Как микробы управляют нами. Тайные властители жизни на Земле - Эд Йонг

Но как Hamiltonella вообще попадает в тлю? Вот у тли все хорошо, она рассталась с бактерией – как бактерия узнает, что тля снова в беде и ее пора выручать? Моран считает, что один из возможных вариантов – это секс. Hamiltonella и другие защитные симбионты содержатся у самцов в сперме. Во время полового акта они передают бактерий самкам, а те уже прививают потомство. И поскольку самки внезапно получают неуязвимость к нападениям наездников, это делает Hamiltonella самой настоящей диковинкой – желанной венерической инфекцией[336].

Подхватив Hamiltonella половым путем, тля не включает ДНК бактерии в собственный геном. Тем не менее она получает большой набор бактериальных генов в оригинальной упаковке. Это тоже своего рода горизонтальный перенос, только уже генома, а не гена. Благодаря включению в себя целого микроба животное получает возможность адаптироваться к новым задачам очень быстро, если не мгновенно.

Вместо того чтобы накапливать мутации в геноме на протяжении десятков поколений, тля при необходимости собирает микробов, уже приспособленных к решению нужных задач[337]. Вместо того чтобы обучать уже имеющихся работников выполнять новые задания, она просто нанимает новичков, уже умеющих с ними справляться. Скорее всего, претенденты уже есть – бактерии куда более разносторонни, чем мы. Они – гении метаболизма, способные переварить что угодно, от урана до нефти. Они – мастера фармакологии, умеющие создавать вещества для убийства друг друга. Хотите защититься от другого существа или включить в рацион новое блюдо? Можете быть уверены, что существует микроб с необходимыми для этого навыками. А если и не существует, то скоро появится: эти ребята быстро размножаются и охотно обмениваются генами. Они в великой эволюционной гонке бегут, а мы ползем. Зато у нас есть шанс немного их догнать, заключив с ними союз. Другими словами, благодаря бактериям мы можем более-менее прилично этих самых бактерий имитировать.

Именно это случилось, когда в организм пустынного хомяка попали микробы, позволяющие ему обезвреживать яд в креозотовой смоле. Именно это происходит, когда японские клопы, питающиеся бобовыми, поглощают разрушающих инсектициды микробов и становятся неуязвимыми для токсичного дождя, что регулярно устраивают фермеры. И именно этим тли занимаются постоянно. У них помимо Hamiltonella еще как минимум восемь второстепенных симбионтов. Одни защищают хозяев от несущего погибель грибка. Другие помогают им справляться с перепадами температуры. Одна из бактерий позволяет тлям питаться определенными растениями, например клевером. Другая придает красной особи зеленую окраску. Все эти способности имеют для тлей большое значение. Как правило, приобретение новых симбионтов в семействе тлей совпадает по времени с переселением в места с непривычными погодными условиями или с переходом на новые виды растений[338].

Все эти изменения принципиально укладываются в дарвиновскую теорию. Стоит напомнить, что ни в коем случае нельзя считать быстрые или мгновенные скачки эволюции опровержением медленных, постепенных изменений, о которых говорил Дарвин: эти скачки все так же основаны на градуализме. Пустынные хомяки научились противостоять креозотовой смоле, приобретя нужных бактерий, а вот штаммам бактерий учиться расщеплять вредные вещества пришлось самим. С их точки зрения эволюция происходила постепенно, как и должна происходить, а вот с точки зрения хозяина все случилось моментально. В этом и заключается мощь симбиоза – благодаря ему постепенные мутации микробов провоцируют моментальное появление мутаций у хозяев. Всю нудную работу за нас делают бактерии, а мы с ними встречаемся, заключаем союз и быстренько меняемся сами. И если наш союз окажется достаточно выгодным, вскоре он распространится по всему виду.

По североамериканскому лесу с веселым жужжанием летит плодовая мушка. Вот она почуяла что-то вкусненькое – ух ты, да это грибочек выглянул из-под опавших листьев! Она на него садится и, отобедав, начинает откладывать яйца. Все это время мушка, сама того не замечая, заражает гриб паразитическими нематодами Howardula. Они размножаются прямо внутри гриба, а потом находят растущую рядом личинку мушки. Мушка вырастает и отправляется на поиски нового гриба, прихватив с собой запас червей.

Джон Дженайк занялся изучением Howardula в 1980-х. Тогда он заметил, что черви для плодовых мушек ноша крайне тяжелая. Из-за них насекомые быстрее умирают, самцам становится сложнее найти себе пару, а самки вообще оказываются бесплодными. По сути, они превращаются в самолетики для червей. С приходом нового тысячелетия все изменилось: Дженайку стали попадаться зараженные самки, наполненные яйцами до отказа – откладывай не хочу. Дженайк – большой поклонник вольбахии, а она как раз поражает плодовых мушек. Он, естественно, задумался: а может, она защищает их от паразитов? И оказался наполовину прав: мушки действительно находились под защитой симбионтов, но на этот раз – в кои-то веки! – вольбахия оказалась не при делах. Вместо нее на страже стояла спиралевидная малютка по имени Spiroplasma.

История мушек, червей и спироплазмы необычна не своим сюжетом и персонажами, а тем, что Дженайк смог пронаблюдать, как она пишется. Он провел анализ выставленных в музее образцов мушек, пойманных в 1980-х, – спироплазмой там и не пахло. А вот в 2010 году он обнаружил эту бактерию у 50–80 % мушек на востоке Северной Америки, причем она уже и на запад начала продвигаться. К 2013 году она пересекла Скалистые горы. «Лет через десять она и до Тихого океана доберется», – уверен Дженайк[339].

Несмотря на эти недавние результаты, союз спироплазмы и плодовой мушки был заключен уже достаточно давно. По подсчетам Дженайка, спироплазма впервые оказалась в организме мушки несколько тысяч лет назад, но не стала особо распространяться. Потому-то он и не смог ее найти в образцах 1980-х годов. Распространилась она лишь недавно – как раз когда нематоды Howardula покинули Европу и переселились в Северную Америку. Вскоре паразитические черви, оседлав мушек и сделав их бесплодными, оказались вообще везде. Мушкам срочно понадобилось что-то с этим делать, и тут на помощь пришла спироплазма. Она снова позволила хозяевам расплодиться и вытеснить своих бесплодных собратьев. Эти крошечные спасители передавались от родителей к потомству, так что с каждым поколением инфицированных мух становилось все больше. Дженайк их заметил как раз в нужный момент. «Я чуть в своей адекватности не засомневался, – радуется он. – Ну как мне могло так повезти?»

Тут его коллеги начали натыкаться и на другие случаи, которые считались редкими и уникальными. Бактерия Rickettsia, например, всего за шесть лет поселилась во всех табачных белокрылках США, сделав их более стойкими и плодовитыми[340]. Мы, как правило, видим лишь последствия этих союзов. Мы видим червей, моллюсков и других животных, обитающих в самых глубоких местах океана, стада травоядных млекопитающих, объедающих растительность в саваннах, и неисчислимые стаи букашек, высасывающих соки растений, – и все они живут и процветают в своих нишах благодаря микробам. А раз эти союзы явно заключаются достаточно часто, то у ученых периодически появляется возможность взглянуть на их зарождение – надо лишь оказаться в нужное время в нужном месте[341].