Евангелие от LUCA. В поисках родословной животного мира

За прошедшие с той далекой поры миллиарды лет археи и бактерии очень слабо изменились как в морфологическом, так и в биохимическом отношении. Весьма вероятно, что кое-кто из нынешних представителей этих доменов не сильно отличается от первобытного существа, называемого LUCA. Впрочем, главная тема этой книги – родословная животных, строение которых в ходе эволюции видоизменялось, по сравнению с микробами, чрезвычайно сильно. Но в эпоху, о которой рассказано в этой главе, животных, как говорится, не было даже в проекте. Если бы нашу планету 3,8 млрд лет назад посетил воображаемый инопланетный биолог, ему было бы мудрено увидеть в LUCА и его собратьях эволюционный зачаток высокоорганизованных многоклеточных организмов, освоивших со временем не только гидросферу, но и поверхность земли, и почву. На этом эволюционном пути предстояло сделать немало шагов, важнейшие из которых – возникновение эукариотической клетки, а также появление настоящих многоклеточных организмов. Об этом мы еще обязательно поговорим. Пока же давайте немного отвлечемся от мира живой природы и обратимся к миру человеческому. Оставив на некоторое время наших далеких первопредков, посмотрим, как, когда и при каких обстоятельствах ученые пришли к великой идее эволюционного родства всех видов животных – от губок до млекопитающих. Кроме того, перед тем как двигаться дальше через горы времени, нам надо разобраться, каким образом современные исследователи могут заглядывать в прошлое и как им удается понять, кто из животных кому родственник и в какой степени родства.

2. Холодным январским вечером в Уппсале

За рюмкой вспало мне на ум,

Зачем природа вся в трех царствах.

Удел животных есть: любить

И пить… Орел, дельфин и муха,

И червь, и крот, и человек –

По своему всяк пьет и любит.

Александр Востоков[17]. Три царства природы

– Я, – говорит Линней студентам, – унаследовал от материупорный характер, а от отца – немощное тело. Он чувствует, как они на вытянутых руках поднимаютего высоко в воздух и кричат “ура!”. Они почитают его, чествуют, угощают терновой наливкой, земляникой и сливками.

Магнус Флорин. Сад

Швеция, Уппсала, начало января. Ветрено и холодно. Зимой солнце на этой широте заходит рано, и в четыре часа вечера на улице уже кромешная тьма. Мы стоим у входа в центральный неф Кафедрального собора Уппсалы. Это здание замечательно не только долгой историей, но и множеством знаменитостей, обретших в нем свой последний приют. Здесь погребены средневековые шведские короли и королевы, великие полководцы, архиепископы, философы и даже один лауреат Нобелевской премии[18]. Но нас в этом городе мертвых по-настоящему интересует только один человек, и мы стоим как раз над его могильной плитой, расположенной у самого входа.

Мы – я и мой коллега Иван – совершали научное путешествие по шведским зоологическим музеям, изучая хранящиеся там коллекции моллюсков. Поработав в Гётеборге, мы собирались переехать в Стокгольм, но Иван предложил по пути остановиться в Уппсале и провести там выходные. Я согласился не раздумывая. Для меня и для Ивана, как и, наверное, для большинства современных ученых, специализирующихся в области ботаники или зоологии, Уппсала прочно связана с именем человека, известного всему просвещенному человечеству. Это Карл Линней (Линнеус), он же “князь ботаников”, он же “архиатр шведского короля, кавалер ордена Полярной звезды, профессор ботаники Уппсальского университета, академик Уппсальской, Стокгольмской, Петербургской, Берлинской, Лондонской Королевской академий и прочая, прочая, прочая”, он же просто “уппсальский гений”. Подобно средневековым пилигримам, отправлявшимся в дальние края, чтобы поклониться мощам святого Иакова в Сантьяго-де-Компостела или Гробу Господню в Иерусалиме, мы совершали паломничество к месту упокоения этого удивительного человека, заложившего основы современной классификации животных и растений.

Две всепоглощающие страсти с ранних лет владели душой и помыслами Карла Линнея[19]. Они же определили всю его судьбу и бессмертие, уготованное его имени. Первая из них – страсть к изучению, созерцанию и выращиванию растений, проявившаяся уже в очень нежном возрасте. Школьные учителя Карла, пичкавшие его теологией и латынью, хором возмущались тупоумием этого ребенка и советовали отцу забрать его из школы и отдать в подмастерья сапожнику. Но этот равнодушный к сухой школьной премудрости мальчик преображался, приходя в возделанный им самим маленький сад. Здесь он становился сосредоточен, внимателен, наблюдателен и памятлив. Ему на роду было написано сделаться “князем ботаников”, а не богословом или латинистом.

Вторая страсть – страсть к порядку, классификации и каталогизации. Любому нормальному человеку присуща способность – и даже потребность – как-то организовывать свой жизненный опыт, упорядочивая множество явлений внешнего мира в виде системы, объединяя подобное с подобным в группы и наделяя эти группы именами. Даже самый дикий и необразованный представитель нашего вида безошибочно отличает животных от растений, птиц от млекопитающих, пальму от сосны. Больше того, как неоднократно с изумлением обнаруживали европейские натуралисты, “дикари” способны различать виды животных и растений ничуть не хуже, чем ученый с университетским образованием.

У Линнея эта врожденная способность была развита в наивысшей степени. Его ум стремился систематизировать все на свете: животных и растения, книги, минералы, болезни и даже собственных коллег-ботаников[20].

Восемнадцатый век, век Разума, знал много блестящих умов, но мало кому из них удалось добиться такой громкой всеевропейской известности, как этому скромному сыну шведского провинциального пастора, родившемуся в 1707 г. В молодости ему довелось немало победствовать, испытав участь нищего студента, пришедшего без гроша в кармане из своей сельской глубинки грызть гранит университетской науки. Тем не менее благодаря своей одаренности и усердию – и в неменьшей степени фантастической милости судьбы, которая неоднократно сводила его с влиятельными людьми, оказывавшими ему покровительство, – Линней сумел не только выучиться, но и отправиться на несколько лет из захолустной тогда Швеции в Западную Европу, в центры европейской образованности (Париж, Лейден, Лондон). Ему было всего 28 лет, когда он однажды проснулся знаменитым, опубликовав в Голландии небольшой трактат под названием “Система природы” (о нем мы поговорим ниже). Вернувшись на родину, Линней сделал блестящую карьеру ученого и университетского профессора. Как врач он пользовался большим авторитетом у пациентов и даже стал вхож в шведскую королевскую семью, члены которой не только страдали от различных болезней, но и интересовались естествознанием, имели собственный естественно-исторический музей[21]. Линней помогал упорядочить собранные ими диковины природного мира.

Можно сказать, “голливудская” история успеха, только вот ни разу не экранизированная. Замечательно, что Линней сумел почти до конца своих дней сохранить юношескую пылкую любовь к растениям и неутомимую страсть к познанию и систематизации явлений природы. Удивительный век, когда занятия классификацией животного и растительного мира сыграли роль социального лифта, поднявшего юношу очень скромного происхождения до самых высот славы и почета. Ни до ни после систематика как наука не пользовалась таким высоким престижем.

Конечно, Линней не был первопроходцем. Задачу построения системы живых организмов ставили – и решали – многие европейские ученые до него. Среди них были поистине выдающиеся умы. Но Линней методичностью и практической сметкой затмил всех своих предшественников и современников. Он не просто нашел в системе природы место для каждого из известных тогда видов животных, растений и минералов, но и предложил удобный и сравнительно легкий для усвоения формат классификации, называемый ныне линнеевской иерархией. Это та самая прекрасно известная вам со школьных времен лестница из нескольких ступенек-рангов: царство, класс, отряд, род и вид (в современных учебниках к ним добавляются еще тип и семейство, но эти категории были введены в практику уже после смерти Линнея). При этом каждый вид входит в состав одного – и только одного – рода, отряда, класса и царства. Все это можно проиллюстрировать графически (рис. 2.1), скажем, на примере современных представителей семейства Кошачьи (Felidae). Согласно Линнею, все семь ныне живущих видов (уж кто-кто, а Линней прекрасно знал, сколько на свете кошек!)[22]

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Сноски

1

Хочу предупредить одно часто встречающееся недоразумение. Называя LUCА предком (в единственном числе), биологи не имеют в виду, что жила-была когда-то одна-единственная первобытная клетка, от которой мы все и происходим. Под кодовым названием LUCA скрывается как минимум популяция одноклеточных организмов, связанных между собой теснейшим родством и обладавших практически идентичными признаками. Это и был предковый вид всех ныне живущих видов, в состав которого могли входить миллионы и миллиарды особей.

2

По крайней мере, так пишет Даниил Гранин в повести «Зубр», в основу которой положена биография Тимофеева-Ресовского.

3

Мне могут возразить, что каждый биологический вид уникален, его потеря невосполнима и оттого трагична (Джеральд Даррелл сравнивал истребление любого вида животных человеком с уничтожением «Джоконды»). Это верно, однако вид состоит из множества особей со сходными характерными свойствами, что и позволяет описывать его как целое.

4

Все известные экзопланеты перечислены в каталоге онлайн-энциклопедии http://exoplanet.eu с интерфейсом на нескольких языках, включая русский. В октябре 2019 г. двум ученым – открывателям экзопланет была присуждена Нобелевская премия по физике.

5

Можно порекомендовать давно написанную, ставшую классической книгу Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь с точки зрения физики» (What is Life? The Physical Aspect of the Living Cell). Впервые она вышла в 1944 г., в самый разгар великого побоища, называемого Второй мировой войной, и основана на курсе лекций, которые Э. Шрёдингер прочитал годом ранее в Тринити-колледже в Дублине (Ирландия в войне не участвовала, придерживаясь политики нейтралитета). Эта книга неоднократно выходила на русском языке и продолжает периодически переиздаваться.

6

Многие выдающиеся исследователи считали эту проблему в принципе неразрешимой. Другие, настроенные более оптимистически, пытались предложить вероятный механизм возникновения живого из неживого. См. напр.: Фокс Р. Энергия и эволюция жизни на Земле. – М.: Мир, 1992. Современное состояние вопроса в доступной форме можно найти в книгах: Никитин М. Происхождение жизни: От туманности до клетки. – М.: Альпина нон-фикшн, 2020; Лейн Н. Лестница жизни: Десять величайших изобретений эволюции. – М.: Corpus, АСТ, 2013.

7

В 2015 г. объявили об обнаружении «химических следов» жизни в кристаллах минерала циркона возрастом около 4,1 млрд лет. Под «химическими следами» понимается присутствие в породах органических соединений, изотопный состав которых напоминает изотопный состав веществ, производимых живыми организмами. Однако до сих пор нет полной уверенности, что эти очень древние следы действительно биологического происхождения. Поиски продолжаются…

8

Но даже на эти древнейшие из древних горные породы надежды не очень много – за истекшее время они подвергались воздействию различных геологических процессов, изменявших их первоначальную структуру. Поэтому если какие-то остатки ранних организмов в них и были, то их шансы стать добычей сегодняшних палеонтологов очень невелики.

9

О возрасте Вселенной и о том, как он был установлен, можно прочитать в научно-популярной книге: Гриббин Д. В поисках истинного возраста Вселенной и теории всего. – М.: Манн, Иванов и Фербер, 2016.

10

Полностью это стихотворение, озаглавленное «Послание к М. Н. Лонгинову о дарвинисме», состоит из 22 строф. Его можно найти почти в каждом книжном издании сочинений А. К. Толстого и на множестве интернет-сайтов.

11

Javaux E. J. 2019. Challenges in evidencing the earliest traces of life. Nature, 572: 451–460.

12

Weiss M. C., Sousa F. L., Mrnjavac N., Neukirchen S., Roettger M., Nelson-Sathi S., Martin W. F. 2016. The physiology and habitat of the last universal common ancestor. Nature Reviews Microbiology, 1 (9): 16116. https://www.nature.com/articles/nmicrobiol2016116.

13

Akanuma S., Yokobori S., Nakajima Y., Bessho M., Yamagishi A. 2015. Robustness of predictions of extremely thermally stable proteins in ancient organisms. Evolution, 69 (11): 2954–2962.

14

Это было письмо, написанное Дарвином 1 февраля 1871 г. своему другу и ученому коллеге ботанику Джозефу Хукеру. Оригинальный его текст можно найти здесь: https://www.darwinproject.ac.uk/letter/DCP-LETT-7471.xml. Конечно, предположение Дарвина в этом письме было не стройной и продуманной научной гипотезой, а всего лишь догадкой, высказанной бегло и походя. Тем замечательнее, что, судя по всему, эта догадка оказалась верной.

15

См.: Kompanichenko V. N., Poturay V. A., Shlufman K. V. 2015. Hydrothermal systems of Kamchatka are models of the prebiotic environment. Origins of Life and Evolution of Biospheres, 45: 93–103.

16

Plaxco K. W., Gross M. 2013. Astrobiology: a brief introduction, p. 183.

17

Александр Востоков – почти забытый русский поэт, современник Пушкина. Его стихи известны сегодня, наверное, лишь редким знатокам.

18

Натан Сёдерблюм, шведский церковный деятель и пацифист, удостоенный в 1930 г. Нобелевской премии мира.

19

До сих пор лучшей книгой о Линнее, опубликованной на русском языке, остается монография Е. Г. Боброва «Карл Линней, 1707–1778». – Л.: Наука, 1970. Много сведений о биографии Линнея и о его трудах в области зоологии можно найти в большой статье: Боркин Л. Я. Карл Линней (1707–1778) как зоолог // Труды Зоологического института РАН. 2009. Приложение 1. С. 9–78. https://www.zin.ru/journals/trudyzin/doc/vol_313_s1/TZ_313_Supplement_Borkin.pdf.

20

В своей автобиографии Линней разработал даже воинскую иерархию современных ему ботаников, распределив всех по чинам и званиям. Абсолютно лишенный ложной скромности, себя он наделил генеральским званием, а самым низшим чином – фельдфебеля – издевательски удостоил профессора Сигезбека из Санкт-Петербурга, с которым был на ножах.

21

Шведская королева Луиза Ульрика отзывалась о Линнее так: «Это очень приятный человек, вполне придворный, хотя и без придворных манер, чем он мне особенно нравится… не проходит дня, чтобы он кого-нибудь не привел в хорошее настрое-ние».

22

В настоящее время ученые выделяют больше видов кошачьих, чем во времена Линнея, когда не все животные, особенно из экзотических стран, были открыты. Кстати, категории «семейство» у Линнея не было, в его системе роды объединялись сразу в отряды. Такие понятия, как «семейство Кошачьи», «семейство Куньи», появились позднее, в первой трети XIX в.