Indian Hedgehog (индийский еж) и Desert Hedgehog (эфиопский еж), а третью в честь персонажа популярной компьютерной игры – Sonic Hedgehog.
ИНТЕРЕСНО
На начальном этапе у человека и животных конечности формируются одинаково.
Гены Hedgehog определенно не единственные, кому достались забавные названия. Возьмем, к примеру, ген «Кен и Барби». У плодовых мушек с мутацией в нем отсутствуют наружные половые органы – прямо как у кукол, из-за которых ген и получил свое название. Еще один яркий пример – «Швейцарский сыр». Если у плодовой мушки в этом гене, к несчастью, обнаружится повреждение, то мозг насекомого будет дырявым, словно этот самый сыр.
ИНТЕРЕСНО
Несмотря на использование клетками одного и того же гена во многих местах, органы сильно отличаются друг от друга.
Формируя ваш организм, клетки во многих местах пользуются геном Sonic Hedgehog: в кишечнике, легких, мозге, руках и так далее. Причина, по которой одни и те же команды применяются повторно в разных участках организма, в том, что клетки интерпретируют их по-разному. Реакция клеток на послания зависит от их предыдущего опыта, полученной дозы, а также от момента ее получения. По сути, принцип тот же самый, что и в общении между людьми. В зависимости от ситуации мы можем придать одному и тому же предложению совершенно иной смысл. Если мой коллега подойдет ко мне с утра в лаборатории и предложит немного вместе поэкспериментировать, то я с радостью соглашусь. Если же с подобным предложением ко мне обратится какой-нибудь странный тип в баре, то я буду настроена куда более скептически. А если кто-то постоянно будет, не переставая, кричать мне: «ДАВАЙ ВМЕСТЕ НЕМНОГО ПОЭКСПЕРИМЕНТИРУЕМ!» – это будет уже явным перебором даже в пределах лаборатории.
А как же клетки ваших маленьких ласт реагируют на ген Sonic Hedgehog? Белковое послание формируется на том месте, где позже должны появиться пальцы, потом оно распространяется на окружающие клетки, расползаясь подобно молоку в чашке кофе. Рядом с источником послания, где белков этого гена целое скопление, клетки понимают, что им нужно сделать мизинец. Дальше, где белка поменьше, они формируют безымянный, средний и указательный пальцы. Клетки, почти не получившие белкового послания, образуют большой палец. Таким образом, одно и то же послание несет в себе различную судьбу для множества клеток.
Поначалу ваши пальцы соединены перепонками, но на восьмой неделе они разделяются. Подобное преобразование происходит посредством хорошо скоординированного массового клеточного суицида. Все начинается, когда клетки ваших будущих пальцев дают команду к гибели. Как только соседние клетки получают этот сигнал, они начинают разрушать белки. Цепочки ДНК, которые клетки обычно защищают изо всех сил, разрезаются белками-ножницами.
Разрушению подлежит все вокруг. В результате от перепонок ничего не остается, кроме мятых мешочков с останками внутри. Приходят макрофаги, специализирующиеся на уничтожении мертвых клеток, и забирают этот мусор, чтобы расчистить пространство между пальцами. Так, от одной погибшей клетки к другой ласты постепенно превращаются в кисти рук.
Ближе к концу седьмой недели начинают формироваться пальцы и на ногах. От длинного хвоста уже почти ничего не осталось, а морщинки на вашем лице потихоньку разглаживаются. У вас появляются коротенький сплюснутый нос, два маленьких уха, а также острые локти и колени, которые вызывающе торчат из ваших коротких ручек и ножек. Ваш скелет все еще состоит из хрящевого прототипа. Клетки начнут замещать хрящевую ткань нормальной костной не раньше третьего месяца, и процесс будет не быстрым. К моменту рождения кости будут по-прежнему достаточно мягкими, чтобы вам было легче протискиваться через родовые пути. Коленные чашечки все еще будут сухожилиями, пока вам не исполнится три года, а скелет продолжит развиваться, пока вам не перевалит за 20.
ИНТЕРЕСНО
Изначально пальцы соединены перепонками, но на восьмой неделе из-за массового клеточного суицида они разделяются.
Когда хрящевая ткань начинает превращаться в костную, клетки, находящиеся в центре ваших будущих костей, раздуваются и становятся просто огромными. Вскоре после этого они погибают и оставляют после себя полость, которая станет костным мозгом. Печень и селезенка, временно занимающиеся производством крови, вскоре смогут с облегчением вздохнуть: костный мозг возьмет на себя эту обязанность и будет выполнять ее всю вашу жизнь. Работа эта тоже не из простых. Случись кровотечение, стволовые клетки костного мозга превратятся в тромбоциты и закроют собой рану, образуя тромбиновый сгусток. Если вы заболеете, ваш костный мозг снарядит и отправит отряды белых кровяных телец – лейкоцитов, которые будут поглощать токсины и бактерии.
ИНТЕРЕСНО
Приблизительно каждые десять лет ваш скелет полностью обновляется.
В случае нехватки в организме кислорода в дело вступят новые красные кровяные тельца – эритроциты, которые опять же вышлет костный мозг. Кроме того, он проводит замену вышедшим из строя клеткам крови. Каждую секунду порядка двух миллионов ваших красных кровяных телец прощаются с вами навсегда, и на их место немедленно должно поступить столько же новобранцев.
После формирования костномозговой полости находящиеся рядом клетки начинают превращаться в клетки костной ткани. Они преобразуют окружающую их желеобразную субстанцию в твердую минеральную массу. Кальций и кристаллы фосфатов прикрепляются к белковым волокнам, создавая одновременно крепкий и эластичный материал, идеальный для того, чтобы поглощать ударную нагрузку и не ломаться при этом. Наступает момент, когда питательным веществам больше негде плавать. Но природа предусмотрела на этот случай наличие тоненьких отростков, которые тянутся от клеток мозга по крошечным канальцам, соединяющим их с кровеносными сосудами. Это позволяет клеткам и дальше получать питательные вещества и кислород, несмотря на окружающие их со всех сторон безжизненные минералы. Пока вы живете, живут и ваши кости. Клетки костей каждый день меняются и заменяются, и приблизительно каждые десять лет ваш скелет полностью обновляется. Одни клетки формируют новую костную ткань – остеобласты, другие специализируются на утилизации (поедании) старых клеток – остеокласты. Переварив свой обед, они выделяют кальций в кровоток. Как правило, пожирающие и создающие кости клетки работают в одинаковом темпе, чтобы вы не теряли костную массу. Порой, однако, в этой четко отлаженной системе возникают сбои. И, например, в НАСА об этой проблеме знают все до одного.
Всего после нескольких дней на орбите космонавты начинают терять костную массу. При этом уровень кальция в крови возрастает, а вместе с ним растет и риск образования камней в почках. Скорее всего эти изменения связаны с тем, что кости адаптируются к новым условиям. Из-за невесомости космонавты не испытывают практически никакой нагрузки, поэтому их организм и замедляет производство клеток, формирующих кости, – остеоцитов. Костная ткань начинает приспосабливаться к новой жизни (откуда же ей знать, что космонавт не планирует плавать тут до конца жизни?). Аппетит пожирающих кости клеток между тем не угасает, и в результате в костях образуются поры, делающие их все более хрупкими. Ученые замечали похожие процессы у людей, на протяжении долгого времени прикованных к кровати. К счастью, физические упражнения способны нейтрализовать такой негативный эффект: увеличение нагрузки на кости делает их более прочными.
ИНТЕРЕСНО
Кости выступают в роли хранилища кальция, и если сердцу требуется этот минерал, то они охотно приносят себя в жертву.
Кальций участвует в ряде процессов в организме человека, а кости выступают в роли хранилища этого минерала. Если сердце или нервы требуют кальций, то кости охотно приносят себя в жертву. Таким образом, у человека с дефицитом кальция будут наблюдаться те же симптомы, что и у космонавтов. В конце концов уж лучше слегка пористые кости, чем остановившееся сердце! Итак, пожирающие кости клетки делают свое дело и отправляют высвобожденный кальций в кровь, по которой он поступает туда, где в нем нуждаются.
ИНТЕРЕСНО
На восьмой неделе вы перестанете быть эмбрионом и получите звание плода.
Какое-то время, будучи эмбрионом, вы прекрасно обходитесь хрящевым скелетом. Вы плаваете в матке за прозрачными плодными оболочками, словно космонавт на орбите. На восьмой неделе ваши ручки и ножки начинают совершать небольшие рефлекторные движения. Появляются пальцы на ногах и ногти, а в вашем тоненьком тельце заметно выделяются ребра. Сквозь тонкую прозрачную кожу отчетливо видны скелет и кровеносные сосуды. По завершении этой недели вы перестанете быть эмбрионом и получите гордое звание плода. У вас теперь сформировались зачатки всех ваших органов, однако до появления на свет вам предстоит еще немало работы.
Глава 11Пол и морские черви
К началу третьего месяца вы уже размером с ягоду клубники. У вас широкий и приплюснутый нос, глаза далеко отстоят друг от друга. С высоким лбом и большой головой вы немного похожи на пришельца, однако за следующие несколько недель вы приобретете вполне человеческие черты. Ваши темные круги глаз прикроются тонкими веками, изогнутая голова еще немного распрямится, подбородок вырастет, и шея станет более выраженной.
В этом месяце наконец-то можно будет понять, кем вы станете – мальчиком или девочкой. Первые несколько недель разницы между полами нет никакой, и скорее всего именно поэтому у мальчиков тоже есть соски – не то чтобы они им нужны, просто они формируются до появления гендерных различий. Даже внутренние половые органы представляют собой одну и ту же обобщенную структуру. Независимо от пола эмбриона у него формируются два мешочка, присоединенные оба к небольшим канальцам. Но на седьмой неделе начинается трансформация, и вашим генам предстоит решить, что будет дальше: если в последней паре хромосом у вас есть Y-хромосома, то эти мешочки станут яичками; если же там две X-хромосомы, то они превратятся в яичники.