Готовый перевод RICHARD DAWKINS --The Ancestor's Tale / РИЧАРД ДОКИНЗ -- Рассказ Предка: Taq''s Tale / Рассказ Taq

Рассказ Taq (написанный с Йеном Вонгом).

Достигнув нашего самого древнего рандеву и собрав в нашем путешествии всю жизнь как мы ее знаем, мы теперь можем осмотреть ее разнообразие.

На самом глубинном уровне разнообразие жизни является химическим.

Профессии, к которым способны наши коллеги-пилигримы, охватывают множество химических искусств.

Как мы видели, бактерии, включая архей, демонстрируют самый широкий набор химических способностей.

Бактерии, взятые как группа, являются властителями химии на этой планете.

Даже химия наших собственных клеток во многом заимствована у бактериальных гастарбайтеров, и это составляет лишь долю того, на что способны бактерии.

Химически мы более схожи с некоторыми бактериями, чем некоторые бактерии с другими бактериями.

По крайней мере, с точки зрения химика, если вы уничтожите все живое, кроме бактерий, у вас по-прежнему останется большая часть разнородности жизни.

Конкретной бактерией, выбранной мною, чтобы рассказать эту историю, является Thermus aquaticus, известная молекулярным биологам как Taq.

Разные бактерии кажутся нам чуждыми по различным отдельным причинам.

Thermus aquaticus, как предполагает ее название, предпочитает жить в горячей воде.

В очень горячей воде.

Как мы видели на Рандеву 38, многие из архей - термофилы и гипертермофилы, но археи не имеют монополии на эту сферу жизни.

Термофилы и гипертермофилы - не таксономические категории, а нечто более похожее на профессии или гильдии, как чосеровские Студент, Мельник и Врач.

Они живут в местах, где ничто другое жить не может: в обжигающе горячих источниках Роторуа и Йеллоустонского парка или в жерлах вулканов срединно-океанических хребтов.

Thermus -- эубактерия-гипертермофил.

Она может выжить без особых проблем в почти кипящей воде, хотя предпочитает более приятные 70°C или около того.

Она не держит мировой рекорд по температуре: существуют глубоководные океанские археи, которые процветают до 115 C, гораздо выше нормальной точки кипения воды.

Thermus знаменита в кругах молекулярных биологов тем, что является источником фермента дупликации ДНК, известного как Taq полимераза.

Конечно, все организмы имеют ферменты для дупликации ДНК, но Thermus была вынуждена развить тот, что может выдерживать температуры, близкие к точке кипения.

Это пригодилось молекулярным биологам, поскольку самый простой способ подготовить ДНК к дупликации - это нагреть ее, разделяя на две составляющие нити.

Повторное нагревание и охлаждение раствора, содержащего и ДНК и Taq полимеразу, дуплицирует (или "амплифицирует") даже самые крошечные количества исходной ДНК.

Этот метод называется "полимеразной цепной реакцией" или PCR, и он блестяще продуман.

Слава Thermus как волшебницы биохимической лаборатории - достаточное основание для того, чтобы позволить ей рассказать эту историю.

Но, между прочим, может быть другая причина, почему Thermus особенно хорошо подходит, чтобы представить поучительно чуждую точку зрения бактерий.

Thermus принадлежит к маленькой группе бактерий, известных как галобактерии (Hadobacteria).

В своей таксономической схеме, упомянутой на Рандеву 39, Том Кавалир-Смит предположил, что галобактерии вместе со своими кузенами, зелеными несернистыми бактериями, могут быть самой ранней отделившейся бактериальной группой.

Если так, их группа - настолько дальняя родственница всей остальной жизни, насколько вообще возможно.

Согласно этому взгляду, Thermus и ее родственники находятся на отшибе.

Все остальные бактерии разделяют друг с другом и с остальной жизнью общего предка, которого не разделяет Thermus.

Если это подтвердится, это будет означать следующее.

Точно так же как любая бактерия может группировать "остальное живое" в одну "младшую ветвь" семейного дерева живого, так же среди самих бактерий Thermus может группировать "остальных бактерий" в одну ветвь группы бактерии.

Вместе с ее пристрастием находиться в кипятке, это может быть той причиной, по которой я выбрал Thermus на роль рассказчика истории о разнообразии жизни.

Но поскольку свидетельства в пользу особого статуса Thermus не очень надежны, нет никаких сомнений, что большая часть разнообразия жизни на фундаментальном уровне химии - микробное, и подавляющее его большинство - бактерии.

История о разнообразии жизни, поскольку это в основном химическое разнообразие, по праву рассказывается бактерией, и это вполне может быть Taq.

Традиционно и по понятным причинам эта история была рассказана с точки зрения больших животных - нас.

Жизнь разделялась на царство животных и растений, и различие казалось довольно очевидным.

Грибы считались растениями, поскольку наиболее известные из них укоренились на месте и не уходят от вас, пока вы пытаетесь их изучать.

До 19 века мы даже не знали о бактериях, и когда их впервые увидели через мощный микроскоп, люди не знали, куда их поместить в системе вещей.

Некоторые считали их миниатюрными растениями, другие - миниатюрными животными.

А третьи помещали светопоглощающих бактерий к растениям (как "сине-зеленые водоросли"), а остальных к животным.

Почти так же поступили с "протистами" - одноклеточными эукариотами, которые не являются бактериями и намного крупнее их.

Зеленых протистов назвали протофитами, а остальных протозоями.

Известным примером протозоя служит амеба, некогда считавшаяся близкой к великому предку всего живого - как мы ошибались, поскольку амеба едва отличима от людей, если смотреть "глазами" бактерий.

Все это было во времена, когда живых организмов классифицировали по их видимой анатомии, по которой бактерии гораздо менее разнообразны, чем животные или растения, и было простительно принижать их как примитивных животных и растений.

Совершенно другое дело обнаружилось, когда мы начали классифицировать существ, используя гораздо более богатую информацию, предоставляемую их молекулами, и когда мы изучили спектр химических "профессий", в совершенстве освоенных микробами.

Вот приблизительно как все выглядит сегодня.

Если к животным и растениям относиться как к паре царств, то, согласно тем же стандартам, существуют десятки микробных "царств", чья уникальность обеспечивает им право на тот же статус, как у животных и растений.

Диаграмма изображает верхушку айсберга.

Не только некоторые глубоко укорененные ветви опущены, но нам представлены только те, что живут в доступных местах и могут быть выращены в лаборатории.

Действительно, просто прочесывая новые места на содержание ДНК и не пытаясь определить, от каких она организмов, можно обнаружить целые новые микробные царства.

Животные, растения и грибы составляют лишь три малых ветви дерева жизни.

Эти три знакомых царства отличает от других то, что организмы в них крупные и построены из множества клеток.

Другие царства почти полностью микробные.

Почему бы нам не объединить их в одно микробное царство наравне с тремя великими многоклеточными царствами? Одна из причин, очень веская, в том, что на биохимическом уровне многие из этих микробных царств так же отличаются друг от друга и от большой тройки, как три знакомых царства друг от друга.

Было бы бесполезно детально обсуждать, существует ли "на самом деле", скажем, 20 царств на этом уровне различий, или 25, или 100.

Из этой диаграммы ясно то, что эти десятки попадают в три основные сверхцарства -- "домена" в терминологии Карла Везе, уже упомянутого как инициатора этого нового видения жизни.

Эти три домена представляют собой, во-первых, наш собственный, эукариоты, в чьей компании мы путешествовали большую часть нашего странствия.

Во-вторых, археи - микробы, встреченные нами на Рандеву 38 - которые, согласно старому представлению о жизни, были бы сгруппированы с третьим доменом, истинными (или эу-) бактериями.

Именно представители этого третьего эубактериального домена встретились с нами последними в нашем паломничестве.

Это почетно, делить эти последние шаги с наиболее вездесущими и эффективными распространителями ДНК, которые когда-либо существовали.

Сама звездообразная диаграмма, конечно, основана не на тех признаках, которые мы можем увидеть и потрогать.

Если вы хотите сравнить организмы, вы должны выбрать черты, которые почти все они ориентировочно разделяют.

Мы не можем сравнивать ноги, если у большинства видов их нет.

Ноги, головы, листья, ключицы, корни, сердца, митохондрии - все это ограничивает набор существ.

Но ДНК универсальна, и есть горсточка особых генов, которые все живые существа разделяют друг с другом, лишь с незначительными, единичными различиями.

Они - то, что мы должны использовать для крупномасштабных сравнений.

Вероятно, лучший из примеров представлен кодами, служащими для построения рибосом.

Рибосомы - клеточные машины, которые читают сообщения РНК (транскрибированные из генов ДНК) и в большом количестве выпускают протеины.

Рибосомы жизненно необходимы всем клеткам и во всех присутствуют.

Сами они в основном построены из РНК, называемой рРНК и совершенно отличной от "лент" сообщений РНК, которые рибосомы считывают и переводят в белок.

Сама рРНК изначально определяется генами ДНК.

Последовательность рРНК может быть считана либо непосредственно, либо как гены ДНК, которые ее кодируют: рДНК.

В любом случае, я буду называть ее рДНК.

рДНК особенно удобна для прямого сравнения между любыми двумя существами, поскольку есть у них всех.

рДНК используется не только из-за своей вездесущности.

Не менее важно то, что она показывает истинное количество генетических вариаций - достаточно схожая у всех живых существ, чтобы было что сравнивать, и в то же время не столь крайне одинакова, чтобы не оставить различий для подсчета.

Применяя методы "Рассказа Гиббона", мы можем использовать рДНК, чтобы собрать воедино все дерево жизни и высчитать громадные эволюционные расстояния в пределах или даже между крупнейшими доменами.

Мы должны быть осторожны.

рДНК вполне уязвима для "притяжения длинных ветвей" и других подобных подводных камней.

Но также с помощью других генов и используя редкие геномные изменения - вставки и делеции больших кусков ДНК - предполагаемое дерево может быть построено.

Оно и показано на странице 461.

Конечно, некоторые ветви на этом предполагаемом дереве ненадежны, особенно среди эубактерий, и это может отражать их склонность обмениваться ДНК друг с другом - проблема, с которой мы не сталкивались ни у одной из эукариот.

Тем не менее, исследователи обнаружили ключевую группу бактериальных генов, которые редко подвергаются обмену, и поэтому, вероятно, однажды мы сможем установить достоверный порядок ветвлений на дереве жизни.

Я это предвкушаю.

Таксономическое расстояние, измеряемое с помощью сравнения геномов - один из путей исследовать разнообразие.

Другой путь - рассмотреть спектр образов жизни, спектр "профессий", которыми занимаются наши пилигримы.

На первый взгляд, различные бактерии могут показаться более схожими в этом отношении, чем, скажем, лев и буйвол или крот и коала.

Для крупных животных, как мы, копание под землей в поисках червей кажется совсем несхожим образом жизни с жеванием листьев, сидя на эвкалипте.

Но с химической точки зрения наших бактериальных рассказчиков все кроты, коалы, львы и буйволы делают одно и то же.

Все они получают энергию, расщепляя сложные молекулы, в конечном итоге синтезированные энергией солнца, захваченной растениями.

Коалы и буйволы едят сами растения.

Львы и кроты получают свою солнечную энергию через посредника, съедая других животных, которые (в конечном итоге) едят растения.

Первичный источник внешней энергии - Солнце.

Солнце, через посредство симбиотических зеленых бактерий в растительных клетках - единственный производитель энергии для всего живого, которое мы видим невооруженным глазом.

Его энергия улавливается зелеными солнечными панелями (листьями) и используется, чтобы вести в гору синтез органических соединений, таких как сахар и крахмал у растений.

Серией энергосопряженных химических реакций синтеза и расщепления остальная жизнь затем запитывается энергией, исходно захваченной от солнца растениями.

Энергия течет через экономику жизни от солнца к растениям, к травоядным, к хищникам, к падальщикам.

В каждом шаге по пути, не только между существами, но и внутри них, каждая передача в энергетической экономике затратна.

Неизбежно некоторая ее часть рассеивается в виде тепла и никогда не возвращается.

Без обильного притока энергии от солнца, или так обычно утверждают учебники, жизнь бы прекратилась.

Это по большей части верно.

Но эти учебники не принимают во внимание бактерий и архей.

Если вы достаточно изобретательный химик, вы можете придумать альтернативные схемы потока энергии на этой планете, которые не начинались бы от солнца.

И если подходящая химическая схема может быть придумана, есть шансы, что бактерии были там первыми: может быть даже ранее, чем открыли трюк с использованием солнечной энергии, что было более 3 миллиардов лет назад.

Должен быть некий вид внешнего источника энергии, но это не обязательно должно быть солнце.

Есть химическая энергия, запертая во многих различных веществах, энергия, которую можно извлечь соответствующими химическими реакциями.

Источники, которые экономически целесообразно разрабатывать живым существам, включают водород, сероводород и некоторые соединения железа.

Мы еще вернемся к шахтерскому образу жизни в Кентербери.

Хотя наши рассказы в основном ведутся не от первого лица, давайте сделаем исключение для последнего слова всех наших рассказов, и предоставим его Thermus aquaticus:
Посмотрите на жизнь с нашей точки зрения, и вы, эукариоты, вскоре перестанете так задирать нос.

Вы, двуногие обезьяны, бесхвостые землеройки, вы, высушенные лопастеперые рыбы, вы, позвоночные черви, вы, дополненные Hox-ами губки, вы новички в общежитии, вы, эукариоты, вы едва различающееся объединение единообразной узкой общины, вы - чуть больше, чем причудливая пена на поверхности бактериальной жизни.

Почему даже сами клетки, из которых вы состоите, колонизируют бактерий, повторяющих те же старые приемы, которые мы, бактерии, открыли миллиард лет назад.

Мы были здесь до вас, и мы будем здесь после того, как вас не станет.

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/15220/52762

Переводчики: Dawkinsian, cosinus