Эволюция для всех, или Путь кентавра
Шрифт:
Вирус размножался как ни в чем не бывало, но в нем появились новые свойства, которые заранее предвидеть было невозможно!
Одно из генеральных наступлений генных инженеров сейчас идет на млечную железу коровы. Предполагается, что это изумительное изобретение природы можно использовать в качестве биореактора, заставить вырабатывать, кроме масла и казеина, еще множество биологически активных продуктов и лекарств. Пока ученые нащупывают подходы — и неудачно. Совсем недавно, после многолетних и дорогих экспериментов уже почти, было, получилось, выделили четыре коровьих же гена в качестве переносчиков будущих дополнительных трансгенов, считая, что уж такой переносчик направится куда надо, в молочную железу и больше никуда. В молочную железу посланец, действительно, явился, внедрился, но — увы — не только туда. Еще и в легочную ткань. Брак — последствия
Ученые нередко вынуждены, обязаны отступать, отказываясь от искушения просто удовлетворить любопытство, понадеяться на авось. Уж очень велика опасность в случае неожиданности…
ВСТУПЛЕНИЕ ШЕСТОЕ: КЕНТАВРЫ ЭВОЛЮЦИИ
А что ждет это научное направление в близком и далеком будущем? Даже не в области практического применения, нет. Может быть, не менее важно другое: насколько генная инженерия изменит наши представления о мире, в котором мы живем? О жизни, о биологии как науке и, наконец, об эволюции, об истории наших предков?
Чарльз Дарвин наблюдал то, что до него наблюдали сотни биологов, селекционеров. Путем направленного отбора, подхватывания нужных свойств в веере случайной естественной изменчивости человек выводит за десятки, сотни, самое большее тысячи лет разновидности и породы домашних животных и растений, резко отличающихся от диких предков (и смешная болонка, и телкообразная московская сторожевая — это только породы, разновидности одного вида животного, дикий прототип которого — серый волк!). Все видели чудесную силу отбора, поражались, восхищались ею, но только Дарвину пришло в голову, что нечто подобное может происходить и в природе, где тоже идет отбор, естественный отбор самых жизнестойких, самых плодовитых. Только сроки естественных превращений другие. Так появилось эволюционное учение Дарвина — дарвинизм.
Что-то общее есть между только что обрисованной ситуацией и нынешним положением генной инженерии. Неверно думать, что генная инженерия — что-то совершенно отличное от природы, противопоставленное ей. Способы разрезания ДНК, вшивания генов, переноса их к новому хозяину — все взято из природы. Вирусы, фаги и плазмиды действительно переносят гены из бактерии в бактерию, в клетки многоклеточных «хозяев» и — вполне вероятно — осуществляют (хотя и более медленно) в естественных условиях все до сих пор разработанные и испытанные методы генной инженерии.
И тогда действительно неверны недавние еще представления о трагической генетической разобщенности организмов, размножающихся не половым путем, и даже о генетической разобщенности между собой разных видов и родов животных. Все больше говорят и пишут о неизбежности и торжестве «самых еретических гипотез», о «генной инженерии в природе». Что это значит? Это значит, что, помимо давно известных движущих сил эволюции всего живого, мутаций, изменчивости и отбора, существует еще одна — прямой или косвенный «обмен генами по горизонтали». Генами, кодирующими те или иные признаки, обмен — между даже очень отдаленно родственными видами животных, растений, бактерий.
Ученых давно уже поражало единство, однообразие строения всех живых существ — от микроорганизмов до человека на биохимическом, генетическом уровнях. Например, белки всех живых существ состоят из 20 аминокислот (биохимикам известно в десять раз больше!). Соответственно однообразно устроены и все генные механизмы в строительстве этих белков.
Мы уже говорили об этом: некоторые ученые все еще объясняют все эти свидетельства самого близкого родства всего живого тем, что земная жизнь не самозародилась, а развилась из сравнительно развитых одноклеточных организмов, занесенных на Землю из космоса. Эта мысль содержится, например, в трудах знаменитого английского физика Ф. Крика, того самого, разгадавшего вместе с Дж. Уотсоном тайну двойной спирали ДНК, ожерелья из генов… В начале что-то одно — и это единство продержалось миллиарды лет…
Но, может, быть, были механизм, непрерывно поддерживавший все эти миллиарды лет единство всего живого?
«Шла ли эволюция только путем «предок-потомок», как это предполагал Дарвин, или возможны и другие механизмы, такие, как горизонтальный перенос генов?», — ставит вопрос ребром один из современных российских молекулярных биологов…
Палеонтологи обнаруживали в слоях земных свидетельства странных, с точки зрения старого дарвинизма, вещей. О некоторых странностях мы говорили. Похоже, самые разные группы зверозубых
Короче говоря, среди предков нынешних животных и растений время от времени появлялось что-то вроде «моды» на те или иные признаки. Некоторым ученым кажется, что одного генетического дальнего родства и действия внешних условий недостаточно, чтобы объяснить явления «моды» в живом мире. А что если это не мода была, а своеобразная эпидемия?
Заражение генами! Великий круговорот генов в природе, обмен генами на самых разных уровнях организации, «естественная генная инженерия», осуществляемая с помощью тех же вирусов, очень хорошо объясняют эти и многие другие загадочные факты, главный из которых — глубокое единство живого мира. Правда, клетки наших тел содержат ядра, до ДНК которых добраться непросто. Но они, клетки наших тел, содержат и давнюю историю живого мира, как мы уже говорили. В клетках есть тельца, органел-лы. Некоторые из органелл, например, митохондрии в гетеротрофах и хлоропласты в зеленых растениях, занятые добыванием и преобразованием энергии для всех сложных клеточных биохимических, генетических процессов, очень похожи на самостоятельные одноклеточные организмы и даже конкретно — на определенные разновидности бактерий, и сейчас существующие в природе. «Предшественниками митохондрий были протеобактерии, а предшественниками хлоропластов — цианобактерии», — пишет, как о деле решенном, современный исследователь В. Г. Дебабов. Сходство это велико! Вплоть до того, что у митохондрии есть свой генетический механизм, своя — кольцевая, как и у протеобактерии, — ДНК, они могут самостоятельно, независимо от клетки размножаться.
А широчайший обмен генами между бактериями с помощью вирусов, фагов и плазмид — это реальность. Плазмиды (одна из них — это как раз наша героиня, кольцевая ДНК той же митохондрии) даже, похоже, для того и существуют. Значит, митохондрия, наша «ручная» бактерия, может стать своеобразным посредником, принимая чужие гены в свою ДНК. Но ведь это уже в наших клетках! Путь от митохондриальной ДНК высших животных до ядерной, «тотальной» ДНК недалек…
Лет десять назад ученые нашли еще один «вектор» — переносчик чужой генной информации. Им оказались… мужские половые клетки, сперматозоиды самых разных животных, вплоть до млекопитающих. В определенных условиях сперматозоид способен, оказывается, по пути прихватить, например, тот же фаг лямбда, вместе с его геномом и встроить его гены в оплодотворяемую яйцеклетку! Лет пять назад у нас в стране начались опыты по подсадке чужих генов вьюнку — есть такая небольшая рыбка. Наилучшие результаты получились при ударе искусственной молнии — 1500-вольтовом разряде тока на льду. Молоки-сперматозоиды от разряда не погибли, а прихватили подсунутую им плазмиду и трансплантировали ее гены в яйцеклетку. Эмбрионы вьюнка получили новые гены, это точно установлено, но пока дальше этого дело не пошло. Но в принципе и такой путь, оказывается, возможен. Когда-то в эволюционной истории подобный эксперимент могла ставить и природа…
Мы говорили об этом, когда шла речь о том, с чего, с какой молекулярной структуры могла начаться жизнь на Земле (или в космосе вообще). Так называемая центральная догма молекулярной биологи гласит: в основе жизни лежит двойная спираль ДНК. Только на ней, над каким-то ее участком может образоваться информационная, она же матричная РНК, с которой, в свою очередь, в рибосоме списывается последовательность аминокислот в белке:
ДНК → РНК → белок
Ученые давно заподозрили, что догма могла и не работать в самом начале жизни, а потом и просто открыли обратные процессы. И белок может синтезироваться в ряде случаев без нуклеиновых кислот, и РНК может стать матрицей для синтеза гена, то есть участка ДНК.