Читаем The Epigenetics Revolution полностью

John Gurdon used non-fertilised toad eggs in his work. Any of us who has ever kept a tank full of frogspawn and watched this jelly-like mass develop into tadpoles and finally tiny frogs, has been working, whether we thought about it in these terms or not, with fertilised eggs, i.e. ones into which sperm have entered and created a new complete nucleus. The eggs John Gurdon worked on were a little like these, but hadn’t been exposed to sperm.

There were good reasons why he chose to use toad eggs in his experiments. The eggs of amphibians are generally very big, are laid in large numbers outside the body and are see-through. All these features make amphibians a very handy experimental species in developmental biology, as the eggs are technically relatively easy to handle. Certainly a lot better than a human egg, which is hard to obtain, very fragile to handle, is not transparent and is so small that we need a microscope just to see it.

John Gurdon worked on the African clawed toad (Xenopus laevis, to give it its official title), one of those John Malkovich ugly-handsome animals, and investigated what happens to cells as they develop and differentiate and age. He wanted to see if a tissue cell from an adult toad still contained all the genetic material it had started with, or if it had lost or irreversibly inactivated some as the cell became more specialised. The way he did this was to take a nucleus from the cell of an adult toad and insert it into an unfertilised egg that had had its own nucleus removed. This technique is called somatic cell nuclear transfer (SCNT), and will come up over and over again. ‘Somatic’ comes from the Greek word for ‘body’.

After he’d performed the SCNT, John Gurdon kept the eggs in a suitable environment (much like a child with a tank of frogspawn) and waited to see if any of these cultured eggs hatched into little toad tadpoles.

The experiments were designed to test the following hypothesis: ‘As cells become more specialised (differentiated) they undergo an irreversible loss/inactivation of genetic material.’ There were two possible outcomes to these experiments:

Either

The hypothesis was correct and the ‘adult’ nucleus has lost some of the original blueprint for creating a new individual. Under these circumstances an adult nucleus will never be able to replace the nucleus in an egg and so will never generate a new healthy toad, with all its varied and differentiated tissues.

Or

The hypothesis was wrong, and new toads can be created by removing the nucleus from an egg and replacing it with one from adult tissues.

Other researchers had started to look at this before John Gurdon decided to tackle the problem – two scientists called Briggs and King using a different amphibian, the frog Rana pipiens. In 1952 they transplanted the nuclei from cells at a very early stage of development into an egg lacking its own original nucleus and they obtained viable frogs. This demonstrated that it was technically possible to transfer a nucleus from another cell into an ‘empty’ egg without killing the cell. However, Briggs and King then published a second paper using the same system but transferring a nucleus from a more developed cell type and this time they couldn’t create any frogs. The difference in the cells used for the nuclei in the two papers seems astonishingly minor – just one day older and no froglets. This supported the hypothesis that some sort of irreversible inactivation event had taken place as the cells differentiated. A lesser man than John Gurdon might have been put off by this. Instead he spent over a decade working on the problem.

The design of the experiments was critical. Imagine we have started reading detective stories by Agatha Christie. After we’ve read our first three we develop the following hypothesis: ‘The killer in an Agatha Christie novel is always the doctor.’ We read three more and the doctor is indeed the murderer in each. Have we proved our hypothesis? No. There’s always going to be the thought that maybe we should read just one more to be sure. And what if some are out of print, or unobtainable? No matter how many we read, we may never be entirely sure that we’ve read the entire collection. But that’s the joy of disproving hypotheses. All we need is one instance in which Poirot or Miss Marple reveal that the doctor was a man of perfect probity and the killer was actually the vicar, and our hypothesis is shot to pieces. And that is how the best scientific experiments are designed – to disprove, not to prove an idea.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Основы психофизиологии
Основы психофизиологии

В учебнике «Основы психофизиологии» раскрыты все темы, составляющие в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования содержание курса по психофизиологии, и дополнительно те вопросы, которые представляют собой «точки роста» и привлекают значительное внимание исследователей. В учебнике описаны основные методологические подходы и методы, разработанные как в отечественной, так и в зарубежной психофизиологии, последние достижения этой науки.Настоящий учебник, который отражает современное состояние психофизиологии во всей её полноте, предназначен студентам, аспирантам, научным сотрудникам, а также всем тем, кто интересуется методологией науки, психологией, психофизиологией, нейронауками, методами и результатами объективного изучения психики.

Юрий Александров , Юрий Иосифович Александров , Людмила Александровна Дикая , Игорь Сергеевич Дикий

Детская образовательная литература / Биология, биофизика, биохимия / Биология / Книги Для Детей / Образование и наука
Происхождение мозга
Происхождение мозга

Описаны принципы строения и физиологии мозга животных. На основе морфофункционального анализа реконструированы основные этапы эволюции нервной системы. Сформулированы причины, механизмы и условия появления нервных клеток, простых нервных сетей и нервных систем беспозвоночных. Представлена эволюционная теория переходных сред как основа для разработки нейробиологических моделей происхождения хордовых, первичноводных позвоночных, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Изложены причины возникновения нервных систем различных архетипов и их роль в определении стратегий поведения животных. Приведены примеры использования нейробиологических законов для реконструкции путей эволюции позвоночных и беспозвоночных животных, а также основные принципы адаптивной эволюции нервной системы и поведения.Монография предназначена для зоологов, психологов, студентов биологических специальностей и всех, кто интересуется проблемами эволюции нервной системы и поведения животных.

Сергей Савельев , Сергей Вячеславович Савельев

Биология, биофизика, биохимия / Зоология / Биология / Образование и наука
Энергия, секс, самоубийство. Митохондрии и смысл жизни
Энергия, секс, самоубийство. Митохондрии и смысл жизни

Испокон веков люди обращали взоры к звездам и размышляли, почему мы здесь и одни ли мы во Вселенной. Нам свойственно задумываться о том, почему существуют растения и животные, откуда мы пришли, кто были наши предки и что ждет нас впереди. Пусть ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и вообще всего не 42, как утверждал когда-то Дуглас Адамс, но он не менее краток и загадочен — митохондрии.Они показывают нам, как возникла жизнь на нашей планете. Они объясняют, почему бактерии так долго царили на ней и почему эволюция, скорее всего, не поднялась выше уровня бактериальной слизи нигде во Вселенной. Они позволяют понять, как возникли первые сложные клетки и как земная жизнь взошла по лестнице восходящей сложности к вершинам славы. Они показывают нам, почему возникли теплокровные существа, стряхнувшие оковы окружающей среды; почему существуют мужчины и женщины, почему мы влюбляемся и заводим детей. Они говорят нам, почему наши дни в этом мире сочтены, почему мы стареем и умираем. Они могут подсказать нам лучший способ провести закатные годы жизни, избежав старости как обузы и проклятия. Может быть, митохондрии и не объясняют смысл жизни, но, по крайней мере, показывают, что она собой представляет. А разве можно понять смысл жизни, не зная, как она устроена?16+

Ник Лэйн

Биология, биофизика, биохимия / Биология / Образование и наука
Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции
Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции

В этой амбициозной книге Евгений Кунин освещает переплетение случайного и закономерного, лежащих в основе самой сути жизни. В попытке достичь более глубокого понимания взаимного влияния случайности и необходимости, двигающих вперед биологическую эволюцию, Кунин сводит воедино новые данные и концепции, намечая при этом дорогу, ведущую за пределы синтетической теории эво люции. Он интерпретирует эволюцию как стохастический процесс, основанный на заранее непредвиденных обстоятельствах, ограниченный необходимостью поддержки клеточной организации и направляемый процессом адаптации. Для поддержки своих выводов он объединяет между собой множество концептуальных идей: сравнительную геномику, проливающую свет на предковые формы; новое понимание шаблонов, способов и непредсказуемости процесса эволюции; достижения в изучении экспрессии генов, распространенности белков и других фенотипических молекулярных характеристик; применение методов статистической физики для изучения генов и геномов и новый взгляд на вероятность самопроизвольного появления жизни, порождаемый современной космологией.Логика случая демонстрирует, что то понимание эволюции, которое было выработано наукой XX века, является устаревшим и неполным, и обрисовывает фундаментально новый подход – вызывающий, иногда противоречивый, но всегда основанный на твердых научных знаниях.

Евгений Викторович Кунин

Биология, биофизика, биохимия