Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после "Эгоистичного гена" Ричарда Докинза - Фрэнк Райан

Еще во времена студенчества он отказывался поверить в то, что бактерии воспроизводят генетически идентичные копии себя. Именно потому он написал руководителю постдокторской работы Фрэнсиса Райана в университете Рокфеллера Эдварду Татуму и попросился к нему в лабораторию. Первый плод этого сотрудничества был опубликован в разделе писем журнала «Nature» 19 октября 1946 года и занимал менее половины страницы. Эта заметка называлась «Рекомбинация генов у Escherichia Coli». Escherichia Coli — распространенная бактерия, обитающая в кишечнике. В заметке сообщалось, что бактерии способны передавать генетический материал от одной разновидности к другой вследствие процесса, теперь называемого «бактериальной конъюгацией». Термин «конъюгация» происходит от латинского слова, обозначающего супружество. В заключение статьи Татум с Ледербергом недвусмысленно заявили: «Эти эксперименты приводят к выводу о наличии половых взаимоотношений у бактерий».

То есть Джошуа Ледерберг получил Нобелевскую премию за открытие пикантного факта: бактерий, оказывается, тоже занимаются сексом.

Секс — совершенно нормальная форма поведения, иногда сопровождаемая специфическими брачными ритуалами, свойственная практически всем животным, растениям и более простым формами жизни. Факт способности бактерий к сексу и к обмену посредством секса генетической информацией весьма важен для медицины, поскольку проясняет некоторые аспекты устойчивости бактерий к антибиотикам.

Джошуа Ледерберг предположил, что, возможно, стоит рассматривать живой организм как метаболический механизм, способный взаимодействовать — просить о помощи другие живые организмы и получать ее — на химическом и даже на генетическом уровне. И это послужило отправной точкой нашей последующей беседы, продлившейся почти до вечера.

— С одной стороны, каждый организм независим, кодирован своим набором генов, — говорил Ледерберг, — но организмы ведь взаимозависимы. Например, мы не смогли бы выжить, не полагаясь на генетический механизм, обеспечивающий функционирование растений. — Здесь он имел в виду фотосинтез, позволяющий растениям производить сахара и аминокислоты, обеспечивающие возможность жизни животных, и, в частности, человека. — В этот смысле мы — симбионты растений, пользователи их генов.

Любопытно было, что Ледерберг прибег к концепции симбиоза для объяснения нашего взаимодействия с растениями. Я вспомнил о той настойчивости, с какой он постоянно упоминал симбиоз повсюду, даже в названиях своих книг и статей.

— Существуют морские беспозвоночные, — говорил Ледерберг, — пошедшие и дальше в симбиозе: вместо питания растениями они помещают живые водоросли под кожу. Многие из известных случаев сожительства бактерий с насекомыми немногим от этого отличаются. Мы наблюдаем интеграцию сожительствующих организмов, хотя геномы симбионтов различаются. Клетки симбионтов не соединены, организмы могут быть отделены друг от друга. Однако такой симбиоз лишь количественно отличается от случаев, когда сожительство осуществляется на клеточном уровне — как в случае с хлоропластами растений. Но у хлоропластов примечательна глубина взаимодействия: ведь изначальные хлоропласты обменялись с ядрами значительным числом генов. Так что уже много эпох не существует «чистых» геномов.

Я заметил: подобные идеи могут весьма озадачить биологов и генетиков, привыкших считать гены передающимися простейшим вертикальным образом, от родителей к потомству.

— Поразмыслите немного, постарайтесь вспомнить факты — и убедитесь сами: исключения из этого правила встречаются настолько часто, что логичнее считать исключением само это правило, — сказал Ледерберг.

Здесь я с энтузиазмом подхватил его мысль и подвел к наиболее интересовавшей меня в тот момент теме.

— В массовом сознании вирус — нечто безусловно злое, заражающее людей, причиняющее болезни и временами приводящее к смерти. Но если следовать вашей логике, вирусы также могут существовать в симбиозе с животными?

Задавая этот вопрос, я знал: еще в 1952 году Ледерберг опубликовал важную статью под названием «Генетика клетки и наследственный симбиоз»[13]. В этой статье он предложил новый научный термин «плазмиды» для обозначения всех дополнительных факторов наследственности, расположенных в клетках вне хромосом и заполняющих генетический провал между различными формами жизни. В той же статье он прямо заявил о том, что плазмиды — симбиотические организмы, чьи гены стали частью генетического набора той жизненной формы, с какой плазмиды сосуществуют. С моей точки зрения, такой перенос уже готовой, сформировавшейся ранее и в ином месте генетической информации с эволюционной точки зрения весьма отличается от дарвиновской концепции случайного изменения в генах, происходящих из-за ошибок в копировании ДНК при делении клеток.

— Интересный вопрос, — заметил Ледерберг.

Я рассказал про узнанное мною об эпидемии хантавируса, в частности о факте рождения у мышей потомства, не зараженного вирусом. Мыши заражаются вирусом, взрослея, из-за обилия вируса в моче и других выделениях матери. Но, заражаясь вирусом, столь ужасным и смертельным для людей, молодые мыши не выказывали никаких признаков заболевания. Напротив — биологи, работавшие над изучением взаимодействия мышей и вирусов, пришли к выводу о благоприятном влиянии вируса: были основания полагать, что зараженные вирусом мыши росли более здоровыми и крупными.

Наконец я набрался храбрости спросить о том, что занимало меня уже два месяца.

— Я понимаю: вирусы не способны думать, у них нет и не может быть концепции «добра» и «зла», они лишены морали и самой возможности иметь мораль. Но возможно ли вирусам оказываться полезными для животного-носителя?

— Хм, любопытно… Мне неизвестны однозначно трактуемые примеры такой взаимной выгоды, но, если рассудить логически, почему бы и не быть выгоде? На ум немедленно приходит кросс-иммунитет к другим инфекциям. Благотворное влияние… пожалуй, насчет животных сказать затрудняюсь.

Я сделал следующий шаг:

— Может ли вирусное заражение некоего вида изменить его — причем настолько, что образуется новый биологический вид?

Пожалуй, это был самый дерзкий вопрос из всех, заданных мной Ледербергу, — и он глубоко задумался, прежде чем дать ответ.

— Я бы посоветовал вам недавно вышедшую книгу, — ответил он мне. — Ее написал Ян Сапп, и она про симбиоз, об истории этого понятия[14]. Ян — историк науки из университета Йорка в Канаде. Во время написания книги он был приглашен поработать в моей лаборатории. Он последователь идей Линн Маргулис — пожалуй, наиболее активной и сведущей сторонницы идей симбиоза. Наверное, вам случалось читать ее труды. Когда симбиоз приводит к конвергенции геномов различных форм жизни, создавая, таким образом, своеобразный, если можно так выразиться, гибрид, это, несомненно, влечет за собой эволюционные изменения самого решительного толка. Сейчас общепринято, что эукариотические клетки развились именно таким образом.