Сергей Ястребов - От атомов к древу. Введение в современную науку о жизни

Любой геном — это в некотором смысле архив, документирующий события, происходившие на всем протяжении эволюционной линии от последнего общего предка всех живых организмов (или, во всяком случае, клеточных организмов, если мы говорим о них) до обладателя этого генома. Конечно, следы многих событий в конце концов стираются из генома начисто, и с этим ничего не поделаешь: «Полностью утраченная информация, не сохранившаяся ни в одном экземпляре, восстановлена быть не может» [541] Ляпунов А. А. О соотношении понятий материя, энергия и информация. Тезисы доклада, написанного для Международного конгресса по философии (Варна, 1973) // Ляпунов А. А. Проблемы теоретической и прикладной кибернетики. — М., Наука, 1980, 320–323. . С другой стороны, бывают и такие эволюционные новшества, которые запечатлеваются в геноме очень четко — так, что «прочитать» их следы можно даже спустя миллиарды лет. «Впечатанные» в геном свидетельства в принципе могут воспроизводиться из поколения в поколение сколь угодно долго. Причем все они заключены внутри сложной упорядоченной структуры, дающей возможность их послойно датировать. Это означает, что наряду с палеонтологической летописью, которая интенсивно изучается с начала XIX века, в распоряжении биологов теперь есть еще одна настоящая летопись — генетическая. Как и палеонтологическая летопись, она неполна, но зато любой ее сохранившийся фрагмент несет огромное количество информации.

Установление родства между организмами — далеко не единственная, но, безусловно, очень важная задача эволюционной биологии. Сейчас эта задача частью уже решена, а частью активно решается. Неудивительно, что книги на эту тему быстро устаревают, и данная книга не составит исключения. Особенно это относится к главе 15, которая местами, вероятно, успеет устареть еще до выхода книги из печати. Избежать этого невозможно: скорость открытий в области мегасистематики сейчас такова, что любая сводка должна обновляться по меньшей мере раз в год, а иногда и быстрее. Например, супергруппа Excavata все более четко разбивается современными исследованиями на две самостоятельные супергруппы — Discoba и Metamonada, которые независимо отходят от «корня» общего древа эукариот [542] Simpson A. G. B., Slamovits C. H., Archibald J. M. Protist diversity and eukaryote phylogeny // Handbook of the Protists. Springer, 2017, 1–21. . Вместо супергруппы Opisthokonta на эволюционном древе эукариот все чаще появляется супергруппа Obazoa, включающая тех же опистоконтов плюс две небольшие группы примитивных жгутиконосцев [543] Leontyev D. V., Schnittler M. The Phylogeny of Myxomycetes // Myxomycetes, Academic Press, 2017, 83–106. . Загадочную ветвь криптомонад в последнее время сближают с архепластидами, то есть с растениями — в противовес старой системе, причислявшей криптомонад к хромальвеолятам [544] Janouskovec J. et al. A new lineage of eukaryotes illuminates early mitochondrial genome reduction // Current Biology , 2017, V. 27, № 23, R1270–R1271. . С другой стороны, на молекулярных деревьях, построенных с учетом новейших данных, регулярно возникает сестринская по отношению к ризариям ветвь, состоящая из страменопилов и альвеолят — а это означает, что систематики, возможно, поторопились с «закрытием» группы Chromalveolata: не достаточно ли было просто изменить ее состав, выкинув оттуда криптомонад и гаптофит? Наконец, в феврале 2018 года, когда эта книга уже версталась, вышла авторитетная и основанная на большом наборе новых данных работа, показывающая, что коллодиктион (многократно здесь упоминавшийся) вместе с двумя другими «микроцарствами» малоизвестных протистов образует целую супергруппу, сестринскую по отношению ко всем одножгутиковым (Unikonta = Amorphea) [545] Brown M. W. et al. Phylogenomics places orphan protistan lineages in a novel eukaryotic supergroup // Genome Biology and Evolution , 2018, V. 10, № 2, 427–433. . И конечно же, «продолжение следует». Остается лишь посоветовать интересующимся этой темой следить за научными новостями, благо освещаются они сейчас неплохо, а тема — и впрямь интригующая.

Подчеркнем примечательную вещь. Все перечисленные изменения касаются новой мегасистемы, которая оформилась только на рубеже XX–XXI веков. Преемственной по отношению к старой мегасистеме (разбивавшей живые организмы на два, три, четыре или пять царств) она не является. Можно утверждать, что современная мегасистема соотносится со старыми системами живой природы (образца «животные — растения — грибы — протисты — бактерии…») так же, как современная астрономия, во всей ее красе и славе, соотносится с геоцентрической системой Птолемея. С точки зрения истории науки это утверждение будет верным буквально, без всяких преувеличений. И это прекрасно! Нам выпало жить в годы, когда новая научная картина мира (во всяком случае, биологическая) формируется прямо на глазах.

Будем помнить, что построение филогенетического древа, отображающего — в идеале — родственные связи абсолютно всех земных живых организмов, в любом случае станет только первым шагом к настоящему, глубокому познанию эволюционного процесса. Как механизмы эволюции, так и ее результаты невероятно многообразны. Известный американский биолог Стивен Гулд говорил по этому поводу:

«Проблема с историей жизни состоит в том, что у нас есть только один эксперимент. Благодаря огромному биохимическому сходству мы понимаем, что вся жизнь на Земле произошла из одного источника. Тем самым у нас нет никакого ответа на главный вопрос: должна ли любая жизнь быть устроена так, как она устроена на Земле, или мы наблюдаем всего одну возможность, осуществившуюся на фоне сотни миллионов нереализованных альтернатив?» [546] Текст интервью, из которого взято это высказывание, выложен в сети по адресу: http://www.pbs.org/lifebeyondearth/resources/intgouldpop.html

Сам Гулд, насколько можно судить, склонялся ко второму варианту ответа. Если бы историю Вселенной можно было каким-то непостижимым образом повторить, возникла ли бы в ней хоть какая-нибудь жизнь? И если да — то как бы она выглядела? К чему пришла бы жизнь на Земле, если бы не было столкновения, породившего Луну, или «Земли-снежка», или пермского кризиса (см. главы 16, 17)? За всеми этими поворотами и развилками скрываются возможности, которых мы, скорее всего, никогда не сможем даже вообразить (как сказал писатель Олег Ладыженский: «Вся западная мифология не смогла придумать кенгуру»). Вряд ли кто-нибудь мог бы предсказать, например, такое уникальное событие, как возникновение эукариот, точный механизм которого до сих пор остается загадкой (см. главы 10, 14). Вряд ли инопланетный биолог, посетивший Землю в мезозойскую эру, мог бы предсказать великую эволюционную судьбу тогдашних млекопитающих. Или, скажем, если бы тот же биолог попал три миллиона лет назад в Африку и встретил там странных прямоходящих обезьян — смог бы он предсказать, что именно эти нелепые и малочисленные существа создадут великую письменную культуру, преобразуют облик планеты, выйдут в космос?..