Книга Дикие гены - Хельга Хофман-Зибер

Карл Саган был не просто бывшим мужем Линн Маргулис, но и своего рода поп-звездой в мире науки. Этот астрофизик и экзобиолог принимал активное участие во многих миссиях НАСА и давал наставления астронавтам «Аполлона» перед полетом на Луну. Кроме того, он всегда интересовался поисками внеземной жизни и являлся страстным сторонником проекта SETI, в ходе которого ведется прослушивание дальнего космоса на предмет получения инопланетных сигналов. По его предложению были составлены послания для иных форм разума, размещенные на космических зондах «Вояджер» и «Пионер». Саган не только бредил тайнами Вселенной, но и распространял эту увлеченность вокруг себя. Он написал множество книг и был ведущим популярного телевизионного цикла передач «Космос: персональное путешествие», который посмотрело более полумиллиарда человек во всем мире.

Маргулис не сдавалась, и после примерно пятнадцатой безуспешной попытки рукопись в 1967 году все-таки была опубликована. И вызвала большой интерес! Да, Маргулис даже завоевала на своем факультете приз за лучшую публикацию года, и в ее честь была организована вечеринка. Но всерьез ее не принимали еще довольно долгое время. Вскоре опять посыпались критические замечания. Несмотря на новые данные и аргументы, ей почти никто не хотел верить. Во-первых, это объяснялось тем, что аналогичные вещи безуспешно пытались доказать ее предшественники, среди которых было немало странных типов. Во-вторых, вся эта история противоречила основному принципу эволюции: выживает сильнейший. Идет кровавая война на выживание! Возникают случайные мутации, и в результате только самая сильная из них получает право на дальнейшее существование! Так было всегда. И тут вдруг приходит какая-то молодая дама и заявляет, что движущими силами жизни являются кооперация и сотрудничество. Все это как-то попахивает идеологией хиппи…

Но если Уоллин прекратил свои исследования, Альтман укрылся от мира, а Митчелл взялся доить коров, то Маргулис смело вступила в противоборство с мэтрами науки и принялась рыть землю с усердием крота, накачанного стероидами. Она писала книги и статьи, распространяла свои спорные тезисы среди широкой публики. По ее мнению, дарвиновский естественный отбор был способен уничтожать отдельные виды или в лучшем случае сохранять их, но не мог создавать новые. Это могло произойти только благодаря симбиозу – объединению различных организмов.

Убедить в этом мир было непросто, и могло даже создаться впечатление, что митохондрии всеми силами сопротивляются раскрытию их тайны. Все это напоминало американский детектив, где Маргулис выступает в роли строгого обвинителя, а митохондрии сидят на скамье подсудимых.

– Признайтесь в конце концов, что вы бактерии!

– Нет.

Коллегия присяжных из числа видных ученых скептически смотрит на эту сцену, скрестив руки на груди. Ведь митохондрии всегда готовы были помочь окружающим, приветливо здоровались со всеми. Не верится, что у них за душой какая-то темная история! Но госпожа прокурор яростно забрасывает их аргументами. Защита лениво отмахивается:

– Все это лишь косвенные улики.

Но, когда общее мнение уже склоняется на сторону митохондрий и у них на лице появляется довольная усмешка, прокурор выкладывает на стол решающее доказательство – тот самый пресловутый дымящийся кольт: в митохондриях обнаружена ДНК! У них есть собственная наследственность… Начиная с этого момента отрицать что-либо уже бесполезно (хотя теория получит всеобщее признание лишь через несколько лет): митохондрии действительно происходят от бактерий.

При более внимательном изучении наследственного материала митохондрий быстро выяснилось, что он невелик по объему. Точнее говоря, он просто крошечный. Намного меньше, чем у других бактерий. В нем не хватало множества генов, которые необходимы для жизни бактериям, обитающим в полях, лесах и лугах. Чтобы объяснить, почему митохондрии могут обходиться без этой важной информации, достаточно понять, почему студент может приходить на занятия в свеже-выглаженной рубашке и с куском пирога в портфеле, хотя даже не знает, где лежит утюг и как разбить яйцо, не поранив себя. Обо всем заботится мамочка. В случае же с митохондриями все заботы берет на себя клетка. Она снабжает их всем тем, что они не в состоянии изготовить сами. Именно поэтому митохондрии и не способны жить вне клетки.

Но куда же делись пропавшие гены?

Какая-то часть действительно просто пропала, потому что под крылом у мамочки в них не было никакой нужды. Но это далеко не все объяснение, поскольку, если внимательно посмотреть, какие гены требуются митохондриям, чтобы выполнять функцию электростанции клетки, легко прийти к выводу, что их должно быть значительно больше, чем те немногие, что остались в ее геноме.

Остальные гены вышли за пределы митохондрий и обосновались в клеточном ядре, где осуществляют «работу на дому». Белки, которые вырабатываются с их помощью, импортируются в митохондрии. Еще некоторая часть генов митохондрий также работает за их пределами, но приобрела совершенно новые функции.

В настоящее время в наших митохондриях имеется всего десяток генов, которые используются главным образом для поддержания функционирования «электростанции». Имея такой крошечный остаток, ученые попытались определить для митохондрий место на генеалогическом древе бактерий. Начало этой работе положил Карл Вёзе, поскольку среди оставшихся генов есть отвечающий за синтез рРНК, с помощью которой устанавливается родство между живыми организмами. Сегодня мы знаем, что митохондрии находятся в относительно близком родстве с риккетсиями – бактериями, ведущими паразитический образ жизни и вызывающими порой не самые приятные заболевания.

Таким образом, мы уже имеем представление о том, чем митохондрии были изначально. Но что представляли собой клетки, которые в те далекие времена впустили к себе эти бактерии, чтобы стать эукариотами? Ответить на этот вопрос труднее. Наилучшее предположение, которым мы располагаем на сегодняшний день, состоит в том, что мифическими предками эукариотов были археи, так как многие из древнейших ключевых генов клеток имеют больше сходства с генами архей, чем бактерий. В этой гипотезе есть лишь одна загвоздка: чтобы захватить бактерии и сделать их своей составной частью, археи должны были активно на них охотиться. Однако вплоть до сегодняшнего дня археи, обладающие подобными способностями, нам неизвестны, хотя, конечно, есть еще невероятное множество микроорганизмов, о существовании которых мы не знаем. Возможно, предки эукариотов живут где-то неподалеку (в организме коровы, в пупке или под вечными льдами) и как раз в данный момент поедают очередную сочную бактерию. Охоту на этих древнейших предков вполне можно сравнить с поиском сокровищ в духе Голливуда. Есть некая карта, разорванная на несколько частей. Их надо соединить вместе, чтобы отыскать пиратские сокровища. В нашем случае это значит, что мы имеем представление о том, какие гены необходимы для охоты на бактерии. Изучая археи, мы время от времени находим эти гены в разрозненном виде, и это верный признак того, что мы движемся в нужном направлении. Но до сих пор не найдено ни одной археи, которая обладала бы полным набором этих генов и действительно могла бы охотиться на бактерии.