Эволюция. От Дарвина до современных теорий - Элисон Джордж

Могла ли эволюция создать смерть с косой? Да, могла. Но, конечно, не во всех ее проявлениях. Живые существа всегда умирали из-за несчастных случаев, будь то голод или травмы. Но есть еще один вид смерти, в которой клетка – и, возможно, целые организмы – выбирает уничтожение из-за суммарной выгоды для общего блага. Другими словами, смерть – это стратегия эволюции.

Если рассматривать многие разновидности запрограммированной гибели клеток или апоптоза, то вполне очевидно, что в каждом многоклеточном организме присутствует механизм самоуничтожения. У вас на руке – пять пальцев. Они образовались потому, что клетки, которые жили между ними, умерли, когда вы были зародышем. Крошечные эмбрионы размером от 8 до 16 клеток (и всего 3 или 4 деления клеток после оплодотворенной яйцеклетки!) зависят от гибели клеток. Заблокируйте апоптоз, и развитие пойдет не так, как нужно. Не будь смерти, мы бы даже не родились.

Даже будучи взрослыми, мы не смогли бы жить без смерти. Без апоптоза нас бы всех поразил рак. Наши клетки постоянно накапливают мутации, которые угрожают внести хаос в наш упорядоченный и структурированный процесс деления клеток. Но системы надзора внутри организма (например, система, включающая в себя белок р53) под названием «хранители генома» обнаруживают почти все подобные ошибки и отправляют пораженные клетки на самоубийство.

Запрограммированная гибель клеток играет центральную роль и в повседневной жизни. Она обеспечивает постоянный круговорот клеток в слизистой оболочке кишечника и создает на коже защитный внешний слой из мертвых клеток. Как только иммунная система завершает борьбу с инфекцией, лишние лейкоциты совершают самоубийство таким образом, чтобы воспаление прекратилось. Растения также используют гибель клеток как часть радикальной защиты от болезнетворных микроорганизмов, изолируя зараженную область, а затем убивая все клетки внутри.

Возможная выгода от жертвования несколькими клетками для организма вполне ясна. Но эволюция способствовала гибели и целых организмов. Клетки всех высших организмов начинают стареть уже после нескольких десятков клеточных делений, что в конечном итоге приводит к гибели самого организма. Отчасти смерть является одной из мер по защите от бесконтрольного роста.

Одна спорная теория предполагает, что все это является частью встроенной программы генетического старения, которая устанавливает верхний предел длительности нашей жизни.

Большинство эволюционных биологов отвергают идею врожденной «программы смерти». В конце концов, говорят они, животные умирают от старости по-разному, а не каким-то одним способом, как апоптотические клетки. Вместо этого они предлагают рассматривать процесс старения как своего рода эволюционную свалку: у естественного отбора мало причин для избавления от недостатков организма, которые поздно проявляются в жизни. Именно поэтому многие люди доживают до зрелых лет. Но теперь, когда люди в большинстве своем живут дольше репродуктивного возраста, мы столкнулись с тем эволюционным новшеством, которого быть не должно: смертью от старости.

Название уже намекает на некое воровство, обман и скрытый умысел. Но вековая битва между паразитами и их хозяевами является одной из самых мощных движущих сил в эволюции. Без похитителей и любителей пожить за чужой счет жизнь просто была бы другой.

От вирусов до ленточных червей, ракушек и птиц – паразиты являются одними из самых успешных организмов на планете, беспардонно пользующимися всеми известными нам существами. Возьмем, к примеру, ленточного червя. Это плоский паразит, состоящий из гонад и головки с крючками, а также имеющий редуцированную пищеварительную систему, измененную так, чтобы обитать в богатых питательными веществами недрах пищеварительного тракта хозяина. В среднем человеческие ленточные черви живут по 18 лет и за это время успевают произвести 10 миллиардов яиц.

Многие паразиты (например, печеночная двуустка) мастерски овладели искусством манипуляций поведением своего хозяина. Муравьи, чей мозг был поражен молодыми трематодами, как загипнотизированные забираются на верхушки травинок, где с большой долей вероятности они будут съедены окончательным хозяином трематоды – овцой.

Паразиты, оказавшие наиболее сильное влияние на эволюцию, были самого малого размера. Бактерии, простейшие и вирусы могут определять эволюцию хозяев, ведь лишь самые сильные способны пережить инфицирование. И люди не исключение: гены для нескольких врожденных состояний по защите против инфекционных болезней при наследовании в одной дозе. Например, одна копия гена для серповидно-клеточной анемии защищает от малярии. И все это происходит в наши дни. А вот ВИЧ и туберкулез способствуют эволюционным изменениям в таких частях нашего генома, как гены иммунной системы.

Хозяева тоже могут влиять на эволюцию своих паразитов. Например, болезни, передающиеся при контакте человека с человеком, часто становятся менее смертоносными и делают так, чтобы зараженный человек прожил достаточно долго, чтобы передать инфекцию дальше.

Паразиты могут «запускать» эволюцию и на более примитивном уровне. Длинная паразитическая ДНК или транспозон, способный вырезаться и включаться в любое место генома, могут преобразовываться в новые гены, а также стимулировать мутацию или перетасовку ДНК, которая питает генетические вариации. Без их участия не обошлось и появление секса, ведь они активизировали отбор для слияния клеток образования гамет.

Суперорганизм – это большое количество особей, гармонично сосуществующих и достигающих лучшей жизни путем разделения труда и его результатов. Мы зовем это райской утопией и мечтаем достичь такого уклада на протяжении всей истории человечества. Увы, все наши усилия напрасны. Эволюция, однако, оказалась намного результативнее.

Вспомним физалию (или португальского кораблика). Со стороны она может казаться очередным сгустком медуз, бороздящим просторы открытого моря. Но рассмотрите этот сгусток в микроскопе, и вы увидите следующее: то, что казалось одной особью с щупальцами на самом деле является колонией одноклеточных организмов. Разделение труда этих «сифонофоров» стало настоящим искусством. Какие-то особи отвечают за передвижение, кто-то специализируется на питании, а кто-то распределяет питательные вещества.