Мятежная клетка. Рак, эволюция и новая наука о жизни

Поясню, как исследователи сделали это. Представьте себе, что вы рассматриваете фотографию, на которой представлены все члены чрезвычайно большой и весьма странной семьи из какой-то далекой страны. Во-первых, вы замечаете, что у каждого из них ярко-синие волосы, в то время как у всех остальных обитателей тех краев они темные. Из этого наблюдения следует, что изменение гена, отвечающего за синий цвет волос, должно было произойти очень давно и стало, вероятно, первой особенностью, выделившей эту необычную группу из всех остальных.

Затем вы замечаете, что примерно у половины членов семейства по шесть пальцев на каждой руке, в то время как у другой половины их по пять. Это генетическое изменение, скорее всего, произошло уже после смены цвета волос, но все равно достаточно рано – на том этапе, когда семья еще оставалась немногочисленной: одна ее половина получила мутацию, отвечающую за шесть пальцев, и поэтому все соответствующие потомки тоже унаследуют ее, а с другой половиной ничего подобного не произошло.

Наконец, вы видите, что у всех членов семьи глаза разного цвета – красные, желтые, зеленые, фиолетовые и так далее, а кроме того, все они наделены множеством других уникальных черт. Этот последний набор генных изменений сложился, вероятно, не так давно, поскольку они специфичны для каждого и не распространяются на всю группу.

Этой информации достаточно, чтобы специалист по генеалогии смог построить семейное древо, показывающее, как фамилия со временем разделялась и менялась, а также проясняющее взаимосвязи основных генетических дефектов: сначала в клане отца-основателя изменился ген, отвечающий за цвет волос, затем ген, определяющий число пальцев, а в заключение ген, задающий цвет глаз и прочие особенности. Применив тот же принцип к генетическим данным, собранным из всех маленьких фрагментов опухоли Иви, Свэнтон смог составить генеалогическое древо для различных клонов клеток, изобразив каждое новое генетическое изменение в виде ветки, обособляющейся от исходного ствола. Многочисленные образцы, полученные еще от трех пациентов, участвовавших в эксперименте, подтвердили, что увиденное было правдой: все опухоли действительно состояли из связанных между собой, но разных клонов, в каждом из которых имелись как общие, так и уникальные драйверные мутации.

Изящно выписанные образцы генеалогического древа, представленные в итоговой статье в The New England Journal of Medicine, выглядят до боли знакомыми: они чрезвычайно напоминают аналогичные рисунки, выполненные почти двумя столетиями ранее другим ученым. Причем в силу какой-то поразительной научной синхронистичности того исследователя тоже звали Чарльз.

Однажды в 1837 году Чарльз Дарвин, естествоиспытатель, увлекавшийся усоногими раками и игрой на фаготе[37], открыл чистую страницу в своей записной книжке и написал два слова: «Я думаю». Под этими словами он изобразил свое видение того, как выглядит древо жизни, где ветки новых видов, адаптирующихся и меняющихся с течением времени, отходят от ветвей старых и вымирающих видов. Эта простая концепция легла в основание его теории эволюции путем естественного отбора, обнародованной в 1859 году после длительной прокрастинации исследователя. Свидетельства, полученные с тех пор из всех областей науки, от геологии до генетики, подтверждают его предположение о том, что именно эволюция лежит в основе разнообразия жизни на Земле.

Эволюция разворачивалась на нашей планете в течение 4 млрд лет, заставляя организмы приспосабливаться к окружающей среде повсюду, от мутных океанов до захватывающих дух горных вершин. Случайные генетические изменения, происходящие либо из-за смещений и выпадений фрагментов ДНК при копировании и делении клетки, либо под воздействием внешних факторов, подобных радиации и химикатам, вели к тому, что виды с течением времени понемногу меняли свои характеристики. В большинстве своем эти изменения оказывались либо вредными, либо вообще неощутимыми, однако какая-то ничтожная их часть превращалась в счастливый биологический бонус: в своего рода «настройку», которая делала ее обладателя чуточку больше, сильнее, меньше, умнее, крепче, полосатее или пятнистее, чем остальные особи того же вида.

Наделенный этими изменениями счастливец получал преимущества перед лицом угроз, исходящих от хищников, нехватки пищи, ограниченности пространства, изменений климата или любого другого селективного давления, которое можно вообразить. В результате у этих слегка усовершенствованных животных, растений или микроорганизмов появлялось чуть больше шансов произвести потомство, передав ему свой полезный генетический арсенал. Представим, что такое повторялось на протяжении миллионов лет, – и вот теперь мы живем на планете, мозаично заселенной видами, которые в большей или меньшей степени родственны друг другу. Причем у каждого из них можно проследить генетические корни до общего предка, жившего 4 млрд лет назад, – до упомянутой выше клетки LUCA.