Представители разных видов живут в совершенно разном темпе. Этот биологический ритм проявляется ещё до рождения: всего за три недели оплодотворённая яйцеклетка может превратиться в детёныша мыши, в то время как у слонов этот процесс может занять до 22 месяцев. Хотя эти различия давно известны, биологические механизмы, определяющие темп развития, до конца не изучены.

Размер тела играет определённую роль, но это не единственный важный фактор. На самом деле, скорость эмбриогенеза — периода развития, в течение которого формируются большинство внутренних органов, — не зависит от массы тела.1 Например, у крупного рогатого скота этот период длится около 40 дней, а у сравнительно миниатюрной игрунки — около 80 дней.

Мики Эбисуя, биолог-эволюционист из Дрезденского технического университета, давно интересуется тем, как биологические часы работают у разных видов. В ходе этого исследования она изучила, как продолжительность эмбриогенеза соотносится с периодом сегментации — колебаниями в экспрессии генов, которые помогают формировать позвоночник и другие сегменты тела.

Ген, отвечающий за сегментацию ядра, называется hairy and enhancer of split 7 (HES7). Он является репрессором транскрипции, объяснила Эбисуя. «Если белок HES7 экспрессируется, он начинает подавлять собственную экспрессию, и поэтому уровень белка HES7 снижается, — сказала она. — Затем подавление снимается, и уровень экспрессии повышается. Это петля отрицательной обратной связи с одним фактором». Используя модель, полученную из стволовых клеток, чтобы можно было контролировать температуру и другие внеклеточные факторы, Эбисуя обнаружил, что период этих генетических часов зависит от вида. Например, у мышей он составляет 122 минуты, у носорога — 236, а у игрунки — 388.

Но что управляет ритмом клеточных часов? Ответ сложный. Цикл обратной связи HES7 — и, следовательно, периодичность часов — определяется скоростью множества биохимических процессов, включая транскрипцию, трансляцию, удаление интронов, а также деградацию мРНК и белков.2 Эбисуя хотела изучить клеточный метаболизм как потенциальный модулятор темпа, характерного для каждого вида. «Но проблема с метаболизмом в том, что его определение не совсем ясно», — сказала она. Действительно, в её недавней статье было высказано предположение, что фармакологическое ингибирование различных метаболических процессов по-разному влияет на кинетику различных участков петли обратной связи HES7.3

«Моя текущая рабочая гипотеза, — сказал Эбисуя, — заключается в том, что вместо одного общего глобального модулятора темпа, характерного для каждого вида, каждый вид использует различные метаболические модуляторы для достижения своего собственного темпа».

Ссылки:

1. Ласаро Дж. и др. Cell Stem Cell. 2023;30(7):938-949.e7.
2. Мацуда М. и др. Наука. 2020;369(6510):1450-1455.
3. Мацуда М. и др. Nat Commun. 2025;16(1):845.