Читать книгу "Дикие гены - Хельга Хофман-Зибер"

Вёзе, которому не свойственны были эмоциональные проявления, помчался к Уолфу и закричал:

– Метаногены – это не бактерии!

– Разумеется, бактерии, – невозмутимо ответил коллега.

Но Вёзе не успокаивался. Он начал объяснять Ральфу Уолфу суть своего открытия, а тот становился все бледнее.

Если вы, будучи биологом, на протяжении нескольких месяцев бредете по джунглям, зараженным малярией, и в конце концов вытаскиваете из кустов за хвост какого-нибудь неизвестного доселе науке геккона, то успех налицо. Вы можете дать этой неуклюже барахтающейся ящерице имя и приладить ее на особую ветку древа жизни где-нибудь в верхней части кроны.

Но то, что Вёзе вычитал из рентгеновских снимков, было вообще ни на что не похоже. Тут речь шла не о новой веточке, а об отдельном стволе! Начиная с этого момента у древа жизни было уже не два главных ствола, а три. Наряду с эукариотами и прокариотами Карл Вёзе открыл организмы, у которых, как и у бактерий, не было ядра, но которые в остальном имели с бактериями так же мало общего, как человек с белыми грибами.

Вёзе и коллеги назвали представителей третьего ствола архебактериями, или археями (что чаще употребляется в наши дни). Результаты были опубликованы в одном из научных журналов. Одновременно была созвана пресс-конференция, а статья об открытии появилась на первой полосе New York Times! Научное сообщество не проявило по этому поводу никакого восторга. На их взгляд, это попахивало авантюризмом. Ведь теория была представлена общественности еще до того, как эксперты получили возможность с ней ознакомиться. Те же, кто сумел это сделать, заметили, что работа основывается на методах, о которых мало кто слышал, не говоря уже о том, чтобы ими владеть. Таким образом, перепроверить данные было невозможно. Вполне вероятно, что Вёзе все это выдумал. Приговор научного мира был суров: не принимать Вёзе и Уолфа всерьез. Ральфу Уолфу даже позвонил американский микробиолог Сальвадор Лурия, только что получивший Нобелевскую премию: «Ральф, ты губишь свою карьеру! Тебе необходимо дистанцироваться от всего этого безобразия». Уолф потел, но не сдавался.

Слухи и брожения продолжались, но никто не смог хоть как-то опровергнуть наблюдения Вёзе и Уолфа. Вёзе был убежден в своей правоте. Он снова на несколько лет заперся в своей лаборатории и продолжил работу. Поскольку критика не утихала, для подтверждения своей теории Вёзе решил обнаружить среди поступающих проб других представителей класса архей. И они нашлись.

Решающим событием для признания открытия Вёзе стала экспедиция батискафа «Алвин». В 1982 году этот глубоководный аппарат совершил длительное погружение во тьму Тихого океана на глубину 2600 метров с целью изучения высокой «трубы», из которой постоянно била струя минерализованной горячей воды из земных недр («белый курильщик»). Находившиеся на борту ученые взяли пробы и доставили их на сушу. Ральф Уолф обнаружил в них археи, способные жить в кошмарных условиях – при температуре 90 °C. По сравнению с этим жизнь в кишках у коровы была куда комфортнее. Когда спустя десять лет наследственный материал найденных организмов подвергли тщательному изучению, выяснилось, что половина их генов не была известна ранее. Это стало доказательством того, что археи представляют собой нечто действительно отличное от бактерий и эукариотов. Критики Вёзе вынуждены были утихнуть. Но окончательного признания со стороны уязвленных собирателей гекконов пришлось ждать еще добрый десяток лет. Сегодня определение родства для всех видов организмов по наследственному материалу в рРНК стало уже привычной практикой, а на древе жизни за это время появилось несколько новых сучьев и веток.

Но что же особенного в археях, кроме способности заставлять коров испускать газы? Почему их открытие стало таким событием? Дело в том, что они представляют собой нечто совершенно чужеродное и у многих из них есть необычные гены, позволяющие выживать в местах, казалось бы, абсолютно непригодных для жизни: в морских глубинах, соляных озерах, антарктических льдах и на глубине сотни метров под поверхностью земли.

Особый интерес среди архей представляют микроорганизмы, вырабатывающие метан. Некоторые из них способны выжить в практически кипящей воде. Для питания им нужны только водород, СО2 и некоторые соли. Правда, для этих аскетов осталось не так уж много мест обитания. Обычно их находят вблизи гидротермальных источников в морских глубинах. Однако раньше, когда молодая Земля была еще вулканически активна, подходящих для них мест было значительно больше. Вероятно, в ту эпоху наша планета была ядовитым адом, в котором археи чувствовали себя словно в раю. Именно поэтому мы предполагаем, что они являются реликтом давно прошедших дней и относятся к самым архаичным живым организмам. Этим и объясняется название, которое дал им Карл Вёзе.

Обычно археи водятся там, где царят экстремальные условия для жизни. Многие из них относятся к категории так называемых экстремофилов – «любителей острых ощущений». Но встречаются они и в более прозаических местах, которые находятся к нам значительно ближе, чем можно себе представить. В 2011 году американцы провели эксперимент под названием «Исследование биологического разнообразия микрофлоры пупка». Всем желающим предлагалось с помощью ватной палочки взять пробу микрофлоры из своего пупка и сдать на исследование в лабораторию. Проект оказался чрезвычайно успешным. Ученых буквально завалили образцами. В результате удалось составить довольно полную картину микроорганизмов, населяющих наш пупок. Наряду с различными бактериями там удалось обнаружить и несколько архей. Правда, и здесь они продемонстрировали свою приверженность экстремальным условиям жизни, потому что значительная их часть была обнаружена в пробах одного участника, который, по его собственному признанию, «несколько лет не мылся и не принимал душ». По крайней мере, этот пупок можно считать экстремальным местом обитания.

Образ жизни архей, которые довольствуются очень малым для выживания в условиях, ранее считавшихся вообще непригодными для существования, поставил перед учеными очередной вопрос: а нет ли в Солнечной системе мест, где эти стойкие создания тоже могли бы жить? А может быть, похожие организмы могли появиться там сами по себе? Разумеется, никто этого не знает точно, но в Солнечной системе найдется пара уголков, в которых такое развитие событий можно представить себе хотя бы теоретически. Фаворитами этого списка являются Марс и Европа – спутник Юпитера.

На ранних фазах развития на Марсе, видимо, было достаточное количество воды в жидкой форме, а его атмосфера была более плотной и теплой. Если там возникла жизнь, схожая с археями, то она могла «уйти в подполье», когда на поверхности стало совсем неуютно. В конце концов, на Земле тоже можно встретить архей глубоко под поверхностью.

Спутник Юпитера, Европа, в этом плане еще более интересен. Он покрыт толстой коркой льда, под которой предполагают наличие океана соленой воды глубиной до 100 км. Кроме того, считается, что на дне этого океана может наблюдаться вулканическая активность. Под толстым ледяным панцирем Европы могут находиться горячие источники, вполне пригодные для жизни организмов типа архей. Когда-нибудь мы узнаем, так ли это на самом деле, а пока нам остается довольствоваться тремя типами жизни, существующими на Земле. Здесь у нас тоже есть огромный простор для открытий…