Дэвид Кристиан - Большая история [С чего все начиналось и что будет дальше]

Клетки крупного организма действуют сообща, потому что у них одни и те же гены, но играют разные роли, потому что в определенных клетках активируются определенные из этих генов. Когда единственная оплодотворенная клетка делится и размножается, в новых клетках активируются разные части их общего генома, в зависимости от того, в каком месте развивающегося плода они оказались. Разнообразные гены определяют, какая у клетки будет структура и какая роль в организме. Управляет этим замечательным процессом развития небольшая группа так называемых мастер-генов [97] Мастер-гены – скорее слово из научного жаргона, чем термин; употребляется не слишком широко. (в которую входит, например, около 200 Hox-генов [98] Sean B. Carroll . Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom. London: Weidenfeld and Nicolson, 2011. P. 71 et sec. ). Они играют роль прорабов. Обычные гены выполняют стандартные строительные работы, образуют какой-нибудь белок или активируют фермент, а мастер-гены, опираясь на архитектурный проект, заключенный в клеточной ДНК, решают, когда и куда пойдут определенные молекулы-рабочие. Мастер-ген раздает указания: «Эй, там, начинай выпускать отросток» или «Нет, ты клетка кости, а не нейрон». Так получаются мышечные, нервные клетки, клетки кожи, костей и вообще все 200 с чем-то разных клеточных типов, из которых состоит человеческое тело.

Мастер-гены у разных биологических видов удивительно похожи, поэтому можно предположить, что они относятся к древнейшему оснащению крупных форм жизни. Таракан отличается от какаду не самими мастер-генами, а тем, как именно они активируют другие гены. Таким образом, то, что у одного вида будет ногой, у другого может оказаться крылом, а то, что сначала напоминало головастика, может превратиться в синего кита. Если активировать гены в неправильном порядке, получатся монстры, например дрозофилы с лапками на лбу. Удивительное разнообразие многоклеточных организмов, которое можно наблюдать сегодня, объясняется разницей в архитектурных проектах, к которым обращаются мастер-гены.

Многоклеточные стали бурно развиваться лишь около миллиарда лет назад. Первыми из них, вероятно, были примитивные фотосинтезирующие водоросли, которые образовывали структуры, похожие на ламинарию. Но в конце протерозойского эона, около 600 млн лет назад, начался расцвет крупных форм жизни, когда миллионы метазоа стали осваивать многочисленные новые ниши и экспериментировать с образом жизни, что им позволяла их многоклеточность.

Развитие крупных форм жизни протекало в условиях экстремальных колебаний климата в конце протерозойского эона. Вероятнее всего, в результате роста уровня кислорода еще дважды образовывалась Земля-снежок. Около 700 млн лет назад началось такое серьезное похолодание, что в 1990 году геологи добавили к своей хронологии еще один период – криогений. Он стартовал около 720 млн лет назад и длился 85 млн лет. Ледники толщиной в километр расползлись по суше и океану; температуры на поверхности упали, возможно, до – 50 °C, а фотосинтез в основном остановился. Судьба всех живых организмов вновь висела на волоске.

Почему Земля замерзла? Возможно, примитивные водоросли, распространяясь по суше, сильно сократили количество углекислого газа [99] См.: Peter Ward, Joe Kirschvink . A New History of Life: The Radical New Discoveries About the Origins and Evolution of Life on Earth. London: Bloomsbury Press, 2016, chapter 7. , но свою роль могли сыграть и изменения в конфигурации материков. С начала протерозойского эона тектонические плиты периодически собирались в громадные суперконтиненты. Суперконтинент Колумбия достиг максимального размера около 1,8 млрд лет назад [100] Doug Macdougall . Why Geology Matters: Decoding the Past, Anticipating the Future. Berkeley: University of California Press, 2011. P. 132. . Миллиард лет назад большинство материков соединились в другой суперконтинент, который сегодня называют Родинией. Распад Родинии привел к усложнению мировой географии и ускорил выветривание, а это могло вызвать падение содержания углекислого газа. Не исключено, что действовали и более бурные процессы. Так, возможно, внезапно сместилась ось вращения Земли, что должно было изменить положение всех материков относительно полюсов. Это называется катастрофическим сдвигом полюсов, и такие сдвиги за последние 3 млрд лет случались не меньше 30 раз. Геологическую икоту такого масштаба мог вызвать внезапный сдвиг огромных масс расплавленной магмы внутри Земли, а может быть, падение астероида [101] Peter Ward, Joe Kirschvink . A New History of Life. P. 119. .