Аркадий Эйзлер - Анатомия страсти

Но и это не все: оказывается, природа наделила все биологические организмы действенными механизмами антиселекционной защиты. Сюда относится, прежде всего, способность самовосстановления и проведения «ремонтных работ» в участках ДНК, измененных в результате посягательств. Большинство таких защитных систем работает по принципу «всё или ничего». Если анализирующий контрольный механизм получает информацию от ДНК, что ущерб, нанесенный ей, не может быть компенсирован, клетка отмирает.

Правомерен вопрос: не слишком ли дорого обходится клетке защитный механизм, требующий самоликвидации ее важнейших органелл (постоянных структур)? По-видимому, здесь мы должны учитывать два обстоятельства. Во-первых, существует так называемая эшелонированная оборона клетки, в которой митоптоз – защита от токсичных активных форм кислорода (АФК) – является последним редутом. Этот механизм включается только в тех случаях, когда все предшествующие линии антиоксидантной защиты оказываются недостаточными. Во-вторых, есть все основания считать, что клетка может идти на самые серьезные жертвы в случаях, когда под угрозой оказывается ее геном, подвергающийся атакам АФК, что служит главной причиной повреждения генетического аппарата. А так как защита ДНК представляет собой важнейший приоритет для любого организма, то нарушение генетической программы, создаваемой миллиардами лет, может привести к необратимым и трагическим последствиям не только для клетки, но и для всего организма, его популяций и даже самого вида.

Вот почему, когда возникает серьезный риск потери жизнеспособности ДНК, вступает в действие жестокий принцип «самурайского закона биологии»: «Лучше умереть, чем ошибиться», – означающий, что любая сложная биологическая система всегда готова к самоликвидации. Она кончает с собой, если ее состояние становится опасным для существования другой системы, занимающей более высокую ступень в иерархии организации жизни.

Есть основания полагать, что данный принцип используется живыми системами в целях защиты не только ДНК, но и других наиболее сложных программ, определяющих, например, поведение высших организмов.

Израильский ученый Ц. Ливнех (Z. Livneh), однако, доказал, что механизм не настолько бескомпромиссен: существует шкала толерантности выявленных ошибок ДНК, и если степень повреждения лежит в нижней ее части, то восстановительные работы продолжаются. При этом очень часто возникают мутации, что позволило Ливнеху сделать выводы о быстром привыкании организма, например, к антибиотикам (Proceedings of the National Academy of Sciences, 97).

Существует еще один до сих пор не известный феномен защиты биологических существ от селекционных ножниц перманентной эволюции.

Предполагается, что общей праматерью всего человечества является «митохондриальная Ева», проживавшая в Африке сто-двести тысяч лет назад. Митохондриальная ДНК наследуется только по материнской линии, что дает право предположить, что все современное человечество – потомки выходцев из Африки, хотя не исключено и смешение с более древним евразийским населением. Основанием для такого предположения послужили исследования митохондрий – так называемых энергетических фабрик клеток, обладающих собственной ДНК, относительно образования которых существуют различные теории.

Возможно, их предшественницы некогда были самостоятельными организмами. По-видимому, они все еще ведут себя как оккупанты, что свойственно исключительно человеку, т.е. они «внедрились» в хромосомы уже после того, как шесть-восемь миллионов лет назад появился Homo sapiens sapiens, каким он является в наши дни. Тогда наследственность ДНК еще не сконцентрировалась в ядре клетки: так называемые настоящие ядра клеток развились позже. Многоцелевые организмы, образовавшиеся из них, оказались лишь вариациями одной и той же темы, которые характеризовали не только развитие ядра, но и образование из них новых частей, перенимающих определенные задачи, точно так же, как различные части человеческого организма реализуют различные функции его жизнедеятельности. Поскольку митохондриальная ДНК не подвергается рекомбинации, изменения в ней могут происходить исключительно посредством редких случайных мутаций.

Сравнивая последовательность митохондриальной ДНК с возникшими в ней со временем мутациями, ученые могут не только определить степень родства современных людей, но и приблизительно вычислить время, необходимое для накопления мутаций в той или иной популяции. Так можно вычислить и эпоху, когда мутация еще не существовала, а предковая популяция людей была генетически однородной.

Но ученых интересовала не только эволюция женских хромосом. Исследователи Стенфорда изучили развитие Y-хромосомы, передающейся от отцов к сыновьям и определяющей мужской пол наследников. При исследовании этих хромосом у более тысячи мужчин из двадцати одной страны ученые были поражены неожиданными результатами, обнаружив на Y-хромосоме значительно меньше генетического многообразия, чем на митохондриях. Исследователи пришли к выводу, что «Адам», или, более точно выражаясь, праотец современных мужчин, пятьдесят-семьдесят тысяч лет назад тоже жил в Африке (Nature Genetics, 26)..

Почему же выжили мужские наследники именно этого основателя сильной половины человечества?

Существуют только предположения и домыслы. Возможно, Y-хромосома имела преимущества, которые обеспечили лучшие шансы для выживания или более высокую степень фертильности. Возможно так же, что эти хромосомы перешли по наследству от родственников, которые обладали какими-то исключительными возможностями, способностями или приоритетами, предоставившими им лучшие шансы для размножения.

В любом случае исследования показали, что современный человек – уроженец Африки, и именно оттуда он примерно сорок четыре тысячи лет назад начал победоносное шествие в Азию и на другие континенты, не склоняя головы перед селекционными процессами эволюции, а используя их на благо себе.

А вот и новое сенсационное сообщение микробиологов, предопределяющее судьбу сильной половины человечества. Речь идет не о сиюминутных, подобных апоптозу, междоусобицах, а о битвах, исход которых запрограммирован на миллионы лет вперед. К удивлению исследователей, гордая своим долголетием Y-хромосома может прекратить свое существование на нашей планете. Ученые предсказывают ее саморазрушение в течение следующих десяти миллионов лет под напором женской хромосомы Х (Graves, J.A.M. 2004. The degenerate Y chromosome – can conversion save it? Reproduction Fertility and Development, 16). Даже простой обыватель вздрогнет, узнав такую новость, несмотря на то, что это предсказание может сбыться в будущем, не укладывающемся в рамки наших понятий о времени.