Обитатели земных глубин. О самых странных существах на планете: читать начало книги онлайн

atcctagggggaccaccagtggcgaaaggcgtc

tagctagaacgggtctgacggtcagggac

gaagccctggggcgcgaaccggattagatacccggg

tagtccagggtgtaaacgctgcttgcttgatgt

tagttgggcttcgagcccaattagtgtcggagaga

agttgttaagcaagctgcctgggaagtacggtcg

caagactgaaacttaaaggaattggcgggggagca

cagcaacgggtggagcgtgcggtttaattg

gattcaacgccggaaaactcaccggaggcgacggt

tacatgaaggccaggctgatgaccttgcctgattt

tccgagaggtggtgcatggccgccgtcagttcgtac

cgtaaggcgttctgttaagtcagataacgaacgaga

ccctcatctttaattgctactagtaagtccgct

tactgggcacattagagagaccgctggcgataagt

cagaggaaggcgggggcaacggtaggtcagtat

gccctgaatcctccgggctacacgcgcgcta

caaaggctaggacaatgagtttcaacaccgagaggt

gaaggtaatctcgaaacctagttatagttcggatt

gagggttgaaactcaccctcatgaagctggaatccg

tagtaatcgcagatcaaaatcctgcggtgaatat

gcccctgctccttgcacacaccgcccgtcaaaccat

gcgagttgggtttgagtgaggatgtagtttttgc

tacgttcaaacttaggcttagtaagcggggtt

Вряд ли такая работа станет темой для фильма Майкла Бэя[24], но меня она очень увлекает. Представленные выше последовательности – это фрагменты генов 16S рРНК из двух микробов, содержавшихся в образцах, которые мы подняли с глубины около девятисот метров в Мексиканском заливе. Для чтения таких последовательностей мы используем компьютерную программу, которая сравнивает их с генами из базы данных, например той, что хранится в Национальном центре биотехнологической информации (NCBI, National Center for Biotechnology Information), и определяет, с какими из них имеется максимальное сходство. Вы можете проделать это самостоятельно прямо сейчас, если хотите. Наберите NCBI blast в поисковой строке в интернете, выберите первый выпавший результат, потом на сайте, который откроете, выберите функцию Nucleotide BLAST или blastn, скопируйте одну или обе последовательности, которые я привела выше, вставьте их в поле Enter Query Sequence и нажмите кнопку BLAST, которая обозначает Basic Local Alignment Search Tool (“базовый инструмент для поиска локального выравнивания”). И вуаля, теперь у вас есть список генов из базы данных, которые больше всего похожи на эти два гена. Первыми должны выпасть эти же самые последовательности, поскольку я уже подала запрос на их включение в базу данных. А вообще вы получите список из нескольких последовательностей генов 16S рРНК разных организмов, которых другие исследователи обнаружили в разных океанах, – просто кликните на какую-то из них, и вы увидите ее описание. Трудно переоценить, в какой степени эти новые инструменты упростили доступ к информации о ДНК: любой человек в любом месте, фактически без каких-либо специальных навыков, может найти любую последовательность ДНК, имеющуюся в открытых базах данных, и оценить ее сходство с другими последовательностями из других мест.

В первый раз, когда я запустила программу поиска для двух последовательностей, приведенных выше, компьютер выдал список, где не было никаких известных микробов. Ближайшее сходство наблюдалось с последовательностями ДНК из образцов, отобранных другими учеными где-то глубоко в море[25]. Проверка следующей по сходству последовательности дала такой же бессмысленный результат. И следующая за ней – тоже. Почти все последовательности, которые мы выделили из наших образцов, поднятых с морских глубин, не имели никакого сходства с ДНК известных организмов. Это была совершенно другая ДНК из другой среды. Мой лабораторный журнал заполнен списками идентификаторов этих случайных фрагментов ДНК, не несущих никакой осмысленной биологической информации.

В какой-то момент я стала сомневаться, действительно ли эти мои последовательности принадлежат реальным существам. Может быть, я анализировала ДНК, которая свободно плавала в воде и осталась от каких-то мертвых клеток, разрушившись до неузнаваемости? На самом деле “голая” ДНК действительно может сохраняться удивительно долгое время. В частности, если вы зачерпнете ведро морской воды (без рыбы), то сможете определить последовательности фрагментов ДНК рыб, которые недавно через эту воду проплывали. Это хорошая новость для людей, отслеживающих популяции рыб, но плохая для тех, кто анализирует последовательности ДНК, чтобы узнать о живых организмах, незаметных для человеческого глаза. Я испугалась, что просто гоняюсь за призраками.

В этом и заключается парадоксальность стремления к монументальным открытиям. Если кроме вас никто этого открытия не сделал, с большой вероятностью его и нет, это пустышка. Вполне возможно, просто бессмысленный статистический выброс. Если вы действительно обнаруживаете нечто чрезвычайное, скорее всего, другие люди тоже это видели. И поэтому, хотя мы и прославляем авторов великих открытий, часто самые значительные открытия по своей природе коллективные. К счастью, мое аспирантское “открытие” было результатом коллективного труда. Иными словами, оно было реальным.

Пока я сидела за компьютером, сотни других ученых по всему миру делали то же самое (надеюсь, хотя бы у кого-то из них в помещении были окна). Когда я проанализировала ближайшие совпадения с генами из базы данных NCBI, я обнаружила, что последовательности длиной примерно в девятьсот оснований A, G, C и T из осадочных пород со дна Мексиканского залива очень сильно походили на последовательности, найденные другими людьми на дне Южно-Китайского моря, в солончаках Великобритании и в глубоководных впадинах Японии. Сходство между нашими последовательностями было слишком велико, чтобы оказаться случайным совпадением. Итак, мои последовательности ДНК не были бесполезным молекулярным мусором. Мы с моими коллегами по всему миру открыли ДНК из живых организмов, находящихся на древних ветвях древа жизни, о существовании которых никто даже не подозревал.

Мы неправильно представляли себе древо жизни

Чтобы понять смысл наших исследований, давайте обсудим, что нам было известно о древе жизни в то время, когда мы сделали наши открытия. В 1970-е годы живые организмы принято было подразделять на пять царств: животные, растения, грибы, протисты и монеры. В значительной степени эта классификация опиралась на исследования Линн Маргулис (1938–2011)¹. В такой схеме археи[26] и бактерии объединялись в царство монер, поскольку считалось, что они составляют единую ветвь древа жизни, эквивалентную остальным четырем ветвям. Такое деление на пять царств стало доминирующей концепцией и вошло в большинство учебников биологии.

[24] Майкл Бэй – американский кинорежиссер и продюсер, один из самых кассовых режиссеров в мире. – Прим. перев.

[25] На момент написания книги ситуация не изменилась, но, быть может, в тот момент, когда вы запустите поиск, в базе данных NCBI уже будет информация о чистых культурах, и тогда вы увидите названия организмов.

[26] Отметим, что в то время о существовании архей еще никто не знал. – Прим. науч. ред.