Парадоксы эволюции. Как наличие ресурсов и отсутствие внешних угроз приводит к самоуничтожению вида и что мы можем с этим сделать - Алексей Аркадьевич Макарушин

механизм, похоже, на самом деле гораздо более древний, чем может показаться: он достаточно распространен среди одноклеточных эукариот и, как ни удивительно, обнаруживается и у прокариот (Teulière J., Bhattacharya D., Bapteste E., 2020, Shi Cet al., 2020). У некоторых из них также предполагается существование смертной соматической линии, берущей на себя всю тяжесть накопленных родительских дефектов протеома, РНК-ома, мембран и клеточной стенки, и потенциально бессмертной зародышевой линии, освобожденной от «грехов» родителей искупительным самопожертвованием своей сестры. И в целом это совершенно естественным образом вытекает и из энтропийных и информационных оснований биологических систем (УПС: глава IV), обосновывающих необходимость периодического «забывания» накопленной информации (тезауруса) биологической системы ради устойчивости, или что то же, развития в изменяющейся окружающей среде. Как клеточное половое слияние асимметричных гамет, так и асимметричное деление (возможно, более распространенное, чем можно изначально предполагать) совершенно логичным образом ведут к возникновению двух эволюционно неравнозначных клеточных линий: эволюционно более значимых зародышевых линий и гораздо менее значимых (если вообще значимых) соматических линий. В наиболее предельной форме это различие и его значение выражены в двух теориях, возникших почти одновременно: уже упоминавшейся теории эгоистичного гена Ричарда Докинза (Dawkins R., 1976, Докинз Р., 1993), постулирующей, что организмы – лишь машины выживания и передачи генов, и теории одноразовой (или расходуемой) сомы (Disposable Soma Theory) Томаса Кирквуда (Kirkwood T. and Holliday R., 1977).

Если зародышевые линии по умолчанию бессмертны, передавая эстафету генетической информации от поколения к поколению, то соматические линии смертны: они созданы лишь для того, чтобы элегантно обеспечить передачу генетической эстафетной палочки между поколениями зародышевой линии и более не мешать этой эстафете.

Именно в этом смысле появление митохондрий, как ключевой эпизод эукариогенеза, вывело жизнь на принципиально иной уровень сложности (УПС: глава IV), привнесло на Землю как видимую макроскопическую жизнь и все ее прекрасные проявления, но и, как предоплату за эту красоту – феномен неизбежной смерти. Неужели весь смысл существования соматического организма состоит только в обеспечении эстафеты между гаметами в условиях естественного отбора? В этом смысле гигантские изменения, произошедшие на Земле, затронувшие весь ее внешний вид, ее излучение, ее геологию, да что там говорить – кардинально изменившие динамику энтропии в привязанной к ней части пространства, выглядят невероятно чрезмерными. Если сам смысл поддержания «эгоистичности» генов имеет, в конце концов, энтропийные основания, оправданны ли в сущности минимальные, казалось бы, энтропийные достижения на микроуровне нуклеотидных последовательностей такими, весьма существенными в масштабах Земли, энтропийными сдвигами? Теория Геи-Земли Линн Маргулис и Джеймса Лавлока, напротив, однозначно ставит на первое место саморегуляцию единого геобиологического суперорганизма, где эволюция живого – всего лишь один из инструментов ее саморегуляции, что позволяет рассуждать далее в русле всеобщего «самурайского закона биологии» (Скулачев В.П., 1999; 2002): «Любая достаточно сложная биологическая система (от автономной органеллы вроде митохондрии и выше) располагает механизмом самоликвидации. Она кончает с собой, если становится потенциально опасной для существования системы, занимающей более высокую ступень в иерархии жизни». То есть митоптоз, по этой логике, можно считать самоликвидацией на уровне митохондрии «для спасения» клетки (хотя технически это все-таки скорее ближе к аутофагии: «съеданию» митохондрии внешними по отношению к ней акторами), апоптоз – на уровне клетки ради организма, феноптоз – на уровне организма ради, очевидно, популяции. Дальнейшие рассуждения, переходящие на уровень популяций, видов и биоценозов, ведут к чистым спекуляциям на тему «эйдоптоза» («самоликвидации» популяции), «геноптоза» (вида) и «коэнозоптоза» (биоценоза).

Рождение разлома

Полярной звездой для последних двух глав служила следующая простая мысль: 2 миллиарда лет раздельной эволюции бактерий и архей дали им время создать практически совершенные биохимические и молекулярно-биологические механизмы, позволившие им и далее абсолютно безбедно раздельно просуществовать еще почти 2 миллиарда лет вплоть до наших времен, и, можно быть уверенными, много далее. Не просто протянуть эти миллиарды лет, а безусловно господствовать на Земле все это время как по совокупному числу своих генов среди клеточных существ (вирусных генов, разумеется, на Земле абсолютное большинство, но мы отнесем вирусы к неклеточным объектам биологии), разнообразию видов (чтобы не обозначал этот термин для прокариот), разнообразию биохимических механизмов и совокупной биомассе.

Уникальный, даже случайный – один из миллиардов попыток! – но предопределенный биофизической логикой успешный случай слияния археи и бактерий, породивший новую эволюционную «общность» – эукариотический организм, передал ему в наследство как минимум два предковых безупречно согласованных внутри себя комплекса механизмов. Но вместе с тем передана если и не конфликтность, то гораздо меньший уровень согласованности между этими комплексами, унаследованными от бактерий и асгардархеями.

Если понимать болезни и смерть как критические и закритические изменения суперсистемы живого организма и рассматривать их с учетом теории самоорганизованной критичности (СОК), то можно предположить, что лавинообразные сломы системы с большей вероятностью должны проходить между сравнительно менее увязанными друг с другом конгломератами связей, в рассматриваемом случае – имеющими разное происхождение: архейное или бактериальное (табл. 4).

Эти конгломераты связей могут быть наложены и на более фундаментальные отношения, лежащие в основе живого, которые были рассмотрены в главе VI: условно «вирусно-индивидуалистические» и «кооперативно-клеточные». Применительно к классическому примеру СОК – нарастающей и осыпающейся кучи песка, если в песке есть более плотные («мокрые») конгломераты, чем средняя плотность кучи, то очевидно, что в большинстве случаев разломы, порождающие лавины, будут проходить возле границ этих конгломератов (хотя практически невозможно предсказать, где именно) или «разламывая» их в наиболее слабых местах.

Таблица 4. Наиболее вероятное происхождение ключевых функциональных систем эукариот (на основе таблицы 7.2 в книге «Логика случая», Е. В. Кунин, 2012)

Разумеется, это всего лишь практически недоказуемая образная формулировка в отношении болезней и здоровья эукариот, включая человека: большая уязвимость связей между механизмами архейного и протокариотического происхождения или, в обратной логике, сводимость значительного числа заболеваний к нарушенным связям между механизмами разной исходной природы. Проверить последнее хотя бы в первом приближении уже гораздо легче: попытке такой проверки будут посвящены две последние главы. Но перед этим необходимо чуть более подробно рассмотреть другой очень важный фактор, происходящий из тех же туманных времен возникновения и формирования современных форм жизни, один из аспектов которого в последнее время находится в фокусе научных исследований и научно-популярной литературы, другой, однако, находится в относительной тени. Речь идет о том, например, что беспокойные, но менее удачливые по сравнению с альфа-протеобактериями соседи наших асгардархейных предков никуда не делись, они продолжали жить рядом (и часто внутри) всех наших уже эукариотических и особенно многоклеточных предков, готовые в любой момент «вгрызться» в их плоть, получить комфортную экологическую нишу для