А что, если они нам не враги? Как болезни спасают людей от вымирания - Шарон Моалем

Пожалуй, самым большим сюрпризом стало то, откуда появилась большая часть этой некодирующей части ДНК. Помните эту идею о счастливом будущем, в котором бактерии, вирусы и люди счастливо живут вместе? А что, если это в каком-то смысле уже происходит?

Практически в каждой клетке человеческого тела присутствуют митохондрии [107] – микроскопические заводики по производству энергии, необходимой для жизнедеятельности клеток. Большинство ученых теперь полагает, что раньше эти митохондрии были независимыми паразитическими бактериями, которые в какой-то момент в ходе эволюции вступили во взаимовыгодные отношения с нашими дальними-предальними предками (теми, что были еще до появления млекопитающих). Все эти бывшие, как считается, бактерии не просто живут практически в каждой клетке нашего тела, более того, у них есть еще и своя собственная ДНК, называемая митохондриальной.

Бактерии, ставшие митохондриями, – не единственные микробы, с которыми человеческий организм вступил в союз. Теперь ученые полагают, что целая треть нашей ДНК досталась нам от вирусов. Другими словами, на нашу эволюцию влияла не просто адаптация к различным вирусам и бактериям – скорее всего, в ходе эволюции мы объединялись с этими вирусами и бактериями.

* * *

Вплоть до недавнего времени наука была практически убеждена в том, что все генетические изменения являются следствием мутаций, вызываемых случайными ошибками, которые происходят крайне редко. Такие мутации осуществляются следующим образом. При производстве новых клеток ДНК копируется из так называемой «материнской» в «дочернюю» клетку. В ходе этого процесса обычно образуется точная копия, однако ошибки при копировании длинной цепочки информации, составляющей ДНК, все-таки происходят. С целью защиты организма от этих ошибок процесс копирования дополняется системой коррекции, которая работает настолько эффективно, что литературные редакторы остались бы без работы, будь возможность использовать ее в книжных издательствах. У нее феноменально низкий уровень ошибок – на каждый миллиард копий приходится всего один нуклеотид, оказавшийся не на нужном месте. Когда ошибка все-таки допускается, эта новая комбинация последовательности ДНК, каким бы незначительным ни было отклонение, называется мутацией.

Мутации также случаются, когда организм оказывается подвержен действию радиации или сильных химических веществ (таких, как те, что содержатся в табачном дыме и других канцерогенах). Это также приводит к изменению ДНК. До того как генная инженерия позволила нам модифицировать продукты на молекулярном уровне, селекционеры, желающие получить сорта культур с определенными характеристиками (более устойчивые или более плодоносные, например), облучали семена, поливая их из лучевой пушки, а затем надеялись на лучшее. Чаще всего облученные семена даже не давали ростка, однако изредка эта топорная генетическая манипуляция все-таки приводила к появлению полезного свойства.

Даже солнце может вызывать мутации – не только когда поджаривание вашей кожи приводит к развитию рака кожи, но и на более глобальном уровне. Каждые одиннадцать лет солнечная активность достигает своего максимума, и мощность солнечного излучения увеличивается [108]. Большая часть этой энергии отражается магнитным полем Земли, однако часть ее все же может проникнуть и накликать беду.

В марте 1989 года всплеск солнечной активности привел к сильнейшему скачку напряжения, из-за которого более шести миллионов человек остались без электричества на северо-востоке США и Канады. Солнце выделило столько энергии, что спутники сошли с орбиты, в Калифорнии стали непроизвольно открываться и закрываться двери гаражей, а полярное сияние можно было наблюдать даже на Кубе.

Возможно, это не единственные неприятности, доставленные солнечными вспышками. Существует любопытная корреляция между всплесками солнечной активности и эпидемиями гриппа. В двадцатом веке шесть из девяти мощных всплесков солнечной активности совпали с массовыми вспышками гриппа. Так, самая смертоносная вспышка гриппа в столетии, унесшая миллионы жизней с 1918 по 1919 год, последовала вслед за максимумом солнечной активности 1917 года. Конечно, это может быть лишь совпадением.

Считается, что эпидемии и вспышки болезней становятся следствием либо дрейфа антигенов, когда в ДНК вируса происходит мутация, либо антигенной изменчивости, когда вирус заимствует новые гены из родственного ему штамма. Если дрейф или изменчивость оказываются достаточно сильными, наш организм перестает распознавать вирус и лишается возможности бороться с ним при помощи антител – ничего, кроме проблем, это не несет. Такую ситуацию можно сравнить с беглым преступником, который сделал пластическую операцию и фальшивые документы, чтобы преследователям не удалось его опознать. Что приводит к дрейфу антигенов? Мутации, которые могут быть вызваны облучением. Между прочим, каждые одиннадцать лет солнце начинает облучать значительно сильнее, чем обычно.

Возможность для эволюции появляется тогда, когда мутация в том или ином организме случается в ходе репродуктивного процесса. Чаще всего эта мутация приводит к негативным последствиям либо вовсе оказывается нейтральной. В очень редких случаях мутация наделяет своего носителя каким-то преимуществом, повышающим его шансы на выживание и размножение. Тогда к делу подключается естественный отбор, в последующие поколения происходит распространение мутации среди популяционной группы – это и есть эволюция в действии. Адаптация, наделяющая особь по-настоящему значительными преимуществами, в конечном счете распространится по всему виду, как это происходит в случае глобальной эпидемии гриппа, когда вирус гриппа обретает новые свойства. Вместе с тем, по мнению ученых, полезные мутации являются лишь счастливой случайностью.

Важно понимать, что преимущество для одного вида может оказаться недостатком для другого – адаптация, позволяющая болезнетворным бактериям сопротивляться действию антибиотиков, является преимуществом для бактерий, однако человеку от нее достаются сплошные проблемы.

Если следовать этой теории, то получается, что геному любого живого существа, будь оно большим или маленьким, не хватает способности целенаправленно реагировать на генетическом уровне на изменения среды обитания, угрожающие его способности выживать и размножаться. В этом случае ему приходится полагаться на удачу в поиске полезной мутации – во всяком случае, так считается. Когда у распространенного штамма стрептококковой инфекции в ходе эволюции появляется признак, помогающий ей противодействовать антибиотикам, – это лотерея. Когда люди эволюционировали так, чтобы пережить быстрое наступление позднего дриаса, это тоже была чистая удача. Имеет смысл подчеркнуть, что ученые полагали, будто условия окружающей среды влияют на весь естественный отбор в целом, а не на появление отдельных мутаций. Все мутации были случайностью, а в ходе естественного отбора из них уже отсеивались те, что были полезными.

Проблема этой теории в том, что она лишает эволюции самого процесса эволюции. В конце концов, какая мутация может быть полезнее той, что позволила бы геному целенаправленно реагировать на изменения условий окружающей среды, а затем передавать эти полезные адаптации следующим поколениям? Разумеется, эволюция отдала бы предпочтение мутации, которая помогала бы организму искать методы адаптации, повышающие его шансы на выживание. С этим нельзя не согласиться, потому что иначе получилось бы, что единственное, что в жизни не подвержено эволюционному давлению, – это эволюция сама по себе.