Расплетая радугу: наука, заблуждения и тяга к чудесам

Митохондрии — крайне продольные специалисты. Они стали настолько близки с клетками хозяина, что нам тяжело распознать, что они когда-либо существовали отдельно. Мой оксфордский коллега сэр Дэвид Смит нашел изящное сравнение:

В условиях клетки вторгшийся организм может последовательно терять свои части, медленно смешиваясь в общим фоном, его прежнее существование выдают лишь некоторые реликты. Действительно, это напоминает Алису в Стране Чудес, встретившуюся с Чеширским Котом. Когда она смотрела на него, «он исчезал не спеша, начиная с хвоста и заканчивая улыбкой, которая оставалась некоторое время после того, как все остальное исчезло». Есть множество объектов в клетке, похожих на улыбку Чеширского Кота. Для тех, кто старается проследить их происхождение, улыбка является манящей и действительно загадочной.

«Клетка как среда обитания» (1979)

Я не вижу никакого сильного различия между отношением митохондриальной ДНК к ДНК хозяина и отношениями между одним геном и другим в нормальном, обычном генофонде «собственных» генов вида. Я утверждал, что все наши «собственные» гены должны считаться взаимно паразитирующими по отношению друг к другу.

Другой реликтовой улыбкой, теперь довольно бесспорной, является хлоропласт. Хлоропласты — маленькие тельца в клетках растений, которые занимаются фотосинтезом — накапливанием солнечной энергии и использованием ее для синтеза органических молекул. Эти органические молекулы могут быть позже разрушены, и энергия высвобождается контролируемым способом, когда потребуется. Хлоропластам растения обязаны своим зеленым цветом. Теперь общепризнанно, что они произошли от фотосинтетических бактерий, родственников «сине-зеленых» бактерий, которые все еще свободно плавают сегодня и ответственны за «цветение» в грязной воде. Процесс фотосинтеза у этих бактерий тот же, что и в хлоропластах эукариот. Хлоропласты, по мнению Маргулис, были захвачены способом, отличным от захвата митохондрий. Если предки митохондрий агрессивно вторгались в больших хозяев, предки хлоропластов были добычей, первоначально поглощаемой в качестве пищи, у которых лишь позже эволюционировали мутуалистические связи со своими захватчиками, снова же несомненно, из-за того, что их ДНК стала передаваться продольно вдоль поколений хозяев.

Более спорным Маргулис считает то, что еще одна разновидность бактерий, спирально двигающаяся спирохета, вторглась в раннюю эукариотическую клетку и обеспечила ее такими двигательными структурами как реснички, жгутики и «веретеном деления», которое растаскивают хромосомы друг от друга при делении клетки. Реснички и жгутики — лишь разновеликие версии друг друга, и Маргулис предпочитает называть их обе «ундулаподии». Она приберегает название жгутик для внешне похожей, но в действительности совсем другой кнутоподобной структуры, которую некоторые бактерии используют, чтобы грести (более подходящий глагол — «ввинчиваться») вперед. Бактериальный жгутик, кстати, замечателен тем, что только у него в животном царстве есть настоящий вращающийся подшипник. Это единственный важный пример природного «колеса», или, по крайней мере, оси до повторного изобретения ее людьми. Реснички и другие ундулаподии эукариот более сложны. Маргулис отождествляет каждую отдельную ундулаподию с целой бактерией спирохетой, так же как отождествляет с целой бактерией каждую митохондрию и каждый хлоропласт.

Идея приспособить бактерии, чтобы выполнить некоторый трудный биохимический прием, вновь и вновь всплывала в более поздней эволюции. У глубоководных рыб есть люминесцентные органы, предназначенные, чтобы подавать сигнал друг к другу и даже чтобы находить дорогу. Вместо того, чтобы браться за трудную химическую задачу создания света, они приспособили бактерий, которые специализируются в этом искусстве. Люминесцентный орган рыбы представляет собой сумку тщательно культивируемых бактерий, которые испускают свет в качестве побочного продукта своих собственных биохимических целей.