Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Однако, какими бы жестокими ни были тасманийские дьяволы, они оказались в беде. По всему острову прокатилась эпидемия необычного заболевания, не похожего ни на что из когда-либо виденного ветеринарами [883] См.: Ostrander, Davis, and Ostrander 2016; Ujvari, Gatenby, and Thomas 2016b; Ujvari, Papenfuss, and Belov 2016; Ujvari et al. 2014. : у дьявола образуется и начинает расти нечто мясистое во рту или рядом. В течение нескольких недель это образование продолжает раздуваться, и через пару месяцев животное умирает от голода или удушья.

Эти разрастания впервые были обнаружены в 1996 г. у животных в северной части Тасмании, а в последующие несколько лет они распространились по всему острову, убив десятки тысяч дьяволов. К началу 2000-х гг. создалось впечатление, что этот вид может исчезнуть в ближайшие несколько десятилетий от заболевания, причину которого ученые не понимали. Понадобились годы, чтобы выяснить, что эти дьяволы были химерами, а их раковые опухоли произошли из клеток давно умершего животного.

Мерчисон и другие аспиранты пытались разгадать, чем же больны дьяволы. На отдельном животном заболевание выглядело как опухоль (поэтому его назвали лицевой опухолью тасманийского дьявола). Но, как когда-то впервые показал Бовери, обычная опухоль мозаична и развивается из собственных клеток животного в силу нескольких последовательных мутаций, которые накапливаются у этой линии клеток. Сообщения о новых случаях лицевой опухоли дьявола приходили волнами одна за другой, это выглядело как чудовищная эпидемия.

Некоторые коллеги Мерчисон предположили, что виноват вирус. Среди них существуют такие, что вызывают рак, заражая клетки и изменяя их биохимию. Однако между моментом, когда вирус проникает в хозяина, и развитием рака могут пройти годы. А ведь лицевая опухоль у дьяволов росла значительно быстрее. Еще бóльшие сомнения в вирусной гипотезе возникли, когда ученые тщательно исследовали непосредственно опухоли. Их клетки не были мозаичными, образовавшимися из зиготы самого животного. Они имели совершенно иное расположение полос при окрашивании хромосом, а это означало их происхождение от другого животного. Тасманийские дьяволы оказались самыми настоящими химерами.

Еще какое-то время спустя австралийский генетик Кэти Белов провела более тщательное исследование. Совместно с коллегами она секвенировала микросателлитные последовательности из опухолей и здоровых тканей нескольких дьяволов. ДНК опухолевых клеток не совпадала с ДНК здоровых того же животного. Но она была такой же, как в раковых клетках дьяволов, умерших за десятки миль оттуда. Это выглядело, будто всем больным дьяволам провели пересадку раковых клеток из одной опухоли.

Обнаружив в тасманийском лесу сбитого автомобилем дьявола, Мерчисон прямо там, на месте, решила, что займется изучением опухолей. В то время новые мощные технологии чтения геномов только-только стали доступными для небольших групп ученых. В 2009 г. Мерчисон привезла образцы тканей, взятые у погибшего на дороге животного, в Институт Сенгера, чтобы изучить ДНК опухоли глубже, чем кто-либо делал это ранее.

В геноме опухоли произошло много изменений, но Элизабет смогла проследить его прошлое сквозь поколения [884] Murchison et al. 2012. . Она нашла в клетках пару X-хромосом, но никаких следов Y-хромосомы не было. Значит, впервые этот рак возник у самки дьявола. Затем Мерчисон занялась выяснением, в каких именно клетках он появился. Она секвенировала микроРНК клеток опухоли и нашла комбинацию молекул, обычно встречающихся только у одного их типа. Это были шванновские клетки – элементы нервной ткани, которые оборачиваются главным образом вокруг нейрона, образуя изолирующий слой, улучшающий передачу сигнала [885] Murchison et al. 2010. .

Проведенные Мерчисон исследования показали, что в какой-то момент в начале 1990-х гг. в северо-восточной части острова у одного тасманийского дьявола развился рак. Вероятно, первоначально мутации возникли в шванновской клетке. Потомки одной раковой клетки образовали опухоль. Во время драки другой дьявол откусил кусок опухоли первого. Раковые клетки не погибли, что могло бы произойти, попади они в желудок нападавшего и переварившись там. Вместо этого они задержались в его пасти, где им удалось закопаться в слизистую оболочку щеки и образовать метастазы, которые проникли в другие ткани его головы.

Раковые клетки продолжали делиться и мутировать, пока не прорвали кожу на морде второго дьявола. В какой-то момент его тоже укусили и новый нападавший получил раковые клетки. Один носитель, если он был особенно агрессивен, мог передать рак нескольким другим дьяволам и таким образом ускорить распространение заболевания. Передаваясь от одного хозяина к другому, раковые клетки приобрели около 20 000 новых мутаций.

Как бы странно это ни звучало, заразный рак дьяволов не исключал его наследственности. Все опухоли, развившиеся у тысяч тасманийских дьяволов, были связаны друг с другом непрерывной линией, идущей от одного предка – шванновской клетки той самки. Однако термины, которые мы обычно используем, говоря о наследственности, не могут описать происходящего в Тасмании.

Согласно нашим представлениям о наследственности, которые были сформированы еще Августом Вейсманом, шанс на бессмертие имеют зародышевые клетки. А сейчас бессмертие сама себе приобрела группа соматических клеток млекопитающего, распространившаяся из своего первоначального тела в новые. Первая раковая шванновская клетка умерла внутри тасманийского дьявола несколько десятков лет назад вместе с жертвой того рака. Но опухоли выжили, поскольку оказывались на участке тела, подходящем для того, чтобы другой тасманийский дьявол откусил от них кусок и предоставил им новый дом.

Исследования Элизабет Мерчисон показали, насколько наследственность многокомпонентна. Это – не жесткий закон, а процесс, который возник из биологических элементов и приобрел разные формы. И все же сами по себе лицевые опухоли дьявола вызывали бы не более чем философский интерес. Можно было бы просто не обращать на них внимания, считая, что это некая специфика необычного вида, живущего в удаленном уголке земли. Однако заразные виды рака широко распространены по всей планете.

Мерчисон знала, что существует по крайней мере еще одна форма заразного рака: трансмиссивная венерическая опухоль собак (сокращенно ТВО). Это особенно неприятное заболевание, при котором опухоли вырастают вокруг гениталий. Заболевание встречается во многих странах, оно особенно распространено среди бездомных собак. Поскольку его проявления бросаются в глаза своим отвратительным внешним видом, владельцы домашних животных быстро его замечают и незамедлительно приводят своих питомцев к ветеринару.