Фрэнк Райан - Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза

И как же удивительно, что в том же историческом здании, в зале, украшенном знаменитой картиной, изображающей Дарвина и Уоллеса, наш двухдневный юбилейный семинар начался с блестящего выступления Линн Маргулис, выдающейся американской исследовательницы, профессора университета Амхёрста и одной из основательниц современной симбиологии! Темой ее пленарного доклада было развитие первых ядерных форм жизни в протерозойской эре, более двух миллиардов лет назад, на ранней стадии развития биосферы, когда в атмосфере еще не было кислорода. Согласно предложенной Маргулис теории эндосимбиоза, первые обладающие ядром клетки родились из слияния двух подобных бактериям одноклеточных организмов. Первый — это быстро плавающая спиралевидная (наподобие вызывающей сифилис спирохеты) серная бактерия. Второй — это археобактерия (их теперь называют иногда «археями»), подобная микроорганизмам, ныне обитающим в горячих источниках Йеллоустонского парка. Этот архей существовал в метаболическом симбиозе с древней спирохетой, питаясь выделяемыми ею соединениями серы. Со временем оба организма слились, дав начало эукариотическим формам жизни.

Позднее, с появлением первых сине-зеленых цианобактерий в прибрежной полосе древних морей — предшественников нынешних хлоропластов в растениях и водорослях, — появилась форма жизни, способная улавливать энергию солнца и производить кислород в результате жизненного процесса. Со временем это привело к нынешней атмосфере Земли. Затем, около миллиарда лет назад, предшественники митохондрий, дышащие кислородом бактерии, присоединились к растущему голобионтическому союзу и дали начало нынешнему разнообразию жизни: растениям, животным, грибам и некоторым протистам. Потому весьма уместным оказалось и награждение спустя полгода Линн Маргулис наряду с другими светилами биологии, за вклад в биологию в целом и эволюционную биологию в частности, серебряной медалью Дарвина — Уоллеса. И я пользуюсь возможностью выразить в этих строках мою благодарность этому замечательному и дальновидному исследователю за поддержку и вдохновение моих скромных изысканий в области симбиоза с вирусами. Ее и Луиса Вильярреала я считаю теми, кто побудил меня заняться эволюционной биологией и очертил мои интересы в ней.

В октябре того же года я вступил в Международное сообщество симбиологов и получил приглашение написать небольшую популярную статью «о симбиотическом потенциале вирусов» для журнала сообщества. Эта статья появилась в весеннем выпуске журнала за 2004 год. Вот таким скромным образом идея симбиоза с вирусами была впервые представлена научному сообществу. А в сентябре 2005 года я получил письмо по электронной почте от Мэрилин Руссинк, исследовательницы вирусов растений из Фонда Самуэля Робертса Нобля в США. Она проинформировала меня о том, что добыла мой адрес у Луиса Вильярреала и берет на себя смелость переслать мне только что законченную обзорную статью, принятую в печать в журнал «Нейчур ревьюз».

«Я хочу выразить вам свою благодарность за книгу „Слепое пятно Дарвина“, — написала она. — Она подвигла меня начать исследования в этом направлении. Теперь она — обязательное чтение в моей лаборатории».

Конечно, мне ее интерес весьма польстил. Кроме того, мне очень понравилась ее статья — свежестью взгляда и ясностью изложения. В сущности, Руссинк проанализировала всю эволюцию вирусов растений, сравнивая и противопоставляя «эгоистическую» эволюцию путем мутаций и последующего отбора с симбиогенезом как движущей силой эволюции. В заключение она написала: «Полагаю, оба вида эволюции происходят в соответствующих обстоятельствах, но эволюция путем симбиотической ассоциации (симбиогенез) — наиболее вероятная модель для многих эволюционных ситуаций, сопровождавшихся быстрым изменением вида либо формированием нового вида» [95] Roossinck M. J. Symbiosis versus competition in plant evolution. Nature Reviews Microbiology 2005; 3: 917–924. .

Несколько месяцев спустя я поинтересовался у Луиса Вильярреала и Мэрилин Руссинк, не хотят ли они объединиться со мной в группу, целью которой стало бы объяснять наши вирусологические идеи симбиологам на грядущем Мировом конгрессе симбиологического общества в Вене. Оба согласились. Вот так впервые в истории общества в современном университетском кампусе, расположенном в сердце старого города прекрасной Вены, мы представили концепцию симбиоза с вирусами. Вильярреалу довелось председательствовать на утренней секции, и начал ее он с важнейшей темы: созидательной роли вирусов в эволюции их носителей. Я рассказал о том, как именно определять симбиоз с вирусами и как понимать его в приложении к человеку. Я ожидал, что Руссинк расскажет о роли симбиогенеза в эволюции вирусов растений, но она предупредила: доклад ее будет по другой — и совершенно новой — теме. И в самом деле, мы все были удивлены — она рассказала о принципиально новом эксперименте по поиску неизвестных вирусов, основанном на симбиотической методологии. И почти сразу эксперимент привел к успеху: был обнаружен новый вирус, живущий в симбиозе с растениями, растущими в засушливом районе Йеллоустоунского парка. Вирус этот поражал грибок, поражавший, в свою очередь, тропическое прутьевидное просо, растущее на почвах вблизи геотермальных источников. Известно, что этот грибок сообщает растению теплоустойчивость, — то есть налицо классические признаки симбиоза. Но когда грибок был «излечен» от обнаруженного вируса, пораженное грибком растение оказалось неспособным перенести жар и сухость и погибло. Когда же вирус был снова введен в грибок, к просу вернулась теплоустойчивость. Последующие исследования Руссинк и ее коллег показали: вирус, скорее всего, участвует в метаболическом процессе, обеспечивающем выживание партнеров этого трехстороннего симбиотического союза [96] Márquez L.M., Redman R. S., Rodriguez R. J., Roossinck M.J. A virus in a fungus in a plant: three-way symbiosis required for thermal tolerance. Science 2007; 315: 513–515. .

Для меня этот результат был в особенности важен и знаменовал новый шаг в вирусологии и симбиологии: впервые биолог посмотрел на природу сквозь призму симбиотической методологии и сумел выделить дотоле неизвестный, явственно существующий в симбиозе вирус. Аргументы, представленные в трех наших докладах, оказались настолько убедительными, что организаторы конгресса попросили меня и Вильярреала написать две связанных друг с другом статьи, где бы определялся симбиоз с вирусами с точки зрения симбиологии и рассматривался процесс взаимодействия вируса с носителем на протяжении эволюции жизни на Земле. Обе эти статьи были опубликованы в специальном выпуске журнала «Симбиология» в 2007 году [97] Villarreal L.P. Viral persistence and symbiosis: are they related? Symbiosis 2007; 43:1–9. Ryan F.P. Viruses as symbionts. Symbiosis 2007; 44: 11–21. .