Метаморфозы. Новая история философии

Скандал бактериологии

Любопытно, что Чарльз Дарвин практически ничего не сказал о микробах в «Происхождении видов» (1859). Карл Линней (1707–1778) объединял их всех в один вид, который он с долей юмора назвал “Chaos infusoria” в своей «Системе природы» (1735). Более того, микробы снова не были включены и в нео-дарвиновское «возрождение» середины XX века. «Современный (нео-дарвинистский) синтез» или «синтетическая теория эволюции» был основан на мутациях генов и рекомбинации между особями вида в качестве «топлива» эволюции путём естественного отбора. Из-за очевидной активной реакции бактерий на изменения окружающей среды обычно считалось, что они принадлежат скорее к ламарковскому, чем дарвиновскому миру, или, по крайней мере, к миру, в котором действуют как ламаркистская, так и дарвиновская эволюционная механика. Было далеко не ясно, обладают ли бактерии вообще генами. В 1942 году Джулиан Хаксли в книге “Evolution: The Modern Synthesis”, название которой и ввело термин «современный синтез», комментировал:

«У них [микробов и бактерий – А.Т.] нет генов в смысле точно квантованных порций наследственных веществ. Весь организм, по-видимому, функционирует как сома и зародышевая плазма, и эволюция должна быть вопросом изменения реакционной системы в целом. На самом деле мы должны ожидать, что процессы вариации и эволюции у бактерий сильно отличаются от соответствующих процессов в многоклеточных организмах. Но их секрет до сих пор не разгадан»[164].

Поэтому столь удивительно, что именно бактерии (по крайней мере, некоторые из них) стали моделями для изучения молекулярной структуры и функции генов после Второй мировой войны. Более того, «скандал бактериологии», как его тогда называли, заключался в том, что не существовало удовлетворительного определения бактерии. Бактериология была, прежде всего, прикладной областью. Также не было вообще никакой уверенности в том, как можно отличить самые мелкие бактерии, такие как, например, риккетсии или хламидии, от вирусов. Лишь в 1957 году в Институте Пастера Андре Львов провёл эксперименты, позволившие провести чёткое различие между вирусом и клеткой на основе электронной микроскопии и биохимии: вирусы содержали ДНК или РНК, но никогда и то и другое одновременно, им не хватало рибосом, они были практически лишены ферментов, они не размножались путём деления, как клетка, их репликация происходила только внутри клетки-хозяина. Помимо этого, существовало два непроверенных предположения, лежащих в основе дихотомии прокариот и эукариот: что прокариоты предшествовали эукариотам и дали им начало, и что сами прокариоты произошли от других прокариотических клеток. Оба были поставлены под сомнение с появлением молекулярной филогенетики в начале 1970-х годов. Всё началось с того, что Карл Вёзе из Университета Иллинойса разработал метод анализа последовательностей коротких сегментов рибосомных РНК. В 1977 году он объявил о «третьей форме жизни» – архебактериях, которые отличались как от бактерий, так и от эукариот. Они состояли из метаногенов, обитающих в кишечнике млекопитающих, в желудке жвачных животных и в болотах; солелюбивых галофилов, живущих в гниющей солёной рыбе; термоацидофилов, обнаруженныех в тлеющих отходах угольных шахт и торфяников. Все эти «экстремофильные» организмы считались совершенно не связанными между собой до того, как они были переосмыслены как отдельное «царство», и, соответственно, как древние организмы на заре жизни.

В этой связи подход Ж.-Б. Ламарка многое объяснял. С 1950-х годов было известно, что бактерии могут приобретать гены различными способами: 1) путём трансформации, то есть «подбора» чужеродный генетического материала из окружающей среды; 2) путём конъюгации, то есть переноса генетического материала путём прямого контакта между двумя клетками; и 3) путём трансдукции, то есть переноса ДНК между клетками при помощи вирусов. Поскольку геномы являются общими как внутри бактериальных популяций, так и между ними, то бактерии обладают свойствами «суперорганизма».

Развитие геномики принесло с собой существенные доказательства того, что эволюция бактерий происходила не постепенно, в неодарвинистской манере, а быстро, скачками, возникающими в результате горизонтального переноса генов по всему таксономическому спектру. Горизонтальный перенос генов может не только придать устойчивость к антибиотикам, но и превратить бактерии из доброкачественных в патогенные за один этап культивирования. Подавляющее большинство генов в бактериях подвержено горизонтальному переносу, поскольку бактерии активно изменяют свои геномы в ответ на стрессы или условия окружающей среды. Обмен генами между бактериями представляет собой «мир по Ламарку». «Древо» бактериальной жизни сильно разветвлено, представляет собой «всемирную паутину»! Так, на закате холодной войны наследственный симбиоз был окончательно переосмыслен как ламаркистский процесс, так же как и горизонтальный перенос генов между бактериями. Симбиоз – это «неоламаркистский» механизм эволюции.