Новый Мир, 2000 №12

М. Б. Как данные о вендианских многоклеточных согласуются с находками молекулярных палеобиологов, изучающих эволюцию ДНК? С имеющимися у нас сведениями об эволюции эукариотических бактерий, которая началась около 1 млрд. лет назад?

В. Р. Большое дерево жизни нельзя построить из маленького генома. Когда геном клетки имеет огромный резерв генов, гены начинают работать «командами». Каждая «команда» генов создает разные специализированные клетки из одного набора (генотипа). В этом случае для создания биоразнообразия нет нужды прибегать к импорту генов.

Эукариотические клетки имеют много «лиц» и профессий за счет комбинаторики генов. По этому признаку можно идентифицировать эукариотические клетки без анализа ДНК. Я так окольно отвечаю на ваш вопрос, потому что никому пока не удалось найти сохранившихся образцов ДНК вендианцев. Время и более поздние бактерии уничтожили всю ДНК этих созданий. Однако вендианцы размножались половым процессом через специализированные клетки, что, естественно, недоступно микробам. Судя по отпечаткам, фенотип клеток в пределах одной колонии различался, что говорит о специализации. Это тоже прерогатива эукариотов.

М. Б. Эволюция оптимизирует и направляет программу развития ДНК и белков. Благодаря чему новые «эксперименты», новые «слова» и «диалекты» не разрушают первоосновы языка жизни?

В. Р. Появление полового процесса в мире многоклеточных было ключевым событием, которое сбалансировало феномены изменчивости и устойчивости в пределах вида. Половые клетки защищают вид от вторжения ДНК чужих видов. Скажем, принудительное оплодотворение яйцеклеток спермиями другого вида дает нулевой результат. Половые клетки и половой процесс надежно защищают ДНК при вертикальной передаче от родителей к потомкам. Не менее важно, что передача видовой ДНК через одну клетку позволяет фильтровать накопившиеся «биопомехи» в виде вирусов, онкогенов, патогенов, которые сумели попасть в организм и размножиться в нем при его жизни. Оплодотворение и внутриутробное развитие (или более простые формы превращения оплодотворенной яйцеклетки во взрослую особь) — это ОТК и «чистилище» для ДНК, входящей в новый круг жизни. Кроме того, эмбриогенез не только фильтрует плохое — но и отбирает хорошее. Появление подвидов и полезных усовершенствований органов чаще всего происходит на стадии зародыша и формирований органов.

М. Б.

Поразительно, что миллиарды живших и живущих форм многоклеточной жизни за полмиллиарда лет эволюции оставили на Земле только 35 главных «строительных планов» устройства многоклеточных. Эти главные открытия в архитектуре многоклеточной жизни были сделаны на протоконтиненте Гондвана, от которого сейчас на прежнем месте осталась одна Антарктида. Именно в этой зоне земного шара появились на свет новые гены и программы, которые наметили пути освоения биопространства с помощью клеточных кооперативов. То есть картину следует представлять так: сперва клетки вступали во взаимодействие друг с другом, так сказать, по сиюминутной конъюнктуре; но эти случайные игры в строительство привели к гигантскому и опять-таки случайному прорыву в будущее биоинформатики, когда клетка начала эволюционировать уже не как отдельная элементарная единица жизни, но как строительный модуль многоклеточной жизни? И резонно ли утверждать, что возникновению главных проектов многоклеточных предшествовала эпоха возникновения архитектурных генов?

В. Р. Верно, что возникновение всех тридцати пяти проектов многоклеточных произошло только однажды в кембрии. Потом природа отдыхала, занимаясь деталями созданных проектов и их модификацией. Нет объяснений, почему после кембрия исчезли монументальные проекты жизни, ни одного крупного и нового проекта, словно возможности комбинаторики генов, силы эволюционной «фантазии» пошли на убыль. Есть неподтвержденные догадки, что на Земле исчезли какие-то комбинации физических и экологических факторов, которые катализировали кардинальную реорганизацию генома и хромосом. Ясно, что создание тридцати пяти проектов-каталогов многоклеточной жизни связано с появлением в геноме нового класса так называемых «архитектурных» генов, контролирующих межклеточные взаимодействия. Именно эти гены создали новые «верфи» для постройки более сложных «кораблей» жизни.