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

Эта идея существовала и раньше. В 1927 году американец Айван Уоллин назвал симбиоз «двигателем новшеств». Он утверждал, что бактерии-симбионты превращают существующие виды в новые и что это фундаментальный способ возникновения новых видов. Линн Маргулис подхватила его мысли в 2002 году, заявив, что формирование новых симбиозов между отдельными организмами (она назвала этот процесс симбиогенезом) – главный путь появления новых видов. Для нее перечисленные в этой книге отношения были не просто стержнями эволюции, а ее основой. Привести убедительные доводы, правда, у нее так и не получилось. Она перечислила немало примеров симбиотических микробов, поспособствовавших возникновению важных эволюционных приспособлений, но у нее не было доказательств, что они на самом деле провоцируют появление новых видов и тем более что они – ведущая сила видообразования[270].

Сейчас доказательства понемногу появляются. В 2001 году Сет Борденстайн со своим наставником Джеком Уэрреном изучали два близкородственных вида наездника, Nasonia giraulti и Nasonia longicornis. Они разделились на два вида всего 400 тысяч лет назад и неспециалисту покажутся абсолютно одинаковыми – махонькие, с черным тельцем и оранжевыми лапками. Но они не могут скрещиваться. Представители этих двух видов – переносчики разных штаммов вольбахии: столкновение штаммов-соперников при их спаривании убивает большую часть гибридов. Когда Борденстайн избавился от вольбахии с помощью антибиотиков, гибриды выжили. Он доказал, что этих насекомых от репродуктивной изоляции можно избавить – ясное свидетельство того, что новоиспеченные виды удерживаются порознь именно благодаря микробам. В 2013 году он провел этот же эксперимент на двух других видах наездников, состоящих в дальнем родстве, – при скрещивании они также не могли производить жизнеспособное потомство. Результаты оказались еще убедительнее. На этот раз он обнаружил, что кишечные микробы у гибридов не такие, как у обоих родителей, и сделал вывод, что их убивает именно перемешанный микробиом, несовместимый с их собственным геномом. Искаженный хологеном предвещает гибель[271].

Борденстайн заявил, что это исследование – прямое доказательство того, что симбиоз провоцирует создание новых видов, как и утверждали Уоллин и Маргулис. А вот критики говорят, что исковерканный микробиом тут ни при чем и на самом деле все куда проще[272]. По их словам, у гибридов нарушен иммунитет, поэтому они подвержены пагубному влиянию любых микробов. Они умрут вне зависимости от того, какой у них микробиом. Кто бы ни оказался прав, мы выяснили, что у гибридов проблемы с микробами и из-за этого между двумя видами наездников появляется пропасть. Это само по себе представляет интерес. «Мы натолкнулись на эти две истории у Nasonia – не думаю, что нам просто так повезло, – размышляет Борденстайн. – Все потому, что мы задались вопросом, являются ли микробы причиной репродуктивной изоляции. Скольким этот вопрос не пришел в голову? Сколько подобных историй нам не довелось услышать? Не думаю, что благодаря некому везению мы обнаружили единственные два примера в мире».

И все же разделение на виды путем симбиоза пока что остается правдоподобной и захватывающей теорией, требующей доказательств. Те несколько случаев, что уже были выявлены, несомненно, замечательны сами по себе. Если вы найдете золотой самородок, вам не понадобится всем рассказывать, что вы ограбили Форт-Нокс, и тем не менее золото у вас будет. Так и с теорией эволюции: не нужно давать ей новое определение, чтобы признать, что судьбы микробов зачастую крепко связаны с судьбами животных.

Очевидно, что микробы участвуют в формировании организма хозяев, что они задействованы в самых интимных аспектах нашей жизни – иммунитете, запахе и поведении – и что само их присутствие может сказать о том, здоровы вы или больны. По-моему, это довольно удивительно. Как все это ни назови – хологеном, симбиоз, как угодно, – мы теперь знаем, что микробы способны вырваться из малообещающей рутины паразитов и бездельников и, очутившись в теле животного, создать мощные и порой необходимые связи на целые поколения. Теперь пора взглянуть на последствия столь близких связей – речь не о развитии и здоровье отдельных особей, а о судьбе целых видов и групп. Пора узнать, каких высот добиваются животные благодаря своим микроскопическим партнерам.

Я стою в комнате размером с небольшой сарай. Яблоку тут, может, и есть где упасть, но укатиться ему будет некуда. Дверь в комнату тяжелая и внушительная. Внутри все белое и идеально чистое. Регулирование воздуха осуществляется с помощью ужасно громко рокочущего вентилятора – представьте себе Дарта Вейдера с мегафоном, чтобы понять, насколько громко. И тут повсюду растения. В маленьких горшочках на выставленных на полках поддонах уютно устроились ростки гороха, бобы и рассада люцерны. Комната напоминает какую-то странную теплицу, и, что еще более странно, все растения чем-то накрыты. Одни горшки укрыты прозрачными пластиковыми стаканчиками, другие стоят в пластмассовых ящиках – туда можно добраться лишь через покрытые тонкой тканью окошки, в которые как раз пролазит рука. Из одного особенно большого ящика выглядывают буйно растущие побеги.

«Мы их совсем недавно начали разводить, так что не знаю, появились ли они уже», – говорит биолог Нэнси Моран, хозяйка этой комнаты и всего, что в ней находится.

Я уставился на побеги. Если уж Моран чего-то не видит, то я – и подавно.

«О, да вот же они! – радуется она. – Вон на том стебле».

После долгой паузы и как раз перед тем, как сдаться и спросить, о каком именно стебле идет речь, я тоже их замечаю. К стеблю словно приросли крохотные черные клинышки меньше сантиметра в длину. Это цикадки Homalodisca vitripennis – мелкие насекомые с острыми ротовыми органами, которыми они пронзают растения, чтобы высосать из них сок. Усвоив скудные питательные вещества, они избавляются от оставшейся воды, выбрызгивая ее тонкой струей из заднепроходного отверстия[273]. Цикадка питается соком десятков разных растений, что делает ее мощной угрозой сельскому хозяйству – потому-то здесь и нужны ткань и внушительная дверь.

Таких угроз в этой комнате пруд пруди. Прямо сейчас в ящике неподалеку какое-то растение пожирается другим видом цикадок. Бобы на нескольких полках уплетают гороховые тли – зеленые насекомые на зеленых стеблях. Заметить их нелегко, но у меня все-таки получилось: маленькие зеленые ромбики на тонких ножках, с усиками, указывающими назад, и двумя торчащими из живота иголками. У каждой тли здесь свое личное владение – целый росток, на котором можно делать что угодно. Тли – опасные вредители, как и цикадки. Растения вянут и погибают от одного их нападения, не говоря уже о переносимых ими вирусах. Они – бич сельского хозяйства, непрошеные гости в любом месте, где человек занимается выращиванием растений. Кроме этой комнаты в Техасском университете в Остине. Здесь все устроено для них. Здесь растения существуют лишь для того, чтобы их кормить. Таких садов в мире немного: здесь хозяйка специально разводит тлей и других насекомых-вредителей.

Все эти ничего не подозревающие насекомые относятся к отряду полужесткокрылых[274] – разнообразной группе, включающей в себя постельных клопов, клопов-хищнецов, червецов и цикадок. Их главное отличие от других насекомых – острые ротовые органы, приспособленные для высасывания сока. Большинство представителей этого отряда всю жизнь проводят именно за этим занятием, и из всех животных лишь они делают это в обязательном порядке. Бабочки и колибри балуются соком растений по случаю, но охочие до сока полужесткокрылые питаются исключительно им. Своим образом жизни они обязаны бактериям-симбионтам. Если все эти бактерии вдруг погибнут, та же участь ждет и всех насекомых в комнате, в которой я сейчас нахожусь. «Эти группы, в общем-то, и существуют лишь благодаря симбионтам», – объясняет Моран. И не просто существуют, а процветают – описано уже около 82 тысяч видов полужесткокрылых, а еще тысячи только ждут своего часа.