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

• Название: Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза
• Автор: Фрэнк Райан
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Биология
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-91678-143-4

Основная идея этой книги шокирует. Все живое на планете, в том числе люди, живут в симбиозе с вирусами, эволюционируют вместе с ними и благодаря им… выживают. Первая реакция читателя: этого не может быть! Но, оказывается, может… Вирусы, их производные и тесно связанные с ними структуры составляют как минимум сорок три процента человеческого генома, что заставляет сделать вывод: естественный отбор у человека и его предков происходил в партнерстве с сотнями вирусов. Но как вирусы встроились в человеческий геном? Как естественный отбор работает на уровне вирус-носитель? Как взаимодействуют движущие силы эволюции — мутации, симбиогенез, гибридизация и эпигенетика? Об этом — логичный, обоснованный научно и подкрепленный экспериментальными данными рассказ Фрэнка Райана.  

---

В наше время биологи-эволюционисты признали важность дополнительных механизмов генетических изменений, различные факторы, объединенные мною под общим названием «геномной креативности» и способные производить мелкие и крупные наследуемые генетические и эпигенетические изменения. Помимо мутаций, остающихся во всеобщем мнении чрезвычайно мощным механизмом генетической изменчивости посредством ошибок в копировании генома при делении клеток, важную роль играют симбиогенез, гибридогенез и эпигенетическое наследование. Для упрощения понимания и запоминания я позволил себе составить таблицу различных механизмов геномной креативности, наглядно иллюстрирующую различия между механизмами наследственных изменений генома. Подчеркну еще раз очевидное: для работы естественного отбора необходимы механизмы внесения в геном изменений и передачи их по наследству. Но с другой стороны, без стабилизирующего эффекта естественного отбора силы геномной креативности привели бы к хаосу. И отбор, и механизмы изменений равно важны — одно без другого не может работать.

Зададимся же вопросом: как же в свете наших новых взглядов выглядит знаменитое дарвиновское эволюционное «древо жизни»?

В июле 1837 года Чарлз Дарвин завел «маленькую записную книжку в коричневом переплете», в которой записывал соображения по поводу «трансмутации» — о том, что мы сейчас понимаем под «эволюцией». Его заметки со временем стали основанием нынешней концепции эволюции, предлагая первое состоятельное объяснение возникновения жизни, ее последующего изменения и распространения от древнейших времен до нынешнего разнообразия. В той же книжке Дарвин набросал генеалогическую историю животных и растений, изобразив ее в виде могучего дуба. Окаменелости — остатки вымерших видов — его отпавшие ветки, а ствол — предполагаемый последний универсальный общий предок, первоисточник всей нынешней жизни. Это дерево было перерисовано и воспроизведено мириады раз — в книгах и статьях, в школьных классах и университетских аудиториях. Мы называем его «древо жизни». И возможно, именно вследствие наблюдений за силами, приведшими к созданию этого древа, за взаимоотношениями его ветвей мы и пришли к пониманию геномной креативности — в самом широком смысле этого термина.

С возникновением генетического секвенирования, примененного впервые к микробным формам жизни, генетики-эволюционисты обнаружили, что бактерии и археи не просто разделенные крупные ветви. По словам Грэхэма Лотона, написавшего обзорную заметку в «Нью сайнтист», бактерии и археи запросто обменивались генетическим материалом, так что «аккуратное деление на ветви быстро дегенерировало в непроходимую чащу родственных связей, причем многие виды оказывались в одних отношениях близкородственными, а в других — далекими»[168]. Гибридизация — важная эволюционная сила у растений, и сейчас все более растет убеждение в важности ее как эволюционной силы для животных, так что и здесь вместо ясного ветвления эволюционного древа наблюдается тенденция к превращению в непроходимую чащу. А если еще добавить влияние симбиогенеза, то мы обнаружим сросшиеся ветви, исходящие из очень далеко расположенных сучьев. Сейчас уже очевидно: биологи, а в особенности биологи-эволюционисты не должны игнорировать вирусы. И потому мы должны как-то отобразить симбиотические вирусы на древе жизни — возможно, как некое туманное роение, размывающее контуры корней, ствола, ветвей — и так до последнего листочка.

Возможно, нам следует изображать дарвиновское древо не кряжистым дубом, а, скорее, старейшим на Земле деревом — узловатой, древней, остистой сосной, напряженно борющейся за жизнь на голой скале. Это величественное, огромное дерево, его корни переплетены, они всевозможных форм и очертаний, их пронизывает мицелий вездесущих грибов. И, произрастая от такой сложной основы, стремятся вверх гротескно искаженные, деформированные ствол и ветви, с многажды обломанными в жестоких зимних бурях и сросшимися заново телами, с обнаженной золотистой сердцевиной, искривленной и бугристой, словно края водоворота, наводненной полчищем вирусов, проникших в ее самую суть, в непостижимую глубину, ставших неотъемлемой частью дерева. Но, несмотря на все это, древо жизни могуче и непобедимо, оно растет и развивается, и оно воистину полно жизнью.

Глоссарий

Аксон — отросток нервной клетки, по которому нервные импульсы идут от тела клетки (сомы) к иннервируемым органам и другим нервным клеткам.

Апоптоз — программируемая клеточная смерть, регулируемый процесс самоликвидации на клеточном уровне. Убирает ненужные клетки, но может происходить и вследствие болезни, приводя к гибели нормальных клеток.

Аутосома — любая хромосома, кроме половой.

Бактериофаг — вирус, паразитирующий на бактериях.

Видообразование — процесс возникновения новых биологических видов.

Гаструляция — сложный процесс морфогенетических изменений, сопровождающийся размножением, ростом, направленным перемещением и дифференцированием клеток, в результате чего образуются зародышевые листки (эктодерма, мезодерма и энтодерма) — источники зачатков тканей и органов. Второй после дробления этап онтогенеза. При гаструляции происходит перемещение клеточных масс с образованием из бластулы двухслойного или трехслойного зародыша — гаструлы.

Геном — все гены гаплоидного набора хромосом и каждого из внехромосомных генетических элементов, содержащиеся в отдельной клетке зародышевой линии многоклеточного организма. У вирусов геном могут составлять и РНК.

Геномная креативность — совокупность всех сил и механизмов, дающих начало наследственным изменениям формы жизни и создающих изменчивость — основу работы механизма естественного отбора.

Гибридизация — процесс образования или получения гибридов, в основе которого лежит объединение генетического материала разных клеток в одной клетке. Может осуществляться в пределах одного вида (внутривидовая гибридизация) и между разными систематическими группами (отдаленная гибридизация, при которой происходит объединение разных геномов).

Голобионт — партнерство в симбиотическом союзе.

Демиелинизация — разрушение миелинового слоя нервных волокон. Встречается при неврологических заболеваниях (например, при рассеянном склерозе).

Зигота — диплоидная (содержащая полный двойной набор хромосом) клетка, образующаяся в результате оплодотворения (слияния яйцеклетки и сперматозоида).

Интрон — участок ДНК, который является частью гена, но не содержит информации о последовательности аминокислот белка.

Кладистика — направление филогенетической систематики. Характерные особенности кладистической практики состоят в использовании так называемого кладистического анализа (строгой схемы аргументации при реконструкции родственных отношений между таксонами), строгом понимании монофилии (происхождения таксона от одного общего предка) и требовании взаимно однозначного соответствия между реконструированной филогенией и иерархической классификацией.

Комменсализм — способ совместного существования двух разных видов живых организмов, при которых одна популяция извлекает пользу от взаимодействия, а другая не получает ни пользы, ни вреда.

Лентивирусы — род вирусов семейства Retroviridae с длительным инкубационным периодом. Вирусы Вич-1 и ВИЧ-2 принадлежат к этому семейству.

Макрофаг — клетки в животном организме, способные к активному захвату и перевариванию бактерий, остатков погибших клеток и других чужеродных или токсичных для организма частиц.

Мейоз — деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. При нем образуются половые клетки (гаметы), такие, как яйцеклетка и сперматозоид.

Метастаз — отдаленный вторичный очаг патологического процесса (злокачественной опухоли), возникший перемещением вызывающего его начала (опухолевых клеток, микроорганизмов) из первичного очага болезни через ткани организма.

Миелин — вещество, образующее оболочку нервных волокон.

Мимикрия — внешнее сходство одного животного (имитатора) с другим животным (моделью), развившееся в процессе естественного отбора и обычно предоставляющее определенные преимущества животному-имитатору.

Множественный (рассеянный) склероз — хроническое аутоиммунное заболевание, при котором поражается миелиновая оболочка нервных волокон головного и спинного мозга.