Знание-сила, 2000 № 03 (873)

В основном это произошло благодаря новым открытиям, подтвердившим ее правоту. Прежде всего, здесь надо отметить исследования так называемых хлоропластов в растительных клетках и митохондрий — в клетках животных. Эти внехромосомные гены тоже перелаются от клетки к ее потомкам по особым правилам, которые во многом отличаются от правил передачи ядерных, или хромосомных генов. Так, гены митохондрий в сложных организмах (например, у человека) передаются лишь по материнской линии. (И именно поэтому общий предок современных людей, обнаруженный благодаря сходству их митохондриальных генов, получил название «митохондриальной Евы».)

Отавная особенность этих двух органелл, если не считать наличия у них собственных генов, состоит в том, что они выполняют важнейшие для жизнедеятельности клетки функции. Хлоропласты с их хлорофиллом осуществляют процесс фотосинтеза, столь характерный для растительных клеток и снабжающий их органическими материалами для роста. Митохондрии, имеющие в своих мембранах молекулы ферменты АТФ синтеза, осуществляют процесс создания молекул АТФ. которые являются аккумуляторами химической энергии для клетки в целом, позволяя ей, в частности, двигаться в поисках пищи намного энергичнее, чем способны двигаться простейшие, лишенные митохондрий.

Эти особенности убедительно говорят о том, что эукариотные клетки в целом имеют как минимум две генетические родословные, ведут начало по меньшей мере от двух родителей. Миллиарды лет назад эти органеллы были отдельными живыми простейшими организмами. Затем на каком- то этапе эволюции они соединили свою судьбу с судьбой каких-то других таких же простейших клеток, вступив с ними в тесный симбиоз, и в результате миллионолетий такого симбиоза образовали вместе с ними нынешние эукариоты. Не исключено, что даже главная отличительная характеристика этих эукариотов — наличие клеточного ядра с его мембраной, отделяющей это ядро от окружающей цитоплазмы с ее органеллами, — тоже возникло благодаря симбиозу или вследствие него: появление мембраны могло быть эволюционным шагом, предназначенным для защиты «своего» генетического материала от генов «симбионта».

«Почти миллиард лет подряд, — пишет Маргулис, — единственными существующими на Земле формами жизни были так называемые прокариоты — простейшие одноклеточные организмы, вроде бактерий и сине-зеленых водорослей, лишенные ядра. Они и сегодня являются господствующими формами жизни на нашей планете — потому, что их чудовищно много. Однако сами по себе, взятые по отдельности они не очень интересны и не очень сложны. Весь этот первый миллиард лет они просуществовали без изменений. Подлинная эволюция началась с появления эукариотов. И этот решающий шаг эволюции был вызван как раз симбиозом прокариотов различного типа».

Сегодня, благодаря работам Маргулис, мы достаточно знаем, как это произошло. Замечательным доказательством верности всех этих представлений является выявленная недавно структура хлоропластовой мембраны в одном из видов растительных клеток: эта мембрана оказалась не двухслойной, как все обычные клеточные мембраны, а четырехслойной, как и следовало ожидать для двухслойной мембраны бывшей бактерии, окутанной двухслойной же мембраной клетки, некогда «проглотившей» эту бактерию.

Сегодня уже трудно воспроизвести первые этапы этой симбиотической эволюции, но они, несомненно, были исполнены настоящего драматизма. Одни бактерии вторгались в цитоплазму других, неся на своем пути опустошения, болезни и зачастую гибель клеток-хозяев. Сосуществование жертвы и агрессора напоминало на первых порах скорее борьбу не на жизнь, а на смерть. Лишь те немногие организмы, которые по счастливой случайности выжили в ходе этой войны, ухитрились дать начало истинным симбионтам — клеткам-гибридам, внутри которых теперь уже мирно сосуществовали бок о бок уставшие от многомиллионолетних склок бывшие враги.

Симбиогенез, таким образом, на первых своих этапах больше походил на вторжение в любой организм чужеродных патогенов. Он и был таким вторжением, только со сверх благополучным исходом.

Некоторые биологи убеждены, что в клетках нашего организма дремлют древние вирусы, укрывшиеся там от бурь и перипетий предшествующей борьбы с этими же клетками. Может быть, генетический материал таких вирусов стал частью наших ДНК. Может быть, поразительная способность так называемых ретровирусов (вроде вируса СПИДа) встраивать свои гены в наши ДНК — это остаток некогда существовавшего и нарушенного симбиоза.