Могут ли обмениваться свойствами далекие виды?

А.С. Раутиан, научный сотрудник Палеонтологического института РАН

В 2001 г. площади под генетически модифицированными (ГМ) культурами (их еще называют трансгенными) достигли 50 млн га. Это больше половины посевных площадей России — одной из пяти крупнейших сельскохозяйственных стран мира. При этом в нашей стране под этими культурами нет пока ни одного поля, зато ими охотно засевают все новые площади в четырех других агрогигантах: Аргентине, Канаде, Китае и США. Столь быстрое (за 5 лет площади под ГМ-культурами возросли в 40 раз) внедрение связано с высокой эффективностью, экономической, технологической (а главное — экологической) привлекательностью новых сортов: меньше требуется пестицидов, восстанавливаются почвы, снижается уровень микотоксинов, возрождаются полезные насекомые и другая фауна.

Но внедрение ГМ-растений вызывает и опасения. Если отбросить безграмотные и откровенно заказные материалы (почему статью с заголовком «Растения-мутанты наступают» опубликовать проще, чем серьезный анализ, объясняется, например, в заметке «На каком языке говорить с народом» — «Химия и жизнь», 2001, №12), можно выделить ряд вопросов, требующих анализа и обсуждения. В №6 за 2001 г. мы напечатали письмо преподавателя Д.А. Шабанова «Что же дороже истины?», озабоченного отсутствием серьезных попыток их разбора в научно-популярных изданиях и откровенной тенденциозностью подачи этой темы в СМИ. В этом номере кроме материала К.Г. Скрябина (с. 32–39), освещающего состояние биотехнологии в стране и мире, мы публикуем две статьи о феномене «горизонтального» переноса генов (ГПГ).

В широком смысле «горизонтальным» называют перенос наследственной информации между одновременно живущими организмами, не связанными друг с другом отношениями непосредственного родства. Самым распространенным случаем «горизонтального» переноса в таком понимании будет любое перекрестное размножение организмов, не находящихся в «кровном» родстве. У людей только такие браки юридически законны. Это, пожалуй, наиболее распространенный способ размножения организмов, принадлежащих одному виду. Поэтому родство между особями или популяциями одного вида обычно называют «сетчатым», подчеркивая, что оно может быть не только «вертикальным» (предок — потомок), но и «горизонтальным», когда дети происходят от родителей, не являющихся близкими родственниками.

«Горизонтальный» перенос — механизм эволюции

Строго «вертикальные» отношения родства внутри вида означают, что нет перекрестного размножения, т. е. происходит строгое самооплодотворение двуполых (гермафродитных) организмов (например, при самоопылении растений) или бесполое (без скрещивания) размножение (в частности вегетативное). Такие случаи иногда встречаются, но полное отсутствие перекрестного размножения для какого-либо вида — явление исключительное. Многие ученые считают, что полное отсутствие полового процесса в какой-либо форме, т. е. «горизонтального переноса», невозможно вовсе, хотя есть виды, для которых он не известен. Когда хотят подчеркнуть, что скрещиваемые организмы не являются близкими родственниками (т. е. принадлежат разным семьям, клонам, породам, сортам, популяциям, видам) говорят о гибридизации. Внутри вида «горизонтальный» перенос и «сетчатое» родство — как правило, явления обычные, хотя и здесь встречаются ограничения (среди людей это, например, половые партнеры с разным резус-фактором). Гораздо реже (по крайней мере в природе) встречаются случаи межвидовой (отдаленной) гибридизации. Причина этого в том, что смысл наследственного «текста», как и слов естественного языка, зависит от того, в каком сочетании (контексте) они встречаются. Поэтому добавление слов может не только обогатить текст смыслом, но и сделать его бессмысленным, если добавляемые слова плохо сочетаются с присутствующими. Когда при скрещивании гибриду достается наследственный «текст», состоящий из «слов», свойственных «языкам» разных видов, он редко бывает осмысленным, а формирующийся на его основе организм обычно теряет многие достоинства, которыми обладали родители. Не случайно английский натуралист Дж. Рей, который еще в XVII в. ввел понятие вида, близкое к современному, главным считал невозможность скрещивания между особями разных видов. Говоря современным языком, «сетчатое родство» внутри вида — норма, за его пределами — исключение. Однако в некоторых группах организмов (карповых, курообразных, гусеобразных, вьюрковых, жвачных) возможны гибриды между представителями разных родов, подсемейств и даже семейств. Так, изредка в природе встречаются гибриды тетерева (Lyrurus tetrix) с глухарем (Tetrao urogallus), белой (Lagopus lagopus) и тундряной (Lagopus mutus) куропатками, рябчиком (Tetrastes bonasia) и даже фазаном (Phasianus colchicus). Обычно жизнеспособность отдаленных гибридов снижена, у межродовых гибридов нарушено соотношение полов, половой диморфизм (различие между полами), нередка стерильность. Скажем, за всю историю зоологии известно лишь 7 экземпляров гибридов рябчика и тетерева, причем все самцы. Если же перекрестное размножение между надвидовыми формами отсутствует (подавляющее большинство видов) или не имеет серьезных последствий (гибриды стерильны), но они связаны общим филогенетическим (эволюционным) происхождением (для скрещивающихся видов это справедливо всегда), говорят, что их объединяет только «вертикальное» родство, связывающее их с общим предковым видом. Поскольку отдаленная гибридизация — вещь редкая, некоторые исследователи (как правило, ботаники) полагают, что такие гибриды (между представителями разных семейств, отрядов и даже классов), если и встречаются, то настолько редко, что обнаружить их в природе или эксперименте нереально. Но жизнь на Земле существует более 3 млрд лет, и за это время могли осуществиться даже очень маловероятные события. Иными словами, предполагалось, что «сетчатые» родственники встречаются на всех эволюционных уровнях, за исключением разве что самых верхних (царств и типов или отделов). Такие события очень редки, но в тех немногих случаях, когда они имели эволюционные последствия, возникали не только новые виды, но и более крупные таксоны (роды, семейства, отряды, классы). Это выглядит правдоподобным только для обоеполых организмов, способных оставить потомство в результате самооплодотворения. Поэтому понятно пристрастие ботаников к этой гипотезе и прохладное отношение к ней зоологов. До открытия «вирусной трансдукции» рассуждения о роли «горизонтального» переноса в эволюции ограничивались сказанным выше. Что же изменилось с тех пор?