Скрытые связи

Однако бактерии следовали и другому, гораздо более эффективному, эволюционному направлению, чем случайные мутации. Они обладают свойством чрезвычайно легко передавать друг другу наследственные признаки по глобальной обменной сети. Обнаружение такого широкомасштабного обмена генами, получившего название рекомбинации ДНК, следует считать одним из наиболее поразительных открытий современной биологии. Вот как образно описывает это явление Линн Маргулис: «Горизонтальная генная передача у бактерий — это как если бы вы прыгнули в бассейн с карими глазами, а вынырнули с голубыми» [62].

Такая генная передача происходит непрерывно, в ней участвует множество бактерий, ежедневно обменивающихся до 15 % генного материала. Как объясняет Маргулис: «Если бактерии что-нибудь угрожает, она выбрасывает свою ДНК в окружающую среду, соседи подбирают ее, и за несколько месяцев она обходит весь земной шар» [63]. Поскольку все штаммы бактерий в принципе способны таким образом обмениваться наследственными признаками, некоторые микробиологи доказывают, что бактерии, строго говоря, нельзя подразделять на виды [64]. Иными словами, все бактерии оказываются частью единой микроскопической живой сети.

Таким образом, бактерии способны в процессе своей эволюции быстро накапливать случайные мутации, а также встраивать в себя при помощи генного обмена крупные участки ДНК. Соответственно, они обладают впечатляющей способностью приспосабливаться к окружающим условиям. Ярким свидетельством эффективности их коммуникационной сети может послужить быстрота, с которой в бактериальных сообществах распространяется устойчивость к лекарственным препаратам. Микробиология преподает нам отрезвляющий урок: такие технологии, как генная инженерия и глобальные сети связи, которые нередко почитаются выдающимися достижениями современной человеческой цивилизации, применяются планетарным сообществом бактерий уже миллиарды лет.

В течение первых двух миллиардов лет биологической эволюции бактерии и другие микроорганизмы оставались единственными живыми формами на планете. За этот период бактерии постепенно преобразили земную поверхность и атмосферу, и установили глобальные обратные связи для саморегуляции системы Геи. В процессе этой деятельности они изобрели все важнейшие биотехнологии живого, включая брожение, фотосинтез, азотфиксацию, дыхание и различные приспособления для быстрого передвижения. Последние микробиологические исследования со всей очевидностью показали, что в отношении процессов жизнедеятельности планетарная система бактерий служила основным источником эволюционной креативности.

А что же эволюция биологических форм, того удивительного разнообразия живых существ, которое мы наблюдаем в сегодняшнем мире? Если случайные мутации не являются эффективным в этом отношении механизмом, если высшие формы жизни не обмениваются генами как бактерии, то как же возникли они? Линн Маргулис ответила на этот вопрос, обнаружив третье направление эволюции — развитие путем симбиоза, — имевшее далеко идущие последствия для всех отраслей биологии.

Симбиоз, склонность различных организмов жить в тесном сотрудничестве друг с другом, а порой и внутри друг друга (как, например, бактерии в нашем кишечнике) — явление широко распространенное и хорошо известное. Но Маргулис пошла дальше, выдвинув гипотезу, что длительный симбиоз крупных клеток с обитающими в них бактериями и другими микроорганизмами приводил и продолжает приводить к образованию новых форм жизни. Впервые Маргулис опубликовала свою революционную гипотезу в середине шестидесятых и за прошедшие годы развила ее в полноценную теорию, получившую название теории симбиогенеза. Непрерывные симбиотические приспособления рассматриваются в ней как основное направление эволюции всех высших организмов и возникновения новых их форм [65].

Главенствующую роль в такой симбиотической эволюции играли опять-таки бактерии. Результатом того, что определенные бактерии симбиотически слились с более крупными клетками и стали обитать в них в качестве органелл, стал гигантский эволюционный шаг — образование растительных и животных клеток, размножающихся половым путем и в конце концов развившихся в те живые организмы, которые мы сегодня наблюдаем вокруг себя. В процессе своей эволюции эти организмы продолжали поглощать бактерии, встраивая их геном в свой, благодаря чему синтезировались новые белки, которые выполняли новые функции и служили материалом для новых структур. Это чем-то напоминает слияние и поглощение корпораций в нынешнем деловом мире. В частности, ученые получают все больше свидетельств в пользу того, что микроканальцы (microtubules), являющиеся неотъемлемой частью структуры мозга, были изначально привнесены бактериями-спирохетами [66].