Михаил Никитин - Происхождение жизни. От туманности до клетки

Эти перспективы могут показаться пугающими. Не приведут ли последствия таких модификаций к гибели существующих видов? Нет, не приведут. Все природные организмы оптимизированы на выживание и размножение. Творения биоинженеров же должны прежде всего выполнять свою функцию. А живой организм не может быть хорош сразу во всем. За выдающиеся достижения в любой одной области неизбежно приходится платить слабостью в других.

Поэтому у модифицированных и полностью искусственных микробов мало шансов в конкуренции с дикими видами. Даже обычные домашние животные, которые не подвергались генным модификациям, успешно дичают только в отсутствие конкурентов и хищников, например на островах. Организмы со значительными генными модификациями будут еще более несбалансированными и тем более уступят диким конкурентам. «Зазеркальный» микроб к тому же будет отрезан от обмена генами с другими организмами, что окончательно подорвет его эволюционные перспективы.

Вообще, противостояние человека и природы, рисуемое экологической пропагандой, несколько преувеличено. Внутреннее событие биосферы – «кислородная революция» цианобактерий – вызвало более масштабное вымирание, чем все падения астероидов, глобальные оледенения и тем более деятельность человечества. Даже глобальная ядерная война будет иметь меньшие последствия, чем появление кислородного фотосинтеза. Кстати, в зоне отчуждения вокруг Чернобыльской АЭС уже через несколько лет после катастрофы фактически образовался заповедник, населенный большим количеством оленей, кабанов, волков, лис и других животных. Радиоактивное заражение мешает им гораздо меньше, чем вырубка лесов и сельское хозяйство.

Какие действия человека считаются вредными для биосферы? Например, люди добывают нефть, газ и уголь, чтобы сжечь их. Но это не чужое для биосферы вещество. Это остатки древних растений и водорослей, это углерод, который захоронился и выпал из глобального круговорота в древние эпохи. Человек просто возвращает биосфере потерянное ею. Глобальное потепление и таяние ледников, которое может произойти из-за сжигания нефти, – это всего лишь возвращение Земли к нормальному для нее климату. Оледенения на полюсах за последние полмиллиарда лет были лишь два раза: в конце каменноугольного и пермском периодах (310–250 млн лет назад) и последние 40 млн лет. В остальные эпохи на большей части суши до самого полюса климат был близок к субтропическому. Например, ископаемые остатки крокодилов возраста 50 млн лет найдены на острове Элсмир (Канадский арктический архипелаг, далеко за полярным кругом). Так что таяние ледников будет неприятностью лишь для людей. Для Земли это скорее возвращение к норме из длительного ледникового периода.

Точно так же люди добывают фосфориты и производят из них удобрения для полей. Так в биосферу возвращается потерянный ею когда-то фосфор. Без человека круговорот фосфора практически не замыкается: фосфор постепенно смывается с суши в море и откладывается в морских осадках. Движение плит океанской коры может занести эти осадки в мантию, откуда фосфор выйдет с вулканическими газами и пеплом и вернется в биосферу. Но на современной Земле тектоническая активность не покрывает осаждения фосфора в океанах. Потеря фосфора постепенно снижает продуктивность всей биосферы. Только человек, добывая похороненные в толще земной коры фосфориты, решает эту проблему биосферы.

Есть и еще более важная услуга, которую только разумный вид может оказать родной биосфере. Время, отведенное на развитие жизни на планете, ограничено. Светимость Солнца неуклонно возрастает, и через 1,5 млрд лет даже полное изъятие углекислого газа из атмосферы не сможет предотвратить глобальное потепление. После этого Земля неизбежно превратится в подобие Венеры, а биосфера погибнет. Иначе говоря, земная жизнь уже потратила три четверти отведенного ей времени. И она неизбежно погибнет, если разумные существа не построят космические корабли и не возьмут земные организмы с собой к другим звездам. В этом смысле технологическое развитие человечества необходимо для всего живого на нашей планете.

Диброва Д., Гальперин М., Кунин Е., Мулкиджанян А . Древние системы натрий-калиевого гомеостаза клетки как предшественники мембранной биоэнергетики // Биохимия, 2015. Т. 80. Вып. 5. С. 590–611.

Еськов К. Удивительная палеонтология: История Земли и жизни на ней. М., 2007.

Кунин Е. Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции. М., 2014.

Марков А., Куликов А. Гомологичные белковые домены в надцарствах Archaea, Bacteria и Eukaryota и проблема происхождения эвкариот // Известия Российской академии наук. Серия биологическая. 2005. № 4. 389–400.

Марков А., Куликов А. Происхождение эвкариот: выводы из анализа белковых гомологий в трех надцарствах живой природы // Палеонтологический журнал. 2005. № 4. С. 3–18.

Марков А., Куликов А . Происхождение эукариот как результат интеграционных процессов в микробном сообществе (http://evolbiol.ru/dok_ibr2009.htm)

Acevedo O. L. & Orgel L. E. Non-enzymatic transcription of an oligodeoxynucleotide 14 residues long // Journal of Molecular Biology , 1987, vol. 197, pp. 187–193. DOI: 10.1016/0022–2836(87)90117–3

Adamala K. & Szostak J. W. Competition between model protocells driven by an encapsulated catalyst // Nature Chemistry , 2013, vol. 5, pp. 495–501. DOI: 10.1038/nchem.1650

Adamala K. et al. Open questions in origin of life: experimental studies on the origin of nucleic acids and proteins with specific and functional sequences by a chemical synthetic biology approach // Computational and Structural Biotechnology Journal , 2014, vol. 9. DOI: 10.5936/csbj.201402004

Attwater J., Wochner A. & Holliger P. In-ice evolution of RNA polymerase ribozyme activity // Nature Chemistry , 2013, vol. 5, pp. 1011–1018. DOI: 10.1038/nchem.1781

Baaske P. et al. Extreme accumulation of nucleotides in simulated hydrothermal pore systems // Proceedings of the National Academy of Sciences , 2007, vol. 104, pp. 9346–9351. DOI: 10.1073/pnas.0609592104

Bailey S., Wing R. A. & Steitz T. A. The Structure of T. aquaticus DNA Polymerase III Is Distinct from Eukaryotic Replicative DNA Polymerases // Cell , 2006, vol. 126, pp. 893–904. DOI: 10.1016/j.cell.2006.07.027

Bali S. et al. Molecular hijacking of siroheme for the synthesis of heme and d1 heme // Proceedings of the National Academy of Sciences , 2011, vol. 108, pp. 18260–18265. DOI: 10.1073/pnas.1108228108

Bar-Even A., Noor E., Flamholz A. & Milo R. Design and analysis of metabolic pathways supporting formatotrophic growth for electricity-dependent cultivation of microbes // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics , 2013, vol. 1827, pp. 1039–1047. DOI: 10.1016/j. bbabio.2012.10.013

Barry R. D. The multiplication of influenza virus: II. Multiplicity reactivation of ultraviolet irradiated virus // Virology , 1961, vol. 14, pp. 398–405. DOI: 10.1016/0042–6822(61)90330–0

Baum D. A. & Baum B. An inside-out origin for the eukaryotic cell // BMC Biology , 2014, vol. 12, p. 76. DOI: 10.1186/s12915-014-0076-2

Baymann, F. et al. The redox protein construction kit: pre-last universal common ancestor evolution of energy-conserving enzymes // Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences , 2003, vol. 358, pp. 267–274. DOI: 10.1098/rstb.2002.1184

Baymann, F., Brugna, M., Mühlenhoff, U. & Nitschke, W. Daddy, where did (PS) I come from? // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics , 2001, vol. 1507, pp. 291–310. DOI: 10.1016/S0005–2728(01)00209–2

Bell, P. J. L. The viral eukaryogenesis hypothesis: a key role for viruses in the emergence of eukaryotes from a prokaryotic world environment // Annals of the New York Academy of Sciences , 2009, vol. 1178, 91–105. DOI: 10.1111/j.1749–6632.2009.04994.x