Мятежная клетка. Рак, эволюция и новая наука о жизни

Есть много разных способов деактивировать апоптоз или ускорить клеточный цикл, зависящих от всевозможных комбинаций генетических и эпигенетических изменений, обеспечивающих подобные результаты. С эволюционной точки зрения не имеет значения, как именно это происходит, – важно лишь то, что это вообще имеет место. И хотя всю генетическую сложность рака, как представляется, раскрыть невозможно, понимание того, что характеристики отдельных видов в той или иной мере совпадают с отметками на «колесе смерти», позволяет глубже оценить процессы, которые здесь задействованы. А если мы сумеем их описать, то, возможно, нам удастся понять, как одолеть рак в затеянной им эволюционной игре.

Представьте, что мы могли бы «отмотать пленку назад», к самым ранним дням жизни на Земле, а затем прокрутили бы ее заново. Появились бы опять многоклеточные организмы? Стала бы рыба выбираться из моря, чтобы начать новую жизнь на суше? Даже если бы большинство динозавров заново умерли, превратились бы оставшиеся в птиц? Стал бы гиракотерий лошадью повторно? И найдется ли через 4 млрд лет кто-то вроде меня, набивающей эти слова в своем компьютере?

Подобные сценарии нередко обсуждаются как в историческом, так и в культурном контексте. Если бы кто-то вернулся в прошлое и убил Гитлера, где мы оказались бы сегодня? Возможно, ужасов Второй мировой войны удалось бы избежать, хотя появление авторитарных и фашиствующих диктаторов представляется вполне типичным явлением на историческом пути любого общества, в котором накладываются друг на друга социальное неравенство, наличие маргинализированных групп, поляризация оценок и мнений, тоска по жесткой руке. Если бы Гитлер был устранен в 1930-х, то, возможно, социальный водоворот вытолкнул бы на поверхность кого-то другого с такими же идеями и поступками.

Вопрос о том, что произойдет, если мы запустим пленку жизни повторно, остается одной из старейших загадок эволюционной биологии, привлекающей как философов, так и ученых[44]. Нет никакой возможности проследить судьбу первого LUCA-подобного микроорганизма и его собратьев в перезагруженном первичном бульоне, воссоздав все экологические толчки, спазмы и катастрофы, которые произошли в ходе путешествия, длившегося 4 млрд лет. (Не в последнюю очередь, кстати, препятствием здесь выступает то, что большинство организаций-доноров предпочитают пятилетние гранты.) Рак, однако, позволяет нам вновь и вновь представлять итоги этого мысленного эксперимента, вписанного во временную шкалу с однозначными числами.

Рак начинается с человеческой клетки в человеческом теле. Путь к злокачественной опухоли многократно может быть отмечен генетическими перестановками, средовыми пертурбациями, селекционным давлением – но их число не бесконечно. В отличие от широчайшего разнообразия экологических ниш на нашей планете – от сернистых глубоководных жерл до засушливых пустынь, хабитат человеческого организма охватывает гораздо меньший диапазон. Различные органы, разумеется, варьируют в зависимости от своей эволюционной истории, но клетки млекопитающих все равно работают в довольно узком спектре условий.

Глядя на мир природы, мы видим одни и те же особенности, в ходе эволюции являющие себя снова и снова, поскольку животные решают проблемы одними и теми же способами. Шерстокрылы, белки-летяги и сахарные поссумы летают между верхушками деревьев благодаря специальной перепонке, называемой патагием, которая независимо развилась у каждого из трех видов. Животные, изолированные на островах, становятся, как правило, необычайно маленькими, причем независимо от того, в какой части света они обитают, а растения, напротив, в подобных условиях делаются гигантскими. Окаменелые останки неродственных видов миниатюрных слонов были найдены на островах в таких разных местах, как Средиземное море, Берингов пролив, побережье Калифорнии и Индонезийский архипелаг. Дикобразы по обе стороны Атлантики независимо друг от друга пришли к эволюционному выводу о том, что лучший способ избежать клыков хищника – это отрастить массивные шипы. Наконец, супердрожжи Ронг Ли могли развиваться только тремя разными способами, позволявшими им решить проблему выживания без миозина II, даже если каждый штамм оказывался в затруднительной ситуации из-за разных комбинаций генетических изменений (см. гл. 6).

Таким образом, логично предположить, что если две клеточные среды похожи, а в их основе один и тот же исходный генетический материал, то перед ними открывается лишь ограниченное число путей, ведущих к «колесу смерти». В частности, такой исход обусловливается мутациями конкретных генов; это объясняет, почему в определенных типах опухолей так часто мелькают одни и те же типичные «подозреваемые». Эта конвергенция преодолевает межвидовые границы: одни и те же драйверные мутации обнаруживаются в редком виде рака кожи у людей, собак и лошадей, позволяя предположить, что имеется очень мало эволюционных путей, по которым может идти этот конкретный вид опухоли.