Евангелие от LUCA. В поисках родословной животного мира

Теория В. Кордюма, которую он назвал информационной концепцией эволюции биосферы, встретила жесткую критику. Один из оппонентов прямо сравнил ее с «нелепым вздором», упрекая автора в том, что он не приводит прямых фактов, «которые могли бы подтвердить идею о возникновении посредством горизонтального переноса ДНК от микроорганизмов хотя бы одной-единственной группы организмов»[185]. Другие специалисты высказывались осторожнее в том смысле, что время рассудит, кто прав.

Прошло четыре десятка лет. Что мы знаем об этом сейчас? Палеонтологи и сегодня прибегают к гипотезе ГПГ для объяснения быстрых и бурных эволюционных событий в прошлом. Например, при попытках отыскать причины «кембрийского взрыва», внезапного появления в палеонтологической летописи представителей самых разных типов животных словно бы из ниоткуда (см. главу 6). Поскольку, рассуждают создатели подобных гипотез, самые первые животные появились в мире, где господствовали бактерии, и кормились в основном ими же, то они вполне могли получить какие-то гены от своей собственной пищи (вероятно, не до конца переваренной). Подсчитано, что в геноме воротничковых жгутиконосцев почти 4,5 % всех генов были получены путем ГПГ[186]. Почему это не могло произойти и в истории их ближайших родственников — первых на Земле метазоев?

Но, конечно, первую скрипку в исследованиях ГПГ играют генетики, которые в наши дни весьма активно изучают это явление. Я не поленился и справился в Web of Science, одной из крупнейших электронных баз данных научной литературы, насколько популярна сейчас эта тематика. В ответ на мой запрос база данных выдала ссылки на 2730 статей, опубликованных за последние пять лет, в которых в той или иной степени затрагивается данный вопрос. Почти шесть сотен публикаций в год! Про ГПГ пишут исследователи вирусов и бактерий, грибов и растений и, конечно, животных. Среди этого богатства нашлась даже статья одного языковеда, сравнивающая способы обнаружения ГПГ в биологии с методами поиска лексических заимствований в лингвистике[187]. Еще один пример явного параллелизма между эволюцией живых существ и эволюцией человеческого языка. В языках ведь словарный запас не только передается вертикально, но и обогащается горизонтально, за счет «импорта» слов из неродственных языков. Изучение таких заимствований позволяет проследить контакты носителей разных языков в прошлом, а значит, пролить некоторый свет и на историю соответствующих этносов.

С каждым годом растет число известных достоверных случаев ГПГ у животных. Среди недавних открытий подобного рода — гены вирусного происхождения, определяющие морфологию крыла у тлей (и способные «перескакивать» от одного вида тлей к другому)[188]; прямой перенос генов «многоклеточности» от зеленых водорослей к каким-то очень древним метазоям[189]; большой вклад чужеродных генов в формирование растительноядности у насекомых и клещей[190] и т. п.

Но эволюционные возможности ГПГ этим не ограничиваются. Похоже, что горизонтальный перенос может выступать важным фактором макроэволюции, то есть участвовать в возникновении групп животных наиболее высокого ранга — типов, подтипов и классов. Известен по крайней мере один такой случай. Это уже знакомые нам оболочники, образующие особый подтип в составе типа хордовых. Их тело покрыто особой оболочкой — туникой, в состав которой входит целлюлоза. Оболочники — единственные представители животного мира, способные синтезировать это вещество. Когда в 2002 г. был расшифрован геном одного из представителей этого подтипа, исследователи с удивлением обнаружили, что ген, определяющий умение синтезировать целлюлозу, абсолютно идентичен гену, известному у актинобактерий, то есть прокариот! Ничего подобного нет ни у других животных, ни у растений. Был сделан единственный возможный вывод: предки оболочников получили этот ген напрямую от актинобактерий, а посредниками, скорее всего, выступили вирусы. Считается, что именно это и стало ключевым событием в эволюции оболочников, после которого они обособились от линии развития хордовых, ведущей к позвоночным[191].

Абсолютными чемпионами среди животных по обогащению собственного генома за счет других организмов являются коловратки. Этих во многих отношениях весьма примечательных беспозвоночных раньше считали группой очень мелких червей, а теперь выделяют в самостоятельный тип. Коловратки и в самом деле микроскопически малы, один из представителей типа является рекордсменом по миниатюрности среди метазоев. Тело этого пигмея имеет 40 мкм в длину (всего 0,04 мм, тоньше человеческого волоса). Почти все коловратки — жители морских и пресных вод, некоторые виды обитают во влажном мху. Еще одна важная экологическая особенность — способность пережидать высыхание водоемов, в которых коловратки живут. Попросту говоря, эти «козявки» высыхают вместе со своей лужей или прудом, но стоит ей снова наполниться водой, тут же воскресают из мертвых и начинают активно питаться.