РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Этого не может жить: самые удивительные гипотезы из области биологии

Фантастических идей в науке чаще всего ждут от физиков, ведь они изучают происходящее в самых больших и самых маленьких масштабах реальности. И действительно, немало неожиданных гипотез выдвигается, например, в космологии и квантовой механике. Но и в биологическом, человеческом масштабе есть достаточно дерзких версий и предположений. Вот лишь некоторые из них.
Этого не может жить: самые удивительные гипотезы из области биологии

Жизнь с Марса

Любое сравнение Земли и Марса с точки зрения приспособленности к жизни сегодня будет не в пользу Красной планеты. Но так было не всегда: Марс сформировался раньше Земли, к тому же наша планета почти сразу пережила мощное столкновение с небесным телом, обломки которого образовали Луну. Пока Земля восстанавливалась после удара, ее сосед был куда более комфортным местом. Пару лет назад американские ученые во главе с Бентоном Кларком провели детальный обзор научных публикаций по этой теме и заключили, что жизнь могла зародиться на Марсе с неменьшей вероятностью, чем здесь, на Земле, – а возможно, и с большей.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В самом деле, получить смесь простых органических веществ реально и без участия живых существ – это было показано еще в конце прошлого века. Однако до сих пор неясно, как из них образовались сложные молекулы РНК, способные передавать наследственную информацию и катализировать химические реакции, меняться и эволюционировать, – то есть предшественники полноценной жизни. Начать хотя бы с того, что в водном растворе свободная РНК легко распадается, а Земля, остывшая после удара и формирования Луны, была покрыта океаном целиком.

Самый массивный из марсианских метеоритов, найденных на Земле, весит почти 15 кг.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Зато на Марсе уже тогда чередовались периоды влажности и пересыхания, при которых могли появляться места, где РНК сохранялась стабильной. К тому же при испарении влаги в водоемах могли концентрироваться фосфор, необходимый для появления новых молекул РНК, бор и марганец, полезные для их стабилизации в воде, сера и другие микроэлементы. В земной коре они представлены реже или находятся в труднодоступной форме, как, например, инертные апатиты, в которых накоплена большая часть фосфора земной коры.

К тому моменту, когда Марс растерял атмосферу и влагу и сделался неблагоприятным для жизни, ее «зародыши» вполне могли переселиться на Землю. Вообще, обмен материалом между соседними планетами происходит достаточно интенсивно: на сегодняшний день ученые обнаружили более 300 метеоритов марсианского происхождения. Считается, что каждый год на нашу планету падает не менее 500 относительно крупных обломков, выбитых с поверхности Марса. Когда-то на таком куске камня могла мигрировать и протожизнь, сменив родную, но умирающую планету на соседнюю.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Организмы из опухоли

Рак – болезнь страшная, но для окружающих не опасная. Известно всего несколько случаев, когда он стал заразным. Так, трансмиссивная лицевая опухоль выкашивает целые популяции сумчатых тасманийских дьяволов. Болезнь распространяется с начала 1990-х годов, ведя начало от единственной особи, в нервной ткани которой она зародилась. Клетки этой опухоли утратили большую часть генома, включая многие специфические маркеры, и получили возможность передаваться от дьявола к дьяволу при контакте, словно вполне самостоятельный организм-паразит.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Идея о том, что клетки сложных животных, пережившие злокачественное преобразование, можно рассматривать как отдельные организмы и даже зачатки новых видов, появилась как минимум в середине ХХ века. Гипотеза эта до сих пор считается маргинальной и плохо совместимой с современными взглядами на видообразование, и все же ученые то и дело возвращаются к ней.

Не так давно Алексей Панчин вместе с коллегами из московского Института проблем передачи информации рассмотрел целую группу довольно необычных морских существ. Речь идет о паразитических миксоспоридиях – примитивных стрекающих, родственниках медуз и коралловых полипов, состоящих максимум из нескольких десятков клеток. Их геном отличается крайней простотой, необычной даже для паразитов. Более того, в нем отсутствуют целые блоки, ответственные за взаимодействие клеток в рамках единого организма. По мысли Панчина и его соавторов, миксоспоридии могли появиться из трансмиссивного рака древних стрекающих. Передаваясь от одной особи к другой, опухоль сумела выжить даже после смерти первого носителя. Впоследствии один из ее клонов мог мутировать, получив способность распространяться между представителями разных видов. И наконец, опухоль снова получила многоклеточность, пусть и ограниченную. Первый шаг в этой цепочке выглядит наиболее реалистичным.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Подобные примеры известны не только из жизни тасманийских дьяволов – например, трансмиссивная венерическая опухоль собак передается между псовыми уже на протяжении нескольких тысяч лет. Крайне редко, но случается и межвидовое заражение: известен случай передачи рака от паразитического червя больному ВИЧ. Сложнее представить, как раковая клетка вернулась к почти нормальному состоянию. Как бы ни были просты миксоспоридии, все-таки они содержат клетки разных типов и специализаций, что для опухоли кажется недостижимой сложностью.

На разных стадиях своего жизненного цикла миксоспоридии могут паразитировать на рыбах или морских червях.
На разных стадиях своего жизненного цикла миксоспоридии могут паразитировать на рыбах или морских червях.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Сознание от вирусов

В отличие от бактерий вирусы – паразиты, работающие напрямую с геномом. Некоторые из них могут даже встраивать собственную ДНК в хромосомы хозяина. Такие фрагменты способны подолгу скрываться в клетках, передаваясь из поколения в поколение. Внутри организма они зачастую переживают новые мутации, постепенно теряя активность; около 40% (а по некоторым оценкам, до 80%) человеческого генома – такие останки древних вирусов, скопившиеся за миллионы лет эволюции нашего вида.

Кодируемые геном ARC белки складываются в полые оболочки, подозрительно похожие на частицы вирусов.

Со временем эти фрагменты вирусной ДНК могут приобретать новые полезные функции. Считается, что они играют не последнюю роль в эмбриональном развитии и функционировании иммунной системы. Возможно, бывшие вирусы обеспечивают и работу сложной нервной системы животных. Самый известный пример такого применения – ген ARC, участвующий в механизмах синаптической пластичности. Через синапсы – специальные контакты – происходит обмен сигналами между нейронами, которые передают друг другу небольшие молекулы-нейромедиаторы. Ген ARC активируется при срабатывании в синапсах глутаматных рецепторов. Белки, произведенные из этого гена, тут же образуют «пузырьки», собирая в себя малые молекулы РНК и превращаясь в некое подобие вирусов. Они действительно передаются соседним клеткам, «заражают» их и снова высвобождают накопленные РНК.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Не так давно было показано, что ген ARC происходит от ретротранспозона Ty3/gypsy – древнего генетического элемента, родственного ретровирусам. Более того, похоже, вирус – предок ARC встраивался в геном животных не единожды. Этот ген у тетрапод – четвероногих позвоночных – отличается от его аналога, который несут в своих хромосомах насекомые. Возможно, они получили свой ARC независимо от наших прародителей. Впрочем, похоже, что механизм его действия в целом одинаков и у нас, и у дрозофил: «ARC-вирусы» собирают РНК и «заражают» ими соседние нейроны. Что именно делают молекулы РНК, доставленные в клетку, неясно. Однако опыты с клеточными культурами показали, что без них синапсы быстро теряют стабильность, и связь между соседними нейронами пропадает. В итоге становится невозможным ни обучение, ни запоминание, ни исполнение сложных когнитивных функций, включая те, которые мы называем сознанием.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Любовь к иммунитету

Среди главных задач иммунитета можно назвать не только борьбу с чужеродными агентами, но и уничтожение собственных клеток, отработавших свое или переживших злокачественное перерождение. Отделение нормальных клеток от поврежденных происходит с помощью белков главного комплекса гистосовместимости (ГКГС), которые распознаются лимфоцитами. Это очень древний механизм, возникший еще у первых челюстных рыб, однако он сохраняет огромное влияние и на современных людей.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В 1990-х годах был проведен «эксперимент с потными футболками»: отважным женщинам-добровольцам предлагали понюхать и оценить вещи после пары дней их носки мужчинами. В результате слепых тестов выяснилось, что дамы неизменно предпочитали запахи мужчин, белки ГКГС которых максимально не совпадали с их собственными.

Эти опыты не раз критиковались специалистами, однако есть и другие доказательства того, что более привлекательными нам кажутся партнеры, союз с которыми сулит преимущества потомству. Сходство белков ГКГС может свидетельствовать о генетической близости мужчины и женщины и часто приводит к сложностям при зачатии. Швейцарский стартап GenePartner, несмотря на недоказанность гипотезы, обещает даже подобрать пару, опираясь на анализ ДНК. Зато влияние влюбленности на иммунитет продемонстрировано уже вполне явно.

Загрузка статьи...