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

HS стала исключением. Она показывает, как, возможно, выглядела Sodalis до заключения в клетках насекомого, еще когда она была вольным микробом, резвилась на природе и при случае могла заразить какое-нибудь животное. HS – утерянное звено. Симбионт в ожидании. Ученые уже давно предсказали, что подобные «предковые» микробы существуют, но мало кто мог помыслить, что когда-нибудь удастся обнаружить хоть одного. Дейл обнаружил двоих. Вскоре он дал HS официальное имя, Sodalis praecaptivus – «Sodalis до пленения»[243].

Так вот, представьте себе HS – сидит себе на деревьях и бог знает где еще, никого не трогает. Если ей доведется попасть в споткнувшегося садовника или упавшего ребенка, она начнет размножаться. Но с большей вероятностью она попадет в организм обитающего на дереве насекомого. По ее генам Дейл может предположить, что она – патоген: вызывает у деревьев болезни и переносится между ними на ротовых органах насекомых. Вот она уже полагается на животных, чтобы те доставляли ее к новым хозяевам. Затем, возможно, в процессе эволюции она развилась так, чтобы приносить насекомым пользу – предоставлять питательные вещества, например, или защиту от паразитов. Потом она может переместиться из кишечника или слюнных желез хозяина в его собственные клетки. Теперь, вместо того чтобы находить себе новых насекомых через деревья, она начинает переходить от матери к потомству и становится постоянной частью организма хозяина. Удобно устроившись, она, как и другие симбионты насекомых, утрачивает ненужные более гены и становится «плененной» Sodalis. Эта цепочка событий, наверное, складывалась не один раз[244] – потому разные версии Sodalis существуют в разных группах насекомых[245].

Скорее всего, так начались многие симбиозы со случайными микробами среды – как паразитами, так и ребятами поприличнее, – каким-то образом попавшими в животные организмы. Такие вторжения случаются часто, и предотвратить их нельзя. Бактерии вездесущи, а значит, что бы мы ни делали, мы вступаем в контакт с новыми видами.

Втыкать в себя сучок для этого совсем не обязательно. Секс вполне подойдет: при спаривании тли обмениваются микробами, помогающими защищаться от паразитов или переносить высокую температуру. Или можно что-нибудь слопать. Мокрицы, например, пополняют свою коллекцию микробов, пожирая друг друга, а мыши – поедая помет других мышей. Две белокрылки могут обменяться микробами, попив сока одного и того же растения. Человек в среднем проглатывает до миллиона микробов на грамм пищи. Микробы везде, так что практически любая пища – лужица воды, стебель растения, плоть другого животного – это потенциальный источник новых симбионтов[246].

У паразитов есть еще один способ попасть в организм животного. Многие наездники откладывают яйца в тела других насекомых, протыкая одну жертву за другой заостренными трубками. Они, по сути, являются живыми, летающими, грязными шприцами, которые распространяют потенциально полезных микробов от хозяина к хозяину так же, как хоботок комара распространяет малярию и лихорадку денге. Мы знаем, что так происходит, потому что ученые лично наблюдали это в полевых условиях, а потом воспроизводили в лабораторных[247]. Загрязненная пища и вода, незащищенный секс, использованные шприцы – для нас это путь к болезням. Но раз уж по тропинке могут пройти патогены, полезные микробы тоже могут достичь по ней новых хозяев.

Однако путь – это еще не все. Когда бактерия прибывает на новое место, ей нужно первым делом там обустроиться, и успех ей вовсе не гарантирован. Ей придется справиться с иммунной системой, микробами-соперниками и другими угрозами. Возможно, лишь один из сотни прыжков по горизонтали ведет к стабильному партнерству. А может, примерно один из миллиона. Нам этого не узнать никак. Но на одном поле, возможно, миллион тлей пьют сок одних и тех же растений, а миллион наездников жужжат над ними и протыкают их зараженными кинжалами. При таких количествах маловероятное становится вероятным, а почти невозможное – возможным, даже проткнуть себе руку древесным сучком и получить вместе с ним нового симбионта.

Микробы-новички, скорее всего, останутся на новом месте надолго, если они способные паразиты, но некоторым микробам гражданство гарантировано, если они приносят пользу. Им даже адаптироваться не придется. В мире полно микробов, уже адаптированных к симбиозу благодаря тому, что они и так делают. Если в организм вегетарианца попадут микробы, умеющие расщеплять сложные углеводы и высвобождать тем самым недоступные ранее химические вещества, которые потом сжигаются клетками для получения энергии, они сразу же впишутся в компанию. Им не придется больше ничего делать, они просто продолжат привычную жизнедеятельность как ни в чем не бывало, но теперь будут приносить хозяину пользу. Такой «побочный мутуализм» – идеальное знакомство[248]. Оба партнера что-то с него получают, а вкладываться не приходится никому. Потом у хозяина могут появиться новые свойства для укрепления партнерства – от клеток, служащих микроскопическим партнерам домиками, до молекулярных опорных точек, за которые партнеры смогут уцепиться. А самое главное из этих свойств – то, что способно закрепить симбиоз куда лучше, чем все остальное, – это наследование.

На европейском лугу под жарким летним солнышком меж цветов жужжит пчела. Вдруг к ней навстречу вылетает другое желто-черное насекомое, нападает на нее и парализует жалом. Это пчелиный волк – крупная и могучая оса с весьма метким названием. Она затаскивает жертву в подземную нору, чтобы закопать рядом с одним из своих яиц и еще несколькими пчелами – обездвиженными, но пока живыми. Личинка, вылупившись, сожрет все запасы в живой кладовке, заботливо припасенные матерью.

Пчелиные волки оставляют в подарок потомству не только пчел. Мартин Калтенпот, изучая поведение пчелиных волков, заметил, как из усиков одной особи выделяется белая густая жидкость. Это вещество он уже видел. Выкопав нору, самка пчелиного волка, перед тем как отложить яйцо, прижимается усиками к земле и выдавливает из них белую пасту, как мы – зубную пасту из тюбика. Затем она мотает головой и размазывает ее по потолку норы. Эта паста – своего рода знак «Выход здесь»: когда молодая особь осы готова покинуть нору, она начинает копать именно там. Калтенпот рассмотрел пасту под микроскопом и удивился: оказывается, в ней кишмя кишат бактерии! Оса, выделяющая микробов из усиков? Неслыханное дело. И что еще более странно, бактерии были одни и те же. В усиках у всех пчелиных волков содержится один и тот же штамм Streptomyces.

Это стало отличной подсказкой. Бактерии Streptomyces мастерски убивают других микробов – на этой группе бактерий основано две трети наших антибиотиков. А молодому пчелиному волку антибиотики точно не помешают. Съев запасенных пчел, он окружает себя коконом и остается в нем зимовать. Целых девять месяцев он заключен в теплую влажную камеру – идеальное место для болезнетворных грибов и бактерий. Калтенпот решил, что антибактериальная паста матери поможет детенышу не подхватить смертельную инфекцию. И действительно, понаблюдав за личинками, он обнаружил, что они «вплетают» бактерии из пасты в волокна кокона, так что детеныши укрываются самотканым одеялком из микробов, вырабатывающих антибиотики. Когда Калтенпот забирал у молодых ос белую пасту, в течение месяца почти все погибали от микоза[249]. А когда он ее оставлял, все обычно выживали. Весной новоиспеченные взрослые осы выбираются из коконов и наполняют усики теми же Streptomyces, что защищали их всю зиму. И вот они разлетаются – копать свои норы, ловить своих пчел и передавать жизненно важных микробов своему потомству.