Родни Дитерт - Человеческий суперорганизм
Как скрытая, так и явная физическая сегрегация людей существовала на всем протяжении человеческой истории и осуществлялась под влиянием самых разных факторов. Самыми значительными из них были расовая принадлежность, религия, стиль жизни (например, оседло-земледельческий или кочевой), политика и богатство. Даже столетия назад генетически родственные кланы и племена стремились контролировать собственные территории и жить обособленно от чужих кланов и племен. Несмотря на попытки групп к смешению, в разных частях света такое разделение наблюдается по сей день (например, в Индии, где сохранилась кастовая система, или в уже упомянутых колониях для прокаженных).
Впрочем, до сих пор только две многочисленные группы людей, страдающих различными нарушениями, отделялись от всех остальных: это пожилые люди, нередко имеющие функциональные расстройства и поселившиеся в специальных домах, интернатах, пансионатах и общинах, а также дети и молодые люди с отклонениями аутистического спектра, посещающие специальные школы и проживающие в особых жилых комплексах. Такие учреждения были созданы с целью оказания более эффективной и квалифицированной помощи этим группам людей. Однако некоторые авторы отмечают, что попытки обеспечить этих людей специальным уходом и/или специальным образованием сами по себе могут непреднамеренно привести к усугублению сегрегации. Несмотря на принятые законы, способствующие социальной интеграции детей с ограниченными возможностями, эта проблема остается актуальной и сегодня. Если связанная со сверхчувствительностью неспособность людей объединяться в группы в пределах какой-нибудь среды (например, школы или класса) лишь усиливается, будет усугубляться и сегрегация.
А теперь посмотрим, что могло бы произойти, если бы у людей вообще не возникали аллергии, аутоиммунные заболевания, метаболические, неврологические и поведенческие расстройства или если бы у страдающих ими людей могла восстанавливаться утраченная по их вине функциональность. В этом случае исчезли бы многие факторы, усугубляющие разрыв между людьми. На протяжении многих тысячелетий люди были социальными животными, и усилия, которые мы можем предпринять, чтобы стать более выносливыми, менее взаимозависимыми и более открытыми для человеческих взаимодействий, пошли бы на пользу не только нам самим, но и всему окружающему миру.
5. Генный обмен и переключения генов
В предыдущих главах этого раздела книги я не раз подчеркивал, что громадное большинство клеток и генов нашего суперорганизма являются микробными, а не человеческими, и объяснял, почему это обстоятельство имеет такое важное значение для физического благополучия людей и понимания природы человека. Факт, что более 99 % генов нашего тела приходится на долю микробиома, а не наших хромосом, — одно из самых сенсационных открытий в этой области знаний. Но что это значит? Допустим, некий продукт на 99 % лишен лактозы. Для большинства людей, чувствительных к лактозе, он будет полезным: его умеренное потребление позволит им избежать целого ряда расстройств. Но чем гены отличаются в этом отношении от лактозы? Или вы всерьез считаете, что 1 % человеческих генов оказывает на наш организм большее влияние, чем 99 % микробных генов? Как станет ясно в дальнейшем, ответ на этот вопрос, скорее всего, будет отрицательным, и связано это не столько с общим количеством тех и других генов, сколько со скрытым от наших глаз разнообразием их взаимодействий. Оба генома — человеческий и микробный — работают взаимосвязанно. Порой даже трудно определить, является ли тот или иной эффект результатом активности микробных или человеческих генов. Все клетки и гены нашего суперорганизма имеют очень древнее происхождение, и, хотя порой оно весьма туманно, они, безусловно, тесно взаимосвязаны и взаимозависимы.
Существует два основных механизма генетической регуляции с участием микробов и генов наших хромосом. Назовем их генным обменом и переключениями генов. Когда речь идет о генном обмене, нас в первую очередь интересуют прежний и настоящий обладатели генов и место, где они обосновались после обмена. Под переключениями генов подразумевают их рабочее состояние — включены они или выключены подобно настольной лампе. Обмен и переключения генов — главные инструменты, с помощью которых микробы утверждают свои права в нашем суперорганизме.
Генный обмен
Одно из главных недавних открытий в биологии — способность организмов обмениваться генами. Кто бы мог вообразить такое?! Те самые частицы, которые, как мы привыкли считать, делают нас людьми и определяют наши отличия от других существ, на самом деле являются предметом купли-продажи и просто обмена на своего рода рынке-толкучке. Оказывается, их можно продавать, словно товары на рынке, или просто отдавать в дар.
Исследователи, изучающие генный обмен, первым делом пытаются выяснить происхождение того или иного гена — появился ли он в результате обмена? Это почти равнозначно попытке определить, от каких далеких предков берут начало все гены, имеющиеся сегодня в наших хромосомах. А это, на мой взгляд, все равно что по очереди разглядывать всех современных жителей США и пытаться ответить на вопрос: где была родина древнейших предков всех этих людей? США — это плавильный котел множества народов, которые веками мигрировали из других регионов, стран и частей света в определенную географическую область Северной Америки. Эта миграция продолжается и в наши дни. Большинство предков людей, проживающих сегодня в США, первоначально жили в других частях света, и, соответственно, большинство их генов также имеют иноземное происхождение. Люди могут двигаться и перемещаться из одних мест в другие. Такой же способностью, оказывается, наделены и гены. А потому главной темой этой главы будет перемещение.
Прежде всего следует определить, какие биологические структуры имеют микробное происхождение, а какие свойственны нам как представителям группы млекопитающих. Как отмечалось в предыдущем разделе, одно из крупнейших открытий XX в. в области биологии было связано с напоминающими бактерий крошечными «энергетическими станциями» наших клеток — митохондриями. Эти органеллы находятся в цитоплазме — студенистом веществе клетки, окружающем ядро. По мнению большинства современных ученых, митохондрии — это остатки древних микробов (бактерий), которых в незапамятные времена каким-то образом поглотили наши предковые клетки, потому что эти бактерии могли использовать кислород для выработки энергии, а клетки-захватчики этого делать не могли. Митохондрии позволили этим клеткам использовать более разнообразные источники энергии, а о пользе диверсификация источников энергии говорит хотя бы тот факт, что сегодня это одна из главных новостных тем в глобальном масштабе: чтобы защитить Землю от экологической катастрофы, разные страны мира пытаются освоить альтернативные способы получения энергии. А если митохондрии произошли от микробов, то и содержащиеся в них гены первоначально были микробными генами. Ядро же — главная структура наших клеток — на все 100 % досталось нам от млекопитающих. И содержащиеся в ядре хромосомы никогда не компрометировали себя межвидовыми обменами и трансферами. Или все-таки компрометировали?
Главный способ, с помощью которого наши хромосомы могут приобрести ген от организма другого вида, представляет собой процесс, получивший название горизонтального переноса генов. В результате этого процесса организм одного вида передает часть генетического материала находящемуся по соседству организму другого вида (такими организмами могут быть существа разных видов, живущие внутри суперорганизма). Горизонтальный перенос генов может быть односторонним или двусторонним, то есть принимать форму обмена генами. Нередко в результате такого обмена один вид получает преимущества очень быстро, а другой — медленно. Это напоминает ситуацию, когда банк единовременно предоставляет клиенту всю сумму денег, необходимую для покупки нового дома (первоначальное преимущество для клиента-заемщика), но затем новый домовладелец вынужден в течение десятилетий погашать свой долг, включая выплату процентов (долгосрочное преимущество для банка).
Горизонтальный перенос генов осуществляется на протяжении жизни одного поколения живых организмов. Этим он отличается от вертикального переноса генов, который происходит во время размножения и предполагает перенос генов между поколениями — от родителей потомству. При вертикальном переносе генов у людей мать и отец передают свои хромосомы (через яйцеклетку и сперматозоид) будущему ребенку, развивающемуся из оплодотворенного яйца (зиготы). Кроме того, во время родов мать передает ребенку свой микробиом: так осуществляется вертикальный перенос микробных генов. Вертикальный перенос генов, о котором ученые знают давно, долгое время считался единственным способом передачи генетического материала. Горизонтальный перенос генов стал известен науке сравнительно недавно. Этот принципиально иной процесс предполагает межвидовое «перескакивание» генов. На первый взгляд он напоминает простое межвидовое «рукопожатие», но на самом деле немного сложнее и загадочнее.
