Она смеётся, как мать. Могущество и причуды наследственности

К тем микробам, что живут внутри тараканов, относят, в частности, Blattabacterium. Как и у моллюсков, у этих насекомых развились специальные клетки, внутри которых обитают бактерии. Вместо попадающего в морскую воду сероводорода тараканы используют для своего питания органическое вещество с поверхности земли, они находят его под пологом леса или в обычной нью-йоркской квартире. Blattabacterium сыграли важнейшую роль в повсеместном распространении тараканов. Когда насекомые кормятся, они запасают азот в жировом теле, это специальный орган в брюшке. Некоторые клетки внутри жирового тела содержат

Blattabacterium. Бактерии превращают азот в аминокислоты и другие вещества, необходимые тараканам для роста.

Иногда клетки с Blattabacterium отправляются в путешествие. Они покидают жировое тело, находят тараканьи яйцеклетки и прикрепляются к ним. А через несколько дней яйцеклетка их поглощает. Таким образом, новое поколение тараканов продолжит завоевание планеты.

__________

Бактерии, живущие строго внутри хозяина, называются эндосимбионтами, но они были такими не всегда. Их предки обитали некогда снаружи своих хозяев. Свободноживущие родственники эндосимбионтов помогают ученым выяснить, каким образом некоторые бактерии превратились в таких близких партнеров. Шаг за шагом микроорганизм постепенно приближался к тому, чтобы всегда жить внутри хозяина[908].

Исследования показывают, что когда свободноживущие предки эндосимбионтов вступали в контакт с хозяином, будь то таракан, моллюск или один из миллионов других видов, они могли расти на нем или даже внутри него. По чистой случайности эти бактерии оказались чем-то полезными своим хозяевам, возможно, выделяя в виде отходов нужную тем аминокислоту. Если в результате хозяева преуспевали, у бактерий появлялось больше шансов размножаться в их внутренностях. Естественный отбор благоприятствовал тем бактериям, которые для своих хозяев были полезнее, поскольку их интересы совпадали. Подобным же образом их хозяева эволюционировали, чтобы выращивать бактерий. Появление специальных клеток для них обеспечило животным возможность наслаждаться бактериальными услугами.

По мере того как бактерии становились все более избалованными, они переставали испытывать нужду в генах, необходимых для выживания во внешней среде. Мутации, портящие эти ставшие лишними гены, больше не приводили к вымиранию. Бактерии генетически упрощались, их геномы сокращались в размерах на 90 % и более. Некоторые эндосимбионты утратили способность вообще что-либо делать – за исключением того, что не умеют делать их хозяева.

И бактерии, и их хозяева-животные угодили в эволюционную ловушку, из которой нет выхода. Как только они оказались заперты в симбиозе, у них начался общий эволюционный путь. Когда насекомые разделяются на два вида, их эндосимбионты тоже разделяются. Их эволюционные деревья копируют друг друга, одинаково ветвясь на протяжении десятков миллионов лет.

Путь фонареглаза очень похож на тот, что прослеживается у моллюсков и тараканов. Он тоже организует специальные укрытия – светящиеся органы, – где могут благополучно жить бактерии. Каждое новое поколение фонареглазов наследует свежий запас бактерий того же вида. В сущности, рыба расширяет свой геном, включая туда гены, производящие свет. Просто эти гены принадлежат совсем другому виду. Поскольку эти бактерии приспособились к жизни в светящихся органах, они потеряли 80 % своего генома[909]

.

Однако есть одно важное различие. Самка фонареглаза не занимается аккуратным перемещением бактерий внутри своего тела, чтобы перенести их из светящегося органа в яйцеклетки. Ее потомки выходят из икринок без этих микробов, необходимых им для свечения. Чтобы завести свои собственные фонарики, мальки должны заразиться.

Каждый день, который взрослый фонареглаз проводит, затаившись в пещере, он теряет немного своих бактерий. И хотя Candidatus Photodesmus blepharus утратил большинство генов, необходимых для жизни во внешней среде, кое-что у него осталось. Некоторые гены позволяют ему отращивать жгутики, которыми он может двигать вперед-назад, чтобы плавать в море. Кроме того, у него сохранились гены для создания рецепторных белков, по-видимому, выполняющих роль молекулярного носа для вынюхивания, где находятся мальки малых фонареглазов, которых можно заразить. Однако в итоге именно от рыбы зависит, пустит ли она бактерий в свой светящийся орган. У нее имеется строгая система допуска: в тех же водах полно бактерий, обеспечивающих свечение большому фонареглазу, но их микробы сюда, к малому, проникнуть не могут.