Двойная спираль. Забытые герои сражения за ДНК

Его огромный скачок вперед заключался в том, что он окрашивал разделяющиеся клетки разными гистологическими красителями. Он первым зафиксировал образцы смертоносным коктейлем из солей металлов и уксусной кислоты («раствор Флемминга», до сих пор используемый сегодня), который позволял надежно заблокировать клеточный механизм. Благодаря красителям предметное стекло микроскопа дало принципиально новый уровень понимания. Застывшие в момент смерти клетки и окрашенные в красный цвет сафранином или в темно-синий гематоксилином, нити теперь выступали поразительно четко. Затем Флемминг реконструировал весь процесс по «моментальным снимкам» нитей, сделанным на разных этапах процесса деления клетки. Чтобы убедиться, что результаты его наблюдений не являются уникальными для саламандр, он также проследил за делением клеток ирисов и морских ежей.

Свои первые несколько лет исследований он описал в трех больших статьях и монументальной книге[49 - Flemming 1882. См. также Flemming W. Beitr?ge zur Kentniss der Zelle und ihre Lebensscheinungen, Theil II. Arch f?r Mikroskop Anatomie 1880; 18:159–259; в английском переводе: Flemming W. Contributions to the knowledge of the cell and its vital processes. J Cell Biol 1965; 25:1–69.] (1882 год), все они были прекрасно проиллюстрированы его собственными рисунками тщательно отрепетированного танца нитей. Сначала они выглядели как спутанный клубок на месте, где раньше было ядро, затем перестроились в лучистую звезду, которая затем превратилась в плоскую пластину в середине веретенообразной структуры, сформировавшейся от края до края клетки. В этот момент каждая нить продольно разорвалась посередине. Затем разделенные полунити разбились на две группы, которые отправились к противоположным концам веретена; каждая группа собралась в новый моток, вокруг которого сформировалось новое дочернее ядро.

Флемминг ошибочно полагал, что нити образуют единую цепочку, которая разделяется на отдельные куски для деления клетки, но практически все остальное он понял правильно. Он назвал интенсивно окрашивающийся материал нитей хроматином, от греческого «цвет». Этот термин был подхвачен в 1888 году Вильгельмом Вальдейером, который переименовал нити Флемминга в «хромосомы» («окрашенные тельца»)[50 - Waldeyer W. ?ber Karyokinese und ihre Beziehungen zu den Befruchtungsvorg?ngen. Arch Mikrosk Anat 1888; 32:1–122.]. Полунити, которые порождают хромосомы дочерних клеток, впоследствии назвали хроматидами. Представление Флемминга о нитях сохранилось до сегодняшнего дня. Он назвал процесс митозом (от греческого «нить»), который стал современным термином. Его почти поэтические наименования «клубок» и «звезда» были заменены более прозаическими терминами, но сам процесс митоза в целом соответствует описанному им (Рис. 3.3).

Острый глаз Флемминга подметил и другие важные детали. Он описал «центриоль»[51 - Flemming W. Attraktionsph?ren und Zentralk?rper in Gewebs- und Wanderzellen. Anat Anz 1891; 6:78–86.], такую маленькую, что она может показаться просто игрой света. Центриоль обычно тихо сидит рядом с ядром. Потом, когда ядро начинает таять, она становится поразительно активным маленьким тельцем. Центриоль сама разделяется на две половинки, которые мигрируют к противоположным концам клетки, за каждой из них тянется хвост, как за крошечной кометой. Два хвоста соединяются в середине, образуя веретено, к которому прикрепляются хромосомы для последних па своего танца.

Рис. 3.3. Деление клетки (митоз) с указанием этапов процесса.

Он продолжил изучать образование икринок и сперматозоидов у саламандр и морских ежей и обнаружил, что деление клетки не заканчивается так, как в других тканях. Эти зародышевые клетки проходят стадии митоза точно так же, как клетки жабр и мочевого пузыря – но две дочерние клетки потом еще раз подвергаются делению, так что получается четыре клетки, каждая из которых содержит только половину нормального количества хромосом (т. е. три у саламандр). Это наблюдение, сделанное в 1883 году, подтвердило результаты ван Бенедена о том, что сперма и икра лошадиной острицы содержит половину от числа хромосом, имеющихся в клетках других тканей.

Флемминг идеально описал этот процесс[52 - Flemming 1887.], но никак не назвал его. Это сделали Дж. Б. Фармер и Дж. Э. Ш. Мур, назвавшие процесс «мейоз»[53 - Farmer J. B., Moore J. E. S. On the meiotic phase (reduction divisions) in animals and plants. Quart J Microscop Sci 1905; 48: 489–557. См. также Hamoir 1992.] в статье, опубликованной в 1905 году. Окончательное редукционное деление – важный этап в подготовке яйцеклеток и сперматозоидов к слиянию, в результате которого получается оплодотворенная яйцеклетка, содержащая полный набор хромосом, при этом от каждого из родителей поступает половина генетического материала.