Требуется сборка. Расшифровываем четыре миллиарда лет истории жизни – от древних окаменелостей до ДНК

Строение тел можно сравнить с русскими матрешками: тела содержат органы, органы состоят из тканей, которые сделаны из клеток, в клетках есть органеллы, а внутри некоторых органелл есть гены. За миллиарды лет эволюции разные части тела отказались от собственной индивидуальности, чтобы стать элементами единого большого существа. Свободножи-вущие микробы объединились с образованием клеток нового типа. Эти новые клетки обладали особыми свойствами, позволившими создать новую комбинацию в виде многоклеточных тел. Последовательно возникали более сложные типы существ с еще более сложными составными частями.

Тела и клетки существуют благодаря строго регулируемому поведению составных частей. Но за этим порядком скрывается какофония. Координация активности частей тела требует усмирения противоположных интересов разных клеток и разных частей генома. Гены, органеллы и клетки тела постоянно воспроизводятся. Если этот процесс не контролировать, какой-то элемент может возобладать над другими. Конфликт между эгоистичными элементами, пытающимися бесконтрольно воспроизводиться, и нуждами организма в целом определяет здоровье, болезнь и историю эволюции. Конфликт может стать источником усовершенствований или путем к катастрофе.

Вообразите клетку, которая ведет себя, как ей заблагорассудится, и делится и воспроизводится по собственному усмотрению или, наоборот, не умирает в положенное время в положенном месте. Такие клетки могут возобладать в теле и привести к его гибели. Именно это происходит при раке: раковые клетки нарушают правила и действуют эгоистично, не координируя свое воспроизведение и смерть с нуждами существа, в котором они находятся.

На примере рака проявляется существующее напряжение между частями и целым – в нашем случае между составными частями тела и всем телом. Если отдельные элементы тела начинают действовать в своих краткосрочных и эгоистичных интересах и бесконтрольно делиться, это может привести к гибели организма. Рак – это проявление генетических мутаций, которые накапливаются и заставляют клетки размножаться слишком быстро или не отмирать правильным образом. В ответ на подобные проявления тело выработало защиту, например иммунную реакцию, уничтожающую непослушные клетки. Если системы проверки и защиты рушатся и поведение клеток выходит из-под контроля, рак становится смертельным.

Похожий конфликт существует и на уровне генома. Прыгающие гены Барбары Макклинток живут, чтобы создавать копии самих себя, примерно как раковые клетки. Внутри тела идет война между подличающими эгоистичными элементами, которые хотят размножаться неконтролируемым образом, и организмом в целом. Многоклеточные тела с генами, пытающимися сдержать эгоистичные элементы, постоянно нападающими вирусами и триллионами совместно функционирующих клеток являются конфедерацией частей, возникших в разное время и иногда в разных местах. Эти части – иногда конфликтующие, иногда сотрудничающие, но постоянно изменяющиеся во времени – служат топливом эволюции. Тела могут эволюционировать и изменяться в новых направлениях благодаря разнообразию составляющих их частей и способов их взаимодействия.

Миксология

Колесо существует на Земле около шести тысяч лет. Чемодан – несколько столетий. Чемоданы на колесах были изобретены несколько десятков лет назад и изменили жизнь многих путешественников. Каждый раз, когда я оказываюсь в аэропорту, я радуюсь тому, как в результате нового сочетания вещей может получиться революционное изобретение.

Органеллы Маргулис продемонстрировали мощь новых сочетаний как источника изобретений в мире природы. Что, если линия организмов не будет изобретать что-либо самостоятельно, а позаимствует признак, возникший у другого вида? Митохондрии, снабжающие энергией наши клетки, не были изобретены в результате изменений нашего генома, когда наш предок был еще одноклеточным существом. Они были изобретены кем-то другим, а затем переняты и перепрофилированы в тот момент, когда эти древние бактерии слились с нашей линией. Аналогичным образом, инфицируя геномы на протяжении миллионов лет, вирусы обеспечили им возможность синтезировать новые белки. Когда эти вирусы стали применяться по иному назначению, возникли новые молекулы, поддерживающие механизмы беременности и памяти.

Случается, что признаки появляются у одних видов, а затем заимствуются, воруются или модифицируются для нового использования другими видами. Новые хозяева могут приобретать готовые изобретения, вместо того чтобы выдумывать их самостоятельно. Комбинация частей и новые типы существ, которые могут из них формироваться, открывают возможности для эволюции.