Научное мировоззрение изменит вашу жизнь. Почему мы изучаем Вселенную и как это помогает нам понять самих себя? - Евгений Плисов

В-четвертых, исследователи заблокировали способность клеток дрожжей атаковать проникшие в них бактерии. Изначальный механизм такой: если в клетке эукариота оказывается подозрительный пузырек, к нему обычно устремляется лизосома и спешит этот пузырек переварить как пищу или угрозу. Для защиты собственных органелл от такого воздействия (они тоже подозрительные пузырьки) клетка покрыла их мембраны специальными «белками узнавания» (SNARE-белки). Когда на мембране есть белки SNARE, то эта структура своя, родная. Многие паразитические бактерии, привыкшие жить внутри чужих клеток, также начали вырабатывать такие белки, чтобы «иммунная система» хозяина не могла их распознать. С этой же целью авторы эксперимента добавили кишечной палочке SNARE-подобные белки на мембрану, взяв их у хламидий. Теперь они защищены от случайного или намеренного переваривания дрожжами.

В-пятых, ученые выяснили (хотя это было не обязательно, но интересно с точки зрения исторического процесса), можно ли удалить у кишечной палочки еще гены, ответственные за синтез важных продуктов ее жизнедеятельности, но при этом оставить ее живой, поскольку этими продуктами ее обеспечивает клетка-хозяйка. Оказалось, можно. В итоге удалось добиться симбиоза бактерий и дрожжей, причем такие клетки-химеры жили как минимум 40 поколений. Исследователи сделали так, что дрожжи стали дышать с помощью бактерий. Обычные дрожжи и обычная кишечная палочка. Этот эксперимент красиво показывает, как могли развиваться события в те далекие годы, когда только начинался период эндосимбиоза. Теперь в наших клетках сидят древние дышащие бактерии и дышат для нас последние 1,5 млрд лет. У них осталось лишь 37 генов, всю заботу о своем благополучии они поручили нам, а сами прилежно выполняют возложенные на них обязательства. Удивительно, как природа открывает перед нами все новые способы сотрудничества и взаимопомощи между существами. Хотя тут, напомню, как посмотреть. Возможно, это акт паразитизма, причем непонятно, кто на ком паразитирует. Ядерный организм, который поглотил бактерию и теперь ее эксплуатирует себе на благо, либо бактерия, забирающая у клетки все, что ей необходимо, и сама живущая в уютном защищенном домике. От любви до ненависти и наоборот, как говорится, один шаг. В любом случае сейчас мы не можем друг без друга: клетки без митохондрий и митохондрии без клетки.

Хлоропласты у растений появились таким же образом. В свое время эукариот поглотил (или начал с ней сотрудничать) цианобактерию и оставил ее у себя навечно, сделав хлоропластом. Детский вопрос: почему растения зеленые? Потому что в них хлорофилл. А где хлорофилл? В хлоропластах. Зачем искать пищу, когда внутри вас сидит зеленый организм, производит вам сахара почти бесплатно, знай только на свет почаще выходи. Так начался век растений. С тех пор животные и растения пошли разными дорогами, и все началось с судьбоносного выбора партнера для жизни. До животных, правда, еще далеко, тут подразумевается именно тип питания. И да, на всякий случай напомню, что у растений тоже есть митохондрии, а вот у животных хлоропластов нет.

Животные не обладают хлоропластами, но у этого правила есть исключения. Не всем животным понравилась судьба вечно рыскать в поисках ресурсов, и кто-то захотел стать растением. На свете есть моллюск, называется Elysia chlorotica. Хотя он и относится к классу брюхоногих моллюсков, внешне элизия больше похожа на зеленого плоского червя, сильно смахивающего на листик. Когда моллюск молод, он имеет коричневую окраску и ползает в поисках водорослей. Найдя пищу, а именно водоросль Vaucheria litorea, он прокалывает оболочку клетки своей радулой и высасывает ее содержимое. Почти всё содержимое клетки слизень переваривает, но хлоропласты водоросли оставляет нетронутыми, поставляя их в собственные клетки. Так проходит вся молодость этого моллюска: он ест водоросли, но их хлоропласты не трогает, забивает ими свои собственные клетки и сам становится зеленым, как водоросль. Далее его ждет растительный тип жизни, ведь теперь он способен фотосинтезировать. Перемещаясь на солнечный свет, он поглощает его украденными хлоропластами и так питается. Если моллюск будет долго находиться в тени, он начнет обесцвечиваться из-за гибели хлоропластов, но это не проблема – он же животное, и время вернуться на гетеротрофный тип питания, пока запасы хлоропластов вновь не будут восполнены. Какое-то время оставалось загадкой, каким образом элизия способна поддерживать жизнь чужих хлоропластов внутри себя. Оказалось, что у нее есть гены, ответственные за поддержание порабощенных рабочих в активном состоянии, и эти гены достались ей, судя по всему, от водорослей, которые она пожирает. Возможно, так получилось из-за горизонтального переноса генов, и помогают обычно в этом процессе вирусы. Элизии все эти размышления, скорее всего, абсолютно не интересны. Она – животное, превратившее себя в растение, и от ее крутизны падают в обморок все брюхоногие моллюски в округе.

Мы тем временем до сих пор в протерозое. На наших глазах некоторые одноклеточные организмы, доселе плавающие поодиночке, переходят к совместному существованию. Начинается развитие многоклеточной жизни. В принципе первые многоклеточные появились задолго до этого момента. Первые находки датируются возрастом в 2,1 млрд лет назад, и это очень давно. То есть на планете лишь пару сотен миллионов лет есть кислород, а уже появились дышащие многоклеточные, очень похожие на примитивных червей. Им даже названия пока не дают, именуя в основном «Габонскими находками», но это уже настоящие конгломераты из эукариотических клеток длиной в 12 см с рваными краями. Кто знает, может, действительно сложная жизнь появилась намного раньше, нежели мы предполагаем. Многоклеточные водоросли уже существовали за 1,9 млрд лет до текущего момента и имеют название Grypania spiralis. Но массовое развитие многоклеточные получили лишь 1,2 млрд лет назад, то есть через 700 млн лет.

Теорий происхождения многоклеточных масса: это и теория возникновения из колониальных форм, и симбиотическая теория, и версия, предполагающая многократное деление ядра с последующим мембранным обособлением. Есть экзотические вариации наподобие клеток-альтруистов и клеток-эгоистов, которые до сих пор борются в виде вегетативных клеток и половых. Какая бы теория ни оказалась верной, судя по всему, многого для этого не требовалось. Одна-две мутации, меняющие ваши покровы или делающие цепкими ворсинки, которые и так есть на вашей клетке, – и вот ваш потомок теперь навечно с вами, а не уплыл по своим делам. Чем больше таких потомков, тем сильнее вы увеличиваетесь как организм, но не хватает самого важного – дифференциации. Многоклеточные придумали конвейер. Такой же конвейер, какой придумал в свое время дедушка Форд, – изобретение, изменившее всю промышленность. Раньше каждый работник выполнял все функции по чуть-чуть и нигде не был мастером, но был универсалом. Теперь же каждый работник выполняет свою задачу, только одну-две, но зато мастерски. Если вы делаете цех из нескольких таких работников, ваша продуктивность возрастает многократно относительно картины, в которой каждый рабочий выполнял бы все задачи понемногу. То же самое можно сказать и о клетках. Вы можете выполнять все мыслимые функции самостоятельно, а можете разделить обязанности. Например, «нижние» клетки вашего, допустим, водорослеподобного организма вы превращаете в орган прикрепления, «верхние» – в своеобразный поплавок, часть клеток можете пустить на фотосинтез, оставшиеся же превратить в орган размножения. Если вы примитивное животное, то крупные размеры не позволяют хищнику вас съесть. Хищники тем временем не расслабляются и тоже становятся больше. Начинается гонка вооружений, и ее поддерживают постоянно меняющиеся органы и структуры тела. Многоклеточность позволяет вам занять большее число различных ниш, делает вас сложнее и многообразней, нежели вы могли бы стать, будучи одной клеткой. Да, бактерии все равно доминируют в плане численности и распространенности на Земле и делают это благодаря своей простоте, но это другая стратегия. Мы же выбрали сложность, и теперь вы способны читать эту книгу. Бактрии так сделать не могут. Впрочем, им и не нужно.