«Горизонтальный» перенос в эволюции

На возможную эволюционную роль «горизонтального» переноса, своего рода «обмена» приспособлениями, выработанными далекими в филогенетическом отношении организмами, впервые указал английский биолог К. Уоддингтон в 1957 г. Спустя почти полвека мы все еще далеки от окончательного вердикта по этой проблеме, но, с учетом сказанного выше, нет оснований считать роль «горизонтального» переноса (при отдаленной гибридизации или вирусной трансдукции) особо значительной в макроэволюции. Впрочем, в некоторых группах растений и животных известная роль отдаленной гибридизации в макроэволюционных процессах уже продемонстрирована. Что же касается вирусной трансдукции, то пока несомненно лишь то, что этот механизм допускает возможность «горизонтального» переноса между организмами, не скрещивающимися между собой при всех известных нам формах отдаленной гибридизации. Но не следует забывать, что передача фрагмента генома еще не означает изменение наследственной информации. Ведь купить книгу, поставить ее на полку и даже размножить — вовсе не равносильно ее прочтению, а тем более пониманию. Общим указанием на то, что генетических «текстов» это тоже касается, стал сформулированный еще в 1926 г. С.С. Четвериковым принцип, гласящий: под покровом внешне однообразной адаптивной нормы, или «дикого типа» вида, содержится огромное скрытое (почти не проявляющееся в фенотипе) генетическое разнообразие. К этому, как отмечалось выше, добавляется активное сопротивление организма всем чуждым для него воздействиям, будь то химический агент, проникший в его внутреннюю среду, или чужой наследственный «текст», тоже имеющий химическую природу. Важно, что вероятность обнаружить в организме «чужака» прямо зависит от активности последнего. Чем он активнее, тем труднее не заметить его присутствия. Из общих соображений возможность обмена средствами приспособления в ходе макроэволюции ограничена универсальностью генетического кода и механизмов его матричного копирования и последующей трансляции, выраженной принципом «один ген — один фермент» (это, заметим, когда до трансляции дело уже дошло). Но уже для механизмов самосборки надмолекулярных функциональных систем клетки роль универсальности слабее. Чем сложнее («надмолекулярнее») система даже на химическом уровне (не говоря уж о физиологии и морфологии), тем вероятнее, что, даже если привнесенный «текст» будет транслирован, он приведет ее к разрушению. Результаты возможного переноса наследственных «текстов» между далекими таксонами уже обнаружены как у бактерий, так и у эукариот. Но говорить об их роли в филогенезе можно будет не раньше, чем выяснится, с какими именно свойствами фенотипа адаптивных норм соответствующих видов эти предположительно перенесенные «тексты» связаны. Это особенно важно для эукариот с их огромными объемами «молчащих» наследственных «текстов», трансляция которых если и происходит, то практически не сказывается на надмолекулярном уровне.

Эффективное средство биотехнологии

Скепсис относительно роли «горизонтального» переноса в макроэволюции вовсе не означает, что этот природный механизм неприменим в генной инженерии. Ведь из того, что самородное железо редко встречается в земной коре, не следует запрет на использование железа в технике. Генная инженерия по сравнению со стихийной эволюцией обладает возможностью стратегического планирования, в тысячи раз повышая вероятность редких в природе событий. Например, вирусная пересадка генов резко ускоряет процессы, которые при традиционной селекции требовали многих лет работы, а часто были бы вовсе невозможны ввиду генетической несовместимости партнеров. Впрочем, по крайней мере у эукариот проявление в фенотипе «пересаженного» гена сильно зависит от филогенетической близости (сходства механизмов индивидуального развития) донора и реципиента. Но важные для людей эффекты (например, получение бактериальных культур, синтезирующих необходимый для больных диабетом инсулин) достижимы и в рамках природного предела: «один ген — один фермент». Потенциальные возможности генной инженерии растений весьма велики, особенно в сочетании с традиционными методами селекции (а без них и в генной инженерии не обходятся). Но мы столько раз, особенно в ХХ в., испытали на себе негативные последствия технических достижений, что невольно начинаем «дуть на воду»: не несет ли генно-инженерный синтез невиданных форм жизни опасности для человека? Сам процесс создания таких организмов, особенно используемых в пищу, безусловно, гораздо менее опасен, чем химический синтез многих лекарств. Во-первых, потому что генная инженерия основана на природном явлении, благополучно протекавшем 3 млрд лет без нашего участия. Во-вторых, потому что обеспечить необходимую для употребления в пищу чистоту продуктов абиогенного синтеза — сложная химическая задача. В-третьих, жизнь, как известно со времен Л. Пастера, для построения белков и нуклеиновых кислот использует только левые изомеры аминокислот (мономеры белков) и правые изомеры нуклеотидов (мономеры нуклеиновых кислот). Противоположные изомеры вредны для всего живого. При абиогенном синтезе выход левых и правых изомеров одинаков. Их разделение в промышленных условиях требует немалых затрат. Всё же, что делают для нас другие живые существа, в этом аспекте для нас безвредно. Но не выйдут ли созданные нами формы жизни из-под нашего контроля, не начнут ли разрушать привычное нам живое окружение? Пока генная инженерия совершенствует отобранные в результате селекции сорта культурных растений, породы домашних животных и штаммы микроорганизмов, нет особых причин для беспокойства. Мы прежней селекцией уже настолько изменили их, что они не конкурентоспособны в природных условиях. Если мы наделим их еще некоторыми чертами, их жизнеспособность в дикой природе скорее упадет, чем возрастет. Опаснее эксперименты с дикими видами, представителей которых даже небольшие, но умело подобранные добавки (например, устойчивость к инфекциям) могут сделать эффективными конкурентами диких предков. Однако в естественных биоценозах и это маловероятно: они достаточно устойчивы, а взаимное приспособление их членов очень трудно превзойти, не слишком сильно меняя немногие параметры. Любые сильные изменения будут, безусловно, нежизнеспособны в природных условиях. Определенную опасность «новоделы» могут представлять лишь в сильно нарушенных биоценозах, которыми мы окружили себя. Здесь природные формы, ослабленные нарушениями типичной для них внешней среды, могут «проиграть» рукотворным конкурентам. Но стоит ли задумываться об этом? Стоит. Во-первых, они могут оказаться эффективными сорняками, а нам и без них от сорняков спасу нет. Во-вторых, как только они закрепятся на заметной площади, начнется их естественная эволюция, которая чревата их проникновением в естественные сообщества. Вытесняя нетождественные им природные аналоги, они могут повлиять уже на естественные биоценозы (например, устойчивость к инфекциям может лишить вид важного естественного ограничения численности). Впрочем, такие проблемы — тема отдельной публикации, а завершая эту, повторю: для совершенствования культурных форм нет научно обоснованных запретов.