Что такое жизнь? Понять биологию за пять простых шагов

У многих иных организмов изменения вносятся непосредственно за счет прямого обмена ДНК между разными особями. Это обычно происходит в менее сложных организмах типа бактерий, которые могут обмениваться генами друг с другом, а также с более сложными организмами. Такой процесс называется горизонтальным переносом генов. Это одна из причин, по которым гены, делающие бактерии стойкими к антибиотикам, могут быстро распространяться через целые популяции бактерий и даже от одной чужеродной особи к другой. Из-за горизонтального переноса генов также трудно отследить начало в эволюционном времени некоторых родословных, поскольку генетическое наследование генов может переходить с одной ветви древа жизни к другой.

Каков бы ни был источник генетической изменчивости, для активации эволюционного изменения он должен сохраняться в последующей репродукции и генерировать популяции организмов, отличающихся в любых возможных аспектах, будь то незначительные расхождения в стойкости к болезням, привлекательность для другого пола, переносимость пищевых продуктов или сколь угодно иные свойства.

Одно из принципиальных следствий эволюции путем естественного отбора заключается в том, что все живые существа связаны между собой происхождением. Это означает, что, если проследить развитие древа жизни в обратном направлении, ветви будут все больше и больше сливаться в более крупные и наконец сойдутся в единый ствол. Отсюда вывод: мы, люди, родственно связаны со всеми живыми формами на планете. С некоторыми, такими как обезьяны, мы связаны близко, находясь на соседних веточках на краю древа жизни, с другими, такими как мои дрожжи, родство намного более отдаленное, потому что мы были «рядом» намного раньше, ближе к главному стволу древа жизни.

Наша непреложная связь с другой жизнью была наглядно показана мне, когда я отправился в трудный поход по влажному изумрудно-зеленому дождевому лесу в Уганде в поисках горных горилл. Я шел за проводником, и мы внезапно вышли на семейную группу. Я осознал, что сижу напротив величественного альфа-самца, который присел на корточки под деревом всего в двух-трех метрах от меня. Меня прошиб пот, и отнюдь не из-за жара и влаги. Как генетик я знал, что у меня с ним почти 96 % общих генов, но голыми цифрами многого не объяснишь. Когда его глубокосидящие умные карие глаза встретились с моими, я увидел, как в зеркале, многие черты моей человеческой природы. Эти обезьяны были настроены на одну волну друг с другом. И с нами. Многое в их поведении было неизбывно знакомым; явное сопереживание и любопытство. Мы с самцом рассматривали друг друга несколько минут. Это было похоже на разговор. Потом он вытянул руку, согнул вдвое деревце сантиметров пять в диаметре (пытался ли он мне что-то сказать?) и медленно полез на дерево, все это время не отводя от меня проницательных глаз. Эта драматическая и трогательная встреча наглядно показала, как близка наша связь с этими великолепными созданиями. Эта связь существует не только с гориллами, но и с другими обезьянами, млекопитающими и другими животными и даже – через более далекие во времени развилки общего семейного древа жизни – с растениями и микробами. На мой взгляд, это один из лучших аргументов в пользу того, что человечество должно заботиться обо всей биосфере; все разные формы жизни, с которыми мы делим одну планету, – наши родственники.

Еще более неожиданным образом я стал осознавать нашу глубинную связь с другими живыми существами, когда поставил перед собой вопрос: одинаково ли контролируют свои клеточные циклы делящиеся дрожжи и клетки человека? Я задавался этим вопросом в 1980-е гг., устроившись на работу в онкологический исследовательский институт в Лондоне. В связи с тем, что рак у человека вызывается аномальным делением клеток, большинство моих коллег из других лабораторий, ясное дело, гораздо больше интересовались механизмом управления делением клеток у людей, чем у дрожжей. К тому времени мне было известно, что контролировало деление клеток в дрожжах: механизм, в центре которого был ген с маловыразительным именем cdc2.

Мне хотелось узнать, возможно ли, что делением клеток у человека также управляет некая человеческая версия этого же гена cdc2? Это казалось крайне маловероятным, учитывая громадное различие между дрожжами и людьми, а в последний раз общий предок тех и других жил примерно 1,2–1,5 миллиарда лет тому назад (то есть 1200–1500 миллионов лет). Чтобы лучше представить это необъятно долгое время, скажем для сравнения, что динозавры вымерли «всего лишь» 65 миллионов лет назад, а первые простейшие животные появились примерно за 500–600 миллионов лет до нашего времени. Говоря начистоту, было, мягко говоря, нелепо предполагать, что у столь дальних родственников могли иметься клетки с одним и тем же контролируемым процессом репродукции. Тем не менее это следовало выяснить.