Хлопок одной ладонью [заметки]

1

Знатоки биологии заметят, что «генами» обычно называют только малую часть генома, хотя на вопрос о том, какую именно, разные ученые отвечают по-разному. Считается, что бóльшая часть последовательности ДНК в наших клетках не несет смысловой нагрузки, а роль играют только отдельные островки информации. Но с каждым годом в этом море «бессмысленного» кода ДНК обнаруживаются все новые и новые «смыслы», поэтому граница между генами и не-генами в геноме размывается все сильнее и сильнее. О различных определениях слова «ген» мы еще поговорим в последующих главах, но в любом случае это вопрос терминологии. Исходя из задач этой книги, я предлагаю считать геном любую единицу информации, наследуемую посредством последовательности ДНК.

2

Есть еще один термин для той же самой молекулы: информационная, или иРНК; иРНК – то же самое, что мРНК.

3

Энгельс Ф. Диалектика природы. – М.: Госполитиздат, 1952. С. 244.

4

С этим согласны не все. Версия о подводных гидротермальных гейзерах конкурирует, например, с версией о грязевых котлах, наподобие встречающихся сегодня на Камчатке. Это тоже горячие источники, но наземные. Некоторые ученые считают, что возникновение первых нуклеиновых кислот, а также первых клеток проще всего представить именно там^{40, 41}.

5

На самом деле транспортных РНК должно быть не 20, а 61. Кодонов, трехбуквенных комбинаций из 4 нуклеотидов, может быть 64, но 3 из них – это «стоп-кодоны», сигналы окончания трансляции без соответствующей аминокислоты. Но тРНК в клетке не 61, а около 30–40. Аминокислот меньше, чем кодонов, поэтому несколько кодонов могут кодировать одну и ту же аминокислоту. Обычно у них одинаковы две первые буквы, а третья может варьировать. В таких случаях можно сэкономить на тРНК и приспособить одну молекулу с одной и той же прикрепленной к ней аминокислотой под несколько кодонов¹⁹.

6

Из этого общего правила есть довольно важное и распространенное исключение: горизонтальный перенос генов. Это как раз движение генов не из поколения в поколение, а из клетки в клетку. Оно бывает у бактерий и архей, которые таким образом обмениваются информацией с окружающими клетками. У эукариот горизонтальный перенос генов встречается реже, то есть организм у них организменней, режим строже, гены сидят за железным занавесом.

7

Строго говоря, конечно, энергия всеобщего веселья происходит из съеденной веселящимися пищи, то есть из фотосинтеза.

8

На самом деле в случае дыхания кислород не контактирует с углеродной цепочкой напрямую. Расщепление питательных веществ – многостадийный процесс, и кислород вступает в дело только в самом конце. Но эффективность извлечения энергии из пищи определяется именно жадностью кислорода на этой финальной стадии катаболизма, так что в конечном итоге процесс все равно аналогичен горению. Длинная рука кислорода разрывает в клочья молекулы органики, даже не вступая с ними в контакт.

9

За истекшие миллиарды лет и митохондрии, и хлоропласты сильно интегрировались с клеткой-хозяином, поэтому независимыми их можно считать только условно. Свой геном у них, конечно, есть, но без генетической поддержки из ядерного центра далеко он не уедет. Это как своя конституция в субъекте федерации. Тем не менее, сравнивая этот геном с геномами других бактерий, ученые прослеживают эволюцию митохондрий из свободноживущих организмов в постоянных спутников эукариот.

10

Эту ситуацию опять-таки усложняет горизонтальный перенос генов: бактерии могут получать часть генов не от предков, а от сородичей в форме плазмид, небольших пакетов ДНК, которые, например, могут кодировать ген устойчивости к антибиотику. Возможно, на ранних этапах развития жизни горизонтальный перенос генов и вовсе существовал на равных с вертикальным, но сегодня большинство бактериальных генов централизованно передается от предка к потомку, и только некоторые «гуляют» между клетками.

11

По другой версии, изначально диплоидность – не результат слияния двух клеток, а результат удвоения генома одной^{6, 7}. Любая клетка, даже бактериальная, удваивает свой геном перед каждым делением с тем, чтобы каждая дочерняя клетка получила по копии каждого гена. Когда приходит время делиться дочерним клеткам, они снова удваивают геном и снова делятся. Легко представить клетку, которая по каким-то причинам пропустила одно деление в этой последовательности удвоений-делений-удвоений-делений.

12

Об этом можно также почитать в кн.: Уилсон Э. Эусоциальность. Люди, муравьи, голые землекопы и другие общественные животные. – М.: Альпина нон-фикшн, 2019. – Прим. ред.

13

У некоторых навороченных одноклеточных вроде инфузорий бывает иначе, но это отдельный разговор.

14

На самом деле все немного сложнее: у губок есть еще так называемые археоциты, стволовые клетки, которые постоянно есть в организме и могут порождать все остальные типы клеток, включая и хоаноциты, клетки с «воротничком». Из археоцитов возникают и яйцеклетки¹⁰. Если вспомнить аналогию с муравейником, то в организме губки археоциты – это матка, хоаноциты – это самцы, а остальные клетки, образующие покровы, производящие скелет, распределяющие пищу, – это рабочие.

15

Речь не обо всех губках, а о личинках группы Homoscleromorpha, которые по многим статьям выделяются своими продвинутыми качествами. Традиционно наличие эпителия считается отличительным признаком более сложных животных. Но по крайней мере у некоторых видов губок личиночный эпителий вполне полноценный¹³.

16

Эта версия с происхождением энтодермы – путем вгибания единой эпителиальной сферы личинки губки – самая очевидная, потому что так работает гаструляция у современных животных. Но есть и другая версия, по которой вгибания не было: клетки эпителия сначала отказались от своей эпителиальности и гурьбой мигрировали внутрь, а потом основали там, внутри, свой новый эпителий, в дальнейшем соединившийся с эктодермой.

17

Эта полость внутри мезодермы, или целóм, у некоторых животных может отсутствовать. У плоских червей, например, мезодерма образует сплошную массу между эктодермой и энтодермой. Раньше это считалось однозначно примитивным признаком, но с развитием молекулярной систематики возникла и обратная версия, согласно которой плоские черви произошли от целомных животных и упростились вторично¹⁹.

18

У медуз есть мышцы, но это, скорее, сокращающаяся кожа. Что касается их эволюционного происхождения, то тут мнения расходятся: по одним данным, мышцы стрекающих родственны мышцам билатерий, по другим, они представляют собой независимые эволюционные приобретения^{20, 21}.

19

Некоторые авторы еще припоминают, что первая фаза кембрия называется фортунием, и вовсю острят на тему «ануса Фортуны»²⁴.

20

Обычно откладку яиц «родами» не называют, но иначе назвать увиденное у меня язык не поворачивается – настолько это очевидно тяжелый труд.

21

Впрочем, в природе не бывает без исключений, так что пустынные амфибии все-таки существуют. Они живут либо в оазисах, либо перебиваются от дождя к дождю, погружаясь в спячку, а иногда зарываются глубоко в песок в поисках влаги3.

22

Спорополленином могут быть покрыты либо споры, либо пыльца (у семенных растений). Спора – это одноклеточный зачаток нового растения, которому для развития на новом месте не нужен половой партнер. Пыльца же представляет собой целую мужскую особь, состоящую из трех клеток, и требует партнера – женской особи, живущей в пестике цветка. Важно то, что спорополленин помогает распространяться по воздуху. На какой стадии жизненного цикла это происходит, не так принципиально.

23

Разумеется, это метафора: на самом деле никто ни у кого ничего не воровал. Просто похожие фундаментальные проблемы зачастую приводят к похожим эволюционным решениям.

24

Если бы это было абсолютной истиной, то океаны были бы зелеными. Растениям, пусть и в меньшей степени, но все же необходима еще масса других элементов, например азот и фосфор. Из-за этого выбросы удобрений в океан вызывают «цветение», то есть взрывное размножение водорослей, которым обычно чего-то не хватает.

25

Вместо «преддверно-улиткового» нерва здесь используется калька с латыни: «вестибулокохлеарный». Это несколько портит красоту поэмы, но, как показывает практика, подобные «но» только помогают запоминанию мнемонических правил. За годы, прошедшие с университетских лекций по анатомии и морфологии растений, я, по правде сказать, забыл даже самые базовые вещи, но никогда не забуду, что абаксиальная сторона листа – это та, которая дальше от конуса нарастания, а адаксиальная – та, которая ближе, потому что «б» – ближе, а «д» – дальше, но наоборот.

26

Это догма из учебников, но несколько примеров истинно животных целлюлаз все-таки известны, например у растительноядных нематод и у некоторых термитов^{16, 17}. Есть ученые, доказывающие, что целлюлаза изначально была у всех билатеральных животных¹⁸, но с этим мнением далеко не все согласны, потому что не совсем понятно, зачем почти всем животным, кроме отдельных (но не всех) термитов, так яростно избавляться от крайне полезного изобретения.

27

Он же, кстати, придумал «Мир Дикого Запада», было у человека такое амплуа – мастер диснейлендов-антиутопий.

28

Тут, правда, есть небольшая натяжка длиной в 40 млн лет – столько времени прошло от пермской катастрофы до возникновения динозавров. Но магия воображаемого кинематографа простит нам такие мелочи.

29

Большинство ископаемых динозавров существенно крупнее, чем птицы, современные представители этой группы. Мелкая добыча, наверное, могла заинтересовать совсем юных динозавров, но, как и птицы, динозавры росли очень быстро⁶¹.

30

Имеются в виду не столько органы осязания человеческого типа, сколько механочувствительные вибриссы – «усы», которыми многие млекопитающие прощупывают местность. Нам сложно понять, как это ощущается, но для мышей или землероек, например, это один из основных органов чувств.

31

На этом примере видно, почему термины «холоднокровность» и «теплокровность» считаются устаревшими. Точнее сказать, что ящерицы – пойкилотермные эктотермы, то есть животные с нестабильной температурой тела, определяемой внешними условиями, тогда как млекопитающие – гомойотермные эндотермы, то есть животные со стабильной температурой тела, определяемой процессами внутри организма.

32

На самом деле UCP1 есть и у других позвоночных, где его функция не совсем понятна. Не исключено, что млекопитающие приспособили уже имеющуюся идею локального разогрева тех или иных частей тела под более широкое применение.

33

Может показаться нелогичным, что физическая работа, и без того разогревающая организм, приводит к его дальнейшему разогреву за счет «побурения» жира. Видимо, польза от повышенного уровня метаболизма в экстренных ситуациях перевешивает риск перегрева.

34

С приближением к человеку классификация геологических периодов становится непереносимо запутанной, поэтому я и ограничиваюсь просто термином «кайнозой» (тем более что вся эта наша текущая эра по своей продолжительности только слегка превышает отдельно взятые периоды палеозоя или мезозоя: кайнозой начался 66 млн лет назад, а каменноугольный период палеозоя, например, длился 60 млн лет).

35

Этот опыт описан в книге Франса де Вааля «Последнее объятие Мамы. Чему нас учат эмоции животных». – М.: Альпина нон-фикшн, 2019. – Прим. ред.

36

Впрочем, учитывая, что самолеты ежегодно перевозят порядка 4 млрд людей³⁸, то есть больше половины биомассы одного из самых многочисленных видов животных в мире, самые «летучие» позвоночные – это люди.

37

Как всегда, есть и исключения: ночные приматы все-таки существуют. В основном ночной образ жизни ведут самые древние представители этой группы: например, многие лемуры и галаго. Среди них же, кстати, встречаются одиночно живущие особи, что для общительных приматов редкость. Считается, что последний общий предок приматов был ночным (и, видимо, одиночным), и, хотя большинство из его потомков перешли к дневной жизнедеятельности и активной социальности, некоторые сохранили примитивные свойства⁴¹.

38

Здесь философы-дуалисты обвинят меня в подмене понятий: их «двойственность» означает сосуществование физического и нефизического, а в моей интерпретации ничего нефизического нет, а есть просто два способа смотреть на физическое: материальный и информационный. Так что, с точки зрения типичного дуалиста, я типичный физикалист. Но я считаю информационно-материальную «двойственность» всего физического принципиальной для разрешения «трудной проблемы сознания», в которую типичные физикалисты неизменно упираются.

39

На самом деле все несколько сложнее, потому что в отличие от натрия, которому просто так в клетку не попасть, калий, закачанный насосом в клетку, не обязательно там остается, а легко выходит наружу через другие, постоянно открытые калиевые каналы. Его «вытекание» из клетки ограничивается притяжением остающегося в клетке отрицательного заряда, чей главный носитель – белки – физически не может пересечь мембрану. Калий играет в нервном сигнале не меньшую роль, чем натрий, но в ознакомительных целях можно сконцентрироваться на натрии.

40

На самом деле синапсы во время сна ослабляются все-таки не совсем равномерно: самые сильные синапсы менее подвержены изменениям, чем слабые²¹. Но принцип остается тем же: во время бодрствования преобладает усиление, во время сна – ослабление, от чего суммарная сила синапсов за суточный цикл остается прежней, а относительные веса меняются.

41

На самом деле вся сенсорная информация, кроме обоняния, поступает в кору через таламус, в котором обработка сигналов уже вовсю идет. Даже в самой сетчатке происходит определенное обобщение импульсов от фоторецепторов. Поэтому, строго говоря, «пикселей» в зрительной системе вообще нет, и то, на что реагирует первичная зрительная кора, – это уже серьезная абстракция.

42

На самом деле гиппокампальное запоминание – гораздо более сложный процесс, включающий не только автоассоциативную петлю, а несколько входящих соединений как из энторинальной коры, так и других участков мозга, сложные взаимодействия между фазами разных волн активности и химическую модуляцию целым спектром веществ. Но суть остается прежней: гиппокамп содержит гиперссылки на совокупные состояния коры.

43

Данные на эту тему разнятся. Некоторые ученые утверждают, что никакого «эффекта всевидящего ока» на самом деле нет, другие считают, что он заметен только тогда, когда люди замышляют что-то недоброе^{55, 56}.

44

Сакс О. Пробуждения. – М.: АСТ, 2018. – Прим. ред.

45

На самом деле не просто дофамин, а его предшественник. То есть дофамин из этого вещества еще надо получить, а для этого нужны дофаминовые нейроны. По-видимому, эффекты L-ДОФА объясняются повышенным выделением дофамина из выживших клеток, частично компенсирующим утраты из-за гибели остальных.

46

Может показаться противоречивым, что нисходящий поток информации «пытается задавить» подконтрольные ненужные интерпретации реальности, тогда как в предыдущей главе говорилось, что нисходящие связи, как и восходящие, имеют возбуждающий эффект. В литературе нисходящему потоку приписывают то возбуждающие, то тормозящие свойства¹³. Решение, видимо, в том, что нисходящий сигнал стимулирует только определенные колонки, тем самым помогая им подавить конкурентов, то есть усиленное возбуждение меньшинства приводит к усиленному торможению большинства.

47

Принципиально возможно, что пирахан утратили рекурсию вторично, как утратили хвосты предки человека, а предки змей утратили ноги. Но, поскольку большинство лингвистов на сегодняшний день остаются на стороне Хомского, в основном они оспаривают само отсутствие рекурсии, не вдаваясь в его возможные причины.

48

Харари Ю. Sapiens. Краткая история человечества. – М.: Синдбад, 2016. – Прим. ред.

49

Даймонд Д. Ружья, микробы и сталь: история человеческих сообществ. – М.: АСТ, 2017. – Прим. ред.

50

С этой точки зрения, кстати, гены и мемы – это не просто похожие вещи, а вообще одно и то же: самовоспроизводящиеся конфигурации организмов. Можно было бы и называть их одинаково, но два термина удобно разделяют передачу информации по клеткам и передачу информации по мозгам.