Паразиты: Тайный мир - Карл Циммер

Но что представляет собой это кольцо генов? Роос со своей командой выяснил, что располагается оно внутри особого образования, плавающего рядом с ядром паразита. В прошлом ученые придумали для этой структуры множество названий — сферическое тело, аппарат Гольджи, мультимембранное тело. Увидев любое из этих названий, можно подумать, что ученые знают, для чего эта структура предназначена. На самом деле никто этого не знал.

Роос же теперь выяснил, что в этой структуре размещаются гены, которые делают токсоплазму уязвимой перед клиндамицином. Но он по-прежнему не знал, для чего нужна рибосома, которая формируется по этим генам. Пытаясь разобраться в этом, он сравнил гены кольца с другими генами токсоплазмы и других микробов. Похожие отыскались не в ядре или митохондрии Toxoplasma, а в хлоропластах растений — солнечных заводиках, благодаря которым живут растения на полках лаборатории.

— При виде этой ДНК можно подумать, что перед тобой зеленое растение, — говорит Роос.

Вообще, он надеялся выяснить, почему Toxoplasma и Plasmodium умирают, как бактерии, хотя живут, скорее, как мы. Но получилось, что он просто сменил одну загадку на другую: разве может быть малярия близким родственником плюща?

Для биологов XIX в., таких как Ланкестер, паразиты были примером дегенерации. Их эволюция представляла собой историю потерь, историю отказа от всех адаптационных механизмов, которые делают возможной энергичную свободную жизнь, которую паразиты променяли на бесплатную кормежку. Эти представления оказались очень живучими. Много лет эволюционные биологи не обращали внимания на паразитов, считая, что история их эволюции не заслуживает внимания по сравнению с такими сагами, как истоки полета или формирование мозга. Но ведь Trichinella заставляет хозяина построить для нее в мышце комнату со всеми удобствами; Sacculina превращает краба-самца в заботливую няню для себя; кровяные сосальщики умеют становиться невидимыми. Все это адаптационные механизмы, возникшие в результате эволюции. Многие паразитологи тоже не задумываются об эволюции своих подопечных: они изучают паразитов такими, какие они сегодня. И все же эволюция то и дело напоминает о себе.

Именно так обстояло дело с Дэвидом Роосом: оказалось, что единственный способ понять, что такое токсоплазма сегодня и почему малярия — это зеленая болезнь, — погрузиться в прошлое на сотни миллионов лет. Истории развития подобных организмов не менее увлекательны, чем истории свободноживущих существ. Они неразрывно связаны с эволюцией остальной жизни, уходящей в прошлое на 4 миллиарда лет. Более того, история паразитов — это в значительной степени история самой жизни.

Реконструировать их историю нелегко. Как правило, паразиты бывают мягкими или, наоборот, хрупкими, а эти два состояния не слишком способствуют сохранению останков на века, а тем более на миллионы лет. Конечно, время от времени — раз в несколько миллионов лет — оса-паразит завязнет в капле смолы и замрет навсегда в куске янтаря или самец краба, феминизированный рачком-паразитом, оставит нам свои окаменелые останки, но по большей части паразиты бесследно исчезают вместе с плотью своих хозяев. Камни — не единственный источник сведений об истории жизни. Эволюция создала раскидистое древо, и биологи сегодня могут изучать его покрытые листьями верхушки. Сравнивая их биологические черты, ученые могут вернуться по веткам до самых корней.

Для начала биологи рисуют ветви этого древа, определяя, какие виды находятся в наиболее близком родстве друг с другом. Это означает, как правило, что они отошли генетически от общего предка позже, чем от других видов. Чтобы определить родство, биологи изучают сходства и различия между организмами и определяют, какие из них свидетельствуют об общем происхождении, а какие — всего лишь фантом эволюции. У утки, орла и летучей мыши есть крылья, но родство между орлом и уткой гораздо ближе. Наличие крыльев — это факт: у птиц крылья состоят из перьев на видоизмененной кисти; у летучей мыши это перепонка между растопыренными длинными пальцами. Другой факт — то, что летучие мыши покрыты мехом, рождают живых детенышей и выкармливают их молоком, — помогает понять, что, несмотря на крылья, они ближе к нам и другим млекопитающим, чем к птицам.

Но информация, которую могут дать плоть и кости, ограничена. Они не могут определенно сказать, с кем летучие мыши состоят в более близком родстве — с приматами или тупайей. И тем более они ничего не могут сказать об организмах, у которых нет ни костей, ни плоти как таковой. Именно поэтому биологи в последние 25 лет стараются сравнивать у организмов не крылья или рога, а ДНК и протеины. Они научились определять последовательность генов и сравнивать их с помощью компьютера. В таком подходе есть свои ловушки (гены могут вводить в заблуждение не хуже, чем плоть и кости), но он впервые позволил ученым бросить общий взгляд (хотя и очень приблизительный) на всю картину жизни на Земле.

Корни древа представляет исток жизни. Многие организмы, занимающие ближайшие к основанию ветви, сегодня живут в кипящей воде, часто вокруг горячих гидротермальных источников. Это позволяет предположить, что четыре миллиарда лет назад жизнь зародилась при схожих условиях. Молекулы, напоминающие по структуре гены, могли собраться внутри крохотных жировых капсул или, возможно, в жировой пленке на краях горячих источников. Прошли несчетные миллионы лет, и сформировались первые настоящие организмы — бактериеподобные существа, внутри которых свободно плавали гены. Из этого бактериального истока жизнь пошла разными путями. Археи продолжали вести преимущественно бактериальный образ жизни, тогда как третья ветвь — эукариоты с ДНК, сосредоточенной внутри ядра и энергией, исходящей из митохондрий, — приняли кардинально иную форму.

 Древо жизни, на котором показана эволюционная позиция нескольких паразитов (приводится с разрешения Н. Пейса)

Все паразиты, если говорить о традиционном определении этого понятия (существа, которые вызывают малярию и сонную болезнь, населяют кишечник и печень, вылезают из гусениц, как будто для них хозяин — всего лишь праздничный пирог ко дню рождения), располагаются на ветвях древа жизни, отведенных эукариотам. Они отказались от жизни в море или на суше в пользу жизни внутри других эукариот. Среди них организмы, отделенные от нас настоящей эволюционной пропастью, — трипаносомы и Giardia (лямблии) отделились от общей ветви и избрали собственную судьбу еще на заре эры эукариот более двух миллиардов лет назад. Среди паразитов есть и куда более близкие родственники, такие как грибы и растения. Животные-паразиты, те же трематоды и осы, приходятся нам довольно близкой родней. Во владениях эукариот паразитизм наблюдается всюду; к этому образу жизни независимо пришли самые разные существа, и за много сотен миллионов лет он доказал свою эффективность.

Но при взгляде на это древо мы понимаем также, насколько поверхностно традиционное определение паразита. Почему мы должны применять это наименование только к одной из трех великих ветвей древа жизни? Биологи XIX в. были правы, когда называли бактерии паразитами. Некоторые бактерии (к примеру, Salmonella и Escherichia coli), как и некоторые эукариоты, тоже отказались от свободной жизни, тогда как другие сохранили свою независимость в океанах, болотах и пустынях и даже под антарктическим льдом. Разница здесь только в происхождении, но не в образе жизни.

Но даже такое определение паразитов слишком узко и ограниченно. К примеру, ни на одной из ветвей этого древа вы не отыщете вирус гриппа. Причина в том, что вирусы, строго говоря, не являются живыми. У них нет внутреннего метаболизма, и они не могут размножаться самостоятельно. Это не более чем протеиновые оболочки, снабженные необходимыми инструментами для проникновения в клетку; оказавшись внутри, они заставляют захваченную клетку производить их копии.

Тем не менее вирусы тоже отмечены паразитическими чертами, которые можно обнаружить у таких существ, как трематоды: они процветают за счет хозяина, обманывают иммунную систему при помощи похожих уловок и иногда, заботясь о собственном распространении, могут даже изменить поведение хозяина.

В 1970-х гг. английский биолог Ричард Докинз немного приоткрыл завесу над тайной вирусов. Может быть, они и не являются живыми в традиционном смысле этого слова, но главную задачу жизни выполняют: воспроизводят собственные гены. Докинз доказывал, что и животные, и микробы существуют ради одной и той же цели. Нам следовало бы рассматривать свои тела, их метаболизм и поведение лишь как инструменты, созданные генами для самовоспроизведения. В этом смысле человеческий мозг ничем не отличается от протеиновой оболочки, позволяющей вирусу проскользнуть в клетку. Это противоречивая точка зрения, и многие биологи считают, что она недопустимо преуменьшает сложность жизни на планете. Однако в отношении паразитизма она прекрасно применима. Для Докинза паразитизм состоит не в том, что делают конкретная вошь или колючеголовый червь. Паразитизм — это любой порядок вещей, при котором один комплект ДНК воспроизводится при помощи и за счет другого комплекта.