Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить

Мертвые души

В лаборатории
Новое исследование доказывает, что бактерии способны использовать генетическую информацию из мёртвых источников – например, из костей мамонта. Что это означает и почему нужно этого бояться, объясняет Николай Кукушкин.

Международная группа исследователей под руководством известного датского специалиста Эске Виллерслева опубликовала исследование, которое может перевернуть наше представление о сразу нескольких областях биологической науки. Группе Виллерслева удался простейший, но потрясающий воображение эксперимент. Они взяли кость мамонта возрастом в 43 тысячи лет, выделили из неё полуразложившиеся остатки ДНК и смешали с бактериями, после чего проанализировали их геном. Выяснилось, что фрагменты генов мамонта были подхвачены бактериями и встроены в их собственную ДНК. Природа информации в живых системах, эволюция ранних организмов, наследственность и изменчивость бактерий – похоже, на всё это придётся взглянуть по-новому.

Природа примитивности

Череп афарского австралопитека по кличке Селам, обнаруженный в 2000 году в Эфиопии
О пользе самокопания, или Что нам известно о собственной эволюции
В массовом сознании существует представление о человеке как вершине эволюции – так рисуются эволюционные деревья, по такой логике ведётся курс биологии в школах и университетах. Исходя из этой парадигмы, бактерии – самые примитивные живые существа на планете. Они в подавляющем большинстве случаев строго одноклеточны, у них нет ядра, хромосом и ещё тысячи других «наворотов», которыми обладает клетка растения, гриба или животного. Иллюзии о примитивности бактерии очень легко поддаться.

Весь живой мир делится биологами на три крупные эволюционные и систематические группы, или домены: бактерии, археи, эукариоты. К эукариотам относится всё, что мы обычно представляем, когда говорим о живых организмах – от амёб и водорослей до животных и высших растений. Эукариоты с их крупными клетками, ядрами, сложными механизмами деления и полового размножения действительно кажутся «передовыми» по сравнению с бактериями и внешне похожими на них археями. Но есть ли основания для такого «эукариотического гонора»?

Бактерии живут на планете большую часть времени её существования. По сравнению с ними, животные и растения – самые настоящие младенцы. Бактерии проникают всюду, где только возможно поддержание жизни. Они могут существовать в кипящей воде и концентрированной кислоте. Точно оценить биомассу бактерий практически невозможно, но по современным оценкам многих специалистов, она превышает таковую животных и растений. Задумайтесь о масштабах сибирской тайги и оцените, насколько потрясает воображение даже сама идея о сопоставимости бактериальной биомассы со всеми лесами мира.

Другая генетика

Бактерии, архивное фото
О дружбе бактерий и человека
Наконец, по многим параметрам бактериальная генетика гораздо совершеннее нашей. Генетика, то есть наука о наследственности и изменчивости, изучает, в сущности, передачу и хранение живыми организмами наследственной информации. Если генетика животных в плане передачи информации – это грузовой поезд, то генетика бактерий – это широкополосный интернет. Чтобы передать огромный багаж эукариотического генома от одного организма другому, надо прибегать к сложнейшим ухищрениям. В случае с высшими животными, к которым относимся и мы, к этому добавляются недели и месяцы эмбриогенеза, когда генетическая информация медленно и осторожно «распаковывается» и тонко настраивается в каждом органе и каждой ткани.

Бактерии не нужны такие сложности. С одной стороны, минимальные потребности и простейшая (по сравнению с эукариотами) организация означают, что и размножение бактерий происходит несопоставимо быстрее. С другой стороны, бактерия не дорожит собственной жизнью. У неё отсутствует инстинкт самосохранения. Эукариоты проверяют и перепроверяют каждый нуклеотид, чтобы ни в коем случае не допустить ошибок и перестроек – с переменным успехом, конечно. Изменчивость нужна и им, но она по возможности строго контролируется. Бактериям же перестройки, мутации и вообще любые способы каким-то образом (пусть даже случайным) изменить свой геном – на руку. Пусть большинство таких изменений окажутся непродуктивными, но в отдельных удачных случаях польза для популяции будет огромной. Можно провести аналогию со взломом паролей брутфорс-методом – иначе говоря, простым перебором вариантов. Бактерии поступают именно так: они берут скоростью и количеством и в итоге крайне эффективны во «взломе» любой генетической проблемы: например, именно таким образом формируется устойчивость к антибиотикам.

Ещё одна сногсшибательная способность бактерий – это горизонтальный перенос генов. Представьте, что вы плохо переносите алкоголь, но очень не хотите обижать потенциального тестя, который ранжирует женихов дочери по устойчивости к опьянению. Если бы вы были бактерией, то проблемы бы не было: ваш друг бы просто передал вам ген алкогольдегидрогеназы, и вам бы не пришлось искать отговорок. Тот же механизм действовал бы и для менее важных вещей, вроде фенилкетонурии или гемофилии. Это и называется горизонтальным (в противоположность вертикальному – из поколения в поколение) переносом генов.

Новая жизнь мамонта

Кости мамонта. Архивное фото
Ученые составили первую историю "рас" мамонтов
Открытие скандинавских учёных включает в себя элементы обоих описанных генетических механизмов: мутационной изменчивости и горизонтального переноса генов. Если о способности бактерий «встраивать» целые гены, полученные от других бактерий, было известно давно, то о том, что происходит с гораздо более мелкими фрагментами ДНК, исследователи до сих пор не знали. Отчасти это объясняется сложностью наблюдения за такими маленькими участками: чем меньше фрагмент, тем сложнее определить его источник. Именно по этой причине учёные решили использовать ДНК мамонта. Во-первых, за сорок пять тысяч лет она сильно деградировала и в основном представляла собой небольшие фрагменты с разрывами и случайными химическими модификациями. Во-вторых, ДНК мамонта довольно сильно отличается от ДНК человека и других потенциальных загрязнителей эксперимента, что позволяет исключить ложные результаты.

Выяснилось, что бактерии действительно умеют встраивать в свой геном очень мелкие участки ДНК, причём делают они это с ещё большей лёгкостью, чем обычный горизонтальный перенос генов. Но если встраиваемые участки настолько короткие (значительно короче целых генов), то какую ценность они могут представлять для бактерии?

Дело в том, что обычные мутации – случайные замены нуклеотидов в ДНК – имеют довольно низкую вероятность. Соответственно, вероятность, например, одновременной двойной замены в одном отдельно взятом гене – практически нулевая. Встраивание же небольших фрагментов ДНК – мутагенный механизм гораздо большей «мощности». Он на много порядков повышает вероятность изменений, захватывающих не один нуклеотид, а целые участки генов.

Вопросы жизни и смерти

Лекарства. Архив
Микроб против антибиотика: как возникает устойчивость и как ее одолеть
Открытие группы Виллерслева может показаться забавным курьёзом, но на самом деле оно имеет целый ряд фундаментальных следствий. С практической точки зрения, оно прежде всего имеет значение в контексте устойчивости бактерий к антибиотикам. Для приобретения бактерией такой устойчивости зачастую достаточно нескольких точечных мутаций в тех или иных участках генов. На данный момент вся наша борьба с этой серьёзнейшей проблемой сводится к уничтожению живых переносчиков «генов устойчивости». Мы предполагаем, что если уничтожить бактериальную клетку, то её гены теряют способность как-то воздействовать на другие бактерии. Теперь нам известно, что это далеко не так: мало того, что бактерии могут «усваивать» ДНК из «мёртвых» источников (куда уж мертвее мамонта!), оказывается, даже целостность этой ДНК – не проблема. Достаточно обрывка генетической информации, содержащего нужную мутацию – и устойчивость к антибиотикам может вернуться в живую клетку!

С другой стороны, исследование скандинавских учёных заставляет в принципе задуматься о природе информации в биологических системах. Уже горизонтальный перенос генов («от друга к другу» вместо «от отца к сыну») сильно затрудняет биологическую систематику. Чего уж говорить о переносе информации от мёртвых к живым! Получается, что мегатонны оседающей в реках и океанах «мёртвой» ДНК – на самом деле огромная база «информационного сырья», которое бактерии могут «воскрешать» и перерабатывать для собственных целей.

Череп жертвы проказы, погибшей от этой болезни во время Средневековья в Англии
Ученые "воскресили" средневековую версию микроба, вызывающего проказу
Если генетическая информация – пусть и виде отдельных обломков и мелких фрагментов «кода» – может заново использоваться через сорок тысяч лет после смерти её носителя, то не ставит ли это под сомнение понятие смерти как таковое? Возможно, и ваши гены когда-нибудь будут переработаны и усвоены бактериями. Непонятно только, как они смогут научить бактерию чему-нибудь, чего она не умеет делать и без нас.

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции

Открытия

Партнеры





Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.