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

Все эти ничего не подозревающие насекомые относятся к отряду полужесткокрылых [274] – разнообразной группе, включающей в себя постельных клопов, клопов-хищнецов, червецов и цикадок. Их главное отличие от других насекомых – острые ротовые органы, приспособленные для высасывания сока. Большинство представителей этого отряда всю жизнь проводят именно за этим занятием, и из всех животных лишь они делают это в обязательном порядке. Бабочки и колибри балуются соком растений по случаю, но охочие до сока полужесткокрылые питаются исключительно им. Своим образом жизни они обязаны бактериям-симбионтам. Если все эти бактерии вдруг погибнут, та же участь ждет и всех насекомых в комнате, в которой я сейчас нахожусь. «Эти группы, в общем-то, и существуют лишь благодаря симбионтам», – объясняет Моран. И не просто существуют, а процветают – описано уже около 82 тысяч видов полужесткокрылых, а еще тысячи только ждут своего часа.

Мы уже знаем, что самые обычные и даже необходимые аспекты жизни отдельных особей, такие как формирование органов и настройка иммунной системы, порой зависят от микробов. Нам также известно, что некоторые микробы награждают хозяев уникальными способностями – от светящегося камуфляжного костюма гавайской эупримны до мастерства регенерации плоского червя Paracatenula . А сейчас мы узнаем, как полученные от микробов способности превратили некоторые группы животных в победителей эволюционной гонки, способных переваривать неперевариваемую пищу, выживать в самых суровых условиях, не погибать от смертельных веществ и вообще добиваться успеха там, где другие виды сдаются. Лучше всего, конечно, начать с полужесткокрылых.

Немецкий зоолог Пауль Бухнер занялся изучением их симбионтов в 1910 году во время своего путешествия по миру насекомых [275]. Проанализировав вдоль и поперек бессчетное количество видов, он пришел к выводу, что симбиоз животных и микробов случается далеко не так редко, как на тот момент считалось. Оказалось, что это не исключение, а правило – «широко распространенное, хоть и всегда второстепенное приспособление, что дает животным-хозяевам множество новых возможностей». Результатом десятилетий работы стал величайший труд под названием «Эндосимбиоз животных и микроорганизмов растений» [276], переведенный на английский язык и напечатанный как раз перед восьмидесятилетием Бухнера. Моран достает экземпляр с полки в своем кабинете и с благоговением перелистывает страницы. «Это библия нашей области науки», – с почтением объясняет она.

Букашки интересуют Моран не один десяток лет. Когда-то она была из тех детей, что коллекционируют насекомых и хранят их в баночках. Сейчас она одна из ведущих ученых в области симбиоза, и краеугольным камнем ее карьеры стали тли. В 1991 году она помогала секвенировать гены симбионтов одиннадцати видов тлей – на тот момент это была та еще задачка, ведь технология секвенирования только начинала развиваться и ей с коллегами приходилось «таскать дискеты туда-сюда». Тогда они выяснили, что все симбионты тлей принадлежат к одному и тому же неизвестному виду. По традиции только что открытых микробов называют в честь особенно крутых микробиологов – это что-то вроде автографа. Имя Симеона Берта Вольбаха, например, навсегда увековечено вольбахией. Луи Пастер продолжает жить как Pasteurella . Вряд ли вы слыхали о Дэниеле Элмере Салмоне, малоизвестном американском ветеринаре, а вот с сальмонеллой – его «тезкой» – вы наверняка знакомы. Как же назвать симбионта тли? Моран и выбирать не пришлось – разумеется, Buchnera [277].

Buchnera – партнер тли с древних времен. Семейное древо разных штаммов Buchnera точно такое же, как у ее хозяев тлей: нарисуете одно – получите заодно и другое [278]. Это означает, что Buchnera заселила организм тли лишь однажды (ну или лишь одно заражение оказалось успешным). Случилось это 200–250 миллионов лет назад, когда динозавры только начали появляться, а млекопитающие и цветы еще не существовали. Чем же все это время занималась Buchnera ? Бухнер предположил, что симбионты главным образом помогают хозяевам переваривать пищу. Ведь именно так ведут себя симбионты многих изученных им насекомых. Однако с Buchnera дело обстоит немного иначе. Она не расщепляет питательные вещества тли. Она их дополняет.

Тли питаются флоэмным соком – текущей по стеблю сладкой жидкостью. Это во многом отличный источник пищи: сахаров много, токсинов мало, да и другие животные на него не покушаются. Но, увы, в нем не хватает некоторых питательных веществ, в том числе десяти незаменимых аминокислот, необходимых животным для выживания. Нехватка хоть одной из них может привести к непоправимым последствиям. Нехватка всех десяти была бы вообще несовместима с жизнью, если бы им не было достойной замены. Сейчас имеются веские доказательства того, что эта замена и есть Buchnera [279]. Ученые выяснили, что если избавиться от Buchnera в организме тли с помощью антибиотиков, то для того, чтобы выжить, тле потребуются искусственные заменители аминокислот. Они отследили перемещения питательных веществ от микроба к хозяину с помощью радиоактивных веществ и обнаружили, что аминокислоты двигаются именно в этом направлении. И они доказали, что в геноме Buchnera , каким бы измельчавшим он ни был, сохранились многие гены, необходимые для создания незаменимых аминокислот.