Евангелие от LUCA. В поисках родословной животного мира

Бактерий давно подозревали в том, что среди них очень широко распространен генетический «промискуитет». Неспособные к половому размножению и скрещиванию, эти микроскопические существа тем не менее ухитряются активно обмениваться друг с другом генами, причем как на внутривидовом, так и на межвидовом уровне. Для многих из них это вопрос жизни и смерти, потому что именно таким путем они обзаводятся генами, определяющими устойчивость к антибиотикам (и тогда это становится вопросом жизни и смерти для их жертв)[181]. Нередко обмен генами происходит путем трансдукции, особого процесса, в котором участвуют как сами бактерии, так и паразитирующие на них вирусы — бактериофаги. Вирусам принадлежит здесь центральная роль. Именно они выступают переносчиками генов от одной бактерии к другой. Вирусы — это исключительно внутриклеточные паразиты. Хотя сам вирус обладает всей необходимой генетической информацией, он лишен источников энергии и рибосом для синтеза белка. Поэтому задачу воспроизводства он возлагает на клетку-хозяина, заставляя ее производить новые вирусные частицы на основе вирусной ДНК или РНК. Затем эти частицы выходят во внешнюю среду в поисках новых хозяев. При этом они могут «прихватить с собой» генетический материал породившей их бактериальной клетки, который потом, попав вместе с вирусом в другого хозяина, может передаваться и ему. Далеко не все бактерии погибают в результате нападения на них фага; некоторые остаются в живых, делятся, и дальше передача чужеродных генов идет уже по «вертикальному» сценарию. Поскольку бактериофаги не всегда разборчивы в выборе своих хозяев и могут атаковать разные виды бактерий, то и передача генов с помощью таких посредников может затрагивать не самые близкородственные виды микробов. В этом принципиальное отличие трансдукции от гибридизации, которая происходит обычно только между близкородственными видами (возможны гибриды между лягушками, но не между лягушками и жабами; между воронами, но не между воронами и сороками). Трансдукция была открыта еще в 1952 г. и сразу привлекла к себе внимание некоторых эволюционистов. Они поставили вопрос так: а не может ли такая горизонтальная передача генов (ГПГ) быть важным фактором биологической эволюции? Теоретически это должно быть даже выгодно для живых организмов. Зачем им дожидаться, пока случайным образом возникнет полезная для них мутация, если можно быстро и в готовом виде получить нужный ген или гены? «Пересадка» нужных генов — это один из основных методов современной генной инженерии, но, как писал в свое время Н. Н. Воронцов, те же самые «методы преобразования генома эукариот… могли быть использованы природой на протяжении 3,5 млрд лет органической эволюции… Сколь редко ни происходил бы этот процесс, для нас важно то, что он принципиально мог происходить, что новый геном мог синтезироваться не только путем симбиогенеза, но и путем трансдукции»[182]. Отсюда один шаг и до новой эволюционной концепции, в которой ГПГ выступает основным двигателем эволюционного процесса. Об этом задумывались многие. Почти 40 лет назад украинский генетик и микробиолог Виталий Кордюм опубликовал в Киеве монографию «Эволюция и биосфера», в которой нарисовал масштабную картину эволюции органического мира, в основе которой лежат не благоприятные мутации (крайне редкие даже у бактерий, не говоря уже о высших многоклеточных), а интенсивная передача генов от одного организма к другому с помощью снующих туда-сюда вирусов, выступающих в роли своеобразных курьеров или почтальонов. Автор собрал множество примеров, объяснение которых с позиций классической эволюционной теории или затруднительно, или вообще невозможно (по крайней мере, на том уровне, на котором находилась биология в 1982 г.). Откуда, задавался вопросом Кордюм, у кишечной палочки взялись человеческие антигены, если «эта бактерия обитает в кишечнике человека и для нее антигенная маскировка не имеет смысла»? Или почему аспирин, который есть в каждой домашней аптечке, одновременно повышает устойчивость табака к вирусу табачной мозаики? У табака он вызывает выработку защитного белка, очень похожего на интерферон — белок, сражающийся с вирусами в организме высших позвоночных[183]. Виталий Кордюм доказывал, что объяснить появление таких «аномалий» действием мутаций и естественного отбора невозможно, зато ГПГ — отличный механизм, который устраняет все противоречия. Здесь автору пригодились и трансдукция, и концепция симбиогенеза, и обратная транскрипция[184] — практически все известные науке тех лет способы обмена генами между неблизкородственными организмами. Вирусы, в которых и ученые, и обыватели привыкли видеть чуть ли не абсолютное зло, в таком ракурсе оказываются добрыми ангелами, постоянно вмешивающимися в жизнь биосферы. Не будь их, не было бы и прогрессивной биологической эволюции.