Фрэнк Райан - Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза

Несколько месяцев спустя я поинтересовался у Луиса Вильярреала и Мэрилин Руссинк, не хотят ли они объединиться со мной в группу, целью которой стало бы объяснять наши вирусологические идеи симбиологам на грядущем Мировом конгрессе симбиологического общества в Вене. Оба согласились. Вот так впервые в истории общества в современном университетском кампусе, расположенном в сердце старого города прекрасной Вены, мы представили концепцию симбиоза с вирусами. Вильярреалу довелось председательствовать на утренней секции, и начал ее он с важнейшей темы: созидательной роли вирусов в эволюции их носителей. Я рассказал о том, как именно определять симбиоз с вирусами и как понимать его в приложении к человеку. Я ожидал, что Руссинк расскажет о роли симбиогенеза в эволюции вирусов растений, но она предупредила: доклад ее будет по другой — и совершенно новой — теме. И в самом деле, мы все были удивлены — она рассказала о принципиально новом эксперименте по поиску неизвестных вирусов, основанном на симбиотической методологии. И почти сразу эксперимент привел к успеху: был обнаружен новый вирус, живущий в симбиозе с растениями, растущими в засушливом районе Йеллоустоунского парка. Вирус этот поражал грибок, поражавший, в свою очередь, тропическое прутьевидное просо, растущее на почвах вблизи геотермальных источников. Известно, что этот грибок сообщает растению теплоустойчивость, — то есть налицо классические признаки симбиоза. Но когда грибок был «излечен» от обнаруженного вируса, пораженное грибком растение оказалось неспособным перенести жар и сухость и погибло. Когда же вирус был снова введен в грибок, к просу вернулась теплоустойчивость. Последующие исследования Руссинк и ее коллег показали: вирус, скорее всего, участвует в метаболическом процессе, обеспечивающем выживание партнеров этого трехстороннего симбиотического союза[96].

Для меня этот результат был в особенности важен и знаменовал новый шаг в вирусологии и симбиологии: впервые биолог посмотрел на природу сквозь призму симбиотической методологии и сумел выделить дотоле неизвестный, явственно существующий в симбиозе вирус. Аргументы, представленные в трех наших докладах, оказались настолько убедительными, что организаторы конгресса попросили меня и Вильярреала написать две связанных друг с другом статьи, где бы определялся симбиоз с вирусами с точки зрения симбиологии и рассматривался процесс взаимодействия вируса с носителем на протяжении эволюции жизни на Земле. Обе эти статьи были опубликованы в специальном выпуске журнала «Симбиология» в 2007 году[97].

Двумя годами позднее на конференции в Линнеевском обществе Лондона Мэрилин Руссинк, теперь уже полный профессор Фонда Самуэля Робертса Нобля, описала новые результаты поиска вирусов в здоровых растениях. Исследования проводились в основанной в Коста-Рике полевой лаборатории, работающей в тесном сотрудничестве с Фондом Нобля в Ардморе, штат Оклахома. В докладе она рассказала о своей работе по мутуалистическим вирусам, о сожительстве вирус — грибок — растение и новом открытии устойчивости к засухе, являющейся результатом симбиоза с вирусами. Она упомянула также и другие полученные результаты, которые, во-первых, указывают на большое число эндогенных вирусов в геноме растений, что позволяет сделать вывод об симбиогенезе растений и вирусов в процессе эволюции, и, во-вторых, наводят на мысль о возможности вирусов наделять растения новыми генами, способными резко изменить биохимию жизненных процессов.

На этой же конференции историк науки Ян Сапп, основываясь на эндосимбиотической теории происхождения клетки Линн Маргулис, представил собранные воедино из многих научных дисциплин данные о различных филогенетических линиях, начиная с бактерий и археев, давших начало нынешнему разнообразию живого.

Из результатов в различных отраслях биологии, полученных за последние два десятилетия, становится все более ясным: мутации и симбиогенез — не единственные движущие силы эволюции. Возможно, наиболее важным концептуальным результатом этой конференции стало недвусмысленное заключение: за симбиогенезом и современным дарвинизмом стоят разные движущие начала. Но стало ясно также и то, что обе теории можно объединить в тесно связанное целое, где работающий на разных уровнях естественный отбор и обеспечит связь между обоими механизмами. К этому целому следует присоединить и еще два эволюционных механизма, десятилетиями пребывавших в забвении, но сейчас, в эпоху молекулярной генетики и все возрастающего понимания устройства генома и его функционирования, нуждающиеся в радикальном переосмыслении. Эти два механизма: гибридизация и эпигенетика — сыграли важную роль в эволюции; оба они отличаются концептуально и функционально от мутаций и симбиогенеза.

За два года до этой конференции «Биологический журнал Линнеевского общества» опубликовал мой обзор этих сил эволюции, озаглавленный «Конструктивные геномные модификации и естественный отбор: современный синтез»[98]. И среди докладчиков было много тех, чьи работы цитировались в моем обзоре. Слово «геномные» вместо «генетические» я употребил в названии именно затем, чтобы включить в изложение и эпигенетику, по определению не могущую быть отнесенной к «генетическим» механизмам. Слово же «конструктивные» было употреблено, чтобы подчеркнуть то, что — вопреки прежним взглядам — гибридизация и эпигенетика, сопряженные на разных уровнях с дарвиновским естественным отбором, в эволюционной перспективе также созидательны и конструктивны. Я свел воедино в одной работе четыре различные дисциплины, ибо изначальное единство симбиогенеза и мутации, на мой взгляд, — это компонент общей картины, включающей все четыре источника генной и геномной изменчивости — и эти источники вкупе с естественным отбором дают всеобъемлющее объяснение эволюционных явлений.

Поскольку концепция конструктивных геномных модификаций («геномной креативности») задумывалась максимально общей, она нисколько не противоречит всей массе существующих концептуальных работ по эволюции. Напротив, она указывает на возможность применения навыков и методик, характерных для какой-либо частной области, к другим областям. И хотя я ожидал встретить некоторое неприятие либо даже полное отрицание идей, изложенных в моей статье, отклик оказался совершенно иным. Коллеги восприняли ее со спокойным интересом, вызванным возможностью применить изложенное к своей работе либо переосмыслить эту работу в свете описанных в статье концепций.

Вскоре после публикации моей статьи Мартин Е. Федер, старший профессор университета Чикаго, написал сперва короткую заметку, а затем и большую статью о взаимодействии естественного отбора со всеми источниками геномной модификации — то есть сделал следующий необходимый шаг в развитии концепции конструктивных геномных модификаций[99]. Вместе взятые, его и моя работы дали достаточно полный обзор современной эволюционной биологии. Федер, отдавая должное работам трех предыдущих поколений биологов и врачей по формированию современного дарвинизма, расширил эволюционную парадигму, включив в нее все четыре движущих силы эволюции: мутации, симбиогенез, гибридизацию и эпигенетику — и в то же время учел разнообразие работы естественного отбора во взаимодействии с этими механизмами. Сейчас активное участие всех четырех этих механизмов в человеческой эволюции все яснее. Более того, все четыре играют важные роли в генетической и эпигенетической подоплеке человеческих болезней.

11. Пол и эволюционное древо

Гибрид — от латинского слова hybrida, обозначающего потомка домашней свиньи и дикого кабана. Так в древнем Риме называли потомков отца-римлянина и матери-варварки либо потомков свободного и рабыни.

Прославленные Ван Гогом подсолнухи — воистину чудесное явление мира растений. Родина их — Южная Америка. Первым из европейцев увидел их экзотическую красоту Франсиско Писарро. В стране инков Туантинсуйу, в современном Перу, их считали символами бога солнца и отливали из золота. Жилистый стебель, позволяющий растению поворачиваться вслед за двигающимся по небосводу солнцем, достигает трех метров в высоту, а цветок может быть диаметром в целый метр — буйство красок, пиршество желтых, оранжевых, темно-красных лепестков, окружающих центральный диск со спиральным узором цветков, из которых развиваются семечки.

Ботаник Лорен Ризеберг открыл: подсолнух — особенное растение, причем настолько особенное, что это меняет наши представления об эволюции растений, а возможно, и об эволюции животных. Заинтересовался подсолнухами он, когда работал под руководством Эдварда Шиллинга над магистерской диссертацией в университете Теннесси, изучая мексиканские разновидности подсолнухов. А позже, когда он приступил к работе над кандидатской диссертацией в университете штата Вашингтон, подсолнухи послужили ему еще раз — темой диссертации стал, как он выразился, «вызывающей много споров вопрос о возможности возникновения новых видов посредством гибридизации».