Изучая подобные мутации, биологи смогли понять, как работают нормальные НОХ гены. Эти гены активируются в самом начале развития зародыша мухи, пока он имеет неопределенную дынеобразную форму. Затем зародыш начинает делиться на сегменты, и хотя все они выглядят одинаково, каждый из них уже имеет свое предназначение - из каждого со временем разовьется определенная часть тела мухи. Работа НОХ генов в том и состоит, чтобы сообщить клеткам каждого сегмента, во что именно им суждено превратиться - станут ли они частью брюшка или нош, крылышка или усика.
НОХ гены выполняют среди генов роль главного управляющего выключателя. Единичный НОХ ген может запустить цепную реакцию множества других генов, которые затем вместе сформируют определенную часть тела. Если НОХ ген мутирует, он теряет способность отдавать остальным генам правильные команды. В результате такой ошибки из сегмента может вырасти совершенно не та часть тела. В этом и заключался секрет четырехкрылых мушек Калвина Бриджеса.
НОХ гены устроены удивительно целесообразно. Биолога могут определить, в каких клетках мушиной личинки имеются активные НОХ гены, сделав их светящимися. Они впрыскивают в личинку специальные светящиеся белки, способные связываться с белками НОХ генов. Свечение каждого отдельного НОХ гена указывает на вполне определенную группу сегментов. Одни НОХ гены действуют возле головы мухи, другие включаются в сегментах, расположенных ближе к хвосту. Интересно отметить, что сами НОХ гены тоже отражают этот порядок: в хромосоме они выстроены в том же порядке, в каком проявляются в личинке плодовой мушки, головные гены располагаются ближе к началу, хвостовые - ближе к концу.
В 1980-е гг., когда НОХ гены плодовых мушек были только открыты, биологи практически ничего не знали о том, как именно эти гены управляют развитием зародыша. Они просто радовались тому, что могут изучать этот процесс вплотную хотя бы на одном отдельно взятом виде. При этом они полагали, что гены, отвечающие за строительство тела плодовой мушки, специфичны для насекомых и других членистоногих. У других животных нет сегментированного экзоскелета, как у членистоногих, поэтому ученые были уверены: раз их тела так сильно отличаются от тел других животных, то и строить их должны совершенно особенные гены.
Радость новых открытий сменилась шоком, когда НОХ гены начали обнаруживаться и в других животных - в лягушках, мышах и даже людях; в червях-онихофорах, рачках и морских звездах. В каждом случае части НОХ генов оказывались почти идентичными, независимо от того, о каком животном шла речь. Мало того, они располагались в хромосомах в том же порядке, что у плодовых мушек: от головы к хвосту.
Биологи обнаружили, что во всех этих животных НОХ гены выполняют одну и ту же работу: определяют назначение различных секций тела зародыша вдоль продольной оси, точно как у насекомых. НОХ гены различных животных так похожи, что можно заменить дефектный НОХ ген плодовой мушки соответствующим НОХ геном мыши, и при этом у мушки на положенных местах вырастут соответствующие части тела. Несмотря на то что последний общий предок мыши и плодовой мухи жил более 600 млн лет назад, этот ген и по сей день сохраняет функциональность.
РЕГУЛЯТОРНЫЕ ГЕНЫ.
За последние 20 лет XX в. ученые открыли в личинках животных немало и других регуляторных генов, не менее мощных, чем НОХ гены. Если НОХ гены определяют деление тела вдоль продольной оси, то другие гены отмечают левую и правую стороны тела, а третьи задают верх и низ. Конечности, к примеру, лапки плодовой мухи, также структурируются регуляторными генами в трех измерениях. Регуляторные гены помогают строить и отдельные органы. Так, без гена Рах-б муха родится безглазой. Без гена tinman
Как и в случае с НОХ генами, каждый из этих регуляторных генов существует и в нашей ДНК, выполняя часто ту же работу, которую он выполняет в геноме мухи. К примеру, мышиная версия гена Рах-б может покрыть тело мухи дополнительными глазами. Исследуя геномы других животных - будь то кишечнодышащие черви или морские ежи, кальмары или пауки, - биологи обнаруживают, что в них тоже присутствуют эти регуляторные гены.
