Эд Йонг - Как микробы управляют нами. Тайные властители жизни на Земле

Однако вот с чем согласны все: хватит метафор, пришло время математики. Успех взгляда на эволюцию с точки зрения генов можно в какой-то мере приписать тому, что эволюционные биологи могут использовать уравнения для моделирования взлетов и падений генов, а также пользы мутаций и цены, которую придется за нее заплатить. У них есть возможность придать своим абстрактным идеям форму с помощью чисел. А вот у сторонников теории хологенома такой возможности нет. «Мы пока только начали, так что многие считают, что наша теория основана на поверхностных и не особо точных суждениях», – улыбается Борденстайн. Он признает, что все по правилам, и надеется, что вскоре отношение людей к теории изменится.

Розенберг сдаваться не собирается. Он считает, что приверженцы традиционной эволюционной биологии приучили себя мыслить прежде всего о хозяевах и это мешает им оценить микробов по достоинству. «Меня даже друзья обвиняют в том, что я слишком повернут на бактериях», – жалуется он. Недавно он вышел на пенсию и теперь надеется, что в битву умов вступят и другие. «Я закрыл лабораторию и открыл разум», – смеется он. Однако перед этим он должен был внести в науку свой последний вклад.

Несколько лет назад Розенберги наткнулись на старую статью 1989 года – биолог по имени Диана Додд доказала в ней, что питание мухи может оказывать влияние на ее половую жизнь. Одну линию дрозофил она вырастила на крахмале, а другую, идентичную первой, на мальтозе, или солодовом сахаре. 25 поколений спустя «крахмальные» мухи стали отдавать предпочтение другим «крахмальным», а «солодовым» мухам стали милы другие такие же. Довольно неожиданный результат – вместе с питанием мух Додд каким-то образом изменила их предпочтения при выборе партнеров.

Розенберги тут же заявили: дело наверняка в бактериях. Питание животного влияет на его микробиом, микробы – на запах хозяина, а запах, в свою очередь, на привлекательность животного. Заявление выглядело вполне осмысленным и как раз подходило под концепцию хологенома. Если Розенберги были правы, значит, эволюция мух заключается не только в смене генов, но и в смене микробов – как, предположительно, и у стойких кораллов Средиземного моря. Они воспроизвели эксперимент Додд и получили те же результаты: спустя всего два поколения стало заметно, что мухи предпочитают спариваться с особями, питающимися тем же, чем они. А если насекомые получали дозу антибиотиков, их половые предпочтения исчезали вместе с микробами [269].

Этот эксперимент при всей своей странности представлял для науки большую ценность. Если особи из двух групп одного вида животного игнорируют друг друга и спариваются лишь между собой, рано или поздно они разделятся на два вида. В природных условиях такие разделения происходят регулярно и по разным причинам. Среди них и физические препятствия, такие как горные массивы и реки, и разница в графиках, при которой период активности у животных приходится на разные часы или сезоны, и генетическая несовместимость, предотвращающая межвидовое скрещивание. Все, что не позволяет животным спариваться, убивает потомство пар или ослабляет его, может привести к репродуктивной изоляции – это своего рода пропасть между двумя видами, которая растет и все более отдаляет их друг от друга. И как доказал Розенберг, бактерии тоже могут стать причиной ее возникновения. Создавая живой барьер, не дающий двум популяциям встретиться, микробы могут способствовать появлению новых видов.

Эта идея существовала и раньше. В 1927 году американец Айван Уоллин назвал симбиоз «двигателем новшеств». Он утверждал, что бактерии-симбионты превращают существующие виды в новые и что это фундаментальный способ возникновения новых видов. Линн Маргулис подхватила его мысли в 2002 году, заявив, что формирование новых симбиозов между отдельными организмами (она назвала этот процесс симбиогенезом ) – главный путь появления новых видов. Для нее перечисленные в этой книге отношения были не просто стержнями эволюции, а ее основой. Привести убедительные доводы, правда, у нее так и не получилось. Она перечислила немало примеров симбиотических микробов, поспособствовавших возникновению важных эволюционных приспособлений, но у нее не было доказательств, что они на самом деле провоцируют появление новых видов и тем более что они – ведущая сила видообразования [270].

Сейчас доказательства понемногу появляются. В 2001 году Сет Борденстайн со своим наставником Джеком Уэрреном изучали два близкородственных вида наездника, Nasonia giraulti и Nasonia longicornis . Они разделились на два вида всего 400 тысяч лет назад и неспециалисту покажутся абсолютно одинаковыми – махонькие, с черным тельцем и оранжевыми лапками. Но они не могут скрещиваться. Представители этих двух видов – переносчики разных штаммов вольбахии: столкновение штаммов-соперников при их спаривании убивает большую часть гибридов. Когда Борденстайн избавился от вольбахии с помощью антибиотиков, гибриды выжили. Он доказал, что этих насекомых от репродуктивной изоляции можно избавить – ясное свидетельство того, что новоиспеченные виды удерживаются порознь именно благодаря микробам. В 2013 году он провел этот же эксперимент на двух других видах наездников, состоящих в дальнем родстве, – при скрещивании они также не могли производить жизнеспособное потомство. Результаты оказались еще убедительнее. На этот раз он обнаружил, что кишечные микробы у гибридов не такие, как у обоих родителей, и сделал вывод, что их убивает именно перемешанный микробиом, несовместимый с их собственным геномом. Искаженный хологеном предвещает гибель [271].