Майкл Брукс - Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла

Изучите свой собственный геном, и вы там обнаружите массу интересного. Но среди генов, создавших ваше неповторимое «я», отыщется примерно шесть десятков таких, которые роднят его со всей земной жизнью, — универсальный основной геном. Точные копии этих генов имеются в каждой клетке любого организма; они словно азы учебника по истории земной жизни.

Нам это известно потому, что гены, представляющие собой последовательности молекул ДНК, сплошь и рядом замусорены ошибками: в их цепочках встречаются мутации — участки, где молекулы соединены в ненадлежащем порядке или вовсе отсутствуют необходимые элементы. Такие сбои случаются порой при репликации: ДНК воспроизводит себя «умело», но не всегда точно. Мутации может вызвать и облучение. Независимо от их причин последствия не обязательно пагубны, чаще организм благополучно выживает. Тогда мутации передаются новым поколениям как часть наследственной информации. Подобно тому, как на многолюдной свадьбе новый гость распознает, где родня жениха, а где невесты, по тем или иным чертам внешности — скажем, по «семейным» носам с горбинкой, — ученые исследуют генные мутации, чтобы определить родственные отношения в группе организмов. Совпадение мутаций в основном геноме, несомненно, свидетельствует об общности происхождения. Анализ больших массивов подобных данных помогает уточнять филогенетическую классификацию.

Воспользовавшись семеркой основных генов мимивируса, еще один марсельский исследователь, Жан Мишель Клавери, сопоставил видоизмененные участки ДНК с известными мутациями прочих живых организмов и сумел найти Мими точное место на древе эволюции. Открытие вызвало немалое потрясение.

В 2003 году авторы заметки в «Сайенс» ограничились сообщением, что анализ белков мимивируса позволяет классифицировать его как «первичный отдел» ветви крупных ядерно-цитоплазматических ДНК-содержащих вирусов. Менее двух лет спустя, в ноябре 2004-го, ученые там же обнародовали продолжение этой работы, на сей раз во всеоружии результатов. Если первая публикация уместилась на одной странице, то вторая заняла целых семь: мимивирус оказался кладезем для науки. Как писали исследователи, сложность его генома «бросает серьезный вызов нашим представлениям о вирусах». Свой тезис они подкрепили ссылкой на публикацию 1998 года, в которой предполагалось, что линия ДНК-содержащих вирусов могла развиться раньше разделения живых организмов на три общепринятых домена. Классификационное древо, как было сказано, пора дополнить.

Мимивирус, согласно Клавери, представляет собой отдельную ветвь, самую нижнюю у основания. Характерные мутации показывают, что он появился прежде эукариот с их сложными клетками — теми самыми, которые он заражает сейчас. Но главный парадокс в том, что мимивирус мог оказаться первопричиной появления этих высокоорганизованных клеток, включая мозговые структуры человека.

С точки зрения биологии наши эукариотические организмы устроены весьма любопытно. На каком-то отрезке эволюционного пути аморфная первичная клетка превратилась в четкую сложную систему с выделенным ядром, хранящим в аккуратной упаковке всю генетическую информацию. Но никто не знает, каким образом клетки приобрели это важнейшее новшество.

Клеточное ядро впервые было описано в 1802 году знатным художником-натуралистом Францем Андреасом Бауэром (согласно официальной табели — «Ботаническим Живописцем Его Королевского Величества Георга Третьего»), но окончательное название этому структурному компоненту дал в 1831 году шотландец Роберт Броун, первооткрыватель броуновского движения молекул. И только в современную эпоху биологи смогли оценить в полной мере, до чего поразительная вещь — ядро, насколько точно его тонкая структура соответствует сложности выполняемых функций. Механизм репликации ДНК, создающий живую клетку с непринужденностью отточенного мастерства, вызывает лютую зависть у любого адепта синтетической биологии.

У ученых есть разные гипотезы, как могла сформироваться такая замечательная вещь. Одно из популярных допущений предполагает, что клеточное ядро создано симбиозом прокариот с археями: последние, поселяясь в бактериальных клетках, послужили как бы его прообразом. Идея прекрасная, если не считать некоторых свидетельств того, что клетки, оснащенные чем-то наподобие ядерных структур, существовали раньше бактерий и архей.

Есть и другие предположения; биологи вольны встречаться и обсуждать их до бесконечности, но, кажется, они так и не могут договориться, какое же из них правильное. Одна из немногих вещей, которые ученые все-таки склонны допустить, — это некая расплывчатая, может быть, даже притянутая за уши идея, да и то лишь при условии, если на нее навесить ярлык «спорная». Что за идея? Речь идет, конечно, о вирусах.