Аланна Коллен - 10% Human. Как микробы управляют людьми

У преподавателей биологии есть любимый фокус: они просят учеников встать, развести руки в стороны и представить себе, что на этом отрезке, как на шкале, умещается вся история нашей планеты. На самом кончике среднего пальца правой руки обозначено время образования Земли — 4,6 миллиарда лет назад. Кончик среднего пальца левой руки обозначает сегодняшний день. Промежуток времени от кончика среднего пальца правой руки до ее локтя ушел на то, чтобы горные породы Земли остыли, после чего возникла первая жизнь в форме бактерий. От возникновения этих примитивных существ до появления простейших животных прошло 3 миллиарда лет, так что следующая важная отметка на нашей «ручной» шкале находится на предплечье чуть выше левого запястья. Млекопитающие во всем их многообразии возникнут на среднем пальце левой руки, а мы, люди, появимся лишь на самом краешке ногтя этого пальца. Об этом уже не раз говорили до меня: достаточно лишь срезать этот ноготь — и все следы нашего существования исчезнут.

История Земли

Итак, животные никогда не жили отдельно от бактерий. Существование тех и других настолько тесно связано, что внутри почти каждой клетки живут потомки первых бактерий. Поглощенные более крупными клетками, эти бактерии жизненно необходимы, так как каждая из них специализируется на превращении молекул пищи в энергию. Это митохондрии — «электростанции» наших клеток, которые преобразуют еду в энергию путем кислородного дыхания. Эти бывшие бактерии, играющие сейчас столь же важную роль в жизни многоклеточных организмов, что и на заре существования царства животных, уже настолько встроились в нас, что мы считаем их неотъемлемой частью наших клеток, а не самостоятельными микроорганизмами. Митохондрии — это, образно говоря, микроскопические «посольства», через которые были скреплены самые ранние договоры о союзе и сотрудничестве, заключенные между двумя кардинально различными группами организмов. С тех самых пор самые маленькие организмы всегда работали в одной команде с более крупными.

Эволюция митохондрий

Принцип образования этих союзов можно понять, поглядев на филогенетическое дерево, или «древо жизни». Если нарисовать эволюционное дерево, показывающее взаимосвязи между видами млекопитающих, и другое дерево — с бактериями, населяющими этих млекопитающих, — то станет ясно, что эти группы прошли эволюционный путь вместе. Эти два дерева являются отражениями друг друга: там, где один вид млекопитающих разделяется на два, свойственные им микробы тоже разделяются, и дальше каждый новый подвид развивается уже самостоятельно, вместе с новым хозяином. Благодаря выявлению такой тесной взаимосвязи между микрофлорой и организмом-хозяином и возникла революционная идея, которая позволяет подобраться к самой сути работы, проделанной эволюцией путем естественного отбора.

Я начну с того, с чего начал Дарвин в «Происхождении видов», — не с естественного, а с искусственного отбора. Дарвин писал о разведении голубей, потому что это было любимым хобби некоторых сословий в то время. Я объясню свою мысль на примере собак. И немецкий дог, и фокстерьер — потомки волков, однако ни одна из этих пород внешне не похожа на своих предков. Немецких (или «датских») догов выводили для охоты на оленей, кабанов и даже медведей в лесах Германии. В каждом поколении заводчики отбирают самых крупных, быстрых и сильных собак, чтобы те произвели новое поколение. Мало-помалу в потомстве все ярче проявляются именно те черты, за которые заводчики выбирают отдельных собак. Иными словами, отбор наиболее подходящих качеств происходит искусственным, а не естественным путем. Фокстерьеры, находящиеся на противоположном конце условной шкалы, отбираются за быстроту реакции, ловкость и способность пролезть в лисью нору — и опять все решают заводчики, а не естественная среда.

Естественный отбор работает примерно так же, только вместо человека, отбирающего собак с нужными ему качествами, все определяет природа. Гепарду нужны очень сильные ноги, чтобы бегать за добычей; большие легкие и сердце, чтобы не устать раньше своей жертвы; острое зрение, чтобы издалека заметить детеныша, отставшего от стада газелей. Лягушке нужны перепончатые лапы, чтобы легко отталкиваться от воды; крепкая икра, способная выжить на солнцепеке, и кожа маскировочного окраса, чтобы укрыться от глаз цапли. Каждая из этих черт определяется климатом, средой обитания, конкуренцией, питанием, а также хищниками, ведущими охоту на данный вид.

Однако среди биологов-эволюционистов не утихают споры о том, что же все-таки подлежит отбору. Казалось бы, все просто: выживает и оставляет потомство особь с крепкими мышцами или перепончатыми лапами. Иными словами, отбирается та особь, которой обстоятельства позволяют продолжить род. Но почему тогда львицы так заботятся о львятах? Почему рабочие пчелы оберегают пчелиную матку? Почему молодые водяные курочки заботятся о родителях? Или, что еще удивительнее, почему одна летучая мышь-вампир отрыгивает выпитую ею кровь другой мыши, когда той не повезло с добычей, даже если они не связаны никаким родством? Если для каждой отдельной особи действительно важнее всего собственное успешное размножение, зачем они помогают другим? Эти вопросы не дают покоя биологам и заставляют их говорить о том, что отбор идет не на уровне отдельных особей, а на более высоком уровне. Если взаимовыручка помогает членам какой-то группы (особенно если они не связаны родством) продолжить род, значит, предметом отбора для окружающей среды являются не особи, а целые группы.

Ричард Докинз обязательно напомнил бы нам, что в обеих гипотезах — индивидуального и группового отбора — упускается главное. В своей книге «Эгоистичный ген», вышедшей в 1976 году, он подробно изложил взгляды нескольких выдающихся биологов-эволюционистов, которые считают, что предметом естественного отбора являются гены . Тело, как объясняет Докинз, — это всего лишь носитель и передатчик генов, позволяющий им вести и продолжать бессмертное существование. Подобно особям, у них имеются вариации, они могут воспроизводиться, они передаются от поколения к поколению. Дело в том, что именно гены определяют шансы особи на воспроизводство, а значит, именно они, а не особь, либо отбираются, либо отвергаются. Разумеется, ген не может действовать в одиночку. Даже самый животворный, чадородный ген, каким только мутация может наделить ту или иную особь, ограничивается свойствами соседних генов. И тут мы должны вернуться к началу — то есть к особи, — но уже лучше понимая всю сложность естественного отбора.