покоится ключ к тайне происхождения жизни на Земле
Конечно, гораздо приятнее представлять себе рождение Афродиты из пены морской, или, на худой конец, сотворение Адама из более прозаической глины, чем поверить ученым, утверждающим, что жизнь на Земле началась в студнеобразной жиже вследствие какого-то химического недоразумения. Тем более что эти самые ученые, напрочь лишенные романтической жилки, прочат на роль нашего «всеобщего предка» какую-то малосимпатичную микробообразную живность, для описания которой даже у них не хватает ни слов, ни выражений.
А слов и выражений у них стало не хватать после изучения странного микроба, который был обнаружен глубоководным судном «Альвин» в вулканическом кратере на дне Тихого океана. Этот микроб со звучным названием Methanococcus jannaschii живет там при сокрушающем давлении, в 245 раз превышающем давление на уровне моря, и при температуре пастеризации, которая всего лишь на несколько градусов ниже температуры кипения воды. Такими даже несколько непривычными пристрастиями биологов удивить уже достаточно трудно, а вот более пристальное исследование генома этого таинственного существа принесло им немало неожиданных сюрпризов.
Как оказалось, метанококкуса не удается прописать ни в одном из двух существующих на сегодня царств живых организмов - ни в цастве прокариот, одноклеточных организмов, не имеющих оформленного клеточного ядра, ни в царстве эукариот, к которому принадлежат все растения и животные. Пришлось срочно создавать новое царство, Archaea. Большинство представителей этой группы живет в таких же экстремальных условиях, как и метанококкус, так что исследованы они на сегодня крайне недостаточно.
Идея о выделении третьего царства впервые была высказана еще в 1977 году д-ром Воэзом, но тогда ученые всего мира дружно затюкали ее. Сейчас же, после того, как группой исследователей под руководством
д-ра Крэга Вентера в Гэйзербургском институте исследования генома была расшифрована структура генома метанококкуса, отпали последние сомнения в том, что это таки придется сделать.
Уникальность метанококкуса становится ясной при сравнении его генетической последовательности с теми, которые на данный момент расшифрованы и в царстве прокариот, и эукариот. Д-р Вентер говорит, что он и его команда, в которую, кстати, входит и д-р Воэз, «были поражены тем, что две трети генов не похожи ни на что другое, что мы вообще когда-либо встречали в биологии раньше».
Судя по тем генам, которые удалось идентифицировать, метаболизм метанококкуса ближе к прокариотическому типу, тогда как процесс обработки информации напоминает таковой у эукариот.
Это первая успешная попытка расшифровки целого набора генов архаического организма. В прошлом году группа д-ра Вентера расшифровала всю последовательность ДНК сначала бактерии, а затем и более сложного микроорганизма под названием mycoplasma. А целое международное подразделение, объединившее усилия нескольких лабораторий из разных стран, расшифровало, но еще не опубликовало последовательность ДНК дрожжей, простейшего растительного организма.
Получение последовательности ДНК достопочтенного метанококкуса означает, что в ближайшем будущем в руках у ученых будут реконструкции геномов представителей каждого из трех царств. Имея три вершины треугольника, ученые смогут начать работу по определению присущих всем трем царствам особенностей организации. Всеобщий предок, давший начало всей жизни на Земле, предположительно возник 3,6 млрд лет тому назад, а разделение всего живого на три царства произошло 3 млрд лет тому назад.
Правда, д-р Воэз считает также, что всеобщий предок, возможно, и не имел генома в нашем понимании этого слова. Иными словами, он мог обладать набором отдельных генов, контролировавших выполнение самых разнообразных функций, но при этом не соединенных в единую хромосому. Поэтому вполне вероятно, что реконструировать геном «всеобщего предка» окажется невозможным, но проследить эволюцию отдельных генов будет не менее интересно.
Генетическая матрица метанококкуса состоит из 1 739 933 структурных единиц ДНК, которые определяют более 1 700 генов. Техническая возможность компьютерного анализа молекул такой длины появилась у генетиков совсем недавно. Институт исследований генома намного опередил многочисленные фармацевтические компании и чисто научные лаборатории, упорно бьющиеся над теми же проблемами, только благодаря необычайно щедрому финансированию как со стороны государственных структур, так и со стороны частных организаций. Так, лаборатория получила специальный грант американского Министерства энергетики в размере 1,1 миллиона долларов именно для исследования метанококкуса. И вовсе не потому, что американских энергетиков зацепила за живое проблема обнаружения их весьма дальнего родственника. Министерство энергетики заинтересовалось метанококкусом из-за способности микроба синтезировать метан из углекислого газа и водорода, что может внести существенный вклад в решение проблемы источника воспроизводимой энергии.
К тому же большинство ферментов метанококкуса, которые функционируют при очень высоких температурах, могут принять участие во многих технологических процессах. Так, фермент, полученный из аналогичного организма, тоже обитающего в кратере глубоководного вулкана, стал сейчас незаменимым компонентом химического ДНК-анализатора.
Такое неожиданное совпадение коммерческих и чисто научных интересов и привело к такому мощному финансированию лаборатории, что уже к 2000 году д-р Вентер надеется расшифровать геномы по меньшей мере сотни микроорганизмов, что существенно повысит наши шансы лицезреть фамильный портрет «всеобщего предка».
По материалам
The New York Times