Следното е откъс от Заплетеното дърво: радикална нова история на живота от Дейвид Куамън.
Животът във Вселената, доколкото ни е известно и колкото и живо да си го представяме, е особен феномен, ограничен до планетата Земя. Има много спекулации и вероятностни измислици, но нулеви доказателства за обратното. Математическите шансове и химическите обстоятелства изглежда предполагат, че животът трябва да съществува другаде. Но реалността на такъв алтернативен живот, ако има такъв, засега е недостъпна за проверка. Това е предположение, докато земният живот е факт. Някое удивително откритие на извънземни същества, обявено утре или следващата година, или много след вашето и мое време, може да опровергае това впечатление за уникалността на Земята. Засега обаче това е, което имаме: животът е история, която се е разгърнала само тук, върху сравнително малка сфера от скала в незабележим ъгъл на една средна галактика. Това е история, която, доколкото ни е известно, се е случила само веднъж.
Прочети книгата
Заплетеното дърво: радикална нова история на живота
КупуваПоради това формата на тази история, в нейните широки очертания, както и в нейните по-фини детайли, представлява известен интерес.
Какво се е случило в течение на приблизително четири милиарда години, за да пренесе живота от неговия първичен произход във флуоресценцията на разнообразието и сложността, които виждаме сега? Как се случи това? Чрез каква комбинация от случайност и решителност успя да създаде същества, толкова чудни като хората — и сини китове, и тиранозаври, и гигантски секвои? Ние знаем, че е имало решаващи преходи в еволюционната история, невероятни инциденти на конвергенция, задънени улици, масови изчезвания, големи събития и малки с големи последствия – включително някои съдбоносни непредвидени обстоятелства, които са оставили след себе си доказателства за тяхното възникване, вградени едва доловимо във вкаменелостите и живия свят. Променете тези няколко случайности като мисловен експеримент и всичко ще бъде различно. Ние нямаше да съществуваме. Животните и растенията не биха съществували. Защо стана така, а не по друг начин? Религиите имат своите отговори на подобни въпроси, но за науката отговорите трябва да бъдат открити и след това подкрепени с емпирични доказателства, а не получени в свещен транс.
Тази книга е за нов метод за извеждането му и някои неочаквани прозрения, произтичащи от новия метод. Методът има име: молекулярна филогенетика. Ако желаете, набръчкайте нос при тази изискана фраза и аз ще се сбръчкам с вас, но всъщност това, което означава, е доста просто: четене на дълбоката история на живота и моделите на сродство от последователността на съставните единици в някои дълги молекули, тъй като тези молекули съществуват днес в живите същества. Основно въпросните молекули са ДНК, РНК и няколко избрани протеина. Съставните единици са нуклеотидни бази и аминокиселини – повече дефиниция за тях предстои. Неочакваните прозрения промениха фундаментално това, което мислим, че знаем за историята на живота и функционалните части на живите същества, включително и самите нас. По-конкретно, дойдоха три големи изненади за това кои сме ние - ние, многоклетъчните животни, по-специално ние, хората - и какви сме ние, и как се е развил животът на нашата планета.
Една от тези три изненади включва аномална форма на създание, разказващо тази история, цяла категория живот, неподозирана преди и сега известна като архея. (Името им се изписва с главни букви, когато се използва като официална таксономична категория: Archaea.) Друг е начин на наследствена промяна, който също не е подозиран, сега се нарича хоризонтален генен трансфер. Третото е откровение или във всеки случай голяма вероятност за нашето собствено най-дълбоко потекло. Ние самите - ние, хората - вероятно произлизаме от същества, за които допреди четиридесет години не е било известно, че съществуват.
Откриването и идентифицирането на археите, които отдавна са били бъркани с подгрупи бактерии, разкриха, че днешният живот в микробен мащаб е много различен от това, което науката е описвала преди, и че ранната история на живота също е била много различна. Признаването на хоризонталния генен трансфер (HGT, в азбучната супа на експертите) като широко разпространено явление преобърна традиционната увереност, че гените протичат само вертикално, от родители към потомство, и не могат да се търгуват настрани през границите на видовете. Последните новини за археите са, че всички животни, всички растения, всички гъби и всички други сложни същества, съставени от клетки, носещи ДНК в ядрата – този списък включва и нас – са произлезли от тези странни, древни микроби. Може би. Това е малко като да научите с разтърсване, че вашият пра-пра-пра-дядо не е дошъл от Литва, а от Марс.
Взети заедно, тези три изненади пораждат дълбока нова несигурност - и носят големи последици за човешката идентичност, човешката индивидуалност, човешкото здраве. Ние не сме точно тези, за които се смятахме. Ние сме съставни същества и нашият произход изглежда произлиза от тъмна зона на живия свят, група от същества, за които науката до последните десетилетия не знаеше. Еволюцията е по-сложна, много по-сложна, отколкото сме осъзнавали. Дървото на живота е по-заплетено. Гените не се движат само вертикално. Те могат също така да преминават странично през границите на видовете, през по-големи празнини, дори между различни царства на живота, а някои са дошли странично в нашата собствена линия – линията на приматите – от неподозирани, неприматни източници. Това е генетичният еквивалент на кръвопреливане или (различна метафора, предпочитана от някои учени) инфекция, която трансформира идентичността. „Инфекциозна наследственост“. Ще кажа повече за това на негово място.
И междувременно, като говорим за инфекция: друг резултат от това странично движение на гени включва глобалното медицинско предизвикателство на резистентните към антибиотици бактерии, тиха криза, предназначена да стане по-шумна. Опасни бъгове като MRSA (резистентни на метицилин Стафилококус ауреус , което убива повече от единадесет хиляди души годишно в Съединените щати и още много хиляди по света) могат внезапно да придобият цели набори от гени за резистентност към лекарства, от напълно различни видове бактерии, чрез хоризонтален генен трансфер. Ето защо проблемът с резистентните към множество лекарства супербактерии – неунищожими бактерии – се разпространи по света толкова бързо. Чрез такива разкрития, както практични, така и дълбоки, внезапно сме изправени пред предизвикателството да коригираме основните си разбирания за това кои сме ние, хората, какво е влязло в създаването ни и как работи живият свят.
Цялото това радикално пренастройване на биологичното мислене възникна от няколко точки на произход в пространството и времето. Един от тях, може би най-ключовият, заслужава да бъде споменат тук: времето беше есента на 1977 г.; мястото беше Урбана, Илинойс, където мъж на име Карл Уозе седеше с крака на бюрото си, преди черна дъска, пълна с бележки и цифри, да позира весело за фотограф от Ню Йорк Таймс . Придружаващите пъти история, за която е заснета снимката, обявяваща, че Woese и колегите му са открили „отделна форма на живот“, съставляваща „трето царство“ от биологични форми в допълнение към признатите две, беше публикувана на 3 ноември 1977 г. Това беше първа страница , над сгъвката, оставяйки настрана предмети за отвлечената наследница Пати Хърст и оръжейното ембарго срещу режима на апартейд в Южна Африка. Големи новини, с други думи, независимо дали са средните или не пъти читателят би могъл да схване, от такъв стегнат разказ, точно какво се има предвид под „отделна форма на живот“. Тази статия бележи върха на славата на Woese, неговия момент на Уорхол: петнадесет минути в светлината на прожекторите, след това обратно в лабораторията. Woese донесе радикални промени - в собствената си област, в историята на живота - и въпреки това той остава непознат за повечето хора извън редките коридори на молекулярната биология.
Карл Вьозе беше сложен човек – яростно отдаден и много личен – който се хващаше за дълбоки въпроси, съчиняваше гениални техники, за да преследва тези въпроси, пренебрегваше някои от правилата на научния декорум, създаваше си врагове, пренебрегваше любезностите, казваше каквото мисли, съсредоточаваше се обсебващо върху собствената си изследователска програма, като изключи повечето други проблеми, и откри поне едно или две открития, които разтърсиха стълбовете на биологичната мисъл. За близките си приятели той беше лесен, забавен човек; каустичен, но ироничен, с любов към джаза, вкус към бира и скоч и аматьорско съоръжение на пиано. За своите студенти, постдокторанти и лаборанти, повечето от тях, той беше добър шеф и вдъхновяващ ментор, понякога (но не винаги) щедър, мъдър и грижовен.
[ Там, където науката и изкуството се пресичат, танцът може да помогне за ново разбиране. ]
Като учител в по-тесен смисъл — професор по микробиология в университета на Илинойс — той почти не съществуваше, що се отнася до студентите. Той не застана пред големи групи от нетърпеливи, невежи студенти, търпеливо обясняващи азбуката на бактериите. Изнасянето на лекции не беше неговата сила или интерес и му липсваше красноречивата сила дори когато представяше работата си на научни срещи. Той не обичаше срещите. Той не обичаше пътуванията. Той не е създал радостна, колегиална култура в своята лаборатория, организирайки семинари и коледни партита, които да бъдат заснети в групови снимки, както правят много старши учени. Той имаше свои избрани млади приятели и някои от тях си спомняха хубави моменти, смях, пивни барбекюта в дома на Woese, само на кратка разходка от кампуса на университета. Но тези приятели бяха малцината избрани, които по някакъв начин, по чар или късмет, бяха преминали през черупката му.
В по-късните години, когато той стана все по-широко признат, получавайки отличия от всякакъв вид освен Нобеловата награда, Woese изглежда също се е огорчил. Смяташе се за аутсайдер. Избраха го в Националната академия на науките, величествен орган, но късно, на шейсет години, и забавянето го подразни. Според някои доклади той се отдалечи от семейството си — съпруга и две деца, рядко споменавани в публикувани отчети за научните му трудове. Той беше брилянтен маниак и работата му предизвика драстично преразглеждане на една от най-основните концепции в биологията: идеята за дървото на живота, великият дървесен образ на свързаност и разнообразие. Поради тази причина моментът на триумф на Woese в Урбана на 3 ноември 1977 г. има своето място в основата на тази книга.
Други учени и други открития са свързани с Woese и неговото дърво. Малко известен британски лекар на име Фред Грифит, например, в средата на 20-те години на миналия век, докато изследвал пневмонията за Министерството на здравеопазването, забелязал неочаквана трансформация сред бактериите: един щам се променя внезапно в друг щам, бързо, от безвреден към смъртоносно вирулентен . Това беше важно от гледна точка на общественото здраве (в онези дни бактериалната пневмония беше водеща причина за смърт), но също така, както дори Грифит не осъзнаваше, ключ към по-дълбоки истини в чистата наука.
[Позволете ни да ви запознаем с един МНОГО гладен червей.]
Механизмът на объркващата трансформация на Грифит остава неясен до 1944 г., когато тих, придирчив изследовател на име Осуалд Ейвъри от института Рокфелер в Ню Йорк идентифицира веществото, „трансформиращия принцип“, който може да причини такава внезапна промяна от една бактериална идентичност към друг. Беше дезоксирибонуклеинова киселина. ДНК. По-малко от десетилетие по-късно Джошуа Ледерберг и колегите му показаха, че този вид трансформация, преименувана като „инфекциозна наследственост“, е рутинен и важен процес при бактериите – и, както ще покаже по-късна работа, не само при бактериите. Междувременно генетикът по царевица Барбара Макклинток, откривайки гени, които прескачат от една точка в друга на хромозомите на нейното любимо растение, работи с много малко подкрепа или признание през най-добрите години на кариерата си - и след това прие Нобелова награда на осемдесетгодишна възраст. един.
Лин Маргул е, микробиолог с образование в Чикаго, уникален в почти всяко отношение, сподели поне едно нещо с Макклинток: разочарованието BLUES1P_Quammen_TangledTree_KB.indd 13 6/21/18 4:06 PM xiv Три изненади: Въведение от уволнението от някои колеги като ексцентрична и упорита жена. В случая на Маргулис беше за съживяване на стара идея, която отдавна се смяташе за шантава: ендосимбиоза. Това, което тя имаше предвид под термина, беше, грубо казано, кооперативната интеграция на живи същества в живите същества. Тоест не само малки същества в коремите или носовете на големи същества, а клетки в клетките. По-конкретно, Маргулис твърди, че клетките, съставляващи всяко същество в по-сложните подразделения на живота - всеки човек, всяко животно, всяко растение, всяка гъба - са химерни неща, събрани с уловени бактерии в небактериални вместилища. Тези конкретни бактерии, в продължение на огромни периоди от време, са се превърнали в клетъчни органи. Представете си стрида, трансплантирана в крава, която се превръща във функциониращ говежди бъбрек. Това изглеждаше лудост, когато Маргулис го предложи през 1967 г. Но тя беше права по въпроса, най-вече.
Фред Сангър, Франсис Крик, Линус Полинг, Цутому Уатанабе и други учени също изиграха решаваща роля в тази поредица от събития, понякога поради силата на личността, както и чрез научен блясък. Малко по-дълбоко в миналото лежат неясни фигури като Фердинанд Кон, Едуард Хичкок и Августин Огие, както и по-известни, включително Ернст Хекел, Август Вайсман и Карл Линей. Призракът на Жан-Батист Ламарк отново се издига тук, за да се прокрадва неизбежно в сенките на еволюционното мислене.
Такива хора, всички допринесли за научен катаклизъм, са от допълнителен интерес за начина, по който техните трудове са израснали от живота им. Те служат като добро напомняне, че самата наука, колкото и да е точна и обективна, е човешка дейност. Това е начин да се чудите, както и начин да знаете. Това е процес, а не съвкупност от факти или закони. Като музика, като поезия, като бейзбол, като гросмайсторски шах, това е нещо великолепно несъвършено, което хората правят. Зацапаните пръстови отпечатъци на нашето човечество са навсякъде по него.
Извадка от Заплетеното дърво от Дейвид Куамън. Публикувано по споразумение със Simon & Schuster.