Требуется сборка. Расшифровываем четыре миллиарда лет истории жизни – от древних окаменелостей до ДНК

Под руководством Уильямса мой коллега Джонатан Лосос избрал ящериц основным объектом своих научных изысканий. Лосос изучает родственные связи между ящерицами с разных островов при помощи анализа ДНК. Исходя из анатомического строения, можно предположить, что большеголовые ящерицы, живущие в кронах деревьев, являются ближайшими родственниками большеголовых ящериц с других островов, и то же самое справедливо для коротконогих ящериц, живущих на стволах деревьев, и для длинноногих ящериц, живущих у земли. Но Лосос обнаружил другое. Ящерицы каждого острова приходятся более близкими родственниками другим ящерицам с того же острова. Каждый остров населен генетически обособленной популяцией ящериц и был колонизирован независимым образом. Выброшенные на берег животные и их потомки адаптировались к условиям в своем новом доме независимым путем. Представьте каждый остров как отдельный эволюционный эксперимент, в котором ящерицы адаптируются к жизни на земле, на стволах деревьев, на ветвях и в листве. Если каждый остров – это независимый эксперимент, эволюция каждый раз воспроизводит один и тот же результат. Если бы историю жизни переиграли на разных островах, на каждом из них эволюция развивалась бы одним и тем же путем.

Такая же ситуация наблюдается в еще более широком масштабе в отношении млекопитающих. Сумчатые животные эволюционировали в Австралии в изоляции от остального мира на протяжении более юо миллионов лет, что привело к образованию разнообразных видов с разной формой тела. Но результат этой эволюции определенно не назовешь случайным. Существуют сумчатые белки-летяги, сумчатые кроты, сумчатые кошки и даже сумчатые сурки. И это только те животные, которые живут сегодня: сумчатые львы, волки и саблезубые кошки уже вымерли. Эволюция сумчатых животных на изолированном континенте часто следовала теми же путями, что и эволюция млекопитающих в других частях света.

Подобные природные эксперименты показывают, что история жизни – не случайный набор брошенных костей и не результат случайных событий. Кости ложатся в зависимости от того, как гены и процесс развития определяют строение тела – в соответствии с физическими ограничениями внешней среды и с историей. У организмов в каждом поколении есть врожденный рецепт построения органов и тел, записанный в генах, клетках и эмбрионах. Так прошлое говорит с будущим, и оно может сделать одни пути изменений более вероятными, чем другие. Прошлое, настоящее и будущее сливаются в телах и генах всех живых существ.

Глава 8

Слияния и поглощения

Бывает, что мир не готов принять новые изобретения или идеи. Леонардо да Винчи (1452-1519) в XVI веке придумывал летательные аппараты, в том числе планеры. Они не были построены, поскольку в то время не существовало ни материалов для их изготовления, ни соответствующей технологии. В истории жизни происходит то же самое. Рыбы с легкими и конечностями прекрасно чувствовали себя в древнем океане задолго до того, как смогли сделать первый вдох и первый шаг на твердой земле. На суше нельзя было выжить, поскольку не было достаточного количества растений или насекомых для поддержания существования крупных животных. Выбор времени – важнейший фактор для появления изобретений, будь то в области эволюции, человеческой технологии или даже в работе молодых ученых в 1960-х годах.

Линн Маргулис (1938-2011) изучала жизнь микробов в Университете Чикаго и в Беркли. В рамках одного из первых своих исследовательских проектов она анализировала разнообразие клеток живых существ и предложила новую теорию их возникновения. Она изложила свою идею в виде статьи и получила отрицательные отзывы, как она сама говорила, “примерно из пятнадцати журналов”. В конечном итоге неутомимая Маргулис пристроила статью в один малоизвестный журнал по теоретической биологии. Бесстрашная настойчивость Маргулис перед лицом критиков просто поразительна: молодая женщина, начинающий ученый, выступала против ортодоксальных представлений в оккупированной мужчинами сфере науки.

Линн Маргулис

Маргулис сосредоточилась на изучении клеток, составляющих тела животных, растений и грибов. Эти клетки отличаются от бактериальных более сложным строением. Каждая такая клетка имеет ядро с содержащимся в нем геномом. Ядро окружено небольшими органами, так называемыми органеллами, выполняющими различные функции. Наиболее заметны органеллы, которые снабжают клетку энергией. В клетках растений имеются хлоропласты, содержащие хлорофилл, который осуществляет реакции фотосинтеза, необходимые для превращения солнечного света в доступную для использования энергию. Аналогичным образом, в клетках животных имеются митохондрии, производящие энергию из кислорода и сахаров.