Вселенная внутри нас. Как микробы обогащают наш взгляд на жизнь - Эд Йонг

более заметна, чем у всех млекопитающих[266]. Влияние генов самих животных на микробиом присутствует, но его, похоже, затмевает влияние окружающей среды. Если микроскопические партнеры животного столь непостоянны, имеет ли смысл считать хологеном единым целым? А как же виды, оказавшиеся у нас в теле случайно и вскоре его покинувшие? Когда Томас Фриц напоролся рукой на сук, стали ли гены штамма HS частью его хологенома? Включает ли мой хологеном в себя микробов с сэндвича, который я только что съел?

Сет Борденстайн из Университета Вандербильта, нацепивший на себя мантию главного проповедника теории хологенома, утверждает, что ни одно из этих противоречий для нее не губительно. Он подчеркивает, что идея хологенома основана не на утверждении, что животному необходим каждый микроб в его теле. Какие-то микробы оказались там случайно, какие-то просто мимо проходили, но всегда есть те, что действительно важны. «Возможно, 95 % микробов нейтральны, и всего несколько ключевых видов остаются с вами на всю жизнь и в какой-то степени определяют вашу приспособленность», – объясняет он[267]. На нейтральных естественный отбор и внимания не обратит, а вот ключевым даст фору. Некоторые микробы – например, заглянувший на огонек холерный вибрион – причиняют организму вред, так что естественный отбор избавит хологеном от них, как обычно избавляет геном от вредной мутации. В таком ключе концепция учитывает конфликты. Теория хологенома посвящена не только сплоченности и сотрудничеству, как заявляют скептики (и даже некоторые приверженцы теории). Она всего лишь утверждает, что микробов и их гены не следует исключать из общей панорамы. Они оказывают на хозяев влияние, важное для естественного отбора, причем оказывают так, что мы не должны о них забывать, рассуждая об эволюции животных. «Основа не идеальная, но, как мне кажется, ничего лучшего для размышлений о том, как особь объединяется с микробами, у нас пока нет», – говорит Борденстайн. Критики же напоминают, что для этого у нас уже много веков есть симбиоз[268].

Однако вот с чем согласны все: хватит метафор, пришло время математики. Успех взгляда на эволюцию с точки зрения генов можно в какой-то мере приписать тому, что эволюционные биологи могут использовать уравнения для моделирования взлетов и падений генов, а также пользы мутаций и цены, которую придется за нее заплатить. У них есть возможность придать своим абстрактным идеям форму с помощью чисел. А вот у сторонников теории хологенома такой возможности нет. «Мы пока только начали, так что многие считают, что наша теория основана на поверхностных и не особо точных суждениях», – улыбается Борденстайн. Он признает, что все по правилам, и надеется, что вскоре отношение людей к теории изменится.

Розенберг сдаваться не собирается. Он считает, что приверженцы традиционной эволюционной биологии приучили себя мыслить прежде всего о хозяевах и это мешает им оценить микробов по достоинству. «Меня даже друзья обвиняют в том, что я слишком повернут на бактериях», – жалуется он. Недавно он вышел на пенсию и теперь надеется, что в битву умов вступят и другие. «Я закрыл лабораторию и открыл разум», – смеется он. Однако перед этим он должен был внести в науку свой последний вклад.

Несколько лет назад Розенберги наткнулись на старую статью 1989 года – биолог по имени Диана Додд доказала в ней, что питание мухи может оказывать влияние на ее половую жизнь. Одну линию дрозофил она вырастила на крахмале, а другую, идентичную первой, на мальтозе, или солодовом сахаре. 25 поколений спустя «крахмальные» мухи стали отдавать предпочтение другим «крахмальным», а «солодовым» мухам стали милы другие такие же. Довольно неожиданный результат – вместе с питанием мух Додд каким-то образом изменила их предпочтения при выборе партнеров.

Розенберги тут же заявили: дело наверняка в бактериях. Питание животного влияет на его микробиом, микробы – на запах хозяина, а запах, в свою очередь, на привлекательность животного. Заявление выглядело вполне осмысленным и как раз подходило под концепцию хологенома. Если Розенберги были правы, значит, эволюция мух заключается не только в смене генов, но и в смене микробов – как, предположительно, и у стойких кораллов Средиземного моря. Они воспроизвели эксперимент Додд и получили те же результаты: спустя всего два поколения стало заметно, что мухи предпочитают спариваться с особями, питающимися тем же, чем они. А если насекомые получали дозу антибиотиков, их половые предпочтения исчезали вместе с микробами[269].

Этот эксперимент при всей своей странности представлял для науки большую ценность. Если особи из двух групп одного вида животного игнорируют друг друга и спариваются лишь между собой, рано или поздно они разделятся на два вида. В природных условиях такие разделения происходят регулярно и по разным причинам. Среди них и физические препятствия, такие как горные массивы и реки, и разница в графиках, при которой период активности у животных приходится на разные часы или сезоны, и генетическая несовместимость, предотвращающая межвидовое скрещивание. Все, что не позволяет животным спариваться, убивает потомство пар или ослабляет его, может привести к репродуктивной изоляции – это своего рода пропасть между двумя видами, которая растет и все более отдаляет их друг от друга. И как доказал Розенберг, бактерии тоже могут стать причиной ее возникновения. Создавая живой барьер, не дающий двум популяциям встретиться, микробы могут способствовать появлению новых видов.

Эта идея существовала и раньше. В 1927 году американец Айван Уоллин назвал симбиоз «двигателем новшеств». Он утверждал, что бактерии-симбионты превращают существующие виды в новые и что это фундаментальный способ возникновения новых видов. Линн Маргулис подхватила его мысли в 2002 году, заявив, что формирование новых симбиозов между отдельными организмами (она назвала этот процесс симбиогенезом) – главный путь появления новых видов. Для нее перечисленные в этой книге отношения были не просто стержнями эволюции, а ее основой. Привести убедительные доводы, правда, у нее так и не получилось. Она перечислила немало примеров симбиотических микробов, поспособствовавших возникновению важных эволюционных приспособлений, но у нее не было доказательств, что они на самом деле провоцируют появление новых видов и тем более что они – ведущая сила видообразования[270].

Сейчас доказательства понемногу появляются. В 2001 году Сет Борденстайн со своим наставником Джеком Уэрреном изучали два близкородственных вида наездника, Nasonia giraulti и Nasonia longicornis. Они разделились на два вида всего 400 тысяч лет назад и неспециалисту покажутся абсолютно одинаковыми – махонькие, с черным тельцем и оранжевыми лапками. Но они не могут скрещиваться. Представители этих двух видов – переносчики разных штаммов вольбахии: столкновение штаммов-соперников при их спаривании убивает большую часть гибридов. Когда Борденстайн избавился от вольбахии с