Как ГМО спасает планету и почему люди этому мешают - Анна Витальевна Иванова

кругу. И вот транспозон из первого организма уже с комфортом добрался и уютно устроился в геноме совершенно другого. Насколько же восхитительно устроен наш мир! Воображение не каждого писателя-фантаста способно выдумать такой сюжет! И все же одного писателя мы вспомним здесь специально для того, чтобы дорассказать эту историю.

Выше мы разобрали один из механизмов, с помощью которого между геномами могут путешествовать сами транспозоны. Но транспозон – довольно неразумное шпионское устройство. В настоящей детективно-приключенческой истории было бы глупо передавать лишь сами по себе инструкции по сборке шпионского оборудования. Из кино и книг мы отлично понимаем, что цель каждого шпиона – похитить у противника какую-то куда более интересную информацию. В микромире речь, разумеется, идет об инструкциях по изготовлению других белков. Например, той самой малонилтрансферазы из генома растений, с которой мы начали весь этот рассказ.

Итак, иногда транспозаза делает ошибку: вырезает не только сам транспозон, но и некоторый кусочек генома, которому «посчастливилось» оказаться с ним рядом. Таким образом, гены, вырезанные по ошибке, вынуждены перенести на себе все приключения, в которые втянет их дальше транспозон. Подобно моллюскам, устроившимся под килем судна во время его стоянки в порту, что против своей воли совершают незапланированное кругосветное путешествие.

Часто в историях с горизонтальным переносом генов между эукариотическими организмами как раз оказывается, что новые гены обнаруживаются в регионах геномов, особенно богатых транспозонами. Что позволяет ученым выдвинуть гипотезу: ген малонилтрансферазы мог совершить путешествие из геномов растений в геном табачной белокрылки именно таким способом. Так или иначе, а генная модификация произошла, ну а белокрылка может носить вполне гордое звание ГМО. Пора начинать ее бояться. Или все-таки нет?

4.3. Пленение победителей

Перенесемся в те далекие времена, когда наша планета была непригодной для нас нынешних, но далеким нашим предкам условия казались вполне курортными. В воздухе было совсем мало ядовитого кислорода, а комфортные для них температуры стабильно соответствовали классическим картинам описаний ада. А теперь громкое заявление: тогда-то на наших предков и напали существа с иным генетическим кодом! Правы были сторонники конспирологических теорий – пришельцы сидят в телах землян и управляют ими!

Но я одерну этот порыв своего воображения, отправлю обратно в архив памяти знаменитые кадры из кинофильма «Чужой» и вернусь к суровой действительности тех не менее суровых дней. На дворе разворачивалась, наверное, первая в истории экологическая катастрофа. Многие миллионы лет до того в воздухе практически не было кислорода (что вообще-то, в теории, даже хорошо, ведь кислород – сильнейший окислитель, от него не жди добрых дел). Жизнь на планете процветала – с каждым новым восходом солнца в древнем океане было все больше органических соединений и даже первых одноклеточных. Жители этого океана питались всем, что плавало вокруг. Изобилие было таким, что организмы «могли себе позволить» пищу «не доедать» – то есть перерабатывать ее в энергию с очень низким КПД. Не будем углубляться в (на самом деле удивительно интересные[209]) подробности, но перейдем к сути: чем живее становился океан, тем выше в нем была конкуренция за ресурсы. В этой ситуации оказалось выгодным возникновение случайных мутаций у некоторых организмов, таких, что позволили им намного более эффективно получать из пищи энергию в присутствии катализатора – кислорода. Так из врага кислород превратился для части жителей Земли в практически друга. Вот только для другой части ее жителей он все еще был злейшим врагом. И враг этот с каждым днем крепчал: чем больше было жизни, тем больше она и выделяла в атмосферу кислорода, убивая тех, кто не был к нему приспособлен. Наши предки, к сожалению, были как раз из той, второй, не приспособленной к кислороду части. Так что все больше листков падало с календаря, отмерявшего оставшийся им срок жизни на планете.

В один, как мы теперь знаем, прекрасный для нас день кто-то из наших (тогда еще одноклеточный) пра-пра-пра отправился основательно пообедать. В еде ребята были совершенно неразборчивы и поглощали все, до чего только могли дотянуться. Но подхватив проплывающего мимо соседа по отмели, наш прадедушка наверняка ощутил себя волком из сказки про Красную Шапочку: еда почему-то не переварилась, а лишь поудобнее устроилась в его «брюхе». Однако вместо того, чтобы воззвать за спасением к еще тогда, правда, никем не придуманным дровосекам, пра-пра-пра довольно быстро осознал пользу от сложившейся ситуации: разместившись внутри него, новый житель взял на себя работу по производству энергии с использованием кислорода! «Вот это ачивка!»[210] – рассудил он и оставил все как есть. Так произошел акт захвата анаэробным (не использующим кислород для жизни) нашим предком аэробного (наоборот, использующего кислород) организма.

Кстати, помните, ранее мы говорили о генетическом коде как об однозначном и универсальном для всех организмов переводе трехбуквенных сочетаний из «генетических букв» в «буквы аминокислотные»? Анализ геномов современных митохондрий из клеток разных организмов показал, что многие из них стали использовать свой собственный язык кодов![211] Вот, например, сочетание АТА, прочти его обычные молекулярные механизмы в клетке человека, кактуса или синицы, будет однозначно переведено в аминокислоту изолейцин. Однако митохондрии этих самых человека, кактуса или синицы переведут АТА в аминокислоту метионин![212] Или вот сочетание АГГ, которое всегда переводится в аминокислоту аргинин, в митохондриях трематоды станет означать серин, в митохондриях удивительного морского животного асцидии будет переведено в глицин, а наши с вами, то есть митохондрии позвоночных животных, там и вовсе увидят стоп-кодон – знак окончания чтения[213]. То есть на шаблоне одного и того же генетического текста разные митохондрии прочтут разные инструкции. Ну разве это не удивительно! Как настоящие инопланетяне, будто не до конца изучившие язык земных существ.

За долгие годы совместной эволюции многие гены из генома митохондрий перетекли в ядерный геном. Да и жить вне клетки-хозяина они тоже давно уже разучились. И все же некоторую независимость наши сожители сохранили: с собственной митохондриальной ДНК могут считываться собственные митохондриальные, полезные в хозяйстве и самой митохондрии, и ее хозяина, гены; у митохондрий осталась способность самостоятельно размножаться делением и даже разбегаться по двум новым клеткам при делении старой. Но если сейчас перед вами нарисовался образ несчастных угнетенных существ, то лучше от него отказаться: «Не стоит рассматривать митохондрии как рабов, взятых в плен, чтобы снабжать молекулами АТФ не способные к дыханию клетки. Они скорее существа, еще в протерозое нашедшие для себя и своего потомства лучшее из убежищ, где можно затрачивать наименьшие усилия, не подвергаясь риску быть съеденными»[214], – пишет о них