Танец жизни. Новая наука о том, как клетка становится человеком - Зерницка-Гетц Магдалена

Угри, лягушки и люди

Предполагалось, что мышиным эмбрионам будет безразлично место стыковки сперматозоида с яйцеклеткой или расположение полярного тельца, которое зависело от клеточных (мейотических) делений, образующих яйцеклетку. Но, что интересно, наши находки в некоторых отношениях совпадали с тем, что наблюдалось у эмбрионов многих других животных, от нематод до лягушек. Возможно, эмбрионы млекопитающих не такие особенные.

Свидетельства раннего нарушения симметрии у других существ были найдены больше ста лет назад. Например, биолог Эрнест Джаст в 1912 году выяснил, что происходит, когда сперматозоид нереиса соединяется с яйцеклеткой в морской воде, окрашенной индийскими чернилами [10]. «Полоска чернил, словно кинжал или восклицательный знак, указывает на воспринимающий бугорок, над которым — присоединенный к мембране сперматозоид... Этот “восклицательный знак” помогает быстро установить, в какую из огромного множества яйцеклеток проник сперматозоид».

Ссылаясь на работу Вильгельма Ру 1885 года, раскрывшую влияние проникновения сперматозоида в яйцеклетку лягушки, а также на исследования ядовитых морских ежей и асцидий, Джаст пришел к следующему выводу: «Плоскость первого дробления яйцеклетки, чьи деления имеют разное значение и разное отношение к будущим продольным осям симметрии эмбриона, определяется проникновением сперматозоида». Мы с Каролиной подумали, что обнаружили что-то похожее в яйцеклетках млекопитающих, но только менее детерминированное.

Вы спросите, разве не странно полагать, что эмбрионы млекопитающих отличаются от эмбрионов других существ и не нарушают свою симметрию как минимум до поздней (относительно говоря) стадии развития? Однако в те годы, когда мы проводили свои эксперименты, подобный вопрос назвали бы ересью.

Тем не менее, покопавшись в научной литературе, мы нашли более ранние исследования эмбрионов млекопитающих, результаты которых совпадали с нашими. Их авторами были два замечательных ученых, и первое из этих исследований провела в Великобритании Энн Макларен [11], второе — Джинни Папайоану в США [12]. Независимо друг от друга, они обе обнаружили, что если клетки двухклеточного мышиного эмбриона отделить друг от друга или одну удалить, то примерно в 90% случаев только одна из клеток будет развиваться в течение всей беременности. Трудно было произвести на свет однояйцевых близнецов. По этим результатам уже можно было предположить, что клетки на двухклеточной стадии не идентичны друг другу не только по своей судьбе, но и по возможностям развития.

К счастью, наши результаты соответствовали работам Ричарда Гарднера в Оксфорде; он доказал асимметричность мышиного эмбриона относительно полярного тельца, о чем я говорила ранее [13]. Я не понаслышке знала, что Ричард был очень уважаемым и скрупулезным эмбриологом, воспитавшим нескольких замечательных женщин-ученых, включая моих кумиров Джинни Папайоану, Джанет Россант и Розу Беддингтон.

Вдохновленные коллегами, мы с Каролиной представили в журнал Nature исследование роли сперматозоида в нарушении симметрии и были в восторге, когда в 2001 году вышла наша статья [14]. Экспериментов было слишком много, чтобы вместить все в статью для Nature, поэтому вторая статья, подробно описывающая эксперименты с раскрашиванием клеток, была опубликована в том же году в Development [15].

Научные статьи описывают лишь методы и результаты; они не могут передать, каково это — долго блуждать в темноте, пока не увидишь яркий свет открытия. Жаль, что я не могу описать, как изначально сама скептически восприняла наши результаты, как от эксперимента к эксперименту запутывалась еще сильнее и как в моем сознании забрезжила мысль о том, что симметрия в эмбрионе может нарушаться гораздо раньше, чем принято считать. Научные журналы не содержат подробное описание того, как наши личные сомнения шаг за шагом перерастают в уверенность.

Да, мы сделали достаточно, чтобы убедить не только себя, но и наших рецензентов. Но после публикации наших исследований первоначальное удивление коллег испарилось, оставив лишь недоверие, которое в ряде случаях переходило в полное несогласие.

Кто-то может предположить, что у нас был союзник в лице Ричарда Гарднера, который в то время был единственным приверженцем нашей революционной идеи. Но Ричард сам раскритиковал нас за то, что мы промаркировали место входа сперматозоида микросферами (гранулами), поскольку полагал, что они могут смещаться. Это заставило нас задуматься. Весь следующий год мы изобретали альтернативу гранулам — зеленый флуоресцентный краситель, который химически связывался с некоторыми компонентами хвоста сперматозоида. К нашему облегчению, этот новый метод маркировки подтвердил то, что впервые показали гранулы [16].

Вся эта тяжелая работа по сбору доказательств, опровергающих прописные истины, требовала времени, а до тех пор, пока мы не провели множество других подтверждающих экспериментов, наши выводы часто искажались или утрировались, словно мы с Каролиной заявляли, что эмбрион с первого дня приговаривается к своей судьбе, а не приобретает склонность (о чем мы на самом деле говорили). Через несколько лет наше открытие подвергнется нападкам одной из крупнейших фигур в эмбриологии.

Менторство мужчин

На фоне всего происходящего в декабре 2001 года родилась Наташа. Это один из счастливейших моментов в моей жизни. В том же году я получила стипендию для старших научных сотрудников от фонда Wellcome Trust, и теперь у меня была зарплата для себя и команды, а также финансовое обеспечение экспериментов на пять лет. Наконец-то я могла превратиться из постдока в «настоящего» руководителя группы, три года пробыв между этими двумя мирами. Мы могли расширить свои исследования.

Наташа появилась именно тогда, когда я привыкала к новой роли руководителя. Сначала было сложно, потому что она ничего не ела, и нам пришлось несколько раз возвращаться в больницу под наблюдение врачей. Но едва ее режим питания наладился, я снова смогла заниматься работой. Дочка мне совсем не мешала, ведь любовь к ней заряжала меня дополнительной энергией. Помню, как проводила собеседование с кандидатом на должность в моей команде, а новорожденная малышка спала под столом в детском автокресле. Я удивлялась своей работоспособности в условиях недостатка сна. Я выяснила, что могу кормить ребенка и одновременно читать или даже писать статьи. Я могла брать ее в поездки. Практически везде она была рядом со мной. Несмотря на недосып, Наташа была чудесным компаньоном.

В начале следующего года я повезла Наташу в Польшу повидаться с моим отцом в первый и последний раз. Когда он приезжал полюбоваться моей кочевой выставкой эмбрионов, он не сказал, что его рак, который считался вошедшим в ремиссию, вернулся. Он откладывал эту жуткую новость и ждал, пока я рожу ребенка и закончу кормить грудью. Я узнала только тогда, когда у нас осталось совсем мало времени побыть вместе. Пока я вникала в хореографию клеточного танца на заре жизни, координация его собственных клеток ухудшалась.

У меня есть фото, где он улыбается с двухмесячной Наташей на руках. Прошло уже немало лет, а я по-прежнему не могу на него смотреть. От человека, в котором было так много сил и энтузиазма, чье лицо всегда излучало энергию, почти ничего не осталось. Даже сейчас, когда я пишу эти строки, мое сердце словно сжимает детская рука. Когда он сдался раку, я потеряла отца, лучшего друга и самого значимого наставника.

Перед смертью он сделал подарок — попросил маму помочь мне, поэтому она приехала к нам на полгода. И я была очень благодарна за возможность воссоединиться с ней и снова стать близкими.

В научном отношении в тот год я вышла на новый уровень, удостоившись премии Молодого исследователя от Европейской организации молекулярной биологии. Эту честь оказал мне наставник Давор Сольтер — выдающийся ученый из Югославии (ныне Хорватии), который стал директором престижного Института иммунобиологии Макса Планка в Германии. Сольтера почитали за исследования геномного импринтинга, суть которого в том, что экспрессия гена зависит от того, наследуется он от матери или от отца. Он также был известен статьей, опубликованной в 1984 году в журнале Science, где заключил, что клонирование млекопитающих путем ядерного переноса невозможно (клонирование овцы более десяти лет спустя докажет ошибочность его выводов) [17].