Р. Докинз. Рассказ Предка-25. Рандеву 38. Археи. 39. Эубактерии

 

24. Рандеву 36. Растения — Великое Историческое Рандеву

Ричард Докинз. Рассказ Предка
Часть 25

26. Кентербери

 

Рандеву 38. Археи
 
 
После неопределенности в отношении того, что произошло на Рандеву 37, и, безусловно, в отношении того, сколько рандеву скрыто за фиговым листком заглавия, какое облегчение вернуться к рандеву, относительно которого большинство людей согласны. Все эукариотические пилигримы, по крайней мере их ядерные гены, следующим пунктом объединяются с археями (Archae), ранее известными как археобактерии (Archaebacteria). Является ли оно Рандеву 38, 39, 40 или 41- может быть вопросом произвола (или скорее вопросом исследований следующей пары лет). Но установлено, что прокариоты или, как некоторые их все еще называют, бактерии, представляют две очень несхожих разновидности - эубактерии и археи. И преобладает мнение, что археи более близкие родственники нам, чем эубактериям, почему я и поместил эти два рандеву именно в таком порядке. Но нужно помнить, что, отдавая должное необычным обстоятельствам Великого Исторического Рандеву, части наших клеток более близки эубактериям, даже хотя наши ядра более близки археям.
 
Мой Оксфордский коллега Том Кавалье-Смит (Tom Cavalier-Smith), чьи представления о ранней эволюции жизни наполнены его большими познаниями о разнообразии микробов, выдумал название Neomura, чтобы охватить и архей, и эукариот, но исключить эубактерий. Он также использует слово "бактерии", чтобы охватить и эубактерий, и архей, но не эукариот. Бактерия для него поэтому - название "грады", в то время как неомуры - клада. Клада, к которой принадлежат эубактерии - это просто жизнь, поскольку она также включает архей и эукариот.
 
Кавалье-Смит считает, что неомуры возникли всего 850 миллионов лет назад, что является более молодой датировкой, чем я смел предполагать. Он думает, что археи, будучи бактериями, развили свои специфические биохимические особенности как адаптацию к термофилии. Термофилия происходит от греческого "любовь к теплу", что на практике обычно значит жизнь в горячих источниках. Он верит, что эти теплолюбивые бактерии - термофилы - затем разделились надвое. Некоторые стали гипертермофилами (любящими, когда по-настоящему жарко) и дали начало современным археям. Другие покинули горячие источники и в более прохладных условиях стали эукариотами, поглотив других прокариот и используя их на манер "Рассказа Миксотрихи". Если он прав, мы знаем, в каких условиях происходит Рандеву 38: в горячем источнике, или, возможно, в вулканическом гейзере на дне моря. Но, конечно, он может быть не прав, и надо сказать, его взгляды далеки от общепринятых.
 
Великий американский микробиолог Карл Везе (Carl Woese) из университета Иллинойса был тем, кто открыл и охарактеризовал архей (тогда называемых археобактериями) в конце 1970х. Глубокое отделение от других бактерий было поначалу спорным, поскольку шло вразрез с прежними представлениями. Но сейчас оно широко признано, и Везе был заслуженно удостоен премий и медалей, включая очень престижную Премию Крафорда и Медаль Левенгука.
 
Археи включают виды, процветающие в различных экстремальных условиях, будь то очень высокие температуры, или очень кислая, щелочная или соленая вода. Археи как группа, похоже, "расширяют горизонты" того, что способна выносить жизнь. Никто не знает, был ли Сопредок 38 таким экстремофилом, но это интригующая возможность.
 
Рандеву 39. Эубактерии
 
Присоединение эубактерий. Неукорененное дерево (см. Рассказ Гиббона), где крестами показаны две возможные позиции для истинного корня. Вершина каждой ветви представляет сегодняшний день. Традиционно эубактерий представляют как сестринскую группу для остальной жизни, что эквивалентно оборванному корню от Сопредка 39 (крест A). Тем не менее, без каких-либо внешних групп, нет надежных доказательств, подтверждающих это. Другая возможность состоит в том, что корень лежит в пределах эубактерий (например, B), что означало бы большее количество рандеву. Внутри эубактерий существуют значительные разногласия по поводу филогенетических отношений. Показанные здесь группы, как правило, принимаются, их взаимоотношения не установлены. Особенно это относится к цианобактерям.
Изображения, сверху по часовой стрелке: Escherkhia coli 0111; Chlamydia sp.; Leptospira interrogates; хлоропласт некоего растения; Thermus aquaticus; Staphylococcui aureus
 
Когда паломничество начиналось, наша машина времени тронулась на низшей передаче, и мы думали в терминах десятков тысяч лет. Мы переключались на более высокие передачи, совершенствуя свое воображение, чтобы справиться с миллионами, затем сотнями миллионов лет, по мере того, как ускорялись в прошлое к кембрию, подбирая по пути животных пилигримов. Но кембрий тревожно близок. Большую часть своей карьеры на нашей планете жизнь была только прокариотической. Мы, животные - недавний, поздний ребенок. На заключительном этапе до Кентербери наша машина времени должна войти в гипердрайв, чтобы не делать эту книгу невыносимо затянутой. В почти неподобающей спешке наши пилигримы, теперь включающие эукариот и архей, ускоряются назад к тому, что я принимаю за последнее рандеву - Рандеву 39 с эубактериями. Но оно могло быть больше чем одним, и мы можем быть ближе к одним эубактериям, чем к другим. Такая неопределенность служит причиной, почему дерево напротив изображено неукорененным.
 
Бактерии, как мы уже видели, и в чем согласится Рассказ Taq - в высшей степени разносторонние химики. Они также - единственные известные мне существа, кроме людей, кто развили этот символ человеческой цивилизации, колесо. Ризобий поведает этот рассказ.
 
Рассказ Ризобия
 
Колесо – общеизвестное человеческое изобретение. Разберите любой механизм больше чем элементарной сложности, и вы найдете колеса. Двигатели судов и самолетов, вращающиеся дрели, токарные станки, гончарные круги – наши технологии используют колеса и остановились бы без них. Колесо, вероятно, было изобретено в Месопотамии в четвертом тысячелетии до н.э. Мы знаем, что это было достаточно труднодостижимым изобретением, поскольку у цивилизаций Нового Света их все еще не было ко времени испанского завоевания. Предполагаемое исключение здесь – детские игрушки – кажется настолько причудливым, что вызывает подозрение. Может ли оно быть одним из тех мифов, который распространяется только потому, что является настолько запоминающимся, подобно инуитскому языку, имеющему 50 слов для снега?
 
Всякий раз, когда у людей есть хорошая идея, зоологи привыкли обнаруживать, что она использовалась ранее в животном мире. Эта книга полна примеров, включая определение расстояния с помощью эха (летучие мыши), электролокацию ("Рассказ Утконоса"), плотины ("Рассказ Бобра"), параболический отражатель (морские блюдца), инфракрасный датчик теплового наведения (некоторые змеи), подкожный шприц (осы, змеи и скорпионы), гарпун (жгутиковые) и реактивное движение (кальмары). Почему не колесо?
 
Возможно, колесо производит на нас впечатление только при сопоставлении с нашими довольно непримечательными ногами. Прежде чем у нас появился двигатель, приводимый в движение топливом (фоссилизированной солнечной энергией), нас с легкостью обгоняли ноги животных. Не удивительно, что Ричард III предложил свое королевство за четвероногий транспорт, когда был в затруднительном положении. Вероятно, большинство животных не извлекло бы выгоду из колес, потому что они и без того могут столь быстро бегать на ногах. В конце концов, до совсем недавнего времени все наши колесные транспортные средства перетаскивались силой ног. Мы разработали колесо не для того, чтобы двигаться быстрее лошади, а чтобы позволить лошади перевозить нас в ее собственном темпе – или немного меньшем. Для лошади колесо является чем-то тормозящим.
 
Вот другой подход, в котором мы рискуем переоценить колесо. Его максимальная эффективность зависит от предшествующего изобретения – дороги (или другой гладкой, твердой поверхности). Мощный автомобильный двигатель позволяет обогнать лошадь, или собаку, или гепарда на твердой, ровной дороге. Но устройте гонку по дикой местности или вспаханным полям, возможно, с препятствиями или канавами на пути, и вы потерпите сокрушительное поражение: лошадь оставит автомобиль далеко позади.
 
Что ж, тогда, возможно, мы должны изменить свой вопрос. Почему животные не развили дорогу? Нет никаких больших технических трудностей. Дорога должна быть детской игрушкой по сравнению с плотиной бобра или украшенной ареной беседковой птицы. Есть даже некоторые роющие осы, которые усердно уплотняют почву, поднимая для этого каменное орудие. По-видимому, те же навыки могли использовать большие животные, чтобы сделать дорогу ровной.
 
Но это поднимает неожиданную проблему. Даже если дорожные работы технически выполнимы, они – угрожающе альтруистическая деятельность. Если я как особь строю хорошую дорогу из пункта А в пункт B, вы сможете извлечь такую же выгоду из дороги, как и я. Почему это должно иметь значение? Потому что дарвинизм – эгоистичная игра. Постройка дороги, которая могла бы помочь другим, будет оштрафована естественным отбором. Конкурирующая особь получает такую же выгоду от моей дороги, как и я, но она не платит стоимость строительства. Халявщики, которые используют мою дорогу и не потрудились построить свою собственную, смогут сконцентрировать свою энергию на том, чтобы опередить меня в размножении, в то время как я надрываюсь на дороге. Если не будут приняты особые меры, генетические тенденции к ленивой, эгоистичной эксплуатации будут процветать за счет трудолюбивого дорожного строительства. В результате никакие дороги не будут построены. Пользуясь преимуществом предвидения, мы можем понять, что внакладе останутся все. Но у естественного отбора, в отличие от нас, людей, с нашим большим, недавно эволюционировавшим мозгом, нет никакого предвидения.
 
Что в людях столь особенного, что нам удалось преодолеть наши антиобщественные инстинкты и построить дороги, которыми все мы пользуемся? О, довольно многое. Никакой другой вид не подошел так близко к состоянию всеобщего благоденствия, к организации, которая заботится о стариках, которая заботится о больных и осиротевших, которая занимается благотворительностью. На первый взгляд, это представляет вызов дарвинизму, но здесь не место, чтобы его рассматривать. У нас есть правительство, полиция, налоги, общественные работы, которые все мы субсидируем, нравится ли нам это или нет. Человек, который написал бы: "Сэр, Вы очень любезны, но я предпочел бы не присоединяться к Вашей схеме подоходного налога", получил бы возврат, можете быть уверены, из Налогового управления. К сожалению, никакие другие виды не изобрели налоги. Они, однако, изобрели (виртуальное) ограждение. Особь может добиться исключительного права пользования ресурсом, если она активно защищает его от конкурентов.
 
Многие виды животных являются территориальными, не только птицы и млекопитающие, но также рыбы и насекомые. Они защищают участок от конкурентов тех же видов, зачастую чтобы изолировать частные места кормежки, или частную беседку для ухаживания, или область гнездования. Животное с большой территорией могло бы извлечь выгоду, строя сеть хороших, ровных дорог на территории, куда не допускаются конкуренты. Это не исключено, но такие дороги животных были бы слишком локальными для дальних, высокоскоростных путешествий. Дороги любого качества были бы ограничены маленькой областью, которую особь может защитить от генетических конкурентов. Не благоприятное начало для эволюции колеса.
 
Но теперь, наконец, мы добрались до рассказчика этой истории. Из моей исходной посылки есть одно показательное исключение. Некоторые очень маленькие существа создали колесо в самом полном смысле слова. Колесо, возможно, даже было первым когда-либо эволюционировавшим двигательным механизмом, принимая во внимание, что на протяжении большинства своих первых 2 миллиардов лет жизнь состояла только из бактерий. Многие бактерии, среди которых типичным является ризобий, плавают, используя нитевидные спиральные винты, каждый приводимый в движение собственным непрерывно вращающимся приводом. Обычно считалось, что "жгутики" виляют как хвосты, а видимость спирального вращения является результатом волнового движения, передающегося вдоль жгутика, как у извивающейся змеи. Правда намного более удивительна. Жгутик бактерии присоединен к приводу, который вращается свободно и неограниченно в отверстии, проходящем в стенке клетки. Это – настоящая ось, свободно вращающаяся втулка. Она приводится в движение крошечным молекулярным двигателем, который использует те же биофизические принципы, что и мышцы. Но мышца – двигатель с возвратно-поступательным движением, который после сжатия должен растянуться снова, чтобы подготовиться к новому силовому движению. Бактериальный мотор просто постоянно двигается в одном и том же направлении, как молекулярная турбина.
 
Простая ось, свободное вращение в центре... приводится в движение крошечными молекулярными моторами
 
Тот факт, что только у очень маленьких существ эволюционировало колесо, подсказывает самую вероятную причину, почему этого не произошло у крупных существ. Это довольно прозаическая, практическая причина, но, тем не менее, важная. Крупное существо нуждалось бы в колесах, которые, в отличие от искусственных, должны расти на месте, вместо того, чтобы быть отдельно сформированными из мертвых материалов, а затем установленными. Для большого, живого органа, растущего на месте, требуется кровь или нечто аналогичное, и, вероятно, также нечто аналогичное нервам. Проблема снабжения свободно вращающегося органа кровеносными сосудами (не говоря уже о нервах), которые не завязывались бы в узлы, слишком наглядна, чтобы нуждаться в обстоятельных объяснениях. Возможно, есть решение, но мы не должны удивляться, что оно не было найдено.
 
Люди-инженеры могли бы предложить проложить концентрические трубочки, несущие кровь через середину оси в середину колеса. Но на что были бы похожи эволюционные промежуточные звенья? Эволюционное усовершенствование похоже на восхождение на гору. Вы не можете допрыгнуть с основания утеса до вершины за один прыжок. Внезапное, резкое изменение – выбор инженеров, но в природе вершина эволюционной горы может быть достигнута только путем постепенного восхождения вверх от отправной точки. Колесо может быть одним из тех случаев, где техническое решение может быть на виду, но все же вне досягаемости для эволюции, потому что оно лежит по другую сторону глубокой долины: неспособно эволюционировать у крупных животных, но в пределах досягаемости бактерий из-за их небольшого размера.
 
Используя творческое, нестандартное мышление, Филип Пулман (Philip Pullman) в своей детской фантастической эпопее "Тёмные начала" решает проблему для крупных животных совершенно неожиданным, но очень биологическим способом. Он изобретает вид доброжелательных хоботных животных, мулефа, симбиотически эволюционировавших вместе с видом гигантского дерева, которое роняет твердые, круглые, похожие на колесо стручки семян. На ногах мулефа есть роговая, отполированная шпора, подогнанная под отверстие в центре стручка, который работает как колесо. Деревья извлекают пользу из приспособления, потому что всякий раз, когда колесо изнашивается и раскалывается, что в итоге и должно случиться, мулефа распространяют семена, находящиеся внутри. Деревья эволюционировали, чтобы оказать ответную услугу, создавая совершенно круглые стручки с подходящим отверстием для оси мулефа прямо в центре, куда они выделяют высококачественное смазочное масло. Четыре ноги мулефа расположены ромбом. Передняя и задняя нога находятся на срединной линии и представляют собой посадочные места для колес. Другие две ноги, по сторонам тела, не имеют колес и используются животным для отталкивания, подобно старомодному, исковерканному велосипеду без педалей. Пулман умно замечает, что вся система стала возможной только благодаря геологической особенности мира, в котором живут эти существа. Случилось так, что базальт сформировал длинные, лентоподобные полосы через саванну, которые служат нерукотворными, но твердыми дорогами.
 
Суть изобретательного симбиоза Пулмана в том, что мы можем временно признать колесо одним из тех изобретений, которые, даже если это изначально были хорошие идеи, не могут эволюционировать у крупных животных: или из-за априорной потребности в дороге, или потому что проблема перекручивания кровеносных сосудов вообще не могла быть решена, или потому что промежуточные звенья, ведущие к конечному решению, не могли бы быть для чего-нибудь пригодными. У бактерий колесо смогло эволюционировать, потому что мир очень маленького настолько сильно отличается и преподносит такие несхожие технические проблемы.
 
Между прочим, жгутиковый мотор бактерий в руках разновидности креационистов, называющих себя "теоретиками разумного замысла", недавно был повышен до статуса иконы предполагаемой невозможности эволюции. Так как он явно существует, вывод их аргумента отличается. Поскольку я предложил неспособность к эволюции как объяснение того, почему крупные животные, такие как млекопитающие, не отрастили колеса, креационисты ухватились за жгутиковое колесо бактерий как за то, что не может существовать, но тем не менее существует – таким образом, оно должно было появиться сверхъестественным способом!
 
Это – древний "аргумент от дизайна", также называемый "аргументом от часовщика Пейли" или "аргументом от неупрощаемой сложности". У меня для него есть менее доброжелательное название "аргумент субъективного неверия", поскольку он всегда принимает следующую форму: "Лично я не могу себе представить естественную последовательность событий, при которой мог появиться X. Поэтому он должен был появиться сверхъестественным способом". Снова и снова ученые парировали, что, если вы приводите этот аргумент, то это говорит не столько о природе, сколько о бедности вашего воображения. "Аргумент субъективного неверия" вынудил бы нас ссылаться на сверхъестественное каждый раз, когда мы видим хорошего фокусника, трюки которого мы не можем понять.
 
Вполне обоснованно представить аргумент от неупрощаемой сложности как возможное объяснение отсутствия чего-либо несуществующего, как я сделал в отношении отсутствия колесных млекопитающих. Это очень отличается от уклонения ученого от обязанности объяснить то, что действительно существует, как например колесные бактерии. Однако, справедливости ради, можно представить себе законное использование какого-либо варианта аргумента проекта или аргумента от неупрощаемой сложности. Будущие космические пришельцы, которые предпримут археологические раскопки на нашей планете, конечно, найдут способы отличить сконструированные механизмы, такие как самолеты и микрофоны, от механизмов эволюционировавших, таких как крылья летучей мыши и уши. Интересное упражнение – представить, как они их различат. Перед ними могут стоять несколько сложных для разрешения частичных совпадений между естественной эволюцией и человеческим проектированием. Если внеземные ученые смогут изучить живые образцы, а не только археологические останки, как они расценят хрупких, легковозбудимых скаковых лошадей и борзых, сопящих бульдогов, которые едва могут дышать и не могут родиться без помощи кесаревого сечения, близоруких суррогатов щенка - пекинесов, ходячие вымя, такие как фризские коровы, ходячие ломтики ветчины, такие как ландрасские свиньи, или ходячие шерстяные комбинезоны, такие как мериносовые овцы? Молекулярные механизмы – нанотехнологии – созданные на благо человека в той же степени, что и жгутиковый двигатель бактерий, могут поставить перед внеземными учеными еще более трудные проблемы.
 
Не кто иной, как Френсис Крик в книге "Life Itself" ["Жизнь как она есть"] полусерьезно размышлял о том, что бактерии могли зародиться не на нашей планете, а быть засеянными откуда-то еще. В фантазии Крика они были посланы в носовом обтекателе ракеты инопланетными существами, желающими распространить свою форму жизни, но избежать технически более сложной проблемы собственной транспортировки, и положились вместо этого на естественную эволюцию, которая закончила бы дело после того, как бактериальная инфекция укоренилась бы. Крик со своим коллегой Лесли Оргелом, изначально подсказавшим ему эту идею, предположили, что эти бактерии сначала эволюционировали благодаря естественным процессам на своей собственной планете, но они могли также, несмотря на атмосферу научной фантастики, добавить чуточку нанотехнологических изобретений к структуре, немного похожей на молекулярное зубчатое колесо, изображенное напротив. Или на жгутиковый двигатель, который мы видим у ризобия и многих других бактерий. Сам
 
Крик - сложно сказать, то ли с сожалением, то ли с облегчением - едва ли находит хорошие свидетельства в поддержку своей собственной теории направленной панспермии. Но смежная область науки и научной фантастики представляет полезный умственный тренажерный зал, в котором можно поломать голову над поистине важным вопросом. Учитывая, что иллюзия замысла, вызванная дарвинистским естественным отбором, настолько сильна, как мы на практике отличаем ее продукты от преднамеренно спроектированных артефактов? Другой молекулярный биолог, Жак Моно (Jacques Monod) начал свою "Chance and Necessity" ["Случайность и необходимость"] в схожих терминах. Могут ли в природе существовать по-настоящему убедительные примеры неупрощаемой сложности: сложные структуры, собранные из частей, отсутствие любой из которых было бы фатально для целого? Если да, то может ли это предполагать истинный замысел высшего разума, скажем, более древней и более высокоразвитой цивилизации на другой планете?
 
Возможно, подобный пример может быть, в конечном итоге, обнаружен. Но жгутиковый двигатель бактерий, увы, не таков. Как очень многие предшествующие необоснованные утверждения о неупрощаемой сложности, начиная с глаза и далее, бактериальный жгутик оказывается в высшей степени упрощаемым. Кеннет Миллер (Kenneth Miller) из Брауновского Университета расправляется со всем вопросом, проявив чудеса ясности изложения. Как показывает Миллер, утверждение, что составные части жгутикового двигателя не имеют никаких других функций, попросту ложно. В качестве одного примера, у многих паразитических бактерий есть механизм для введения химических веществ в клетки хозяина, названный TTSS (Type Three Secretory Apparatus - секреторная система третьего типа). TTSS использует поднабор тех же самых белков, что используются в двигателе жгутика. В этом случае они используются не для обеспечения вращательного движения круглой втулки, а для создания округлой дыры в клеточной стенке хозяина. Миллер подводит итог:
 
Говоря прямо, TTSS выполняет свою грязную работу, используя несколько белков из основания жгутика. С эволюционной точки зрения эта связь едва ли неожиданна. В сущности, следует ожидать, что оппортунизм эволюционных процессов будет смешивать и подбирать белки для выполнения новых функций. Согласно доктрине неупрощаемой сложности, однако, это должно быть невозможно. Если жгутик на самом деле неупрощаем, удаление всего лишь одной части, не говоря уже о 10 или 15, должно превратить остальные в "нефункциональные по определению". Все же на самом деле TTSS вполне функциональна, хотя в ней и отсутствует большая часть компонентов жгутика. Для нас TTSS может быть неприятностью, но для бактерий, которые ею обладают, это по-настоящему ценный биохимический механизм. Существование TTSS у широкого спектра бактерий показывает, что небольшая часть "неупрощаемо сложного" жгутика может действительно выполнять важную биологическую функцию. Поскольку естественный отбор явно благоприятствует такой функции, утверждение, что жгутик должен быть полностью собран, прежде чем все его составные части станут полезны, очевидно, неверно. Это значит, что аргумент в пользу разумного замысла жгутика потерпел неудачу.
 
Негодование Миллера по поводу "Теории Разумного Замысла" получает подкрепление из интересного источника: его глубоких религиозных убеждений, которые более полно выражены в его книге "Finding Darwin's God" ["Обнаружение бога Дарвина"]. Бог Миллера (или даже Дарвина) - это Бог, выявляющийся в глубоких закономерностях природы (или, вероятно, синонимичный с ними). Попытки креационистов показать Бога через негативный путь "аргумента субъективного неверия" оказывается, предполагают, как показывает Миллер, что Бог капризно нарушает свои собственные законы. И для тех, кто, подобно Миллеру, настроен глубокомысленно религиозно, это подлое и унижающее святотатство.
 
Я, как нерелигиозный человек, могу с симпатией подкрепить аргумент Миллера своим собственным. Если не святотатственен, стиль аргументации разумного замысла ленив. Я высмеял его в вымышленном разговоре между сэром Эндрю Хаксли и сэром Аланом Ходжкином, двумя бывшими в свое время президентами Королевского Общества, поделившими Нобелевскую Премию за работы по молекулярной биофизике нервного импульса.
 
"Говорю Вам, Хаксли, здесь ужасно трудная проблема. Я не могу понять, как работает нервный импульс, а Вы?"
"Нет, Ходжкин, и я не могу, и эти дифференциальные уравнения ужасно трудно решить. Почему бы просто не бросить и не сказать, что нервный импульс продвигается посредством нервной энергии?"
"Великолепная идея, Хаксли, давайте сейчас напишем письмо в Nature: это займет только одну строчку, а потом перейдем к чему-нибудь полегче".
 
Старший брат Эндрю Хаксли, Джулиан привел схожий пример, когда очень давно высмеивал витализм, в то время выражаемый названием Анри Бергсона élan vital [франц. "жизненный порыв"], как равносильный объяснению, что железнодорожный поезд приводится в движение посредством élan locomotif (порыву локомотива). Мое порицание лени и богохульства Миллера не распространяется на гипотезу направленной панспермии. Крик говорил о сверхчеловеческом, но не сверхъестественном замысле. Различие на самом деле существенно. В мировоззрении Крика сверхчеловеческие разработчики бактерий или способов засеять ими Землю сами изначально эволюционировали благодаря местному аналогу дарвинистского отбора на своей собственной планете. Важно, что Крик всегда ищет то, что Дэниел Деннет (Daniel Dennett) называет "краном", и никогда бы не прибегнул, как Анри Бергсон, к "небесному крюку".
 
Основное возражение на аргумент неупрощаемой сложности состоит в демонстрации, что неупрощаемо сложная по заявлению сущность, жгутиковый двигатель, каскад свертывания крови, цикл Кребса, или что либо еще, на самом деле упрощаемы. Субъективное неверие просто ошибочно. К этому мы добавим напоминание, что даже если мы еще не можем представить пошаговый путь, которым могла эволюционировать сложность, страстное скатывание к утверждению, что поэтому она сверхъестественна, является либо святотатством, либо ленью, в зависимости от вашего вкуса.
 
Но есть другое возражение, которое следует упомянуть: "арка и подпорки" Грэма Кернса-Смита. Кернс-Смит писал в другом контексте, но его доводы работают и здесь. Арка неупрощаема в том смысле, что, если вы удалите ее часть, все развалится. Тем не менее, ее можно построить постепенно с помощью подпорок. Последующее удаление подпорок, так, что они больше не фигурируют в видимой картине, не дает нам права на мистическое и мракобесное наделение каменщиков сверхъестественными силами.
 
Жгутиковый двигатель распространен среди бактерий. Ризобий был выбран на роль рассказчика из-за его другого притязания - впечатлить нас многосторонностью бактерий. Фермеры сеют растения семейства бобовых, Leguminosae, как элемент чрезвычайно удачной схемы севооборота по одной очень хорошей причине. Бобовые растения могут использовать сырой азот (безусловно, самый многочисленный газ в нашей атмосфере) прямо из воздуха, вместо того, чтобы поглощать соединения азота из почвы. Но не сами растения связывают атмосферный азот и превращают его в доступные соединения. Это делают симбиотические бактерии, в частности ризобий, поселенный для этой цели в специальных узелках на корнях растений, приспособленных для него, со всеми признаками непреднамеренной заботы.
 
Такая сдача в аренду ловких химических трюков химически более разносторонним бактериям - чрезвычайно распространенное явление среди животных и растений. В этом основная идея "Рассказа Taq".
 
Рассказ Taq (написан с Йеном Вонгом)
 
Достигнув нашего самого древнего рандеву и собрав в нашем путешествии всю жизнь как мы ее знаем, мы теперь можем осмотреть ее разнообразие. На самом глубинном уровне разнообразие жизни является химическим. Профессии, к которым способны наши коллеги-пилигримы, охватывают множество химических искусств. Как мы видели, бактерии, включая архей, демонстрируют самый широкий набор химических способностей. Бактерии, взятые как группа, являются властителями химии на этой планете. Даже химия наших собственных клеток во многом заимствована у бактериальных гастарбайтеров, и это составляет лишь долю того, на что способны бактерии. Химически мы более схожи с некоторыми бактериями, чем некоторые бактерии с другими бактериями. По крайней мере, с точки зрения химика, если вы уничтожите все живое, кроме бактерий, у вас по-прежнему останется большая часть разнородности жизни.
 
Конкретной бактерией, выбранной мною, чтобы рассказать эту историю, является Thermus aquaticus, известная молекулярным биологам как Taq. Разные бактерии кажутся нам чуждыми по различным отдельным причинам. Thermus aquaticus, как предполагает ее название, предпочитает жить в горячей воде. В очень горячей воде. Как мы видели на Рандеву 38, многие из архей - термофилы и гипертермофилы, но археи не имеют монополии на эту сферу жизни. Термофилы и гипертермофилы - не таксономические категории, а нечто более похожее на профессии или гильдии, как чосеровские Студент, Мельник и Врач. Они живут в местах, где ничто другое жить не может: в обжигающе горячих источниках Роторуа и Йеллоустонского парка или в жерлах вулканов срединно-океанических хребтов. Thermus - эубактерия-гипертермофил. Она может выжить без особых проблем в почти кипящей воде, хотя предпочитает более приятные 70°C или около того. Она не держит мировой рекорд по температуре: существуют глубоководные океанские археи, которые процветают до 115 C, гораздо выше нормальной точки кипения воды.
 
Thermus знаменита в кругах молекулярных биологов тем, что является источником фермента дупликации ДНК, известного как Taq полимераза. Конечно, все организмы имеют ферменты для дупликации ДНК, но Thermus была вынуждена развить тот, что может выдерживать температуры, близкие к точке кипения. Это пригодилось молекулярным биологам, поскольку самый простой способ подготовить ДНК к дупликации - это нагреть ее, разделяя на две составляющие нити. Повторное нагревание и охлаждение раствора, содержащего и ДНК и Taq полимеразу, дуплицирует (или "амплифицирует") даже самые крошечные количества исходной ДНК. Этот метод называется "полимеразной цепной реакцией" или PCR, и он блестяще продуман.
 
Слава Thermus как волшебницы биохимической лаборатории - достаточное основание для того, чтобы позволить ей рассказать эту историю. Но, между прочим, может быть другая причина, почему Thermus особенно хорошо подходит, чтобы представить поучительно чуждую точку зрения бактерий. Thermus принадлежит к маленькой группе бактерий, известных как галобактерии (Hadobacteria). В своей таксономической схеме, упомянутой на Рандеву 39, Том Кавалье-Смит предположил, что галобактерии вместе со своими кузенами, зелеными несернистыми бактериями, могут быть самой ранней отделившейся бактериальной группой. Если так, их группа - настолько дальняя родственница всей остальной жизни, насколько вообще возможно.
 
Согласно этому взгляду, Thermus и ее родственники находятся на отшибе. Все остальные бактерии разделяют друг с другом и с остальной жизнью общего предка, которого не разделяет Thermus. Если это подтвердится, это будет означать следующее. Точно так же как любая бактерия может группировать "остальное живое" в одну "младшую ветвь" семейного дерева живого, так же среди самих бактерий Thermus может группировать "остальных бактерий" в одну ветвь группы бактерии. Вместе с ее пристрастием находиться в кипятке, это может быть той причиной, по которой я выбрал Thermus на роль рассказчика истории о разнообразии жизни. Но поскольку свидетельства в пользу особого статуса Thermus не очень надежны, нет никаких сомнений, что большая часть разнообразия жизни на фундаментальном уровне химии - микробное, и подавляющее его большинство - бактерии. История о разнообразии жизни, поскольку это в основном химическое разнообразие, по праву рассказывается бактерией, и это вполне может быть Taq.
 
Традиционно и по понятным причинам эта история была рассказана с точки зрения больших животных - нас. Жизнь разделялась на царство животных и растений, и различие казалось довольно очевидным. Грибы считались растениями, поскольку наиболее известные из них укоренились на месте и не уходят от вас, пока вы пытаетесь их изучать. До 19 века мы даже не знали о бактериях, и когда их впервые увидели через мощный микроскоп, люди не знали, куда их поместить в системе вещей. Некоторые считали их миниатюрными растениями, другие - миниатюрными животными. А третьи помещали светопоглощающих бактерий к растениям (как "сине-зеленые водоросли"), а остальных к животным. Почти так же поступили с "протистами" - одноклеточными эукариотами, которые не являются бактериями и намного крупнее их. Зеленых протистов назвали протофитами, а остальных протозоями. Известным примером протозоя служит амеба, некогда считавшаяся близкой к великому предку всего живого - как мы ошибались, поскольку амеба едва отличима от людей, если смотреть "глазами" бактерий.
 
Все это было во времена, когда живых организмов классифицировали по их видимой анатомии, по которой бактерии гораздо менее разнообразны, чем животные или растения, и было простительно принижать их как примитивных животных и растений. Совершенно другое дело обнаружилось, когда мы начали классифицировать существ, используя гораздо более богатую информацию, предоставляемую их молекулами, и когда мы изучили спектр химических "профессий", в совершенстве освоенных микробами. Вот приблизительно как все выглядит сегодня.
 
 
Глубокие разделения жизни. Дерево жизни, на основании последних работ, показывает разделение на три основных области. Адаптировано из Gribaldo and Philippe [113]
 
Если к животным и растениям относиться как к паре царств, то, согласно тем же стандартам, существуют десятки микробных "царств", чья уникальность обеспечивает им право на тот же статус, как у животных и растений. Диаграмма изображает верхушку айсберга. Не только некоторые глубоко укорененные ветви опущены, но нам представлены только те, что живут в доступных местах и могут быть выращены в лаборатории. Действительно, просто прочесывая новые места на содержание ДНК и не пытаясь определить, от каких она организмов, можно обнаружить целые новые микробные царства. Животные, растения и грибы составляют лишь три малых ветви дерева жизни. Эти три знакомых царства отличает от других то, что организмы в них крупные и построены из множества клеток. Другие царства почти полностью микробные. Почему бы нам не объединить их в одно микробное царство наравне с тремя великими многоклеточными царствами? Одна из причин, очень веская, в том, что на биохимическом уровне многие из этих микробных царств так же отличаются друг от друга и от большой тройки, как три знакомых царства друг от друга.
 
Было бы бесполезно детально обсуждать, существует ли "на самом деле", скажем, 20 царств на этом уровне различий, или 25, или 100. Из этой диаграммы ясно то, что эти десятки попадают в три основные сверхцарства - "домена" в терминологии Карла Везе, уже упомянутого как инициатора этого нового видения жизни. Эти три домена представляют собой, во-первых, наш собственный, эукариоты, в чьей компании мы путешествовали большую часть нашего странствия. Во-вторых, археи - микробы, встреченные нами на Рандеву 38 - которые, согласно старому представлению о жизни, были бы сгруппированы с третьим доменом, истинными (или эу-) бактериями. Именно представители этого третьего эубактериального домена встретились с нами последними в нашем паломничестве. Это почетно, делить эти последние шаги с наиболее вездесущими и эффективными распространителями ДНК, которые когда-либо существовали.
 
Сама звездообразная диаграмма, конечно, основана не на тех признаках, которые мы можем увидеть и потрогать. Если вы хотите сравнить организмы, вы должны выбрать черты, которые почти все они ориентировочно разделяют. Мы не можем сравнивать ноги, если у большинства видов их нет. Ноги, головы, листья, ключицы, корни, сердца, митохондрии - все это ограничивает набор существ. Но ДНК универсальна, и есть горсточка особых генов, которые все живые существа разделяют друг с другом, лишь с незначительными, единичными различиями. Они - то, что мы должны использовать для крупномасштабных сравнений. Вероятно, лучший из примеров представлен кодами, служащими для построения рибосом.
 
Рибосомы - клеточные машины, которые читают сообщения РНК (транскрибированные из генов ДНК) и в большом количестве выпускают протеины. Рибосомы жизненно необходимы всем клеткам и во всех присутствуют. Сами они в основном построены из РНК, называемой рРНК и совершенно отличной от "лент" сообщений РНК, которые рибосомы считывают и переводят в белок. Сама рРНК изначально определяется генами ДНК. Последовательность рРНК может быть считана либо непосредственно, либо как гены ДНК, которые ее кодируют: рДНК. В любом случае, я буду называть ее рДНК. рДНК особенно удобна для прямого сравнения между любыми двумя существами, поскольку есть у них всех. рДНК используется не только из-за своей вездесущности. Не менее важно то, что она показывает истинное количество генетических вариаций - достаточно схожая у всех живых существ, чтобы было что сравнивать, и в то же время не столь крайне одинакова, чтобы не оставить различий для подсчета. Применяя методы "Рассказа Гиббона", мы можем использовать рДНК, чтобы собрать воедино все дерево жизни и высчитать громадные эволюционные расстояния в пределах или даже между крупнейшими доменами. Мы должны быть осторожны. рДНК вполне уязвима для "притяжения длинных ветвей" и других подобных подводных камней. Но также с помощью других генов и используя редкие геномные изменения - вставки и делеции больших кусков ДНК - предполагаемое дерево может быть построено. Конечно, некоторые ветви на этом предполагаемом дереве ненадежны, особенно среди эубактерий, и это может отражать их склонность обмениваться ДНК друг с другом - проблема, с которой мы не сталкивались ни у одной из эукариот. Тем не менее, исследователи обнаружили ключевую группу бактериальных генов, которые редко подвергаются обмену, и поэтому, вероятно, однажды мы сможем установить достоверный порядок ветвлений на дереве жизни. Я это предвкушаю.
 
Таксономическое расстояние, измеряемое с помощью сравнения геномов - один из путей исследовать разнообразие. Другой путь - рассмотреть спектр образов жизни, спектр "профессий", которыми занимаются наши пилигримы. На первый взгляд, различные бактерии могут показаться более схожими в этом отношении, чем, скажем, лев и буйвол или крот и коала. Для крупных животных, как мы, копание под землей в поисках червей кажется совсем несхожим образом жизни с жеванием листьев, сидя на эвкалипте. Но с химической точки зрения наших бактериальных рассказчиков все кроты, коалы, львы и буйволы делают одно и то же. Все они получают энергию, расщепляя сложные молекулы, в конечном итоге синтезированные энергией солнца, захваченной растениями. Коалы и буйволы едят сами растения. Львы и кроты получают свою солнечную энергию через посредника, съедая других животных, которые (в конечном итоге) едят растения.
 
Первичный источник внешней энергии - Солнце. Солнце, через посредство симбиотических зеленых бактерий в растительных клетках - единственный производитель энергии для всего живого, которое мы видим невооруженным глазом. Его энергия улавливается зелеными солнечными панелями (листьями) и используется, чтобы вести в гору синтез органических соединений, таких как сахар и крахмал у растений. Серией энергосопряженных химических реакций синтеза и расщепления остальная жизнь затем запитывается энергией, исходно захваченной от солнца растениями. Энергия течет через экономику жизни от солнца к растениям, к травоядным, к хищникам, к падальщикам. В каждом шаге по пути, не только между существами, но и внутри них, каждая передача в энергетической экономике затратна. Неизбежно некоторая ее часть рассеивается в виде тепла и никогда не возвращается. Без обильного притока энергии от солнца, или так обычно утверждают учебники, жизнь бы прекратилась.
 
Это по большей части верно. Но эти учебники не принимают во внимание бактерий и архей. Если вы достаточно изобретательный химик, вы можете придумать альтернативные схемы потока энергии на этой планете, которые не начинались бы от солнца. И если подходящая химическая схема может быть придумана, есть шансы, что бактерии были там первыми: может быть даже ранее, чем открыли трюк с использованием солнечной энергии, что было более 3 миллиардов лет назад. Должен быть некий вид внешнего источника энергии, но это не обязательно должно быть солнце. Есть химическая энергия, запертая во многих различных веществах, энергия, которую можно извлечь соответствующими химическими реакциями. Источники, которые экономически целесообразно разрабатывать живым существам, включают водород, сероводород и некоторые соединения железа. Мы еще вернемся к шахтерскому образу жизни в Кентербери.
 
Хотя наши рассказы в основном ведутся не от первого лица, давайте сделаем исключение для последнего слова всех наших рассказов, и предоставим его Thermus aquaticus:
 
Посмотрите на жизнь с нашей точки зрения, и вы, эукариоты, вскоре перестанете так задирать нос. Вы, двуногие обезьяны, бесхвостые землеройки, вы, высушенные лопастеперые рыбы, вы, позвоночные черви, вы, дополненные Hox-ами губки, вы новички в общежитии, вы, эукариоты, вы едва различающееся объединение единообразной узкой общины, вы - чуть больше, чем причудливая пена на поверхности бактериальной жизни. Почему даже сами клетки, из которых вы состоите, колонизируют бактерий, повторяющих те же старые приемы, которые мы, бактерии, открыли миллиард лет назад. Мы были здесь до вас, и мы будем здесь после того, как вас не станет.

 

24. Рандеву 36. Растения — Великое Историческое Рандеву

Ричард Докинз. Рассказ Предка
Часть 25

26. Кентербери