Мятежная клетка. Рак, эволюция и новая наука о жизни

Живущая в почве слизистая плесень Dictyostelium discoideum (сокращенно Dicty) проводит дни, слоняясь без дела, как и подобает одноклеточной амебе, – по крайней мере до тех пор, пока жизнь хороша, а вкусных бактерий для пропитания хватает. Однако, когда запасы еды заканчиваются, одиночные клетки начинают посылать друг другу сигналы бедствия, побуждающие их сбиваться вместе. До 100 000 клеток объединяются, образуя небольшой слизистый сгусток длиной всего несколько миллиметров – его незамысловато именуют слизняком, – который скользит в поисках хорошего ярко освещенного места с подходящей температурой и влажностью. Найдя желаемое, слизняк вновь меняет форму. На этот раз он вытягивает вверх вертикальный стебель, увенчанный плодовым телом в форме бутона. В конечном счете бутон раскрывается, разбрасывая вокруг крошечные споры – в надежде обеспечить им условия, подходящие для того, чтобы каждая проросла в новую амебу Dicty и запустила весь цикл снова.

Жизненный цикл Dicty можно считать яркой иллюстрацией преимуществ многоклеточности: отдельные клетки объединяются в нем ради воспроизводства, когда становится тягостно. Но в нем можно обнаружить и обратную сторону клеточного слияния: хотя 80 % клеток, образующих слизняка, в итоге станут спорами и получат еще один шанс на жизнь, оставшиеся 20 %, оказавшиеся в стебле, умрут, пожертвовав собой ради общего блага колонии. Интересно, однако, что даже в столь простом сообществе находятся «жулики», которые нарушают общие правила.

В 1982 году Лео Басс, биолог из Йельского университета, заметил в мире слизистой плесени признаки антисоциального поведения. Он увидел, что определенные клетки родственного вида, Dictyostelium mucoroides, с большей вероятностью попадают в плодовое тело, а не в стебель, и тем самым обеспечивают себе больше шансов выжить и передать гены дальше. Он назвал этих «хитрецов» «соматическими клетками-паразитами»[8]. Четверть века спустя Гэд Шаульски с коллегами из Медицинского колледжа Бейлора в Техасе опубликовал статью, в которой описывалось аналогичное эгоистичное поведение и у Dicty. Оно оказывалось следствием изменений, которые затрагивали любой из более чем 100 генов.

Затем специалисты обнаружили нечто еще более любопытное: «мошенницы» «обманывали» лишь тогда, когда находились в окружении амеб, с которыми они не были родственно связаны. В присутствии генетически отличающихся соседей некоторые семейства вносили скромные 5 % вклада в формирование стебля, но вот зато если их окружали генетически идентичные собратья, целые 20 % «мошенниц» смиренно принимали смерть, отдавая свою жизнь за семью, а не за случайных незнакомцев. Ведь нет никакой пользы в наращивании массы на вершине стебля, если семейные гены все равно будут передаваться родственниками.

Впрочем, мы должны проявлять осмотрительность и не приписывать этим скользким «мошенницам» наличие субъектности или интеллекта. Они всего лишь следуют заложенной в них генетической программе, которая была сформирована естественным отбором. Когда у амебы возникает генетическая вариация, которая увеличивает ее шансы продвинуться к вершине стебля, носящая ее в себе клетка, скорее всего, выживет и продолжит размножаться, дав жизнь новому поколению «мошенниц», отличающихся той же мутацией. Поразительно то, что такой примитивный организм, как одноклеточная слизистая плесень, содержит столь великое множество генов, которые обеспечивают многоклеточное социальное поведение. Но еще более невероятным представляется кое-что другое: все эти «общественные правила» перестают работать в одном-единственном случае – когда генетическое нарушение, которое претерпела клетка, выгодно в эволюционной перспективе. Ведь вся популяция «эгоистичных» амеб быстро исчезла бы, если бы в ней отсутствовали особи, готовые пожертвовать собой ради образования стебля.

Dicty лишь типичный пример из множества других: мир переполнен «обманщиками» и «жуликами», которые сплошь и рядом нарушают правила своих сообществ. В 1970-е годы группа математически ориентированных биологов-эволюционистов, описывающая поведение молодых самцов благородного оленя, придумала термин «осеменитель-подпольщик»[9]. Не имея возможности обеспечить себя персональным гаремом, они спариваются с самками в то время, когда более взрослые и более крупные самцы бьются между собой за право обладания ими. Генетические исследования показывают, что из этих мимолетных союзов появляется на редкость много оленят Бэмби, что служит наилучшим подтверждением эффективности подобной стратегии спаривания. Подобные репродуктивные гамбиты позже были выявлены и в других популяциях животных.