Ян Схюттен - Загадка жизни и грязные носки Йоса Гротьеса из Дрила
ДНК содержит правила поведения клетки: все задачи, какие клетка должна выполнять, полный комплект чертежей живого существа, или рецепт, по какому его надо «готовить». Она знает все способы построить нужные клетки, изменить их или убить и убрать.
Могут ли клетки общаться между собой?
Важнейшие части твоей ДНК — это гены, короткие участки с информацией в молекуле ДНК. Гены определяют, будут у тебя карие или голубые глаза, мех или перья, будешь ли ты состоять из одной клетки, как инфузория-туфелька, или из сотни квинтиллионов клеток, как человек. У генов есть что-то наподобие включателей и выключателей. С их помощью они запускают или останавливают выполнение задач вроде «сделай из аминокислот вот этот белок» или «уничтожь этот белок». Имея множество таких задач, они могут построить именно ту клетку, которая нужна в определенном месте. ДНК точно знает, в каком месте необходимо включить или выключить те или иные гены. А все потому, что клетки могут «общаться» друг с другом посредством белковых молекул.
Попросту говоря, клетки обмениваются информацией, посылая их друг другу. Так они узнают друг от друга, кто они, что должны делать или чем стать. Благодаря информации от окружающих клеток ДНК, например, «понимает», что определенная клетка должна стать клеткой кожи, разделиться надвое или остаться как есть. Таким образом из клеток вырастает бегония или Йос Гротьес. И не только. Они заботятся и о том, чтобы у тебя зажил порез на пальце. Обнаружив ранку, они обеспечивают поступление веществ, которые свертывают кровь, а затем выращивают новые кожные клетки, «герметизируют» твой палец.
Как сделать мушку с лишними крылышками?
Ученых очень интересует информация, заложенная в наших генах и ДНК. Им пока неизвестно, для чего конкретно предназначен каждый ген и что делает остальная ДНК. Но в ходе исследований они уже много чего выяснили. В первую очередь благодаря опытам с эмбрионами — так называются еще не рожденные животные. Например, они заставляли гены плодовой мушки, отвечающие за крылышки, заработать совсем в другом месте тельца эмбриона. И на этом месте вырастали крылышки. Или они расщепляли надвое клетки из только что отложенного яйца саламандры. И рождались две совершенно нормальные саламандры.
Всю эту возню с генами и эмбрионами ученые затевают не затем, чтобы мучить животных. А ради большой пользы. Благодаря знаниям, накопленным исследователями, теперь можно выращивать человеческие органы. Уже сейчас, например, есть люди, чей мочевой пузырь или почки были выращены таким образом.
Что вирус рассказывает о нашем прошлом?
ДНК служит не только врачам, желающим вырастить для пациента новую почку или мочевой пузырь. Это еще и удобный способ увидеть эволюцию. Нет, мы не можем извлечь ДНК из древних окаменелостей, потому что минуло очень много времени и ее там не осталось. В лучшем случае ДНК сохраняется несколько тысяч лет, да и то редко. Но можно использовать ДНК нынешних животных. Все очень просто: твоя ДНК больше всего похожа на ДНК твоих родителей. Очень похожа она и на ДНК твоих дедов и бабушек, но уже чуть меньше. Чем дальше вспять во времени, тем больше различия. Иными словами, чем больше у нас общих предков с другими животными, тем больше наша ДНК похожа на их ДНК.
Так, например, наша ДНК во многом совпадает с ДНК шимпанзе бонобо — почти на 99 %. Отсюда следует, что с точки зрения эволюции мы находимся очень близко друг от друга. С кошкой у нас 90 % общей ДНК. И на 60 % наша ДНК совпадает с ДНК плодовой мушки дрозофилы. Можно пойти еще дальше: значительные участки нашей ДНК идентичны участкам ДНК медуз, деревьев, грибов и бактерий.
Что с нами делает чужой чих?
Есть еще один способ увидеть, как далеко мы отстоим от других животных, правда, не такой удобный. Для него потребуются ретровирусы. Тебе наверняка доводилось болеть гриппом. А вызывает грипп вирус. Вирусы — это крошечные, незначительные частички псевдоДНК. В твой организм они попадают через контакт с кем-нибудь, у кого уже есть этот вирус. Больной чихает в твою сторону, находясь в трех метрах от тебя, — да-да, так далеко разлетается чих. Ты вдыхаешь молекулы вируса, и вирус внедряется в твою ДНК. Если он опасный, можно сильно захворать и даже умереть.
Ретровирус сродни вирусу. Самое большое отличие в том, что он состоит не из ДНК, а из РНК. Ретровирус встраивается в ДНК твоих клеток и более-менее захватывает там власть. Изменяет ДНК и перебирается из одной клетки в другие, что, конечно же, опасно для жизни. Потому-то ретровирусы — грозные враги всего живого. Например, вирус иммунодефицита человек (ВИЧ) — ретровирус, от которого умирает множество людей. К счастью, вирусы вроде ВИЧ через чихание не передаются.
Болели ли обезьяны тем же гриппом, что и мы?
Ретровирусы существуют уже миллионы лет. И на их счету огромное количество жертв. Но… погибает от них не всякое живое существо. Некоторые находят в конце концов способ их перехитрить — просто живут с ретровирусами в организме. И потомство учат тому же. Ретро-вирус тогда уже не наносит вреда, успев, однако, изменить ДНК.
Можно отыскать в нашей ДНК ретровирусы и посмотреть, у каких животных встречаются такие же. И что тогда окажется? Вот именно: нередко носителями тех же ретровирусов, что и мы, являются шимпанзе. Значит, у нас в большинстве одни и те же предки, пережившие этот самый «грипп». С гориллой у нас общих ретро-вирусов меньше. И еще меньше — с павианом, который не относится к человекообразным обезьянам, хотя и является им родственником.
Почему корова больше похожа на кита, чем на лошадь?
Чем дальше в эволюции отстоит от нас некое животное, тем меньше у нас обнаруживается совпадающих ретровирусов и тем больше различий в ДНК. Можно сравнить ДНК других животных и посмотреть, насколько они родственны друг другу. Это дает невероятно интересную информацию. Хочешь пример? Всем известно, что собака происходит от волка. Однако собаки японской породы сиба-ину как две капли воды похожи на лису. Почему же они должны происходить от волка, а не от лисы? Ведь последнее вроде бы логичнее? Но исследование ДНК показывает, что и эти собаки ведут происхождение от волков. И не только эти, но вообще все собаки.
Еще один пример. Как ты думаешь, кто кому роднее — крупный рогатый скот лошади или крупный рогатый скот киту? Корова лошади? А вот и нет. Кит и корова — дальние родственники, скажем, «четвероюродные братья», а коровы и лошади — куда более дальние, «семиюродные». Киты, коровы, лошади и овцы имеют общего предка. Сперва доказательство тому нашли путем сравнения их ДНК. Лишь позднее было найдено животное, от которого все они происходят, — индохиус. Значит, древнейшие предки китов жили в воде, были рыбами, более поздние предки вышли на сушу (и имели лапы), а затем киты снова вернулись в океан. Вот какие удивительные вещи случаются в ходе эволюции.
Как бабочка становится похожей на птицу?
В Африке и Южной Америке встречаются совершенно одинаковые лягушки. Одинаковой формы, одинаково яркой расцветки и даже с одинаковым узором на коже. Если толком не знаешь, наверняка подумаешь, что они принадлежат к одному семейству. На самом же деле их предки выглядят абсолютно по-разному. Свою внешность они приобрели в ходе эволюции. Один вид лягушек — в Африке, второй — в Южной Америке. Вроде бы невероятная случайность, но так оно и вышло. Яркая окраска приносит конкретную пользу: предупреждает других животных о том, что ее обладатель ядовит.
Сама по себе эволюция не означает, что животные все больше отличаются друг от друга. Они эволюционируют в сторону самой удобной формы и наилучшей окраски. И порой становятся похожими. Некоторые виды бабочек не принадлежат к одному семейству, но почти неотличимы друг от друга. Есть бабочка, как две капли воды похожая на птицу: бабочка-колибри. В коралловых рифах живут рыбы-чистильщики, которые чистят крупных рыб вроде акул; подобно косметологам они удаляют с их кожи всех паразитов и подобно гигиенистам-стоматологам удаляют остатки пищи, застрявшие в акульих зубах. Все рыбки-чистильщики очень похожи одна на другую — и на креветку-чистильщика, которая занимается тем же, но, разумеется, вовсе не рыба. Или мокрицы и многоножки — они тоже здорово похожи друг на друга. Но и они не относятся к одному семейству.
Умеют ли богомолы играть на скрипке?
Иногда животные становятся похожи друг на друга, поскольку такая форма выгодна им для выживания. А иногда сходство нужно, чтобы вводить других в заблуждение. Рядом с яркими ядовитыми лягушками порой живут другие лягушки, такие же яркие и узорчатые. Они притворяются опасными ядовитыми лягушками, хотя на самом деле совершенно безвредны. По соседству с рыбками-чистильщиками живут псевдочистильщики, как две капли воды похожие на настоящих. Крупные рыбы беспрепятственно подпускают их к себе. Надеются на чистку, а псевдочистильщики вмиг отъедают от них кусок. И удирают.
