Живое и неживое. В поисках определения жизни - Карл Циммер
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Какова бы ни была основа генетического кода вирусов – ДНК или РНК, они способны обходиться удивительно малым числом генов. У нас примерно 20 000 белок-кодирующих генов. SARS-CoV-2 сумел обрушить мировую экономику, располагая всего 29. Всякий раз, когда он внедряется в клетку чьих-то дыхательных путей, миллионы вновь возникших вирусов несут этот набор из 29 генов. Обычно все копии их идентичны. Но некоторые содержат ошибки.
Вирусы мутируют, подобно более привычным формам жизни. Мало того – они мутируют гораздо быстрее, чем человек, растения и даже бактерии. Наши клетки содержат молекулярный штат корректоров, вычитывающих новые последовательности ДНК и возвращающих большинство ошибок на исправление. Львиная же доля вирусов не умеют исправлять ошибки. SARS-CoV-2 и другие коронавирусы отличаются тем, что у них есть ген примитивного белка-корректора. Но, хотя скорость их мутирования не столь велика, как у других вирусов, они все же накапливают мутации в тысячи раз быстрее, чем мы.
Иногда эти новые мутации дают определенному вирусу конкурентное преимущество перед другими. Они могут ускорить его воспроизводство. Они могут сделать мутантный вирус невидимым для радара иммунной системы. Таким вирусам будет благоприятствовать естественный отбор.
Иными словами, современные исследования вирусов показывают, что те обладают еще одним признаком живого: они эволюционируют. Они могут выработать сопротивляемость противовирусным препаратам. Они могут приспособиться к новому виду-хозяину. В определении жизни по NASA эволюция признана среди важнейших критериев, и все же Джеральд Джойс, один из его авторов, счел, что способность вируса эволюционировать не может перевесить того факта, что он не является самоподдерживающейся химической системой. Вирусы получают все необходимое из химической системы клетки, и только внутри нее они способны эволюционировать.
«Если исходить из рабочего определения, вирус не проходит конкурс»[289], – заявил Джойс в интервью журналу Astrobiology Magazine.
Впрочем, у вирусов нашлись и защитники. Еще в 2011 г. французский ученый Патрик Фортер выдвинул ряд доводов в пользу того, что они живые. По крайней мере, в определенное время, говорит он. Для Фортера клетка – фундаментальный признак живого. И когда в нее вторгается вирус, она, по сути, становится продолжением вирусных генов. Исследователь называет ее вироклеткой. «Мечта нормальной клетки – произвести на свет две клетки, мечта вироклетки – произвести сто и более новых вироклеток»[290], – писал он в 2016 г.
Фортеру не удалось убедить большую часть собратьев-вирусологов. Пурификасьон Лопес-Гарсиа и Давид Морейра назвали его довод «чуждым логике»[291]. Другие отмели вироклетку как своего рода поэтическую вольность. Вирусы не живут и уж тем более не мечтают. И когда международная комиссия по их таксономии приняла современную систему классификации, она однозначно заявила, что «вирусы не являются живыми организмами». «Они живут только заемной жизнью», – пояснил один из членов комиссии.
Странно, что люди выталкивают вирусы из дома жизни, оставляя их мыкаться у порога. За порогом – ужасная давка. В литре морской воды вирусов больше, чем людей на всей планете[292]. Как и в ложке грязи[293]. Если бы мы могли сосчитать все вирусы на Земле, численностью они бы превзошли все формы клеточной жизни, вместе взятые, наверное, десятикратно.
Разнообразие вирусов тоже колоссально[294]. По оценкам некоторых исследователей, на планете могут обитать триллионы их форм. Когда специалисты открывают новые вирусы, часто это представители крупного таксона, неизвестного прежде. У орнитологов есть законный повод радоваться, когда они обнаруживают новый вид птиц. А представьте себе, каково это – открыть птиц вообще! У вирусологов примерно так и происходит.
Можно ли изгнать все это биологическое разнообразие за рамки жизни? Ведь изгнание вирусов, помимо прочего, означает, что мы отказываемся рассматривать их тесную связь с экологической сетью жизни. Они соперничают с хищниками по кровожадности, уничтожая коралловый риф или изводя синегнойную палочку в легких. Со многими же хозяевами вирусы поддерживают вполне мирные отношения. Наш здоровый организм – обиталище триллионов вирусов, которые в совокупности называются «виром». Большинство из них поражают бактерий, грибы и других одноклеточных представителей нашего микробиома. Некоторые исследования указывают на то, что виром человека поддерживает равновесие его микробиома и вносит вклад в благополучие человечества.
У Земли есть собственный виром, действующий как геохимическая сила. Моргните – и за этот миг 10 млрд трлн фагов в океане[295] успеют поразить морских бактерий. Многие из них убивают микробов-хозяев, ежегодно выбрасывая в воду около 3 Гт органического углерода и стимулируя рост новой жизни. Иные фаги более милосердны: они пробираются внутрь своего хозяина и позволяют ему некоторое время пожить. А некоторые даже приносят с собой полезные для хозяев гены. Существуют фаги, которые дрейфуют в океане, имея в запасе гены фотосинтеза. Инфицированные ими микроорганизмы лучше усваивают солнечный свет. Кислородом, которым мы дышим, мы отчасти обязаны этим вирусам.
Вышеупомянутые фаги приобрели гены усвоения света воровским путем. Когда их предки поражали другие фотосинтезирующие микроорганизмы, они при репликации случайно присоединяли хозяйские гены к собственным. Но вирусы также способны дарить геномам хозяев новые гены. Бактерии, например, могут приобрести резистентность к антибиотикам благодаря заражению вирусом. Наш собственный геном содержит десятки тысяч вирусных фрагментов, составляющих до 8 % нашей ДНК. Некоторые из этих фрагментов превратились в гены и генные переключатели. Если вирусы неживые, значит, в нас зашито неживое.
Вирусы – не единственные, кто завис на границе жизни. Вспомните о красных кровяных клетках, или эритроцитах, бегущих по сосудам. Без них, точнее, без кислорода, который они переносят от легких по всему организму, вы жить не сможете. Эритроциты покрыты мембранами, подобно бактериям и слизевикам, а также другим клеткам. Внутри них полно сложных ферментов и других белков. Красные кровяные клетки даже стареют и умирают. «Продолжительность жизни эритроцита составляет порядка 100–120 дней»[296], – сообщал коллектив исследователей в одном обзоре 2008 г. Но ведь то, что обладает «продолжительностью жизни», живое, так?
И тем не менее по многим критериям эритроциты не живые. У них особый путь развития, не такой, как у других клеток нашего организма. Они возникают из клеток-предшественниц в нашем костном мозге и затем высвобождаются в кровоток. С собой красные кровяные клетки несут гемоглобин и другие белки, необходимые для переноса кислорода. Однако они не содержат ДНК. Поэтому зрелый эритроцит не располагает набором генетических рецептов для синтеза собственных белков и клеточного деления.
Эти клетки отличаются от других и еще в одном важном отношении: они не способны самостоятельно вырабатывать энергию, так как у них нет энергогенераторов. Другие клетки содержат десятки свободно плавающих мешочков с ферментами – митохондрий. И оказывается, митохондрии тоже одна из форм полужизни. У каждой из них 37 собственных генов, наряду с рибосомами, которые служат им для
