Сложно спорить со специалистами по изучению токсоплазмы, которые, хоть и восторгаются тем, что токсоплазма раскрывает тайны биологии чувств и связи между страхом, привлекательностью и наркотической зависимостью, также беспокоятся, осознавая, какие выводы можно сделать из их трудов. Исследующий токсоплазму нейробиолог из Стэнфордского университета утверждает: «В каком-то смысле это страшновато. Мы рассматриваем страх как нечто первичное, естественное. Но есть способ, который может не просто устранить это чувство, но и превратить его в нечто ценное, привлекательное. И этой привлекательностью можно манипулировать, заставляя нас почувствовать симпатию даже к злейшему врагу». Вот почему токсоплазма заслуживает титула «макиавеллевский микроб». Он не только может нами манипулировать, но и заставляет поверить в то, что зло – это благо.
* * *На склоне лет Фрэнсис Пейтон Роус вел счастливую, пусть и не безоблачную жизнь. Во время Первой мировой войны он помогал создавать одни из первых банков крови, разработав метод хранения красных кровяных телец вместе с желатином и сахаром – своеобразные кровяные конфеты. Его ранние работы, посвященные курам, поспособствовали изучению другой заразной опухоли неясного происхождения – гигантской папилломы, которая когда-то была настоящим бичом домашних кроликов в США. Будучи редактором научного журнала, Роус даже имел честь опубликовать первую работу, в которой однозначно связывались гены и ДНК.
Тем не менее, несмотря на публикацию этой и других работ, Роус все сильнее подозревал, что генетики слишком спешат в своих выводах, и отказывался соединять точки там, где другие специалисты делали это с нетерпением. Например, перед публикацией работы, связывающей гены и ДНК, он настоял на том, чтобы из нее вычеркнули предположение о том, что ДНК так же важна для клетки, как и аминокислоты. Более того, Роус пришел к отказу от самой идеи, что вирусы вызывают рак путем внедрения генетического материала, а также идеи, что мутации ДНК в принципе способны привести к раку. Он считал, что вирусы способствуют появлению рака по другим причинам (возможно, выделяя токсины), и неизвестно почему упорно не хотел признавать, что микробы могут повлиять на генетику животных в той же степени, в какой это подразумевалось в его трудах.
Вместе с тем Роус никогда не сомневался, что вирусы каким-то образом вызывают появление опухолей, и по мере того как его коллеги распутывали все новые и новые подробности его работы о курином раке, они все больше ценили ясность его ранних работ. Однако в определенных кругах отношение к Роусу оставалось весьма сдержанным, и ему приходилось мириться с тем, что Нобелевскую премию по физиологии и медицине отдают его младшим коллегам – в частности, в 1963 году награду получил его собственный зять. Но в 1966 году Нобелевский комитет наконец отметил заслуги Фрэнсиса Пейтона Роуса, вручив ему премию. Промежуток между выходом важнейших работ Роуса и получением престижнейшей награды составил 55 лет и стал одним из наиболее продолжительных в истории. Но эта победа, без сомнения, стала одной из самых долгожданных для ее обладателя, пусть у него и было всего четыре года, чтобы насладиться триумфом (Роус умер в 1970 году). И после его смерти стало неважно, верил или нет сам Роус в свои идеи; молодые микробиологи, желая изучить, как микробы перепрограммируют жизнь, провозгласили Роуса чуть ли не идолом, и современные учебники приводят его работу как классический случай идеи, отвергнутой в свое время, но затем реабилитированной с помощью ДНК.
История «Кошачьего перекрестка» также завершилась весьма сложным образом. По мере того как счета росли, кредиторы практически оккупировали дом Райтов. Их спасали лишь дотации от любителей кошек. Примерно в то же время газетчики начали копаться в прошлом Джека Райта и сообщили, что он, не будучи обычным любителем животных, когда-то был признан виновным в убийстве стриптизерши (ее тело обнаружили на крыше). Даже после того как об этой истории забыли, стычки между Джеком и Донной продолжались ежедневно. Один из посетителей их дома говорил, что у них не было «ни одного отпуска, они не покупали новой одежды, новой мебели, даже новых занавесок». Если они поднимались среди ночи для того, чтобы пойти в ванную, десятки кошек сразу же активно стремились занять теплое местечко на кровати, расползались по всей кровати, как одна большая амеба, не оставляя хозяевам свободного места под одеялом. Донна как-то признавалась: «Иногда я думала, что схожу с ума. Мы никуда не могли деться… Летом я почти каждый день плакала». Больше не в силах терпеть эти ежедневные маленькие унижения, Донна в конце концов съехала. Но она все же возвращалась, так как была не в состоянии покинуть своих кошек. Каждый день на рассвете она приезжала в «Кошачий перекресток», чтобы помочь Джеку справиться со всей работой[45].
Несмотря на высокую вероятность распространения токсоплазмы в доме Райтов и заражения хозяев, никому не известно, только ли токсоплазма вывернула жизнь Джека и Донны наизнанку. Но даже если они были заражены – и даже если неврологи смогут доказать, что токсоплазма серьезно манипулировала их поступками, – трудно осуждать людей, которые так заботились о животных. Возможно, в отдаленной (совсем отдаленной) перспективе поведение кошатников может сделать много хорошего для нашей эволюции, если принимать во внимание труды Линн Маргулис о смешивании наших ДНК. Взаимодействия с токсоплазмой и другими микроорганизмами, бесспорно и, возможно, существенно повлияло на наше развитие на нескольких стадиях. Ретровирусы оккупировали наш геном волнообразно. Некоторые специалисты доказывают, что эти волны не случайно выходили на пик на конкретных этапах эволюции: непосредственно перед расцветом млекопитающих и перед тем, как появились приматы-гоминиды. Этот вывод согласуется с другой недавней теорией, согласно которой микробы могут объяснить стародавнее, еще дарвиновское, недоумение по поводу происхождения новых видов. Одной из традиционных демаркационных линий между видами является половое размножение: если две популяции не могут скрещиваться между собой и производить на свет жизнеспособных детенышей, они относятся к разным видам. Репродуктивные барьеры, как правило, механические (животные физически не могут совокупляться друг с другом) или биохимические (не появляются жизнеспособные эмбрионы). Однако в одном опыте с вольбахией (жучок Ирода-Тиресия) ученые взяли две популяции зараженных ос, которые не могли производить здоровых личинок в дикой природе, и дали им антибиотики. Лекарство убило вольбахию – и неожиданно позволило осам успешно скрещиваться. Таким образом, их разлучала одна лишь вольбахия.
Руководствуясь этим принципом, некоторые специалисты предположили, что если распространение ВИЧ когда-нибудь станет настоящей пандемией и уничтожит большую часть населения Земли, то небольшое количество людей, невосприимчивых к ВИЧ (они на самом деле существуют), может эволюционировать в другой человеческий вид. И это снова приведет к возникновению сексуальных барьеров. Такие люди не смогут совокупляться с людьми, не имеющими иммунитета к ВИЧ (большинством из нас), не заражая своих партнеров смертельной болезнью. Дети, получившиеся от таких союзов, также имеют большие шансы умереть от ВИЧ. И если подобные сексуальные и репродуктивные барьеры возникнут, то это медленно, но неизбежно приведет к разделению двух популяций. Более того, ВИЧ, являясь ретровирусом, однажды может вставить свою ДНК в организмы этих новых людей тем же способом, присоединяясь к геному, как и прочие вирусы. И гены ВИЧ могут быть навсегда размножены в организмах наших потомков, которые и подозревать не будут о том, что этот вирус когда-то натворил.
Конечно, можно сказать, что микробы проникают в нашу ДНК, пусть такая формулировка и справедлива только для нашего вида, но не для микробов. Некоторые ученые отмечают, что по концентрации генетического материала вирус значительно превосходит своего хозяина – подобно тому как хокку превосходит прозу по концентрации смыслов. Отдельные специалисты также приписывают вирусам создание ДНК из РНК миллионы лет назад, и они доказывают, что вирусы до сих пор внедряют в нее новые гены. Действительно, ученые, открывшие существование борнавирусной ДНК в человеческом организме, думают, что не борнавирус насильно внедрил свою ДНК нашим предкам-приматам, а наши хромосомы сами стащили эту ДНК. Где бы ни начинала расплываться наша мобильная ДНК, она часто захватывала обрывки других ДНК и тащила их за собой. Борнавирус размножается только в клеточном ядре, где и размещается наша ДНК, и велика вероятность того, что мобильная ДНК давным-давно напала на борнавирус, похитила его ДНК и поместила ее туда, где она оказалась полезной. Согласно этому выводу, можно обвинить токсоплазму в краже гена дофамина у своих хозяев-млекопитающих – более сложных организмов. И существуют исторические доказательства, что это было на самом деле. Однако токсоплазма тоже проживает преимущественно в ядре клетки, так что нет теоретических доказательств, что это не мы похитили у нее этот ген.
Сложно определить, что менее лестно для нас: то, что микробы перехитрили нашу оборону и совершенно случайным образом внедрили чудные генетические инструменты, которые помогли млекопитающим обзавестись важными преимуществами в процессе эволюции; или же то, что млекопитающим пришлось обидеть маленьких микробов и украсть у них гены. И в некоторых случаях это на самом деле были преимущества, целые скачки, которые помогли нам стать людьми. Возможно, именно вирусы сформировали млекопитающим плаценту – среду между матерью и детенышем, которая помогает нам рожать живых детей и способствует правильному их развитию. Более того, в дополнение к производству дофамина токсоплазма может увеличивать или приглушать активность сотен генов в наших нейронах, влияя на работу мозга. Борнавирус также живет и работает между наших ушей, и некоторые ученые доказывают, что это может быть важным источником внесения разнообразия в ДНК, которая формирует наш мозг и управляет им. Это разнообразие – отличное сырье для эволюции, и, передавая микробы вроде борнавируса от человека к человеку (возможно, и половым путем), мы можем увеличить чьи-нибудь шансы получить полезную ДНК. В самом деле, большинство микробов, ответственных за подобные изменения, вероятно, передаются именно половым путем. А это значит, что если микроорганизмы столь важны для эволюции, как предполагают многие специалисты, то заболевания, передающиеся половым путем, могут послужить причиной человеческой гениальности. На самом деле унаследованной от обезьяны.
Вирусолог Луис Вильярреал писал (и его мысли справедливы и по отношению к прочим микробам): «Наша неспособность всерьез воспринимать вирусы, особенно потухшие, ограничивает нам понимание всей роли, которую вирусы играют в нашей жизни. Только сейчас, в эпоху геномики, мы можем ясно увидеть следы вирусов в геномах всех живых существ». Так что, возможно, мы в конце концов поймем, что люди, заводящие все новых и новых кошек, не сумасшедшие (по крайней мере не совсем сумасшедшие). Они – это часть увлекательной и до сих пор продолжающейся истории о том, что происходит, если смешивать ДНК животных и микроорганизмов.
Глава 8. Любовь и атавизмы Какие гены делают млекопитающих млекопитающими?
Среди многих тысяч младенцев, каждый год рождающихся в Токио и его окрестностях, большинство не привлекают особого внимания. В декабре 2005 года, после сорока недель и пяти дней беременности, женщина по имени Маюми спокойно родила девочку Эмико (имена членов семьи изменены по этическим соображениям). Маюми было 28 лет, во время беременности и работа ее крови, и показания УЗИ были совершенно нормальными. Сами роды и их последствия тоже были обычными – конечно, насколько «обычным» и «стандартным» событием можно считать рождение первого ребенка в семье. Маюми и ее муж Хидео, работавший на бензоколонке, конечно, испытывали совершенно нормальный для таких случаев трепет, когда акушерка очистила ротик маленькой Эмико от слизи и добилась от нее первого крика. Медсестры взяли у Эмико кровь для стандартного анализа, и, опять-таки, все оказалось нормальным. Затем у Эмико пережали и обрезали пуповину – дорожку жизни, соединявшую младенца с материнской плацентой, и вскоре пуповина отсохла, а оставшийся маленький кусочек почернел и естественным способом отвалился, оставив на животике пупок. Через несколько дней Хидео и Маюми с Эмико на руках покинули госпиталь в Чибе, пригороде Токио. Все шло так, как следует.
Через 36 дней после родов у Маюми началось маточное кровотечение. Подобные кровотечения в послеродовой период случаются у многих женщин, но еще через три дня к этому добавилась сильная лихорадка. Чтобы нормально ухаживать за новорожденной Эмико, пара не стала сразу обращаться в больницу, и Маюми пару дней потерпела дома. Но в течение последующей недели кровотечения стали неконтролируемыми, и семья вернулась в больницу. Врачи решили, что что-то не так с кровью, так как она не хотела свертываться. Они решили дождаться результатов анализов крови Маюми.
Новости были плохи. Положительный результат дал тест на беспощадный рак крови – ОЛЛ (острый лимфобластный лейкоз). В то время как большинство раковых заболеваний обусловлены нарушениями ДНК – клетка удаляет или ошибается в копировании А, Ц, Г или Т и потом восстает против организма – рак Маюми имел более сложное происхождение. Ее ДНК претерпела транслокацию под названием «филадельфийская хромосома» (по городу, в котором она была открыта в 1960 году). Транслокация имеет место в случаях, когда непарные хромосомы по ошибке вступают в кроссинговер и обмениваются участками ДНК. И в отличие от мутационных «опечаток», которые могут произойти с любыми видами, эта ошибка, как правило, поражает высших животных со специфическими генетическими особенностями.
Участки ДНК, отвечающие за изготовление белка – гены – у высших животных занимают очень маленькую часть всей цепочки ДНК, не больше одного процента. Дрозофилисты Моргана предположили, что гены чуть ли не натыкаются друг на друга в хромосомах, будучи нанизанными на них столь же плотно, как натыканы на карте Алеутские острова у берегов Аляски. В действительности же гены – это драгоценные редкие острова Микронезии, разбросанные в пространствах хромосомного Тихого океана.
Итак, чем же занимаются все эти дополнительные участки ДНК? Ученые долго предполагали, что ничем, и пренебрежительно называли их «мусорной ДНК». Неблагозвучное название преследует эти участки до сих пор. Так называемая мусорная ДНК на самом деле содержит тысячи важных участков, которые включают, выключают гены и регулируют их иным образом – «мусор» управляет генами. К примеру, пенисы шимпанзе и других приматов покрыты короткими, размером с ноготь, бугорками (так называемыми шипами). У людей же нет таких «колючек», потому что за последние пару миллионов лет мы потеряли 60 тысяч символов регуляторной «мусорной ДНК» – ДНК, которая могла бы побудить отдельные гены (которые у нас до сих пор есть) создавать шипы. Кроме пощады влагалищам, эта потеря притупляет мужские ощущения во время секса и таким образом продлевает половой акт: это, как подозревают специалисты, способствует тому, что люди образуют пары и остаются моногамными. Другая мусорная ДНК борется с раком, то есть сохраняет нашу жизнь в каждый конкретный момент.
Ученые, к своему удивлению, нашли мусорную, или, как сейчас говорят, «некодирующую», ДНК – внутри самих генов. Клетки кодируют ДНК в РНК добуквенно точно, не пропуская ни одного символа. Но с полной РНК-рукописью в руке клетки прищуриваются, слюнявят красный карандаш и начинают редактировать – столь же беспощадно, как Гордон Лиш резал произведения Раймонда Карвера[46]. Это редактирование состоит в основном из вырезания ненужной РНК и сшивания остальных кусочков вместе, чтобы произвести матричную РНК как таковую. По непонятной причине исключаемые части называют «интронами», а оставляемые – «экзонами». Оставим это на совести ученых… К примеру, сырая РНК со всеми экзонами (прописные буквы) и интронами (строчные) может читаться как: абвгДеежзИйКлмнОпрСТуфхцчшщъыЬэюя. Отредактируем, оставив лишь экзоны, и прочтем: ДИКОСТЬ.
В организмах низших животных вроде насекомых, червей и прочих неприятных тварей содержится лишь пара коротких интронов: если же интроны работают слишком долго или их становится слишком много, клетки запутываются и уже не могут образовывать длинную связную цепочку. Клетки млекопитающих здесь выступают более способными: мы можем просеивать целые страницы ненужных интронов и никогда не потеряем главную нить мысли, которую выражают экзоны. Но эта способность имеет и свои недостатки. Так, РНК-редактирование у млекопитающих – занятие долгое и неблагодарное: человеческий ген в среднем содержит 8 интронов, каждый состоит в среднем из 3500 символов – это в 30 раз длиннее, чем у окружающих их экзонов. Ген для производства самого большого человеческого белка, титина, содержит 178 фрагментов, всего 80 тысяч оснований, тщательно скрепленных вместе. Еще более нелепо растянувшийся ген – дистрофин, Джексонвилл[47] человеческой ДНК – содержит 14 тысяч оснований закодированной ДНК среди 2,2 миллиона оснований ненужных интронов. Лишь одна транскрипция занимает 16 часов. Сплайсинг в итоге производит невероятное количество энергии, и любая ошибка может разрушить важные белки. Одно из генетических расстройств заключается в том, что неправильное сращивание в клетках человеческой кожи стирает все канавки и завитки на кончиках пальцев, оставляя их совершенно гладкими. Ученые назвали этот дефект «болезнью иммиграционных задержек», так как люди с такой мутацией тратят много нервов при переходах границы. Другие нарушения, связанные с расщеплением, более существенны: ошибки в построении дистрофина могут вызвать дистрофию мышц.