Глава 7. Макиавеллевский микроб Человеческая ДНК: насколько она человеческая?
Глава 7. Макиавеллевский микроб
Человеческая ДНК: насколько она человеческая?
В 1909 году в Рокфеллеровский институт на Манхэттене прибыл взволнованный фермер из Лонг-Айленда с больной курицей под мышкой. В то время наблюдалась эпидемия рака, которая просто выкашивала курятники по всем Соединенным Штатам, и у этой курицы породы плимутрок была подозрительная опухоль на правой грудке. Фермер, боявшийся потерять всех своих кур, обратился за диагнозом к специалисту Рокфеллеровского университета Френсису Пейтону Роусу. К ужасу фермера, вместо того чтобы попытаться спасти курицу, Роус ее зарезал – чтобы осмотреть опухоль и провести опыты. Впрочем, научный мир навеки благодарен Роусу за это убийство.
После извлечения опухоли Роус измельчил несколько граммов ее тканей, приготовив жидкую кашицу. Затем отфильтровал ее через мельчайшие фарфоровые поры, в результате чего из раствора оказались извлечены раковые клетки, осталась практически одна межклеточная жидкость. Среди прочего, эта жидкость помогает проникать в клетку питательным веществам, но может и служить пристанищем для микробов. Роус ввел жидкость в грудку другой курице той же породы. Вскоре у этой птицы тоже развилась опухоль. Биолог повторял опыты с курами других пород (например, леггорнами), и через шесть месяцев у этих птиц тоже появились точно такие же опухоли, чуть более шести квадратных сантиметров в диаметре. Примечательно – и тем более странно – что каждый эксперимент подразумевал фильтрацию жидкости. Поскольку Роус удалял оттуда все раковые клетки перед инъекцией, новые опухоли не могли образоваться из клеток старых опухолей, пересаженных здоровым птицам. Получалось, что рак образовывался из жидкости.
Упомянутый фермер, конечно, расстроился, потеряв курицу, но именно благодаря этой жертве удалось разгадать тайну птичьей пандемии. Роус, врач и патолог, имел богатый опыт обращения с домашними животными. Его отец во время Гражданской войны покинул Вирджинию и поселился в Техасе, где и встретил мать Френсиса. Затем вся семья вернулась на восток, в Балтимор, и после окончания школы Роус поступил в Университет Джона Хопкинса, где зарабатывал в том числе и написанием заметок в «Балтимор Сан», по пять долларов за каждую. Колонка называлась «Дикие цветы месяца» и была посвящена балтиморской флоре. Роус прекратил вести эту колонку после того, как поступил на медицинский факультет университета Хопкинса, однако вскоре был вынужден прервать занятия. Во время вскрытия он порезал руку осколком туберкулезной кости, и когда обнаружилось, что студент заразился, руководство университета отправило его в отпуск для лечения. Но вместо той терапии, которая принята в Европе, – тихий отдых в горном санатории – Роус выбрал старое доброе американское лечение и отправился в Техас работать на ранчо. Он был маленьким и щуплым, но полюбил тяжелый фермерский труд и в особенности заинтересовался домашними животными. Выздоровев и продолжив учебу, он решил стать не практикующим врачом, а ученым-микробиологом.
Весь опыт работы на ранчо и в лаборатории, а также все показания в случае с курицей привели Роуса к единственному выводу: у кур был вирус, и этот вирус распространяет рак. Но весь его опыт также подсказывал, что эта идея весьма глупа – и коллеги это подтверждали. Инфекционный рак, доктор Роус? Как вообще вирус может вызвать рак? Одни специалисты говорили, что Роус ошибся в диагностике опухоли: возможно, это его инъекция вызвала у кур необычное воспаление. Сам Роус позже признавался: «Меня в тот вечер просто колотило от страха, что я ошибся». Он опубликовал свои результаты, но даже по стандартам крайне обтекаемой научной прозы он порой лишь намекает на свои выводы: «Этого, возможно, не слишком много, чтобы утверждать, что [открытие] указывает на существование новых объектов, которые вызывают у кур новообразования различного происхождения…» Но осмотрительность Роуса была вполне оправданной. Один из современников Роуса вспоминает, что реакция научного общества на его работы о раке у кур «варьировалась от безразличия до скептицизма или даже откровенной враждебности».
В течение следующих нескольких десятилетий большинство специалистов просто забыли о работе Роуса – что, в общем, неудивительно. Некоторые открытия того времени доказывали биологическую связь вирусов и раковых заболеваний, но другие выводы категорически это отвергали. К 1950-м годам ученые определили, что раковые клетки выходят из строя в том числе и из-за неправильной работы генов (кто-то для этих целей исследовал ДНК, кто-то, как сам Роус, – РНК). Не будучи живыми организмами в строгом понимании этого слова, вирусы используют генетический материал, чтобы захватывать клетки и копировать самих себя. Таким образом, и вирусы, и рак воспроизводятся неконтролируемо и используют ДНК и РНК с общей целью – это уже как минимум любопытно. Однако ситуацию запутал Фрэнсис Крик, в 1958 году сформулировавший свою центральную догму, согласно которой ДНК генерирует РНК, которая генерирует белки, – именно в таком порядке. В соответствии с привычным нам пониманием этой догмы, РНК-вирусы, описанные Роусом, не способны разрушить или переписать ДНК клеток: в противном случае это перевернет всю догму с ног на голову, что недопустимо. Таким образом, несмотря на столь явные биологические соответствия, казалось, что вирусная ДНК никак не может взаимодействовать с канцерогенной ДНК.
Дело зашло в тупик – данные против догмы – пока несколько молодых ученых на стыке 1960-х и 1970-х годов не обнаружили, что природа не особо обращает внимание на догмы. Оказалось, что некоторые вирусы (самый известный современный пример – ВИЧ) искусно манипулируют ДНК. В частности, вирусы могут «уговорить» зараженную клетку провести обратную транскрипцию вирусной РНК в ДНК. Что еще страшнее, они могут обманом заставить клетку внедрить новоиспеченную вирусную ДНК в свой геном. Словом, эти вирусы могут сливаться с клетками. Они не проявляют никакого уважения к линии Мажино, которую мы предпочли бы провести между «своей» и «чужой» ДНК.
Эта стратегия для зараженных клеток может показаться слишком мудреной: зачем РНК-вирусу вроде ВИЧ заботиться о том, чтобы конвертироваться в ДНК, при том что клетка в любом случае транскрибирует эту ДНК обратно в РНК? Если учесть, насколько РНК продуктивнее и мобильнее, чем ДНК, все это видится еще менее понятным. Одинокая РНК может образовывать рудиментарные белки, в то время как одинокая ДНК в такой ситуации попросту бездействует. РНК может сама себя копировать, как на рисунке Эшера, где две руки рисуют друг друга. Принимая во внимание все эти доводы, большинство биологов верит в то, что РНК предшествовала ДНК в истории образования жизни, так как жизнь в ее зачаточном состоянии весьма нуждалась в фантазии искусных клеток, способных копировать себя. Это называют «гипотезой мира РНК»[37].
Тем не менее сначала Земля представляла собой настоящее поле битвы, и сравнение РНК с ДНК тут довольно надуманно. Символы РНК, объединенные в одинарную, а не двойную цепочку, постоянно подвергались нападению. Кроме того, в РНК имеется дополнительный атом кислорода, входящий в состав кольцевых молекул сахара рибозы: за счет него рибоза как бы поедает собственный хребет и сокращает РНК, если она вырастает слишком большой. Таким образом, хрупкой РНК пришлось уступить ДНК приоритет в постройке чего-то действительно прочного, способного действовать, плавать, расти, драться, спариваться – словом, полноценно жить. Этот переход к менее подверженной разрушениям среде произошел несколько миллиардов лет назад и стал, возможно, самым важным шагом в истории возникновения жизни. В какой-то мере этот процесс напоминал переход, скажем, от устной поэзии Гомера к литературе в письменной форме: бесстрастный ДНК-текст лишен разнообразия, которое есть у РНК, не зависит от тона голоса и жестикуляции; однако «Илиада» и «Одиссея» не дошли бы до нас, если бы не были записаны чернилами на папирусе. ДНК сохранилась до наших дней подобно письменному тексту.
И вот почему вирусы конвертируют РНК в ДНК после заражения клетки: ДНК более выносливая, более жизнеспособная, чем РНК. После того как эти ретровирусы – название дано за то, что они активизируют ДНК, затем РНК, а затем уже белки, то есть противоположно догме – вплетают себя в клеточную ДНК, и клетка будет точно копировать вирусные гены до тех пор, пока она сама и вирус будут живы.
* * *
Открытие манипуляций вирусной ДНК объяснило, что случилось с бедными курами в лаборатории Роуса. После инъекции вирусы через межклеточную жидкость проникли в мышечные клетки. Затем они снискали расположение ДНК курицы и перепрограммировали механизмы всех зараженных мышечных клеток на изготовление как можно большего числа собственных копий. Оказывается – вот в чем суть! – великая стратегия вирусов, распространяющихся с сумасшедшей скоростью, состоит в том, чтобы убедить клетки, зараженные вирусной ДНК, размножаться так же активно. Вирусы делают это, разрушая генетические генераторы, которые предотвращают клетки от непрерывного деления. В результате – стремительно растущие опухоли и много мертвых птиц. Трансмиссивный рак вроде этого атипичен – большинство раковых заболеваний имеют другие генетические причины, но для многих животных рак, вызываемый вирусами, несет серьезную угрозу.
Новая теория генетических вторжений, конечно, была нестандартной – даже Роус сомневался в некоторых ее положениях. Но стоит признать, что ученые того времени фактически недооценили возможности вирусов и прочих микроорганизмов внедряться в ДНК. Слово «вездесущий» не образует степеней сравнения: нечто может или быть, или не быть вездесущим. Поэтому извините меня за этот оборот, но я должен сказать о полной, абсолютной и совершенной вездесущности микробов. Эти маленькие козявки населяют каждое живущее существо – так, человеческий организм кормит в десять раз больше микробов, чем производит клеток – и заняли все возможные экологические ниши. Есть даже целый класс вирусов, заражающих исключительно других паразитов[38], которые едва превосходят эти самые вирусы по размеру. В целях стабильности многие из этих микроорганизмов внедряются в ДНК и зачастую оказываются достаточно проворными, чтобы заменить или замаскироваться, чтобы обойти оборону наших органов. (За последние пару лет один только ВИЧ поменял с А, Ц, Г и Т больше своих генов, чем было у всех приматов за пятьдесят миллионов лет.)
До 2000 года, когда завершился проект «Геном человека», биологи даже не представляли, насколько широко микробы могут распространиться в организмах высших животных. Даже слово «человек» в названии проекта можно посчитать некорректным, так как оказалось, что целых 8 % нашего генома вообще не имеет отношения к человеческим генам: четверть миллиарда пар оснований в нашем организме – это старые гены вирусов! Уникальные человеческие гены занимают всего лишь около двух процентов общей ДНК – то есть можно сделать вывод, что каждый из нас вчетверо больше вирус, чем человек. Один из первых исследователей вирусной ДНК, Робин Вайс, охарактеризовал эти эволюционные отношения предельно просто: «Если бы воскрес Чарльз Дарвин, он бы с удивлением узнал, что люди произошли не только от обезьян, но и от вирусов».
Как это могло произойти? С точки зрения вирусов колонизация животной ДНК очень даже имеет смысл. При всем своем коварстве и лицемерии, ретровирусы, вызывающие рак или СПИД, глупцы глупцами в одном отношении: они слишком быстро убивают своих хозяев и погибают вместе с ними. Но не все вирусы ведут себя подобно микроскопической саранче и уничтожают все, куда приземляются. Менее амбициозные экземпляры наловчились не разрушать слишком много, и при весьма сдержанном поведении они все же стимулируют клетку потихоньку копировать себя в течение многих лет. Еще лучше, если вирусы проникают в сперматозоиды или яйцеклетки: в таком случае они могут склонить клетку-хозяина к передаче вирусных генов новому поколению, позволяя вирусу сколько угодно «жить» в организмах потомков. Подобное прямо сейчас происходит у коал, и ученым удалось проследить, как ретровирусная ДНК распространяется через сперматозоиды этих зверьков. То, что эти вирусы уже испортили ДНК у такого большого количества животных, может намекнуть нам, что подобные проникновения случались всегда, и в таких масштабах, что страшно даже подумать.
Из всех «потухших» генов, имеющихся в человеческой ДНК, подавляющее большинство пережило фатальные мутации и больше не функционирует. Но, с другой стороны, эти гены сидят в наших клетках нетронутыми и помогают достаточно подробно изучить оригинальный вирус. В 2006 году французский вирусолог Тьерри Хейдман использовал человеческую ДНК, чтобы воскресить потухший вирус – настоящий «Парк юрского периода» в чашке Петри! И это оказалось поразительно легко. Строки некоторых древних вирусов многократно появляются в человеческом геноме (число копий варьируется от десятков до десятков тысяч). Однако смертельные мутации появляются случайно, в разных точках каждой копии. Таким образом, сравнивая эти цепочки, Хейдман сумел разгадать, как должен выглядеть оригинальный, здоровый вирус, просто подсчитав, какой из символов ДНК наиболее часто встречается в копиях на одном и том же месте. Хейдман утверждал, что вирус безвреден, однако когда его ввели в клетки других млекопитающих – кошки, хомяка, человека – все клетки оказались зараженными.
Вместо того чтобы делать из этой ситуации трагедию (ведь не все древние вирусы безвредны) или пророчествовать апокалипсис от того, что вирусом завладеют злоумышленники, Хейдман праздновал это воскрешение как научный триумф. Он назвал свой вирус Фениксом в честь мифологической птицы, возрождающейся из собственного пепла. Другие ученые повторяли опыты с другими вирусами, и таким образом была основана новая научная дисциплина – палеовирология. Крохотные хрупкие вирусы не оставляют после себя окаменелостей, подобно тем, которые выкапывают настоящие палеонтологи, однако палеовирологи находят столь же ценную информацию в древней ДНК.
Тщательное изучение этих «окаменелостей» показывает, что на самом деле наш геном даже может более чем на 8 % состоять из вирусных генов. В 2009 году в человеческой ДНК были обнаружены четыре участка, представляющие собой борнавирусы – микроорганизмы, с незапамятных времен заражавшие копытных животных. Борнавирус получил название от особенно грандиозной вспышки заболевания среди лошадей в 1885 году, в кавалерийских полках близ Борна (Германия). Неожиданно взбесившиеся лошади сами себе разбивали головы. Около сорока миллионов лет назад несколько бродячих борнавирусов попали в организмы наших обезьяноподобных предков и нашли себе укрытие в их ДНК. Этого никто не знал и не замечал, потому что борнавирус не относится к ретровирусам, поэтому ученые не думали, что он обладает молекулярными механизмами, конвертирующими РНК в ДНК и позволяющими вирусу куда-либо внедриться. Однако лабораторные тесты доказали, что борнавирус может вплестись в человеческую ДНК в течение всего лишь тридцати дней. Причем, в отличие от мутировавшей ДНК, которую мы получаем от ретровирусов, два из четырех участков ДНК борнавируса функционируют так же, как здоровые гены этого микроорганизма.
Ученые до конца не разобрались, чем занимаются эти гены, но они могут принимать активное участие в синтезе белков, необходимых нам для жизни, за счет укрепления нашей иммунной системы. Несмертельному вирусу разрешается проникать в нашу ДНК – и это, возможно, мешает другим, потенциально более опасным вирусам делать то же самое. Более того, клетки могут использовать доброкачественные вирусные белки, чтобы бороться с другими инфекциями. Это на самом деле простая стратегия: казино нанимают шулеров, агентства компьютерной безопасности – хакеров… Словом, никто не сможет бороться с вирусами и нейтрализовывать их лучше, чем сами видоизмененные микроорганизмы. Обзоры наших геномов также позволяют предположить, что вирусы дают нам важную регуляторную ДНК. К примеру, в наших пищеварительных трактах давно присутствуют ферменты, которые расщепляют крахмал на простые сахара. Однако вирусы дают нам переключатели, активизирующие эти же ферменты в нашей слюне. В результате продукты, содержащие крахмал, становятся сладкими у нас во рту. Без этих «переключателей» мы вряд ли любили бы такие продукты, как хлеб, крупы, макароны и многие другие.
И это, возможно, только начало. Согласно мнению Барбары Мак-Клинток, почти половина ДНК человека состоит из подвижных элементов и прыгающих генов. Один-единственный транспозон, состоящий из 300 оснований Alu-повтор, миллионы раз встречается в хромосомах человека и формирует практически 10 % нашего генома. Способность этой ДНК отделяться от одной хромосомы, ползти к другой и прикрепляться к ней, как клещ, очень напоминает аналогичные возможности вирусов. Конечно, в науке не место чувствам, но то, что мы на 8 % (или даже больше) представляем собой окаменелый вирус, – это интересно, потому что жутко. Мы с рождения испытываем отвращение к болезни и грязи и воспринимаем попадающих в организм микробов как то, чего нужно избегать и от чего нужно избавляться, но никак не целостные части самих себя. Однако вирусы и вирусоподобные частицы всегда имели дело с ДНК животных. Ученый, который открыл гены человеческого борнавируса, сказал, отдельно акцентировав форму единственного числа: «Все наше представление о себе как о виде несколько ошибочно».
И все становится только хуже. По причине своей повсеместности, микробы всех видов – не только вирусы, но и бактерии, и простейшие – не могут не управлять эволюцией животных. Очевидно, микробы формируют популяцию, убивая отдельных существ через болезни, но это только часть их могущества. Вирусы, бактерии и простейшие по случаю передают животным новые гены, способные изменить всю работу нашего тела. Также они могут манипулировать и нашим внутренним миром. Один микроб-Макиавелли не только покорил огромное число животных, оставшись незаметным, но и похитил животную ДНК – и, возможно, использует эту ДНК для того, чтобы промывать нам мозги в своих корыстных целях.
* * *
Иногда для того, чтобы стать мудрым, нужно набить немало шишек. «Вы можете представить себе сотню кошек – сказал однажды Джек Райт, – а вот больше не можете. Двести ли, пятьсот ли – все это будет для вас выглядеть одинаково». И это не просто догадка. Джек знал это точно: ведь он и его жена Донна становились обладателями рекорда из Книги Гиннесса – 689 домашних кошек!
Все началось с Полуночи. В 1970 году Джек Райт, маляр из Онтарио, влюбился в официантку Донну Белуа, и они стали жить втроем – третьей была черная длинношерстная кошка Донны по кличке Полночь. Однажды вечером Полночь согрешила во дворе и забеременела, а у Райтов не хватило духу избавиться от ее потомства. Увеличение количества кошек на самом деле оживило их дом, и вскоре после этого они уже принимали подкидышей из местного приюта, чтобы спасти их от усыпления. Их дом стал известен в округе как «Кошачий перекресток», и люди начали подбрасывать им новых котят – двоих оттуда, пятерых отсюда… Когда журнал «Нэшнл Инквайр» в 1980-х годах объявил конкурс на самое большое количество кошек в доме, Райты со своими 145 котами оказались победителями. Вскоре они появились на шоу Фила Донахью, и после этого «пожертвования» приняли по-настоящему угрожающий размах. Один доброжелатель привязал своих котят к столику для пикников во дворе дома Райтов и уехал, другой доставил кота с курьером на самолете – а платить за это пришлось Райтам. Однако они не выгнали и не вернули ни одной кошки, даже когда общий выводок перевалил за седьмую сотню.
Столь же быстро росли и расходы: Райты, как сообщалось, тратили на кошек по 111 тысяч долларов в год, покупая в том числе и индивидуально упакованные для каждой кошки подарки на Рождество. Донна к тому времени перестала ходить на работу и начала вести дела мужа. Ежедневно она вставала в 5:30 утра и проводила следующие пятнадцать часов, стирая кошачьи подстилки, меняя наполнитель в туалетах, запихивая кошкам в пасть пилюли и добавляя лед в поилки (вода становилась слишком теплой после того, как ее лакали сотни кошачьих язычков). Однако главным ее занятием дни напролет было кормление, кормление и еще раз кормление. Райты ежедневно открывали 180 банок кошачьих консервов, а для более привередливых особ хранили свинину, ветчину и филе, для чего им пришлось купить три дополнительных морозильника. В итоге им пришлось купить в кредит еще один дом и обить его стены линолеумом – чтобы поддерживать чистоту.
Со временем Джек и Донна все-таки решились на то, чтобы чуть сократить число своих питомцев: к концу 1990-х годов их осталось «всего» 359. Но вскоре население «Кошачьего перекрестка» снова выросло до прежних масштабов, потому что хозяева уже были просто не в состоянии дальше уменьшать количество питомцев. Фактически, если читать между строк, становится ясным, что у Райтов просто развилась зависимость от присутствия кошек вокруг. Зависимость, любопытная тем, что один и тот же объект вызывал и чрезвычайное наслаждение, и острое беспокойство. Они, несомненно, любили своих кошек. Джек оберегал свою кошачью «семью», печатая статьи в их поддержку, дал всем кошкам личные имена[39] – даже тем, которые безвылазно сидели в кладовке. В то же время Донна не могла скрыть, что это порабощение кошками является для нее настоящей пыткой. «Я расскажу вам, каково это – принимать пищу в таком доме – однажды жаловалась миссис Райт. – Всякий раз, когда я ем крылышки из KFC, мне приходится ходить по дому с тарелкой под самым подбородком. Частично для того, чтобы держать еду подальше от кошек, частично – чтобы на липкие от соуса кусочки курицы не попала шерсть». Более того, однажды Донна призналась: «Иногда я чувствую себя немножко подавленной. Порой даже говорю: “Джек, дай мне пару баксов”, а потом ухожу выпить бокал-другой пива. Я могу сидеть в баре пару часов, и это прекрасно. Так спокойно: ни одной кошки вокруг». Несмотря на эти моменты откровения и на все ухудшающееся материальное положение[40], Донна и Джек не могли принять самое очевидное решение: выгнать всех кошек из дома.
Следует отдать должное Райтам: Донна всегда поддерживала чистоту, так что «Кошачий перекресток» выглядит очень даже сносным жилищем, особенно если сравнивать с просто первобытной грязью, покрывающей дома некоторых других помешанных любителей кошек. Инспекторы службы защиты животных нередко находили в худших таких домах разлагающиеся кошачьи трупы, даже внутри стен, где кошки, похоже, проделывали ходы, чтобы покинуть дом. Стены и полы в таких домах разрушаются, разъедаемые кошачьей мочой. Что наиболее поразительно, многие не в меру заядлые кошатники отрицают факт, что с их жилищем не все в порядке, – классический признак наркотической зависимости.
Химические и генетические предпосылки наркомании стали известны лишь недавно, но уже растет объем доказательств в пользу того, что кошатники так дорожат стадами своих животных, по крайней мере частично, потому, что они подсажены на паразита Toxoplasma gondii. Токсоплазма – это одноклеточное простейшее, родственник микроскопических водорослей и амеб; у нее восемь тысяч генов. Зародившись как исключительно кошачий патоген, она усовершенствовала свои умения и теперь может заражать обезьян, летучих мышей, китов, слонов, трубкозубов, муравьедов, ленивцев, броненосцев, сумчатых, а также кур.
В организмы диких нетопырей, трубкозубов и прочих животных токсоплазма попадает через зараженную добычу или кал. Домашние животные получают этот патоген также через зараженный помет, но опосредованно – заражение проходит через удобрения. Люди тоже могут абсорбировать токсоплазму через пищу, а владельцы кошек – через кожу, в тот момент, когда они меняют кошачий туалет. Токсоплазмой заражен примерно каждый третий человек в мире. Когда она попадает в организм млекопитающего, то обычно плывет до самого мозга, где формирует крохотные кисты, особенно в области миндалевидного тела – участка, отвечающего за возникновение эмоций, в том числе удовольствия и тревоги. Ученым до сих пор неизвестно почему, но кисты в миндалевидном теле могут вызывать замедление реакции, провоцировать ревность или агрессивное поведение. Токсоплазма также может изменять человеческое обоняние. Некоторые кошатники (наиболее уязвимые к токсоплазме) становятся невосприимчивыми к едкому запаху кошачьей мочи: они просто перестают ощущать этот запах. Некоторые из них даже не могут жить без этого аромата – хоть и, как правило, стыдятся в этом признаться.
С грызунами – пищей всех кошек – токсоплазма делает еще более странные вещи. Грызуны, сотни поколений которых выросли в лабораториях и которые никогда в жизни не видели хищника, все равно будут трястись от страха и удирать в первую попавшуюся щель, если почувствуют запах кошачьей мочи: это инстинктивный, глубоко внедренный страх. Крысы, зараженные токсоплазмой, демонстрируют совершенно противоположную реакцию. Они продолжают бояться запахов других хищников, а при их отсутствии спокойно спят, совокупляются, бегают по лабиринтам, грызут сыр – словом, ведут обычную жизнь. Но кошачью мочу они – особенно самцы – просто обожают. Фактически даже больше чем обожают. Чуть только повеет кошачьей мочой, их миндальное тело начинает пульсировать так же, как при встрече течной самки, и их тестикулы тоже набухают. Этот запах притягивает их, как настоящий наркотик.
Токсоплазма играет с сексуальным желанием мыши, чтобы обогатить собственную половую жизнь. Живя в мозгу грызуна, она может разделяться надвое и клонировать себя, так же как размножается большинство микробов. Таким же образом она размножается в организмах ленивцев, людей и прошлых видов. В отличие от большинства микробов, токсоплазма может заниматься сексом (не спрашивайте как) и способна к половому размножению – но только внутри кошачьего кишечника. Да, этот фетиш очень специфический, но что есть, то есть. Как и большинство живых организмов, токсоплазма жаждет секса, поэтому, независимо от того, как часто она передавала свои гены путем клонирования, она всегда будет строить хитрые планы, как бы снова оказаться внутри этих эротичных кошачьих кишок. А возможность для этого дает моча. Привлекая мышей к кошачьей урине, токсоплазма может заманить их в лапы кошкам. Кошки, конечно, с удовольствием подыгрывают этим замыслам, нападают – и лакомая мышка заканчивает свои дни точно там, где токсоплазма всегда хотела оказаться – в кошачьем пищеварительном тракте. Ученые предполагают, что токсоплазма научилась использовать свою притягательность и с другими потенциальными кошачьими обедами, причем с той же целью: чтобы кошачьи всех размеров, от домашней кошки до тигра, смогли ее проглотить.
Возможно, это звучит как сказка Киплинга[41] – интересно, даже логично, но не хватает реальных доказательств. Кроме одного факта. Ученые открыли, что два из восьми тысяч генов токсоплазмы помогают синтезировать химическое вещество дофамин. И если вы что-то смыслите в химии мозга, то, возможно, прямо сейчас подпрыгнули на стуле. Кокаин, экстази и прочие наркотики также повышают уровень дофамина в организме, вызывая искусственную эйфорию. Токсоплазма тоже имеет ген этого сильного, вызывающего привыкание вещества, причем в двух экземплярах, и всякий раз, когда зараженный мозг чувствует запах кошачьей мочи (нет разницы, сознательно или несознательно), она начинает выкачивать дофамин. В итоге она становится способной влиять на поведение млекопитающих, и дофаминовая ловушка может считаться правдоподобной биологической основой желания иметь дома как можно больше кошек[42].
Токсоплазма не единственный паразит, способный манипулировать животными. Микроскопический червь, очень похожий на токсоплазму, предпочитает жить в птичьих кишках, но часть извергается наружу – в помете. Изгнанный из птичьего организма червь попадает внутрь муравья, делает его вишнево-красным, надувает, как Виолетту Бюрегард[43], и тем самым заставляет птицу принять его за вкусную ягоду. Муравьи-древоточцы часто становятся жертвами гриба-дождевика, который превращает их в безвольных зомби. Сначала споры гриба проникают муравьям в мозг, затем заставляют их прятаться во влажных местах – к примеру, на обратной стороне листьев. После прибытия туда зомбированные муравьи кусают лист, и их челюсти намертво там застревают. Гриб превращает внутренности муравья в питательную, богатую сахарами слизь, прорастает через мозг захваченного насекомого и распространяет споры, чтобы заразить новых муравьев. Еще можно вспомнить так называемого жучка-Ирода – бактерию под названием вольбахия, которая заражает ос, комаров, моль, мух и жуков. Вольбахия может размножаться только внутри яиц, из которых разовьются насекомые-самки, поэтому, как библейский Ирод, она уничтожает личинок-мальчиков в крупных масштабах, распространяя токсины генетического происхождения. Впрочем, некоторым насекомым везет: вольбахия в отдельных случаях оказывается гуманнее и ограничивается работой с генами, которые определяют пол, – превращает мальчиков в девочек; в данном случае более походящее название для этого микроба – жучок Тиресия[44]. Кроме этих неприятных тварей, можно отметить лабораторно улучшенную версию вируса, который может превращать полигамных полевок – грызунов, которые в обычной жизни придерживаются принципа «поматросил и бросил», – в абсолютно преданных мужей-домоседов. Этого можно добиться простым внедрением нескольких повторяющихся ДНК-статтеров в ген, отвечающий за химию мозга. Воздействие этого вируса, возможно, делает полевок умнее. Вместо того чтобы не глядя совокупляться со всеми встречными самками, самцы начинают ассоциировать секс с одной конкретной особью, то есть имеет место «ассоциативное обучение», которое ранее было недоступно этим грызунам.
Случаи с полевками и токсоплазмой показывают, что в некомфортабельных условиях преимущество имеют виды (вроде человека), которые отличаются самостоятельностью и сообразительностью. Одно дело найти неработающие остатки вирусных генов в своей ДНК и совсем другое – признать, что микробы способны манипулировать нашими чувствами и влиять на внутренний мир. Однако токсоплазма на это способна. В процессе долгой коэволюции с млекопитающими, токсоплазма каким-то образом смогла похитить ген производства дофамина, который очень пригодился для того, чтобы влиять на поведение животных – как на получение удовольствия от нахождения среди кошек, так и на полное подавление страха перед ними. Существуют отдельные свидетельства того, что токсоплазма может управлять и прочими сигналами страха в нашем мозге, не имеющими отношения к кошкам, и также конвертировать эти импульсы в экстатическое удовольствие. Некоторые врачи скорой помощи сообщают, что у разбившихся в авариях мотоциклистов часто наблюдается необычно большое количество токсоплазматических кист в мозгу. Лихачи, летящие по автострадам и срезающие повороты под как можно более острыми углами – это люди, которые получают удовольствие от того, что рискуют жизнью. Примерно то же самое происходит с мозгом, пронизанным токсоплазмой.
Сложно спорить со специалистами по изучению токсоплазмы, которые, хоть и восторгаются тем, что токсоплазма раскрывает тайны биологии чувств и связи между страхом, привлекательностью и наркотической зависимостью, также беспокоятся, осознавая, какие выводы можно сделать из их трудов. Исследующий токсоплазму нейробиолог из Стэнфордского университета утверждает: «В каком-то смысле это страшновато. Мы рассматриваем страх как нечто первичное, естественное. Но есть способ, который может не просто устранить это чувство, но и превратить его в нечто ценное, привлекательное. И этой привлекательностью можно манипулировать, заставляя нас почувствовать симпатию даже к злейшему врагу». Вот почему токсоплазма заслуживает титула «макиавеллевский микроб». Он не только может нами манипулировать, но и заставляет поверить в то, что зло – это благо.
* * *
На склоне лет Фрэнсис Пейтон Роус вел счастливую, пусть и не безоблачную жизнь. Во время Первой мировой войны он помогал создавать одни из первых банков крови, разработав метод хранения красных кровяных телец вместе с желатином и сахаром – своеобразные кровяные конфеты. Его ранние работы, посвященные курам, поспособствовали изучению другой заразной опухоли неясного происхождения – гигантской папилломы, которая когда-то была настоящим бичом домашних кроликов в США. Будучи редактором научного журнала, Роус даже имел честь опубликовать первую работу, в которой однозначно связывались гены и ДНК.
Тем не менее, несмотря на публикацию этой и других работ, Роус все сильнее подозревал, что генетики слишком спешат в своих выводах, и отказывался соединять точки там, где другие специалисты делали это с нетерпением. Например, перед публикацией работы, связывающей гены и ДНК, он настоял на том, чтобы из нее вычеркнули предположение о том, что ДНК так же важна для клетки, как и аминокислоты. Более того, Роус пришел к отказу от самой идеи, что вирусы вызывают рак путем внедрения генетического материала, а также идеи, что мутации ДНК в принципе способны привести к раку. Он считал, что вирусы способствуют появлению рака по другим причинам (возможно, выделяя токсины), и неизвестно почему упорно не хотел признавать, что микробы могут повлиять на генетику животных в той же степени, в какой это подразумевалось в его трудах.
Вместе с тем Роус никогда не сомневался, что вирусы каким-то образом вызывают появление опухолей, и по мере того как его коллеги распутывали все новые и новые подробности его работы о курином раке, они все больше ценили ясность его ранних работ. Однако в определенных кругах отношение к Роусу оставалось весьма сдержанным, и ему приходилось мириться с тем, что Нобелевскую премию по физиологии и медицине отдают его младшим коллегам – в частности, в 1963 году награду получил его собственный зять. Но в 1966 году Нобелевский комитет наконец отметил заслуги Фрэнсиса Пейтона Роуса, вручив ему премию. Промежуток между выходом важнейших работ Роуса и получением престижнейшей награды составил 55 лет и стал одним из наиболее продолжительных в истории. Но эта победа, без сомнения, стала одной из самых долгожданных для ее обладателя, пусть у него и было всего четыре года, чтобы насладиться триумфом (Роус умер в 1970 году). И после его смерти стало неважно, верил или нет сам Роус в свои идеи; молодые микробиологи, желая изучить, как микробы перепрограммируют жизнь, провозгласили Роуса чуть ли не идолом, и современные учебники приводят его работу как классический случай идеи, отвергнутой в свое время, но затем реабилитированной с помощью ДНК.
История «Кошачьего перекрестка» также завершилась весьма сложным образом. По мере того как счета росли, кредиторы практически оккупировали дом Райтов. Их спасали лишь дотации от любителей кошек. Примерно в то же время газетчики начали копаться в прошлом Джека Райта и сообщили, что он, не будучи обычным любителем животных, когда-то был признан виновным в убийстве стриптизерши (ее тело обнаружили на крыше). Даже после того как об этой истории забыли, стычки между Джеком и Донной продолжались ежедневно. Один из посетителей их дома говорил, что у них не было «ни одного отпуска, они не покупали новой одежды, новой мебели, даже новых занавесок». Если они поднимались среди ночи для того, чтобы пойти в ванную, десятки кошек сразу же активно стремились занять теплое местечко на кровати, расползались по всей кровати, как одна большая амеба, не оставляя хозяевам свободного места под одеялом. Донна как-то признавалась: «Иногда я думала, что схожу с ума. Мы никуда не могли деться… Летом я почти каждый день плакала». Больше не в силах терпеть эти ежедневные маленькие унижения, Донна в конце концов съехала. Но она все же возвращалась, так как была не в состоянии покинуть своих кошек. Каждый день на рассвете она приезжала в «Кошачий перекресток», чтобы помочь Джеку справиться со всей работой[45].
Несмотря на высокую вероятность распространения токсоплазмы в доме Райтов и заражения хозяев, никому не известно, только ли токсоплазма вывернула жизнь Джека и Донны наизнанку. Но даже если они были заражены – и даже если неврологи смогут доказать, что токсоплазма серьезно манипулировала их поступками, – трудно осуждать людей, которые так заботились о животных. Возможно, в отдаленной (совсем отдаленной) перспективе поведение кошатников может сделать много хорошего для нашей эволюции, если принимать во внимание труды Линн Маргулис о смешивании наших ДНК. Взаимодействия с токсоплазмой и другими микроорганизмами, бесспорно и, возможно, существенно повлияло на наше развитие на нескольких стадиях. Ретровирусы оккупировали наш геном волнообразно. Некоторые специалисты доказывают, что эти волны не случайно выходили на пик на конкретных этапах эволюции: непосредственно перед расцветом млекопитающих и перед тем, как появились приматы-гоминиды. Этот вывод согласуется с другой недавней теорией, согласно которой микробы могут объяснить стародавнее, еще дарвиновское, недоумение по поводу происхождения новых видов. Одной из традиционных демаркационных линий между видами является половое размножение: если две популяции не могут скрещиваться между собой и производить на свет жизнеспособных детенышей, они относятся к разным видам. Репродуктивные барьеры, как правило, механические (животные физически не могут совокупляться друг с другом) или биохимические (не появляются жизнеспособные эмбрионы). Однако в одном опыте с вольбахией (жучок Ирода-Тиресия) ученые взяли две популяции зараженных ос, которые не могли производить здоровых личинок в дикой природе, и дали им антибиотики. Лекарство убило вольбахию – и неожиданно позволило осам успешно скрещиваться. Таким образом, их разлучала одна лишь вольбахия.
Руководствуясь этим принципом, некоторые специалисты предположили, что если распространение ВИЧ когда-нибудь станет настоящей пандемией и уничтожит большую часть населения Земли, то небольшое количество людей, невосприимчивых к ВИЧ (они на самом деле существуют), может эволюционировать в другой человеческий вид. И это снова приведет к возникновению сексуальных барьеров. Такие люди не смогут совокупляться с людьми, не имеющими иммунитета к ВИЧ (большинством из нас), не заражая своих партнеров смертельной болезнью. Дети, получившиеся от таких союзов, также имеют большие шансы умереть от ВИЧ. И если подобные сексуальные и репродуктивные барьеры возникнут, то это медленно, но неизбежно приведет к разделению двух популяций. Более того, ВИЧ, являясь ретровирусом, однажды может вставить свою ДНК в организмы этих новых людей тем же способом, присоединяясь к геному, как и прочие вирусы. И гены ВИЧ могут быть навсегда размножены в организмах наших потомков, которые и подозревать не будут о том, что этот вирус когда-то натворил.
Конечно, можно сказать, что микробы проникают в нашу ДНК, пусть такая формулировка и справедлива только для нашего вида, но не для микробов. Некоторые ученые отмечают, что по концентрации генетического материала вирус значительно превосходит своего хозяина – подобно тому как хокку превосходит прозу по концентрации смыслов. Отдельные специалисты также приписывают вирусам создание ДНК из РНК миллионы лет назад, и они доказывают, что вирусы до сих пор внедряют в нее новые гены. Действительно, ученые, открывшие существование борнавирусной ДНК в человеческом организме, думают, что не борнавирус насильно внедрил свою ДНК нашим предкам-приматам, а наши хромосомы сами стащили эту ДНК. Где бы ни начинала расплываться наша мобильная ДНК, она часто захватывала обрывки других ДНК и тащила их за собой. Борнавирус размножается только в клеточном ядре, где и размещается наша ДНК, и велика вероятность того, что мобильная ДНК давным-давно напала на борнавирус, похитила его ДНК и поместила ее туда, где она оказалась полезной. Согласно этому выводу, можно обвинить токсоплазму в краже гена дофамина у своих хозяев-млекопитающих – более сложных организмов. И существуют исторические доказательства, что это было на самом деле. Однако токсоплазма тоже проживает преимущественно в ядре клетки, так что нет теоретических доказательств, что это не мы похитили у нее этот ген.
Сложно определить, что менее лестно для нас: то, что микробы перехитрили нашу оборону и совершенно случайным образом внедрили чудные генетические инструменты, которые помогли млекопитающим обзавестись важными преимуществами в процессе эволюции; или же то, что млекопитающим пришлось обидеть маленьких микробов и украсть у них гены. И в некоторых случаях это на самом деле были преимущества, целые скачки, которые помогли нам стать людьми. Возможно, именно вирусы сформировали млекопитающим плаценту – среду между матерью и детенышем, которая помогает нам рожать живых детей и способствует правильному их развитию. Более того, в дополнение к производству дофамина токсоплазма может увеличивать или приглушать активность сотен генов в наших нейронах, влияя на работу мозга. Борнавирус также живет и работает между наших ушей, и некоторые ученые доказывают, что это может быть важным источником внесения разнообразия в ДНК, которая формирует наш мозг и управляет им. Это разнообразие – отличное сырье для эволюции, и, передавая микробы вроде борнавируса от человека к человеку (возможно, и половым путем), мы можем увеличить чьи-нибудь шансы получить полезную ДНК. В самом деле, большинство микробов, ответственных за подобные изменения, вероятно, передаются именно половым путем. А это значит, что если микроорганизмы столь важны для эволюции, как предполагают многие специалисты, то заболевания, передающиеся половым путем, могут послужить причиной человеческой гениальности. На самом деле унаследованной от обезьяны.
Вирусолог Луис Вильярреал писал (и его мысли справедливы и по отношению к прочим микробам): «Наша неспособность всерьез воспринимать вирусы, особенно потухшие, ограничивает нам понимание всей роли, которую вирусы играют в нашей жизни. Только сейчас, в эпоху геномики, мы можем ясно увидеть следы вирусов в геномах всех живых существ». Так что, возможно, мы в конце концов поймем, что люди, заводящие все новых и новых кошек, не сумасшедшие (по крайней мере не совсем сумасшедшие). Они – это часть увлекательной и до сих пор продолжающейся истории о том, что происходит, если смешивать ДНК животных и микроорганизмов.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.