Микрокосм. E. coli и новая наука о жизни - Карл Циммер

Это возвращает меня к мысли о чашке с E. coli, которую я поднял к усеянному звездами небу. В некоторые ночи в некоторых местах Земли можно разглядеть в космосе Международную космическую станцию. E. coli тоже там, наверху. Она плавает в телах астронавтов, в питьевой воде, в водяных капельках на стенах орбитальной станции. Удалось ли ей проникнуть дальше? Беспокойство Ледерберга по поводу заражения других планет никуда не делось. Какие бы меры ни принимали создатели автоматических межпланетных станций, судя по всему, кое — какие особенно стойкие существа умудряются устроиться на их поверхности и отправиться в далекий путь.

«Специалисты в страшных снах видят, как они обнаруживают жизнь на Марсе, а оказывается, что это E. coli из Пасадены», — сказал в 2001 г. Кеннет Нилсон, геобиолог из Южно — Калифорнийского университета.

Сегодня я вижу, как восходит Марс — красновато — желтая точка на темном бархате неба. На мгновение я забываю о теории вероятности и представляю, как E. coli летит сквозь пространство на спине одного из первых марсианских зондов — возможно, русского орбитального аппарата[36], который потерял управление и рухнул на поверхность. Я понимаю, что E. coli не смогла бы овладеть этой планетой — она погибла бы в холодной радиоактивной ночи без атмосферы, которая создала бы вокруг достаточное давление. И сейчас, глядя на красновато — желтую точку, я представляю себе Марс как крохотную погибшую колонию E. coli на фоне громадной черной чашки Петри. Escherichia coli помогла нам здесь, на Земле, прийти к пониманию жизни, а сейчас отправилась на разведку в бескрайнюю живую Вселенную.

Благодарности

Я благодарен всем ученым, которые открыли для меня свои лаборатории, отвечали на мои телефонные звонки и электронные письма, — все ради того, чтобы рассказать мне об Escherichia coli. В их числе Адам Аркин, Марк Ахтман, Мадан Бабу, Стивен Беннер, Говард Берг, Мэри Берлин, Сэм Браун, Рональд Брейкер, Дэниел Вайнрайх, Александер ван Оденарден, Барри Баннер, Джон Деннехи, Майкл Дебели, Джон Дойл, Питер Карп, Фрэнк Киль, Джей Кислинг, Кэрол Клиланд, Джеймс Коллинз, Майкл Кравинкель, Ян — Ульрих Крефт, Ричард Ленски, Хиратада Мори, Кааре Нилсен, Эндрю Нолл, Марк Паллен, Бернард Палссон, Артур Парди, Роберт Пеннок, Марк Пташне, Маргарет Райли, Джон Рот, Дин Роув — Магнус, Филипп Tapp, Джеффри Таунсенд, Фред Теновер, Пол Тернер, Пол Томас, Христос Узунис, Джордж Уильямс, Дэвид Уссери, Томас Ференси, Финбарр Хейес, Джордж Чёрч, Джек Шостак, Майкл Эллисон, Тьерри Эмоне и Дрю Энди.

Я хотел бы также поблагодарить ученых и писателей, просмотревших и подкорректировавших рукопись или часть ее. Среди них Ури Алон, Марк Ахтман, Майкл Балтер, Мадан Бабу, Лес Детлефсен, Джон Ингрэм, Ричард Ленски, Ник Матцке, Фредерик Нидхардт, Моника Райли, Эрик Стюарт, Майкл Фельдгарден, Кевин Фостер и Джеймс Ху. Особенно много времени уделил рукописи Мозелио Шехтер. В любых ошибках, избежавших их пристального внимания, виноват я и только я. Хочу поблагодарить Дорона Вебера из фонда Alfred P. Sloan Foundation, помогавшего мне с финансированием исследований в процессе подготовки книги. Также приношу благодарность редакторам журналов и газет, в которых я публиковал статьи на некоторые из тем, рассмотренных в книге. Это Джеймс Горман и Эрика Гуд из The New York Times, Тим Аппенцеллер из National Geographic, Дэвид Гроган, Сьюзен Круглински и Кори Пауэлл из Discover, Лора Хельмут из Smithsonian, Брюс Феллман и Катрин Лассила из Yale Alumni Magazine, Лесли Робертс из Science и Рики Рустинг из Scientific American.

Мой агент Эрик Симонофф никогда не теряет чутья, позволяющего ему отличать хорошие идеи от дурных. Увидев, как он поднимает брови при коротком рассказе о том, как плавает E. coli, я понял, что идея книги, пожалуй, неплоха. Я благодарен также Мартину Эшеру, моему редактору в издательстве Pantheon, и Тадеушу Маевски, моему иллюстратору.

Наконец, нельзя не сказать и о семье. Я благодарен своим дочерям Шарлотте и Веронике за терпение, ведь папа так много времени тратил на работу над книгой о «хорошем микробе». А моя жена Грейс обеспечивала мне одновременно и моральную поддержку, и здравую редакторскую критику. Без нее никакой книги точно не было бы

Библиография

Ackermann, М., L. Chao, C. T. Bergstrom, and M. Doebeli. 2007. On the evolutionary origin of aging. Aging Cell 6 (2):235~44.

Adams, J. 2004. Microbial evolution in laboratory environments. Res Microbiol 155(5):311-18.

Adrio, J. L., and A. L. Demain. 2006. Genetic improvement of processes yielding micro- bial products. FEMS Microbiol Rev 30 (2):187–214.

Alon, U. 2007. Network motifs: Theory and experimental approaches. Nat Rev Genet 8 (6):450—61.

Andrews, S. C., A. К. Robinson, and F. Rodriguez‑Quinones. 2003. Bacterial iron homeostasis. FEMS Microbiol Rev 27 (2–3):215—37.

Avery, О. T., C. M. MacLeod, and M. McCarty. 1979. Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types: Induction of trans- formation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from pneumococcus type III. J Exp Med 149 (2):297–326.

Avise, John C. 2004. The hope, hype, and reality of genetic engineering: Remarkable storiesfrom agriculture, industry, medicine, and the environment. New York: Oxford University Press.

Babili, S. al-, and P. Beyer. 2005. Golden rice — five years on the road — five years to go? Trends Plant Sei 10 (12):565—73.

Babu, M. M., and L. Aravind. 2006. Adaptive evolution by optimizing expression levels in different environments. Trends Microbiol 14

(1):11–14.

Backhed, F., R. E. Ley, J. L. Sonnenburg, D. A. Peterson, and J. I. Gordon. 2005. Host- bacterial mutualism in the human intestine. Science 307 (5717):1915-20.

Baker, D., G. Church, J. Collins, D. Endy, J. Jacobson, J. Keasling, P. Modrich, C. Smolke, and R. Weiss. 2006. Engineering life: Building a fab for biology. Sei Am 294 (6):44–51.

Baker, M. D., P. M. Wolanin, and J. B. Stock. 2006. Signal transduction in bacterial chemotaxis. Bioessays 28 (l):9-22.

Balaban, N. Q., J. Merrin, R. Chait, L. Kowalik, and S. Leibler.

2004. Bacterial persis- tence as a phenotypic switch. Science 305 (5690):1622—25.

Barluenga, М., K. N. Stolting, W. Salzburger, M. Muschick, and A. Meyer. 2006. Sym- patrie spйciation in Nicaraguan crater lake cichlid fish. Nature 439 (7077):719-23. Barrick, J. E., and R. R. Breaker. 2007. The power of riboswitches. Sei Am 296 (1):50–57. Bartoloni,

A., L. Pallecchi, M. Benedetti, C. Fernandez, Y. Vallejos, E. Guzman,

A. L. Villagran, A. Mantella, C. Lucchetti, F. Bartalesi, M. Strohmeyer,

A. Bechini, H. Gam- boa, H. Rodriguez, T. Falkenberg, G. Kronvall,

E. Gotuzzo, F. Paradisi, and G. M. Rossolini. 2006. Multidrug‑resistant commensal Escherichia eoli in children, Peru and Bolivia. Emerg Infect Dis 12 (6)507-13.

Battistuzzi, F. U., A. Feijao, and S. B. Hedges. 2004. A genomic timescale of prokaryote evolution: Insights into the origin of methanogenesis, phototrophy, and the colonization of land. BMC Evol Biol 4:44.

Behe, Michael. 1996. Darwin’s black box. New York: Free Press.

Behrens, Mark R., Nedim Mutlu, Sarbani Chakraborty, Razvan Dumitru, Wen Zhi Jiang, Bradley J. LaVallee, Patricia L. Herman, Thomas E. Clemente, and Donald P. Weeks. 2007. Dicamba resistance: Enlarging and preserving biotechnology‑based weed management strategies. Science 316 (5828):1185—88.

Beloin, C., J. Valle, P. Latour‑Lambert, P. Faure, M. Kzreminski, D. Balestrino, J. A. Haa- gensen, S. Molin, G. Prensier, B. Arbeille, and J. M. Ghigo. 2004. Global impact of mature biofilm lifestyle on Escherichia coli K-12 gene expression. Mol Microbiol 51 (3):659-74.

Benner, S. A., A. Ricardo, and M. A. Carrigan. 2004. Is there a common chemical model for life in the universe? Curr Opin Chem Biol 8 (6):672-89.

Ben‑Shahar, Y., K. Nannapaneni, T. L. Casavant, T. E. Scheetz, and M. J. Welsh. 2006.

Eukaryotic operon‑like transcription of functionally related genes in Drosophila. Proc Natl Acad Sei USA 104 (l):222-27.

Berg, Howard C. 2004. E. eoli in motion. Biological and Medical Physics Series. New York: Springer.

Bernhardt, T. G., and P. A. de Boer. 2005. SlmA, a nucleoid- associated, FtsZ binding protein required for blocking septal ring assembly over chromosomes in E. eoli. Mol Cell 18 (5):555—64.

Binnewies, T. T., Y. Motro, P. F. Hallin, O. Lund, D. Dunn, T. La, D. J. Hampson, M. Bellgard, T. M. Wassenaar, and D. W. Ussery. 2006. Ten years of bacterial genome sequencing: Comparative‑genomics- based discoveries. Funct Integr Genomics 6 (3):165—85.

Bird, C. P., B. E. Stranger, and E. T. Dermitzakis. 2006. Functional variation and evolu- tion of non‑coding DNA. Curr Opin Genet Dev 16 (6):559—64.

Blattner, F. R., G. Plunkett III, C. A. Bloch, N. T. Perna, V. Burland, M. Riley, J. Collado- Vides, J. D. Glasner, C. K. Rode, G. F. Mayhew, J. Gregor, N. W. Davis, H. A. Kirk- patrick, M. A. Goeden, D. J. Rose, B. Mau, and Y. Shao. 1997. The complete genome sequence of Escherichia coli K-12. Science 277 (5331):1453-74.

Bliss, Richard. 1981. Creation science papers. Series 1, subseries 1, box 4, folder 5. Special collections, University of Arkansas Libraries, Fayetteville.

Bogosian, G., andJ. F. Kane. 1991. Fate of recombinant Escherichia coli K-12 strains in the environment. AdvAppl Microbiol 36:87-131.

Bollinger, R. R., A. S. Barbas, E. L. Bush, S. S. Lin, and W. Parker. 2007. Biofilms in the normal human large bowel: Fact rather than fiction. Gut 56:1481-12.

Borlaug, N. E. 2000. Ending world hunger: The promise of biotechnology and the threat of antiscience zealotry. Plant Physiol 124 (2):487—90.

Bray, D., M. D. Levin, and K. Lipkow. 2007. The chemotactic behavior of computer- based surrogate bacteria. Curr Biol 17 (1):12–19.

Bray, J. 1945. Isolation of antigenically homogeneous strains of Bact. coli neapolitanum from summer diarrhea of infants. J Pathol Bacteriol 57:239-47.

Brock, Thomas D. 1990. The emergence of bacterial genetics. Cold Spring Harbor, N. Y.: Cold Spring Harbor Laboratory Press.

Bud, Robert. 1993. The uses of life: A history of biotechnology. New York: Cambridge University Press.

Bush, George. 2006. State of the Union Address. White House. http://www.whitehouse. gov/stateoftheunion/2006 /.

Cairns, J., J. Overbaugh, and S. Miller. 1988. The origin of mutants. Nature 335(6186):142-45.

Casalino, M., M. C. Latella, G. Prosseda, P. Ceccarini, F. Grimont, and

B. Colonna. 2005. Molecular evolution of the lysine decarboxylase- defective phenotype in Shigella sonnei. IntJ Med Microbiol294 (8):503—12.

Cascales, E., S. K. Buchanan, D. Duchй, C. Kleanthous, R. Lloubes, K. Postle, M. Riley, S. Slatin, and D. Cavard. 2007. Colicin biology. Microbiol Mol Biol Rev 71 (1):158–229. Cavalieri, L. F. 1976. New strains of life — or death. New York Times Magazine, August 22,1976.