Как ГМО спасает планету и почему люди этому мешают

«Брахиозавры жили там, где съедобные листья росли очень высоко на деревьях. Так что тем динозаврам, кто рождался с короткой шеей, еды попросту не хватало, в результате чего они могли оставить меньше потомства. Так действовал естественный отбор, оставляя и позволяя размножаться только наиболее приспособленным особям – то есть с наиболее длинными шеями и генами длинношеести, которые они передавали своему потомству», – ответит нам без запинки последователь основателя всей современной эволюционной биологии Чарльза Дарвина. «Просто они очень тянулись к кронам деревьев, чтобы добыть себе листья. Так их шеи со временем становились все длиннее и длиннее», – ответит нам ламаркист, сторонник теории Жана-Батиста Ламарка, долгое время конкурировавшей с дарвиновской[59].

Иными словами, ламаркисты считали, что, если долго мучиться, что-нибудь получится. То есть организмы могут приобрести необходимые им для выживания в неких условиях качества, если будут очень стараться: прыгать с крыши, пока не отрастут крылья, тонуть в реке, пока не образуются жабры. Но так это, разумеется, не работает. Или все-таки…

Оказывается, есть в мире особенно «упрямые» и «целеустремленные» организмы, которые действительно могут «постараться»[60] и приобрести новое свойство. Это бактерии. Да, бактерии подчиняются всем законам эволюции, и при делении старой клетки обе новые получают «в наследство» копии генома клетки родительской, в котором записаны все положенные им свойства. Но есть у бактерий одна ужасно любопытная сверхспособность: они умеют передавать генетический материал от одного организма другому, не являющемуся его потомком. То есть практикуют тот самый горизонтальный перенос.

Помните всех этих героических персонажей из кино, которые в экстремальной ситуации за 5 минут прочитывают руководство пилота и сажают терпящие бедствие самолеты с перепуганными пассажирами? Вот именно так и могут бактерии! Пусть пассажиров им и не спасти, но вовремя достать нужные инструкции – гены – и в короткие сроки научиться по ним работать – синтезировать новый для них белок – очень даже в их силах.

Все дело в необычном строении их генома: в теле бактерии помимо основной кольцевой хромосомы, в которой записана вся главная генетическая информация, есть еще и маленькие (и тоже кольцевые) двуцепочечные молекулы ДНК. Такие молекулы – плазмиды – хранят «дополнительные инструкции». У бактерии может быть от всего нескольких одинаковых плазмид до достаточно обширной и разнообразной «библиотеки».

Когда бактерия попадает в экстремальные для нее условия, ее внутриклеточный аппарат начинает считывать информацию с «нужного тома» в этой «библиотеке». С соответствующего гена соответствующей плазмиды синтезируется требуемый в данной ситуации «инструмент», например некий белок. Благодаря чему бактерия получает какие-то суперспособности. Например, одни плазмиды позволяют бактерии стать патогенной, вторые – дают оружие, которым можно уничтожать других бактерий, третьи – усиливают ее способности к размножению, четвертые – позволяют бактерии «переваривать» несъедобные для нее вещества, пятые делают ее устойчивой к новым условиям…

Примером таких условий является и среда, содержащая антибиотик. Вообще говоря, антибиотики – это оружие, которое изобрели одни бактерии для войны с другими. И как всегда в военном деле, главное, чтобы у нападающих была защита от собственных изобретений. Под такой защитой в мире бактерий можно понимать гены, в которых записаны различные ферменты, позволяющие своего врага уничтожить, изгнать или попросту от него замаскироваться. Однако таскать с собой бронежилет невыгодно в мире без огнестрельного оружия, а кованые доспехи – лишь досадная обуза во вселенной, где нет рыцарских поединков. Для бактерии оборона тоже дается не даром: на ее поддержание приходится расходовать драгоценную энергию. Здесь вполне логично напрашивается поискать какой-то механизм, благодаря которому бактерия могла бы читать нужные гены в определенных опасных условиях и не читать их, когда таких условий вокруг нее нет. Но вот беда: одних только природных антибиотиков огромное множество. А кроме них бактерии могут угрожать и другие опасности. Если все инструкции по выживанию постоянно носить с собой – в своем основном геноме, то со временем хромосома бактерии так увеличится, что на ее репликацию – удвоение в процессе деления бактерии на две новых – будет требоваться очень много времени. А это для бактерии недостаток.

В таких условиях гены «противотанковых гранат», «бронежилетов», «маскхалатов» и «противогазов» с собой на всякий случай таскать не станешь. Вот было бы хорошо хранить их где-то отдельно и доставать лишь по необходимости… С такой непростой задачкой эволюция отлично справилась. И один из ее весьма элегантных способов решения проблемы – плазмиды, о которых мы поговорили выше.