близкие к нам существа великолепны в своем великодушии и злонравии, в разнообразии социальных и биологических способов бытия. Рассказ о них самым достойным образом увенчает наш цикл, с которым прощаться ох как не хочется!

Бессмертные, вечно делящиеся клетки злокачественной опухоли человека и других организмов служат наиболее распространенной биологической моделью современных молекулярных исследований. Если говорить об изучении многоклеточных организмов, то эксперименты в клеточных системах представляют собой промежуточную стадию между работой в пробирке, на разрушенных клетках и тканях — in vitro, — и анализом явлений в целых живых организмах — in vivo. Для исследований, проводимых на искусственно выращиваемых клеточных культурах, даже специально придумали название — in cello. Хотя организм, из которого происходит большинство стандартных клеточных культур — человек, эти клетки представляют собой совершенно особенную модель. Мне показалось, что нашу сагу о модельных организмах надо закончить своего рода бонусом — рассказом о раковых клетках.