Книга Дикие гены - Хельга Хофман-Зибер

В 2015 году ученые впервые вроде бы напали на горячий след. Это произошло в весьма отдаленном и таинственном месте, называющемся Замок Локи. Он находится в морских глубинах и представляет собой группу «черных курильщиков» – горячих подводных источников. В этой не самой пригодной для жизни обстановке были обнаружены первые признаки существования одного из видов архей, у которого, похоже, есть недостающие фрагменты карты и который может оказаться охотником на бактерии. Но этот организм, получивший название Lokiarchaeota, до сих пор не находится в руках исследователей, следовательно, мы не можем с уверенностью утверждать, что он способен поедать бактерии. Так что наш взор все еще устремлен в темную неизвестность. Но, пока вы читаете эту книгу, ученым, возможно, удалось узнать что-то новое, и во мраке уже просматриваются какие-то очертания.

Кстати, митохондрии – это не единственные бывшие бактерии, которые нашли себе приют в эукариотах. К ним можно отнести и хлоропласты. До сих пор мы о них не упоминали, но для того, чтобы представить их вам, много времени не понадобится: глядя на листья своих комнатных растений, вы видите, что они зеленые (если они другого цвета, вероятно, вы просто забыли их полить). Источником зеленого цвета служат особые органы клетки – те самые хлоропласты. Это структуры, в которых происходит фотосинтез, то есть преобразование света в энергию. Как и в случае с митохондриями, здесь создается протонный дисбаланс, запускающий процесс выработки АТФ. Сегодня мы практически уверены, что предками хлоропластов были сине-зеленые водоросли. Это те самые организмы, на которых лежит ответственность за великую кислородную катастрофу. Таким образом, в клетках растений имеется два вида бывших бактерий: митохондрии и хлоропласты. Одних хлоропластов им недостаточно. Митохондрии нужны хотя бы потому, что ночью солнце не светит, а обмен веществ, тем не менее, должен продолжаться.

Включение одних (чужеродных) организмов в другой этим не ограничивается. Ярким примером может служить морская улитка Elysia chlorotica, которая использует необычный трюк. Она поедает морские водоросли, но не полностью переваривает их, а откладывает хлоропласты в специальных клетках, где эти похищенные фабрики фотосинтеза живут еще достаточно продолжительное время. Данное явление называется клептопластией (воровством пластидов). Чтобы этот трюк сработал, хлоропластам, как и митохондриям, требуются гены, отсутствующие у них самих, но имеющиеся в клетках организма-хозяина. Как удалось установить, улитки действительно заимствуют эти гены у поедаемых водорослей и включают в свой наследственный материал. Из-за украденных хлоропластов улитки на всю жизнь приобретают зеленый цвет, что позволяет им, с одной стороны, лучше маскироваться, а с другой – получать энергию из солнечного света.

Комбинация различных организмов, дающая в итоге новый, более сложный живой организм, представляется сегодня совершенно логичной, и трудно понять, почему она вызывала такие горячие споры даже тогда, когда уже все было очевидно. Возможно, все объясняется синдромом большого человека, который заставляет становиться на сторону научных авторитетов лишь потому, что в прошлом их убеждения нередко оказывались правильными. Люди не подвергают сомнению их точку зрения и предпочитают игнорировать даже самые очевидные факты. Такого быть не должно, но ученые тоже люди. Карл Саган сформулировал правильный подход к новым идеям следующим образом: «Важен баланс между двумя, казалось бы, противоположными подходами. С одной стороны, необходима открытость по отношению к новым идеям, какими бы причудливыми и необычными они ни казались, а с другой – безоговорочная критическая проверка всех идей – как старых, так и новых. Только при использовании обоих подходов можно отличить абсолютную нелепость от глубокой истины». Но, к сожалению, как видим, не все прислушиваются к этим словам.

Кстати, и сама Линн Маргулис не избежала синдрома большого человека. Добившись успеха с теорией эндосимбионтов, она занялась поиском других тем и зашла на очень зыбкую почву. В частности, она выступила в защиту теории, что СПИД является всего лишь одной из форм сифилиса и что никакой связи между вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) и СПИДом нет. Маргулис даже сомневалась, что ВИЧ вообще существует. Все это трудно понять, поскольку исследования данного заболевания ведутся уже на протяжении 35 лет и ему посвящено около 300 тысяч научных публикаций. Если бы между ВИЧ и СПИДом не было ничего общего, на это уже обратили бы внимание. Отрицать роль ВИЧ как возбудителя СПИДа – это слишком смело даже для выдающегося ученого. Такие заявления опасны и могут стоить людям жизни. Поэтому они были встречены весьма критически, но Маргулис, как всегда, не обратила на это внимания.

И в науке, и в эволюции события могут развиваться непредсказуемо. Но как теперь выглядит генеалогическое древо жизни в свете заимствования организмами генов и целых бактерий? Кто мы? Развившиеся археи? Бактерии? Или то и другое сразу? Как можно что-то утверждать, если одни живые организмы постоянно обмениваются с другими разными частями своего наследственного материала? Это также сложно, как рисовать генеалогическое древо монстра Франкенштейна. Кто, собственно говоря, его ближайший родственник? Влад, от которого он унаследовал голову? Или все же Рудольф, чьими руками он чистит себе зубы? И с какой стороны приспособить Сильке, которая пожертвовала ради него своим торсом? Поневоле задумаешься.

Особенно подвержены влиянию синдрома большого человека, как ни странно, лауреаты Нобелевской премии. Говорят даже о «Нобелевской болезни». Ее жертвы весьма много численны и постоянно настаивают на своей правоте, несмотря на факты. Среди них можно назвать, например, Брайана Джозефсона (Нобелевская премия 1973 года в области физики), который отошел от классической квантовой физики и посвятил себя поиску физических основ телепатии и трансцендентальной медитации, в том числе левитации, при которой сознание человека расширяется настолько, что он получает возможность усилием мысли поднимать свое тело в воздух. Кэри Муллис (Нобелевская премия 1993 года в области химии), так же как и Маргулис, убежден в том, что ВИЧ не является спусковым механизмом для СПИДа. Кроме того, по его мнению, глобальное потепление – это выдумка, а сам он был похищен инопланетянами, которые подобрались к нему под видом говорящего енота. Такие вот дела!

В свете новых знаний нарисовать древо жизни уже не так просто, как в прошлом, когда мы двигались в вертикальном направлении от одного поколения к другому. Теперь при рассмотрении отдельных видов мы должны учитывать и поперечные связи, возникающие за счет горизонтального переноса генов и образующие генетические связи между совершенно разными живыми организмами.

Чтобы не встать на порочный путь, ученые теперь строят генеалогические деревья на основании не одного гена, как в свое время делал Карл Вёзе, а специально подобранной группы особо подвижных генов, а еще лучше всего наследственного материала. Это позволяет добиваться более надежных результатов. В целом же принципы Вёзе все еще остаются в силе. Некоторые ветви на его древе выглядят сегодня немного иначе, а благодаря митохондриям и хлоропластам (а также некоторым другим странным вещам, до которых мы еще дойдем) между отдельными ветками возникли совершенно необычные поперечные связи.