Живое и неживое. В поисках определения жизни - читать онлайн книгу. Автор: Карл Циммер cтр.№ 32

В конечном итоге лишь небольшая доля опавших крылаток сумеет прорасти. Но даже после такого прореживания у деревьев остается несообразно многочисленное потомство – порой десятки жизнеспособных семян на каждый квадратный метр под ними. Им нужно совсем немного света и даже не так уж много почвы, чтобы пустить корни и дать ростки.

Весна набирала ход, и крылатки усеяли траву. Мой участок расположен на половине акра розового гранита, поросшего зеленью со множеством проплешин, где обнажается древняя вулканическая порода. Освоившие эти камни клены-пионеры разворачивали листочки размером с ноготок. Я взбирался по приставной лестнице и выгребал горстями крылатки из водосточного желоба. Мне даже там попадались проростки – они словно вознамерились положить начало висячему лесу.

Наступило лето, и мы с женой решили прокатиться по лесам у нас за городом. Как-то мы проезжали кленовую рощу, где земля утопала в зеленом озерце сеянцев высотой по колено. Лишь немногие клены-подростки возвышались над ними. Еще меньше взрослых кленов тянулось к свету. И совсем мало было старых деревьев, которые вздымались выше всех, раскинув ветви и образуя полог.

Там мы воочию узрели истинные шансы клена на выживание. В отличие от других примет жизни, с размножением дела обстоят не так просто. Все живое усваивает пищу, принимает решения, позволяющие лучше приспособиться, и поддерживает в себе гомеостаз. Иначе – смерть. И все живое – продукт размножения, но не каждому гарантировано потомство. Если клен проживет свой полный жизненный срок – для одних видов это немногим более ста лет, для других триста, он сможет произвести миллионы летучих семян. Но лишь некоторые из них сумеют впоследствии высотой догнать родителя. И это слепое соревнование идет из поколения в поколение. Клену, скажем, удастся успешно передать свои гены потомству, а оно потом все погибнет от корневой гнили.

У нынешних кленов, осыпающих нас крылатками, древняя родословная. Эти деревья появились более 60 млн лет назад, вскоре после того, как врезавшийся в Землю астероид уничтожил гигантских динозавров. Прародина кленов – Восточная Азия, где все еще растут такие виды, как клен японский и клен раздельный. Около 30 млн лет назад клены распространили свои крылатки в Северную Америку. Они продолжали видоизменяться, наращивая свое разнообразие. Клен красный и клен серебристый, ныне растущие бок о бок в наших садах, – дальние родичи, они произошли от общего предка 10 млн лет назад. Эти величественные деревья – результат тонких линий успеха на огромном поле репродуктивных неудач.

Более того, как раз взаимосвязь успехов и неудач размножения кленов и породила все эти удивительные адаптации – их точное календарное чутье, их защиту от солнечной радиации, их живые вертолетики. Она породила и все их разнообразие – общим счетом 152 вида кленов. На череде взлетов и провалов живого по части производства собственных копий базируется самая значительная из всех примета жизни – эволюция.

Стопка из чашек Петри высилась лабораторной колонной. Верхняя чашка была покрыта темно-синей пленкой, цвета неба после захода солнца. Следующие за ней чашки были тоже окрашены синим, но чем ниже, тем бледнее. Когда мой взгляд спустился до основания башни, я увидел, что оно прозрачное.

Этот пластиковый монумент я лицезрел в Осборновских мемориальных лабораториях – похожем на средневековый замок здании, расположенном на территории Йельского университета. Башню из чашек составила исследовательница по имени Изабель Отт. У нее были короткие черные волосы и серьги размером с блюдце, расписанные всеми фазами луны. Год назад Отт окончила Университет штата Джорджия, где изучала всевозможные болезни человека и животных. Она приехала в Нью-Хейвен работать вместе с эволюционистом Полом Тёрнером. Для Отт сооружение башни из чашек Петри было не просто лабораторной разновидностью игры дженга. С этого началась ее повседневная работа, которая, возможно, в будущем спасет чью-то жизнь.

Чашки, как объяснила мне исследовательница, приобрели синий цвет из-за растущих в них бактерий. А бактерии были найдены в легких неизлечимо больных людей, уже терявших всякую надежду. Некоторые страдальцы вместе со своими образцами присылали Отт записки, где рассказывали о своем недуге и умоляли о помощи. «Они мои ровесники, – сказала Отт. – Я им отвечаю: "Глубоко сочувствую. Делаю все, что в моих силах"».

У всех, от кого Тёрнер и Отт получили эти бактерии, был поломанный ген. Обычно клетки легких используют этот ген для синтеза белка CFTR, который помогает очищать дыхательные пути. Но мутации в нем отключают этот белок. Легкие людей, унаследовавших мутацию, забиваются густой липкой слизью.

Эта болезнь называется муковисцидозом. Одно из самых опасных ее последствий заключается в том, что легкие становятся инкубатором для некоторых видов бактерий. Из них наибольшую угрозу представляет Pseudomonas aeruginosa, или синегнойная палочка ^[142]. Обычно она обитает на листьях растений и в почве. Если здоровый человек вдохнет такую бактерию, его иммунная система быстро уничтожит ее. Но при муковисцидозе забитые слизью дыхательные пути создают для этих микроорганизмов надежное прибежище, возможность закрепиться. Половина больных муковисцидозом заражается синегнойной палочкой к трехлетнему возрасту, а у 70 % взрослых инфекция становится хронической. Иногда с бактерией справляются антибиотики, но часто они не помогают. Со временем синегнойная палочка вызывает воспаление и рубцевание, из-за которых больным дышится еще труднее.

Помощь Отт пригодилась в эксперименте по поиску нового способа борьбы с этими бактериями. Исследовательница и ее коллеги проверяли свою идею на добровольцах с муковисцидозом. Чтобы ученые могли посмотреть, насколько эта борьба эффективна, участники периодически откашливали слизь в пробирки и посылали их на проверку. Бактерии из их слизи росли теперь в чашках Петри в лаборатории Отт.

Если упомянутая идея сработает, ученые смогут превратить бактерии из потенциальных убийц в хоть и досадное, но безвредное неудобство. Чтобы претворить в дело эту магическую силу, они воспользовались бесконечной способностью живого эволюционировать.

Все живое на Земле – продукт эволюции, процесса, который идет уже около 4 млрд лет. Первыми начали свой эволюционный путь бактерии и другие микроорганизмы, а около 2 млрд лет назад к ним присоединилась новая форма жизни. На микробов стали охотиться амебоподобные одноклеточные организмы. Они намного крупнее бактерий, а их ДНК упакована в мешочек – ядро. Эти новые формы жизни называют эукариотами.

В наши дни слизевики и многие другие виды эукариот превосходно чувствуют себя в одноклеточном состоянии. Но в некоторых их линиях возникла многоклеточность. Около 0,5 млрд лет назад сушу освоили зеленые водоросли, которые впоследствии станут мхами и папоротниками, а еще через сотни миллионов лет – цветковыми растениями. Животные возникли из одноклеточных эукариот в океане около 700 млн лет назад, и некоторые из их потомков впоследствии выползли на берег – так появились первые многоножки, примитивные скорпионы и другие беспозвоночные, а затем и четвероногие создания наподобие саламандр. Некоторые из четвероногих утратили конечности и стали змеями. Другие видоизменили свои ноги и научились летать, теперь это птицы и летучие мыши. Около 7 млн лет назад одна из линий приматов перешла к прямохождению и в конце концов распространилась из африканских саванн по всей планете; через какое-то время она оглянулась в прошлое и впервые различила неясные контуры долгой эволюционной истории.