Происхождение эволюции. Идея естественного отбора до и после Дарвина - [79]

Он обратил их внимание на белок леггемоглобин, который содержится в клубеньках бобовых и используется для поглощения и фиксации азота. Это очень важный для жизни на Земле процесс, так как благодаря ему синтезируется аммиак (NH₃), необходимый для производства аминокислот, белков и нуклеиновых кислот. Нужные нам азотосодержащие соединения мы получаем только с пищей; мы не способны производить их сами. Сам процесс связывания азота (азотфиксация) происходит в бактериях, но у бобовых эти бактерии живут в симбиозе с клетками растения. Джеффрис отметил, что, в соответствии с названием, ген, который кодирует леггемоглобин, очень похож на ген, который кодирует гемоглобин — белок, задействованный в транспортировке кислорода в крови животных. Он предположил, что очень давно ген предковой формы животного был перенесен вирусом в предковую форму растения — такой процесс называется «горизонтальный перенос генов» — и этот ген при помощи естественного отбора приспособился к новой роли. Идея горизонтального переноса генов перекликается с работой Гриффита об обмене генетической информацией между пневмококками, и на сегодняшний момент точно установлено, что этот процесс является важным механизмом в эволюции простых организмов. Он оказался решающим фактором при распространении устойчивости к антибиотикам среди бактерий. Но таким способом не может происходить передача функциональных генов, например, от дуба или слона к человеку (или наоборот), потому что наши организмы слишком сложны. Каким бы интригующим ни казалось это открытие, для нас, людей, оно второстепенно. Но вот второе относительно недавнее открытие о природе эволюции непосредственно касается каждого из нас и заодно доводит рассказ о понимании эволюции прямо до сегодняшнего дня.

Одним из самых наглядных примеров того, что в нашей жизни огромную роль играет не только обычное наследование генов, являются однояйцевые близнецы. Внешность таких людей идентична, потому что они развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки, которая разделилась на несколько эмбрионов, и потому наследуют одинаковый генетический багаж. Но еще более интересно то, что однояйцевые близнецы на самом деле не совсем идентичны. Мы не говорим о тех случаях, когда близнецов разлучили в раннем возрасте и они по-разному воспитывались, что позволяет биологам изучать различия между влиянием их генов и влиянием среды, в которой они росли, — между «природой» и «воспитанием». Даже близнецы, которые с рождения жили вместе и подвергались воздействию схожих внешних факторов, вырастают разными. В некоторых случаях это проявляется в виде разной предрасположенности к наследственным заболеваниям — например, если у одного близнеца разовьется диабет I типа, маловероятно, что это произойдет и с другим. Но, поскольку гены у них одинаковые, это означает, что на работу генов влияет что-то, происходящее внутри клеток.

С одной стороны, в этом нет ничего удивительного. В конце концов, так как в каждой клетке вашего тела содержится одинаковая генетическая информация, должно же что-то заставлять, например, клетку печени вести себя как клетка печени, тогда как клетки вашей кожи ведут себя как клетки кожи. У вас на коже не начинает внезапно расти печень, хотя в каждой клетке кожи содержится вся генетическая информация, необходимая и для появления печени. Если у одного из близнецов происходит какой-то сбой в механизме, который заставляет клетки печени быть клетками печени, то у него может развиться диабет, хотя гены близнецов остались такими же. Это не сильно отличается от того, как на листьях кукурузы появляются пятна «неправильного» цвета. Но что может действительно удивить, так это насколько значительная часть ДНК в ваших клетках, судя по всему, задействована в управлении работой генов.

Пары оснований сцепляют две нити ДНК в двойной спирали, как зубчики в застежке-молнии. Благодаря развитию методов биохимических исследований мы теперь можем расшифровать всю ДНК в геноме человека. В каждой клетке вашего тела между нитями ДНК объединены приблизительно 6 млрд пар оснований. Но только порядка 120 млн пар задействованы в производстве белков. Это всего около 2 % от общего числа. Примерно 98 % ДНК в наших клетках не участвует в кодировании белков и потому иногда называется «некодирующая ДНК». Сначала, сразу после открытия этого факта, ее считали абсолютно бесполезной и даже пренебрежительно называли «мусорной ДНК». Но, если немного подумать, становится очевидно, насколько это маловероятно. Конкуренция за ресурсы и эволюция происходят даже на уровне клеток. Клетки, которые тратят основную часть своих ресурсов на бесполезную ДНК, вряд ли выиграют в борьбе за выживание с более эффективными собратьями.

То, что некодирующие участки ДНК важны для жизнедеятельности, можно продемонстрировать, сравнив их количество в простых и более сложных организмах. Той ДНК, которая кодирует белки, конечно же, больше у людей или мышей, чем, например, у бактерий или дрожжей. Но и относительное содержание некодирующих участков ДНК в более сложных организмах тоже выше. У бактерий ДНК, которая не кодирует белки, около 10 %. У плодовой мушки — 82 %. Но в наших клетках, как мы уже сказали, ее 98 %. Чем сложнее организм, тем больше такой ДНК в его клетках.