Запутанная жизнь. Как грибы меняют мир, наше сознание и наше будущее

Вопрос, что считать островом, а что нет, – главный в изучении экологии и эволюции. Он не менее важен для астробиологов, включая ученых из команды BIOMEX, многие из которых ломают голову над концепцией панспермии (от греч. πᾶν – «все» и σπέρμα – «семя»). Теория панспермии предполагает, что планеты – те же острова и что живая материя может путешествовать в открытом космосе между небесными телами. Эта идея существует с древности, хотя в научную гипотезу она оформилась только в начале XX века. Некоторые поддерживают эту теорию о том, что жизнь попала на Землю с других планет. Другие предполагают, что жизнь развилась на Земле и в других мирах, а существенные эволюционные толчки провоцировали фрагменты живой материи из космоса. Третьи отстаивают теорию мягкой, или квази-, панспермии, утверждая, что жизнь возникла на Земле, но химический строительный материал, необходимый для ее возникновения, поступал из космоса. Множество теорий описывают процесс попадания вещества на нашу планету. Большинство из них исходят из того, что организмы, возможно, были заключены внутри астероидов или других космических обломков, оторвавшихся от крупных небесных тел из-за столкновений с метеорами. Материя неслась на них сквозь пространство, пока те не сталкивались с другими планетами, попав на которые организмы либо создавали новую жизнь, либо нет.

В 1950-е годы, когда Соединенные Штаты готовились к запуску космических ракет, биолога Джошуа Ледерберга встревожила возможность космического заражения. (Именно Джошуа Ледерберг придумал термин «микробиом» в 2001 году.) Люди теперь могли перенести земные организмы в другие части Солнечной системы. Но еще более тревожной была мысль о том, что астронавты могут принести на Землю инопланетное биовещество, способное нарушить экологию планеты или, что еще хуже, посеять хаос, вызвав неизвестные болезни. Ледерберг срочно написал в Академию наук, предупреждая о вероятности «космической катастрофы». К нему прислушались, и было выпущено беспокойное официальное заявление. Названия у науки, занимающейся изучением внеземной жизни, все еще не было. Ледерберг предложил термин «экзобиология». Он стал предтечей именования области, сегодня известной как астробиология.

Ледерберг был гением. В Колумбийский университет он поступил в 15 лет, а когда ему было чуть за 20, сделал открытие, которое помогло изменить наше восприятие истории земной жизни. Он обнаружил, что бактерии могут обмениваться генами между собой: одна бактерия могла приобрести характерную черту другой бактерии «горизонтально», то есть не по наследству от «родителей» («вертикально»). Такой обмен вполне привычен для нас. Когда мы что-то узнаем или учим кого-то, мы вступаем в «горизонтальный» обмен информацией. Человеческая культура и нормы поведения передаются подобным образом. Но обмениваться генами так, как это делают бактерии, для нас – нечто из области фантастики. Хотя некогда, на заре нашей эволюционной истории, такое время от времени происходило. Передача генов по горизонтали означает, что гены – и черты, которые в них закодированы, – сродни инфекции. Предположим, мы заметили некую ничейную черту на обочине, примерили ее на себя и обнаружили, что обзавелись ямочками на щеках. Или, возможно, встретили кого-нибудь на улице и обменялись волосами – вместо своих прямых получив курчавые. Или переняли у незнакомца цвет глаз. Или, проходя мимо волкодава, случайно прикоснулись к нему и вдруг почувствовали стремление мчаться вперед по несколько часов в день.

Открытие Ледерберга сделало его нобелевским лауреатом в 33 года. Прежде чем был обнаружен перенос генов по горизонтали, бактерии, как и все другие организмы, считались изолированными биологическими островами. Геномы были замкнутыми системами. Никаким образом нельзя было обзавестись новой ДНК посередине жизни, приобрести гены, которые развились в другом организме. Горизонтальный перенос генов меняет эту картину и демонстрирует, что геномы – космополиты, что они составлены из генов, которые развивались независимо миллионы лет. Горизонтальный перенос генов подразумевает, как уже демонстрировали лишайники, что ветви эволюционного древа, давно разошедшиеся в стороны, способны сойтись в пределах тела одного организма.

Для бактерий горизонтальный перенос генов – дело обычное. Большинство генов отдельно взятой бактерии имеют разные биографии, но приобретаются «поштучно», как вещи, которые постепенно накапливаются в доме. Таким образом бактерия может получить «готовые» характеристики, во много раз ускорив эволюционный процесс. Обменявшись ДНК, безобидная бактерия может приобрести сопротивляемость к антибиотикам и за один ход превратиться в вирулентную супербактерию. За последние несколько десятилетий стало понятно, что не одни бактерии обладают этой способностью, но они остаются наиболее опытными и искусными в этой области. Перенос генов по горизонтали происходит во всех сферах жизни.