Как микробы управляют нами. Тайные властители жизни на Земле - Эд Йонг

Такие слияния успешно решают все конфликты хозяев с микробами, но и у них есть побочные эффекты. Джон Маккатчен, высокий лысый биолог в очках и хорошем настроении, понял это при исследовании периодической цикады Magicicada tredecim. У этой букашки черное тельце и красные глаза, а большую часть жизни она проводит в стадии нимфы, проживая под землей и питаясь жидкостью с корней растений. Через тринадцать лет праздного существования все цикады разом выбираются и устраивают всеобщую какофонию. А после нескольких часов бурного секса они все разом умирают, устилая землю разлагающимися трупиками. Раз уж образ жизни у них такой чудной, подумал Маккатчен, то и симбионты у них, наверное, такие же чудные. И он оказался прав – вот только ему и в голову не приходило, насколько чудными они окажутся.

Последовательности ДНК симбионтов цикад продемонстрировали полный бардак. Казалось, что они должны принадлежать одному и тому же геному, только Маккатчену словно выдали вперемешку фрагменты нескольких одинаковых, но неполных наборов паззлов. Окончательно запутавшись, он принялся за изучение другого вида цикад, Tettigades undata из Южной Америки, с меньшей продолжительностью жизни, но более пушистых. И тут он столкнулся с той же проблемой: фрагменты ДНК никак не хотели собираться в один цельный геном. Зато в два – запросто.

Эти два генома принадлежали бактериям, произошедшим от симбионта Hodgkinia. Забравшись в пушистика, бактерия каким-то образом разделилась на два разных «вида» – прямо внутри насекомого[175]. Оба дочерних вида утратили по части исходных генов Hodgkinia, но каждый избавился от тех генов, что остались у другого. Хоть их нынешние геномы и не такие полные, как были раньше, они идеально друг друга дополняют. Они – словно две половинки того, что когда-то было целым: все, что умела первоначальная Hodgkinia, умеют и две ее дочки, когда работают вместе.

Чтобы понять, что же там у них творится, Маккатчену потребовался почти год, зато, когда он наконец разобрался, стала понятнее и путаница в симбиотических ДНК M. tredecim. В организме этой цикады тоже обитает Hodgkinia, вот только вместо того, чтобы разделиться на два вида, она разделилась на неизвестно сколько. Ее ДНК в итоге сложилась по меньшей мере в 17 отдельных колец, а может, и во все 50. Является ли обладатель каждого генома отдельным видом? Или это разные бактериальные линии, чьи геномы распределились по разным кольцам? Никто не знает. Как бы там ни было, научная группа Маккатчена уже исследовала множество других цикад и не раз столкнулась со схожим расщеплением. В одной из чилийских цикад Hodgkiniaразделилась на шесть взаимодополняемых геномов[176].

Гены, отвечающие за создание необходимых для жизни витаминов, во всех подобных случаях раскиданы по геномам цикад и их обширной компании симбионтов, так что выжить им удается лишь при условии, что каждый член компании находится на своем месте. В течение некоторого времени с ними все будет в порядке, а вот потом может случиться всякое. Если Hodgkinia так и будет делиться на фрагменты, оказывающиеся со временем все меньше по размеру, но все такие же жизненно важные, надежность всего сообщества окажется под угрозой. Потеря одного фрагмента, возможно, обречет их всех на гибель. «Я на них смотрю с тем же чувством, что и на крушение поезда в замедленной съемке, – говорит Маккатчен. – Из-за них я стал совсем по-другому относиться к симбиозу». Прежде он считал его чем-то позитивным – силой, благодаря которой партнеры получают преимущества и новые возможности. Но, как оказалось, он может стать ловушкой, в которой зависимость партнеров друг от друга подвергает их опасности. Нэнси Моран, в прошлом научный руководитель Маккатчена, называет этот феномен «эволюционной кроличьей норой» – эта метафора подразумевает «путешествие в очень странный мир, в котором не работают привычные нам законы, причем, как правило, без возможности в№ернуться назад»[177]. Тем, кто провалился в кроличью нору, выбраться, скорее всего, будет очень сложно. А внизу вместо страны чудес их ожидает вымирание.

Такова цена симбиоза. Даже в тех случаях, когда организм нуждается в микробах в меньшей степени, чем цикада, они все равно оказывают на нас титаническое влияние. А если они вдруг решат проявить нрав, последствия могут быть ужасными. Потому-то животные и изобрели столько решений для того, чтобы свои множества стабилизировать. Мы держим их в узде с помощью химии наших тел. Мы огораживаем их заборами. Мы поощряем их пряником, употребляя в пищу то, что им нравится. А можем и побить кнутом, напустив на них фагов, антитела и других солдат иммунитета. У нас есть масса возможностей загладить конфликты со своими микробами, равно как и заключить с ними договоры.

Увы, мы с вами, сами того не желая, создали столь же много возможностей эти договоры разорвать.

Возьмите глобус и поверните его так, чтобы с вашей стороны большая его часть была синей. Вы увидите Тихий океан, ошеломляющий своими просторами. А теперь ткните пальцем прямо в его середину. Теперь чуть пониже и правее. Ваш палец оказался на архипелаге Лайн – группе из 11 крошечных островков, появившихся из ниоткуда у черта на куличках. Они находятся примерно в 5600 километрах от Калифорнии, в 6100 километрах от Австралии и в 7900 – от Японии, прямо-таки олицетворяя собой уединенность. Если вам хочется оказаться как можно дальше от всего мира, а покинуть планету нет возможности, эти острова – то, что вам нужно. Вот какой огромный путь пришлось преодолеть Форесту Роуэру, чтобы узреть самые прекрасные коралловые рифы из тех, что он когда-либо видел.

В августе 2005 года Роуэр нырнул с палубы «Уайт Холли» в воды рифа Кингмен на севере архипелага, как раз неподалеку от береговой гряды[178]. Сквозь кристально чистую воду он разглядел целую армию кораллов, выходящую из океанских глубин и устилающую дно пышным ковром. Этот риф, знакомый нам по мультфильму «В поисках Немо», представляет собой роскошную экосистему со множеством знаменитостей – там и морские дьяволы, и дельфины, и косяки шестиполосых каранксов, и стайки клыкастых луцианов-кубер, и даже акулы. Вокруг дайверов кружили по меньшей мере 50 темноперых серых акул, каждая размером примерно с человека. Однако Роуэр и другие ученые были невозмутимы, ведь они знали, что акулы – это признак здорового рифа, и были только рады увидеть, что их тут много. К тому же охотятся акулы в основном по ночам, так что, если исследователи успевали в№ернуться на корабль до заката, опасность им не угрожала. И они всегда тянули до последнего. Последний исследователь взбирался на палубу, когда солнце уже почти садилось за горизонт, и, как позже писал Роуэр, «много акул» превращались в «черт побери, очень много акул!».

В семистах километрах на юго-восток, на острове Рождества, известном сейчас под названием Киритимати, все было совсем не так. Там Роуэр увидел «пожалуй, самые безжизненные рифы» из всех, что видел за всю жизнь. Процветающий, богатый, разнообразный мир Кингмена сменился призрачными скелетами кораллов, покрытыми слизью, – будто по рифу прошлась неведомая сила и лишила его цвета и жизни. В мутной воде плавали какие-то пылинки. Рыбы почти не было. Акул не было совсем – за сто проведенных под водой часов исследователи не заметили ни одной.