Новости Библиотека Учёные Ссылки Карта сайта О проекте


Пользовательский поиск





предыдущая главасодержаниеследующая глава

Глава вторая. Откуда они родом?

Чтобы решать, откуда вирусы взялись, хорошо было бы договориться о том, кто же они все-таки: вещества или существа. Не может же у них быть происхождения, не зависящего от их сути. Увы! Договориться о природе вирусов нам не удалось. И это, поверьте, отражает не только нашу неуступчивость, упрямство, если хотите, но и сложность проблемы, ее недостаточную изученность. Познание природы вирусов продолжается!

Но каково же реальное происхождение вирусов? Ведь какие бы они ни были загадочные, вряд ли кто-нибудь усомнится в том, что они - реальность. Реальность, да еще какая! Откуда же она взялась, эта реальность?

"Главным препятствием на пути к пониманию жизни является ее естественность", - говорил выдающийся английский естествоиспытатель Д. Бернал. Это мудрое положение невольно приходит на ум, когда мы начинаем рассуждать о происхождении вирусов.

Наивно полагать, что у вирусов может быть какое-то свое совершенно особое происхождение, отличное от всех других форм жизни. Рассуждая о возникновении царства Вира, невольно думаешь о судьбах всех других царств живой природы.

Вопрос, которого мы коснулись, и очень прост для понимания и бесконечно сложен. В конце концов живые объекты слагаются из тех же кирпичиков мироздания, что и неорганический мир. Материя едина. Стоит ли уж так рьяно доискиваться до истоков жизни, если материя вечна? Атомы, слагающие молекулы любых веществ, не изменились за миллионы лет, как остроумно замечает Мариэтта Шагинян. Так ли уж важно, в какое вещество они входят сегодня?

Все это верно, но специфика жизни столь разительна, что не думать об ее истоках человеческий мозг не мог. "Жизни присущ элемент истории", - сказал Эйнштейн, обсуждая сущность биологии и физики. И, пожалуй, это главное, что отличает одну науку от другой. Атомы не изменились за миллионы лет, формы живой природы изменились коренным образом.

С чего же началась история жизни? В нашей книге этот вопрос правильнее было бы сформулировать иначе: как менялись воззрения на происхождение жизни?

На протяжении нескольких тысяч лет они по существу оставались одинаковыми, сейчас, как и в глубокой древности, вполне актуальны два предположения: 1) жизнь была вечно (учение о биогенезе) и 2) жизнь так или иначе самозародилась (учение об абиогенезе).

Учения о биогенезе по сути дела нет. Есть более или менее остроумные гипотезы о панспермии, то есть о заносе жизни на Землю с других планет. В прошлом веке всерьез обсуждали возможность такого заноса с метеоритами и кометами. Такую гипотезу поддерживали не какие-нибудь писатели-фантасты, а крупнейшие биологи и физики Ю. Либих, Г. Гельмгольц, Д. Томсон и С. Аррениус. Последний даже допускал, что перенос мельчайших зародышей через межпланетное пространство может происходить под влиянием давления света, обнаруженного А. А. Лебедевым и Д. Максвеллом.

Так ли уж наивны эти гипотезы? Разве в наши дни не было опасений заноса вредных микробов с лунной поверхности? Разве первые посетители Луны - наши современники астронавты не сидели по многу недель в карантине по прибытии на Землю? И разве кто-либо сейчас может поручиться, что любая планета, на которую в будущем ступит нога человека, будет столь же безжизненна, как и Луна? Конечно, никто поручиться за это не может, и постановка вопроса о переносе жизни с одной планеты на другую вполне научна.

Кстати, чтобы это произошло, не нужны прилеты космонавтов, достаточно... космической пыли. Пыли такой на Землю действительно выпадает много - тысячи тонн ежегодно, а при пересечении Землей траекторий комет или при приближении к нам этих комет (например, недавно мы все были свидетелями прохождения неподалеку кометы Галлея) количество пыли многократно увеличивается.

Ничего сверхъестественного в такой гипотезе нет: действительно, в безграничном космосе, как можно судить по изученным на самом современном уровне отдельным метеоритам, органические вещества имеются. Правда, не в "живом" виде, что было бы, безусловно, странно, учитывая условия пребывания там, но в виде "кирпичиков", из которых при определенных ситуациях какие-то примитивные микроорганизмы могли бы, вероятно, возникнуть. Но...

Даже согласившись с тем, что жизнь на Землю занесена с других планет, мы вовсе не решим вопрос о происхождении жизни в принципе. А откуда она взялась на тех планетах? Тоже привнесена извне? Можно предположить все, что угодно, но нельзя забывать о том, что логика имеет свои собственные законы, такие же строгие, как и всякая другая наука. В силу этих законов каждое допущение, предположение, гипотеза неотвратимо ведут к соответствующим следствиям и выводам. Итак, если жизнь на Землю была занесена, то она могла быть занесена и на любую другую планету, а из этого, в свою очередь, вытекает... вечность жизни.

Как голая абстракция - это вполне допустимо: материя вечна, почему не может быть вечной жизнь как одна из форм существования материи? Однако такое представление встретило резкое возражение еще сто лет тому назад. "Вышеприведенная гипотеза "о вечности жизни" и о внесении ее извне предполагает: 1) вечность белка, 2) вечность первичных форм, из которых могла развиться вся органическая жизнь. И то, и другое недопустимо" (Энгельс).

Прошедшие сто с лишним лет расширили наши представления о субстрате жизни (не просто белок, а белок в диалектическом единстве с нуклеиновой кислотой!), но ни в коей мере не поколебали неверия в "вечность первичных форм, из которых могла развиться вся органическая жизнь". "Жизни присуща история", - скажет через много десятилетий Эйнштейн, и вся совокупность современных естественнонаучных знаний подтверждает эту мысль, вновь цитируемую нами. Жизнь когда- то возникла!

Учение о биогенезе (вечности жизни) перекочевало в поэзию. Там пристало говорить о вечности, естествознание сталкивается с историей.

Итак, биогенеза нет, есть абиогенез, что дословно означает самозарождение. Термин этот имеет дурную славу, и недаром: ведь еще в XVII веке всерьез обсуждали самопроизвольность возникновения рыб, червей, лягушек и даже мышей из ила, росы и грязи. Да что там XVII век! Только в 1861 году Парижская академия наук присудила премию Л. Пастеру "за удачные опыты, бросающие свет на вопрос о самопроизвольном зарождении". Опыты были действительно удачными, они показали полную невозможность самозарождения и установили, что источником появления микробов в питательных жидкостях является пыль, носящаяся в воздухе и попадающая в питательную среду.

Трудно переоценить значение этих работ Пастера. Ведь еще в 1859 году другой французский микробиолог - Ф. Пушена основании своих экспериментов сделал вывод о возможности самопроизвольного зарождения микробов. Неудивительно, что Парижская академия посулила выдать премию тому, кто "бросит свет на вопрос о самозарождении". "Бросит свет"! Так говорят только об очень спорных проблемах науки.

Свет бросил великий Пастер. После него о самозарождении организмов стало неприлично даже говорить, а это верный залог того, что на эту тему говорить действительно не будут. Последствия работ Пастера трудно переоценить. Асептика в хирургии, консервирование продуктов, стерилизация кипячением - вот только некоторые примеры того, что вошло в общественную практику людей с "легкой руки" бессмертного учителя, гениальность которого оказала столько услуг человечеству" (именно так было сказано в торжественном приветствии 27 декабря 1892 года, когда в Сорбонне праздновался семидесятилетний юбилей Пастера).

Но... мы уже не раз отмечали, что пути прогресса неисповедимы. Опыты Пастера не только пролили свет на теорию самозарождения, но придали силы... виталистам. "Если даже самые простые микроорганизмы не могут самозарождаться, - рассуждали они, - значит, жизнь существовала вечно!" Некоторые пошли и того дальше! Современник Пастера - П. Прейер принимал не только вечность жизни, но и ее первичность, считая, что неорганический мир произошел от органического. Не будем всерьез обсуждать эту мысль, отнесем ее к издержкам полемики, но как же быть с самозарождением?

В истории науки (и особенно биологии) не раз были такие ситуации, когда фактор времени совершенно неожиданно становился (да и становится!) самостоятельным аргументом в научном споре. "Вы говорите, что человек когда-то произошел от обезьяны? - восклицает современный скептик. - Хорошо, я вам поверю, но почему этот процесс не происходит теперь?" Кстати, один знакомый нам шестилетний мальчик задал тот же вопрос в куда более остроумной форме: "Мама, не можешь ли ты назвать мне каких-нибудь наших знакомых стариков, которые раньше были обезьянами?"

Несколько десятилетий тому назад в студенческих аудиториях на лекциях звучало примерно следующее: "Своим утверждением: каждая клетка из клетки" Р. Вирхов игнорировал тот факт, что все клетки возникли из доклеточного, неклеточного вещества! Чтобы опровергнуть Вирхова, надо сейчас получить клетку из неклеточного вещества. И мы это сделали, вот, любуйтесь..."

Как вскоре выяснилось, любоваться было совершенно нечем, но очередное опровержение так называемого "учения" О. Б. Лепешинской нас сейчас не заботит.

Перед нами три разные (а в сущности, совершенно одинаковые) логические ошибки: 1) если ты говоришь, что это было, то покажи мне это сейчас ("человек-обезьяна"); 2) чтобы доказать, что это было, я сейчас же вам покажу ("происхождение клетки из неклеточного вещества"), и, наконец, 3) если этого нет сейчас, значит, этого никогда не было ("самозарождение микробов и самозарождение жизни"). Везде фактор времени используется примитивно и... да простит нам читатель, пошло. Понятие когда-то подменяется понятием недавно (неделю, месяц, год тому назад, то есть при мне, только не сегодня). А между тем мы вынуждены еще раз повторить мудрые слова Эйнштейна: "Жизни присуща история". Поверив в эти слова (а у нас нет другого выхода), мы должны даже при отсутствии прямых доказательств поверить в некоторые допущения, поскольку они неотвратимо вытекают из исходных посылок.

Мы договорились, что истоки жизни надо искать на Земле. Но в начале своего существования наша планета была раскаленным шаром, и жизнь на ней была физически невозможна. Значит, она могла возникнуть, только когда Земля частично остыла и условия стали меняться. Вот тут-то и началась История, история зарождения жизни (не будем пользоваться термином самозарождение, ведь она зародилась отнюдь не сама, а в очень реальных земных условиях, которые ее в конечном-то счете и породили), и история Земли - тоже достаточно сложная и длительная. И этим историям суждено развиваться вместе, ибо без второй не могло быть первой.

История Земли! В нашу задачу не входит ее описание. Заметим лишь, что по гипотезе А. И. Опарина - Д. Холдейна первоначально кислород в атмосфере отсутствовал и появился лишь значительно позднее, когда возникли фотосинтезирующие молекулы, подобные хлорофиллу. После этого использование солнечной энергии стало более эффективным, что, безусловно, стимулировало развитие жизни. Вот только один эпизод, но нетрудно заметить, какое огромное влияние он оказал на историю жизни.

Ну а сама эта история? Жизнь, несомненно, зародилась в океане и с момента зарождения до нынешних форм прошла ряд последовательных этапов. Каких? Д. Бернал характеризует их так:

от атома до молекулы;

от молекулы до полимера;

от полимера до организма.

Иными словами: органической эволюции жизни в ее дарвиновском понимании предшествовала эволюция химическая, возможно, гораздо более длительная.

Из каких же конкретных процессов складывалась химическая эволюция?

На первой стадии из воды, метана и аммиака произошло формирование промежуточных органических молекул, характерных для жизни, - аминокислот и азотистых оснований. Эти молекулы и явились составными частями "первичного бульона" Холдейна - Опарина.

На втором этапе в этом первичном бульоне возникают полимеризованные молекулы. Здесь Бернал впервые произносит слово жизнь, называя ею динамическую организацию процесса существования этих полимеров.

Наконец, на третьем этапе осуществляется переход от простой метаболизирующей среды, лишенной каких бы то ни было специфических границ и внутренних различий, к организму, обособившемуся от окружающей его неживой природы. Венцом этой стадии является "эукариотическая" (содержащая ядро) клетка. Ее Бернал связывает с подлинным возникновением жизни, откуда начинается органическая эволюция, которую изучает дарвинизм.

Мы не будем вступать в дискуссию с Опариным, Холдейном, Берналом о деталях и частностях предложенных ими гипотез. Нас интересует другое: какое место принадлежит вирусам в этой иерархии усложнений? Ответить на этот вопрос совсем не просто. Ведь Бернал при всей четкости своих формулировок слово "жизнь" употребляет дважды: первый раз, когда говорит о полимерах и о динамической организации их существования, а второй - при характеристике ядерной клетки, дающей подлинное (!) начало жизни.

Итак, некая первичная жизнь, с одной стороны, и подлинная жизнь - с другой! Откуда такая неточность понятий? Можно подумать, что мы покинули прочные основы естественнонаучного познания и ступили на шаткие подмостки парапсихологии. Поразительно, что каждый новый научный авторитет, способствующий выяснению каких-то конкретных деталей в процессе возникновения жизни, в коренной вопрос о границе живого и неживого вносит... да простят нам авторитеты... новую путаницу. Возьмем, к примеру, Холдейна. Этот выдающийся ученый, опубликовавший в 1929 году фундаментальный труд "Возникновение жизни", ввел в научную литературу термин... полужизнь. Причем полуживыми он считал и вирусы, способные существовать в присутствии такого широкого набора ферментов, какой можно найти только в живой клетке, и составные части самой клетки, которые он называет "многочисленными полуживыми химическими молекулами, взвешенными в воде и заключенными в маслянистую пленку".

Очень мудрые слова сказал Сергей Есенин: "Лицом к лицу лица не увидать..." Впрочем, народная мудрость уже давно определила то же самое пословицей: "За деревьями леса не видно". Чтобы разобраться в существе дела, от него полезно отдалиться и встать на почву неких незыблемых фактов. Обезьяна - не человек, это бесспорно! Человек - не обезьяна, надеемся, что это тоже именно так. Но когда Э. Дюбуа нашел кости питекантропа, одни специалисты объявили, что это кости животных, а другие столь же уверенно утверждали принадлежность этих костей к скелету человека. В общем, по-своему правы и те и другие. Все зависит от того, что понимать под словом "человек" или "человечество".

Примерно те же коллизии - при определении границ жизни. Еще недавно верх диалектики заключался в признании следующей цепи событий, как ее живописует со слов Д. Холдейна Дж. Свифт:

Под микроскопом он открыл, что на блохе 
Живет блоху кусающая блошка; 
На блошке той - блошинка-крошка, 
На блошке той - блошинка-крошка, 
Блошиночка... и так ad infinitum1.

1 (До бесконечности)

Но оказывается, что не до бесконечности, а до... бактериофага. Когда в 1917 году Ф. Д'Эррель открыл паразитов бактерий, то есть бактериофагов, он нашел самого маленького "блошонка". "Блоха бактериофага была бы величиной с атом, а атомы не могут вести себя как блохи!" - восклицает Холдейн, и в этом он имеет огромное число единомышленников от Лукреция Кара до Мариэтты Шагинян: "Звено, соединяющее живое с неживым, лежит где-то между клеткой и атомом". Великолепные слова, особенно для 1923 года. Через 20 с лишним лет Бернал уточнит: между клеткой и атомом лежат молекулы и полимеры. С молекулами типа отдельных аминокислот или азотистых оснований жизнь связана быть не может. Эти молекулы явились лишь частями первичного бульона, в котором зародилась жизнь.

Но что, собственно, значит зародилась? Бернал полагает, что это зарождение связано с образованием полимеров, существованию которых присущ некоторый динамизм. Вот здесь-то и возникает впервые термин жизнь, или полужизнь по Холдейну. Динамичные полимеры - это бактериофаги (да и вирусы вообще). Живые они, полуживые или мертвые? В конце концов, как и в случае с костями питекантропа, это зависит от точки зрения. И мы с вами в предыдущей главе уже в этом убедились.

Но главное состоит в другом. Стадии "полуживых" динамических полимеров в истории возникновения жизни на Земле не могло не быть. Холдейн утверждает, что жизнь (видимо, полужизнь по его же терминологии) находилась на этой, то есть вирусной стадии многие миллионы лет, прежде чем подходящий набор элементарных единиц оказался собранным в первой клетке.

Чрезвычайно интересны его рассуждения о том, что эта первая клетка - вероятный предок всех клеточных организмов на Земле (причем единственный предок!) - явилась на свет после множества неудач. Но уже (случайно!) возникнув, она располагала столь неизмеримыми преимуществами перед своими конкурентами, что клеточной жизни не нужно было возникать многократно; все ныне известные формы, по-видимому, потомки той первой клетки. Именно поэтому молекулы живых тел асимметричны, хотя ничто в природе не мешает образованию их пространственных антиподов.

Появление первых клеток как итог вероятностного процесса (случайного, если хотите!) - достойная предтеча дарвиновского отбора в популяции клеточной особи любой степени сложности и блистательный финал химической эволюции. К сожалению, все это имеет весьма относительную ценность применительно к нашему предмету. Ведь рождение клетки - конец "вирусной" стадии жизни. Эта стадия (как этап возникновения жизни на Земле) давно окончилась, иначе не было бы даже попыток написать эту книгу. Но вирусы остались. "Полужизнь" осталась и внутри клетки в виде ее органелл и компонентов.

Как же соотносятся эти миры между собой? Что такое современные вирусы: потомки тех динамических полимеров, которые давно исчезли, заблудившиеся органоиды современных клеточных организмов или... впрочем, нам надо изменить стиль изложения. Происхождение вирусов - достаточно определенный раздел в современной вирусологии, и мы не сможем сдвинуться с места, не рассмотрев этот раздел во всех подробностях.

Споры о происхождении вирусов начались сразу же вслед за открытием первых представителей царства Вира, и можно смело сказать, что они никогда не прекратятся. Профессор В. И. Товарницкий вспоминает тридцатые годы, когда "...в научных кругах и в широкой печати велись ожесточенные дискуссии о природе вирусов. Много в то время вокруг этого вопроса было поломано копий и разыграно дискуссионных баталий. Сейчас совершенно ясно, что споры эти в большинстве случаев были беспочвенны и преимущественно словесны. Для обоснованных дискуссий в то время не хватало еще очень многих фактов и экспериментального материала". С этими словами нельзя не согласиться - действительно, не хватало. Ну а сейчас хватает? Посмотрим...

Что доподлинно известно? Прежде всего то, что вирусы произошли! Не комично ли выглядит такая сентенция в главе о происхождении вирусов? Нет! Утверждение, что вирусы произошли, может быть как нельзя лучше расшифровано словами виднейшего современного вирусолога, нобелевского лауреата С. Луриа: "вирусы... имеют свою эволюционную историю, если не вполне, то во всяком случае в известной степени независимую от эволюции организмов, в которых они репродуцируются". Ну а коль скоро это так, то понятно существование по крайней мере трех взаимоисключающих гипотез по этому поводу:

1) вирусы - потомки бактерий, результат их регрессивной эволюции;

2) вирусы - "заблудившиеся" клеточные органоиды (рибосомы, фрагменты хромосом);

3) вирусы - потомки доклеточных форм жизни, из которых произошли и клетки, с одной стороны, и нынешние представители царства Вира - с другой.

Сразу оговоримся: ни одна из этих гипотез экспериментально не доказана, да и трудно представить себе прямое подтверждение какой-либо из них даже в наш век, когда, по образному выражению В. И. Товарницкого, "молекулярная биология вирусов... стала своеобразной поэмой о простейших неклеточных формах жизни, реализующих свои биологические потенции на уровне молекул и их взаимодействий". Тем не менее эти гипотезы существуют, и в каждой из них заключен немалый заряд достоверности, хотя и в значительном разбавлении вероятными, возможными, а быть может, и... невозможными ситуациями. Попробуем разобраться в этих гипотезах, ни на минуту не забывая, что вирусы имеют свою собственную эволюционную историю, а всякая история, в том числе и естественная, должна с чего-то начинаться.

Могла ли история происхождения вирусов начинаться с бактерий, то есть можно ли представить себе, что все представители царства Вира произошли от бактерий?

Прежде чем обстоятельно ответить на этот вопрос, необходимо вспомнить, какой расцвет переживала бактериология в период, когда вирусология только зарождалась. На протяжении всего нескольких десятилетий были открыты возбудители опаснейших инфекционных заболеваний. От одного перечисления разгаданных инфекций может закружиться голова: 1873 год - открытие возбудителя проказы, 1882 - туберкулеза, 1883 - холеры, 1884 - дифтерии и брюшного тифа, 1885 - столбняка, 1887 - коклюша, 1891 - дизентерии, 1894 - чумы.

Параллельно с выделением возбудителей активно формировались меры борьбы с ними - дезинфекция, вакцинопрофилактика, серотерапия (лечение сыворотками)... Как было не поверить в могущество бактериологии, в универсальность мира бактерий!

У колыбели первого законорожденного вируса - возбудителя мозаичной болезни табака Д. И. Ивановский и М. Бейеринк спорили о природе открытых заразных начал - контагий. Спор этот завершился победой Ивановского, полагавшего, что открытый им агент - живое, фильтрующееся через бактериальные фильтры существо, а не жидкое ядовитое вещество типа токсина бактерий. Однако в умах целого поколения микробиологов живой организм каких угодно малых размеров не мог не ассоциироваться с бактериями, либо малыми по размеру, либо...

В 1910 году микробиолог Д. Фонтес, фильтруя через бактериальные фильтры старые культуры туберкулезных палочек, обнаружил, что в фильтратах содержится нечто способное в дальнейшем развиваться на питательных средах в колонии микроорганизмов, которые хотя и отличаются по ряду свойств от классических палочек Коха, но тем не менее являются, несомненно, возбудителями туберкулеза.

Открытие Фонтеса получило подтверждение и с жаром было подхвачено в 20-е годы великим Кальметтом, обессмертившим свое имя созданием противотуберкулезной вакцины БЦЖ ("бациллы Кальметта и Герена"). Именно А. Кальметт ввел термин "туберкулезный ультравирус", после чего аналогичные формы были описаны у возбудителей дизентерии, брюшного тифа, паратифов, дифтерии, чумы, холеры и многих других болезней.

Сейчас, с высоты конца 80-х годов XX века, легко критиковать заблуждения пионеров науки и говорить, например, о том, что фильтруемость бактерий - явление, имеющее отношение к регенерации, но отнюдь не к происхождению вирусов. Куда большей заслугой является лекция выдающегося румынского микробиолога С. Левадити в Институте Пастера в 1920 году, когда он протестовал даже против термина "туберкулезный ультравирус" и утверждал, что собственно вирусы обладают совсем другими свойствами, чем вирулентные элементы фильтратов микробов.

Однако этот поистине вещий голос не был услышан ни Кальметтом, ни другим выдающимся французским микробиологом - Ш. Николлем. В целой серии статей и лекций в College de France и, наконец, в большом труде "Судьба инфекционных болезней" этот ученый развил теорию о том, что в эволюционном цикле любых бактерий существуют невидимые фильтрующиеся формы - стадии ультравируса. Отсюда уже рукой было подать до гипотезы о том, что все вирусы произошли от бактерий. "Инфрамикробы, - писал Николль, - постепенно отделились от видимых микробных форм, быть может, ведя свое происхождение от тех эндогенных зернистостей, которые у некоторых групп микробов... характеризуют наиболее активный тип с точки зрения патогенности".

Теория Николля была стройна и изящна: существует некая лестница регрессивной эволюции: бактерия→фильтрующаяся форма бактерий→фильтрующиеся вирусы. Фильтрующаяся форма бактерий - та ступенька лестницы, где еще возможно балансирование, откуда еще возможен возврат к бактерийной форме и откуда постепенно отщеплялись истинные ультравирусы.

Николль думал и поступал как настоящий бактериолог: истинные вирусы (истинными он, кстати, непосредственно не занимался) были неотличимы от фильтрующихся форм бактерий по главному признаку - способности проходить через бактериальные фильтры и при этом сохранять биологическую активность. Если учесть, что ультрафильтрация - основной методический прием выделения вирусов вплоть до 30-х годов, ход мысли Николля весьма трудно оспорить. Так возникла теория происхождения вирусов за счет регресса бактерий.

В истории человечества немало примеров мнимого авторства. Достаточно вспомнить, кто открыл Америку и в честь кого она называется. С. Цвейг убедительно доказал, что Америго Веспуччи не виноват в случившемся. Ну а Колумб разве виноват? Факт остается фактом: так случилось, и вряд ли когда-нибудь истина в этом вопросе восторжествует, даже если удастся воспользоваться советом В. В. Маяковского и открыть Америку вторично.

В свете этой гигантской "неточности" наш пример выглядит сущей безделицей: теория регрессивной эволюции бактерий в вирусы в истории вирусологии связана с именем... Р. Грина.

Молодой американский вирусолог опубликовал в 1935 году в журнале "Nature" статью под названием "О природе фильтрующихся вирусов". В этой статье объемом в... две страницы он сформулировал гипотезу о происхождении вирусов из бактерий, не цитируя Николля. Мы осмелимся предположить, что в этом факте не было ни невежества, ни нескромности (в их житейском понимании) Грина. Нам кажется, что все дело в эгоцентричности молодой науки вирусологии, представителем которой был Грин. Вирусолог середины 30-х годов уже не нуждался в такой связи с бактериологией, как микробиологи предшествующих десятилетий.

1935 год знаменателен для вирусологии. В этом году У. Стенли показал, что вирус мозаичной болезни табака - нуклеопротеид, который может быть получен в химически чистом виде и даже... в виде кристалла. По сути дела, современная молекулярная биология вирусов началась именно с этой работы Стенли, отмеченной Нобелевской премией.

В 1935 году Грин сформулировал свою гипотезу о происхождении вирусов из бактерий, и хотя он не пользовался данными Стенли, его рассуждения были типичными для вирусолога, понимающего специфику вирусного паразитизма. Именно поэтому маленькая статья Грина стала вехой в истории вирусологии, и его гипотеза была подхвачена и развита в дальнейшем таким универсальным "биологическим полиглотом", каким является нобелевский лауреат Ф. Бернет.

В юбилейной речи по поводу своего семидесятилетия Бернет много говорил о путях научного познания вообще и о своем творческом методе. В частности, он отметил, что нацело теряет интерес и даже начинает испытывать отвращение к пройденным этапам своего творческого пути. Он никогда не возвращается к проблемам, которыми уже однажды занимался. И действительно, вот уже многие годы мир знает Бернета-иммунолога, автора одной из ведущих теорий образования антител в организме.

Но в 1943 году Бернет еще не испытывал к вирусологии никакого отвращения, и именно тогда была опубликована его небольшая по объему, но весьма значительная по содержанию книга "Вирус - как организм". В ней Бернет развил гипотезу Грина и насытил новыми фактами, которые накопило человеческое познание за самое бурное в новейшей истории десятилетие.

Модернизированные Бернетом взгляды Грина выглядели в 1943 году примерно так. В процессе упрощения организации и потери способности к самостоятельному обмену веществ паразитические бактерии должны были дойти до такой стадии, когда окружающая их полунепроницаемая оболочка стала пределом и помехой для дальнейшей эволюции. Потеря оболочки сняла эти ограничения, так как образовавшийся организм мог теперь свободно присоединять к себе компоненты хозяина и использовать чужие (хозяйские) ферменты для синтеза необходимых соединений.

Нельзя не признать, что эта система взглядов действительно не нуждается в бактериологических предтечах. Рассуждения Грина - Бернета весьма обстоятельно учитывают биологию паразитизма. Вот почему нельзя не разделить мнение профессора ботаники Иллинойского университета Л. Блэка, который поставил Грина в число наиболее крупных теоретиков и философов вирусологии после Ивановского, открывшего мир этих неведомых существ. "На меня произвело впечатление, - сказал Блэк в 1964 году в Москве на конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Д. И. Ивановского, - воображение Грина, его проницательность, с которой он представил... полное описание возможной картины происхождения и эволюции вирусов... ведь он выдвинул свою гипотезу до того, как вирус был выделен или обнаружен в электронном микроскопе, а также значительно раньше того, как стало известно, что нуклеиновая кислота и белок являются существенными компонентами... вирусных частиц".

Все это так. Но как обстоит дело сегодня, когда хорошо известна и электронно-микроскопическая и биохимическая организация вирусов? Каковы современные аспекты теории о регрессивной эволюции бактерий в вирусы? Говоря словами С. Луриа, эта теория в ее первоначальной форме имеет весьма мало сторонников. Слишком велик разрыв между вирусами и клеточными паразитами (бактериями или простейшими). Он не заполняется рассуждениями о регрессе, ибо вирусный нуклеокапсид (а именно такова биохимическая анатомия вириона - соединение нуклеиновой кислоты и белка) не является аналогом клетки, как бы далеко ни зашло ее упрощение. Белковые капсиды вирусов подобны клеточным органеллам, состоящим из белковых субъединиц, но не клеточным мембранам. Вирусы имеют оригинальное неклеточное строение, и оно никак не "выводится" из клетки: можно сравнивать анатомию мартышки и человека, но вряд ли стоит сопоставлять органы морской звезды и лисицы.

Не помогает гипотезе и тот факт, что между вирусами и полноценными бактериями находятся две группы промежуточных форм: риккетсии и хламидозоа. Что они собой представляют?

Риккетсии - это мелкие бактерии, размножающиеся путем деления (чего никогда не делают), обладающие достаточно автономной системой продукции энергии (чего нет у вируса) и имеющие оболочку, весьма напоминающую бактериальную мембрану (опять-таки нацело отсутствующую у всех вирусов). У риккетсий дефектен набор ферментов, поэтому для размножения они нуждаются в условиях живой клетки и не растут на искусственных питательных средах, но в общем - это маленькие, дефектные бактерии.

Хламидозоа (возбудители трахомы, пситтакоза и других заболеваний) также сходны с бактериями, но регресс зашел здесь еще дальше. У них нет сплошной жесткой клеточной стенки, но в поверхностных слоях содержатся соединения, родственные бактериальным мембранам.

Главное же состоит в том, что и риккетсии, и хламидозоа делятся и только таким путем производят свое потомство, в них содержится два типа нуклеиновой кислоты - ДНК и РНК. Вирусам не присуще ни то, ни другое. В процессе регресса функции утрачиваются, но невозможно себе представить, чтобы при этом одна нуклеиновая кислота взяла на себя функции обеих! А ведь только так могли произойти вирусы (РНК- или ДНК-содержащие) из бактерий с четко разделенными по своей функциональной принадлежности нуклеиновыми кислотами.

Похоже, что гипотеза Грина не выдержала испытание временем. Ее наиболее горячие адепты, как и некоторые доброжелательные противники, сейчас иначе толкуют вопрос о происхождении вирусов и их связи с элементами клеток. Но об этом - ниже. Завершая этот большой раздел истории блужданий человеческой мысли, нам хотелось бы мельком вспомнить об одном грустном эпизоде.

В 50-е годы фильтруемость бактерий неожиданно вновь стала весьма "актуальной" проблемой. Неожиданно воскресли методические приемы первых лет XX века и возникли претенциозные и безграмотные формулировки: "Каждый микроб может превратиться в вирус, каждый вирус в микроб"... История вынесла суровый приговор и формулировкам, и их автору Г. М. Бошьяну. Комментарии излишни.

Судьба научных гипотез весьма различна. Некоторые из них забываются нацело или сохраняются в памяти людей как образец нелепости, явных заблуждений. Таковы гипотезы о теплороде (флогистоне), весе эфира, гомункулюсе - маленьком человечке, из которого развивается взрослый человек. Есть гипотезы неверные в основном, главном, но точно отражающие детали явления, а потому в чем-то до поры до времени полезные (геоцентрическая гипотеза Птолемея). Есть, наконец, гипотезы-провидения, полностью подтверждаемые много лет спустя. Именно такими оказались воззрения древних стихийных диалектиков и материалистов - Гераклита, Фалеса, Демокрита. И все же большинство научных гипотез содержит в себе, как правило, лишь крупицу истины, которая и остается в памяти человечества.

Только некоторые - и, увы, очень редкие - гипотезы так точно и глубоко отражают суть явлений, что их ценность не исчезает никогда. Но это уже не гипотезы - это теории, это бесценные сокровища человеческого познания, которые никогда не будут отменены. Развиваясь по спирали, познание только углубляет эти представления, а человечество все более и более поражается гениальности этих творцов.

Таков, например, закон Д. И. Менделеева. Открытый 1 марта 1869 года, он, по словам академика Б. М. Кедрова, "...продолжал постоянно совершенствоваться, сначала в области химии, ...затем в области физики, геохимии и астрофизики, куда он распространился уже в нашем веке. В XX веке этот закон составил прочную основу всего современного учения о веществе... В самое последнее время начинает выясняться, что он касается и элементарных частиц, свойства которых также обнаруживают своеобразную периодичность в зависимости от массы частицы".

Нам лично кажется, что эта зависимость от массы нуклеиновой кислоты лежит и в основе всей эволюции вирусов. Пока же нам хочется сказать, что в вопросе о происхождении вирусов такой теории нет. Есть гипотезы. Одну из них мы разобрали. И пришли к выводу: сейчас почти никто не считает, что вирусы возникли в результате деградации бактериальной клетки, но...

Вспомним забытого Николля. Ведь он полагал, что субклеточные инфрамикробы могли произойти либо от целых бактерий, либо от... эндогенных зернистостей этих бактерий. Правда, Грин об этом не говорил, но ведь он вообще не вспоминал о Николле. Тем не менее у колыбели гипотезы о регрессивной эволюции клеток как причине рождения вирусов стоят оба этих ученых. И нужно признать, что в самой этой гипотезе есть элемент, который весьма заманчив для молекулярных биологов, знающих, из чего состоят и как функционируют субклеточные структуры.

Итак, гипотеза вторая. Как заметил Д. Уотсон в начале пятидесятых годов, "...среди наиболее прозорливых генетиков бытовало подозрение, что вирусы - это нечто вроде чистых генов". Среди этих наиболее прозорливых ученых был учитель Уотсона - профессор С. Луриа.

Вместе с физиком-теоретиком М. Дельбрюком этот очень известный микробиолог с конца сороковых годов сосредоточенно работал над изучением размножения фагов, то есть вирусов, живущих в бактериях. Луриа понимал, одного только биологического изучения "чистых генов" (то есть фагов) недостаточно, чтобы раскрыть законы регулирования наследственности клеток. Он был убежден, что для истинного проникновения в суть этих вопросов необходимо познать химическое строение генов. Эту задачу он возложил на своего ученика Уотсона, которого послал в Европу изучать химию наследственных структур. Что из этого получилось, известно всем. Д. Уотсон и Ф. Крик разгадали структуру генетического кода и создали свою "двойную спираль".

Но это уже другой вопрос.

Нас интересуют сейчас подозрения о том, что вирусы можно рассматривать как заблудившиеся клеточные компоненты. Оказывается, подозрения такого рода были высказаны еще в 1922 году генетиком Г. Мюллером. Во взглядах Ш. Николля они тоже присутствовали. Во всяком случае их там можно усмотреть. Во взглядах Грина таких подозрений не было, но, внимательно читая его гипотезу, сформулированную в 1935 году, 30 лет спустя Блэк усмотрел в ней намек на мысли Мюллера. Вот что он писал: "...тщательное знакомство со статьей Грина приводит к выводу, что его гипотеза должна и сейчас (то есть в 1964 году) привлечь наше серьезное внимание в свете концепции о том, что вирусы могли возникнуть из органелл клетки".

Будем справедливы и последовательны: Грин не думал о такой возможности, но, читая его работу сегодня, об этом действительно думаешь. Такова особенность научного мышления. В этом одна из главных непреходящих ценностей научных гипотез, даже не выдержавших испытания временем и не превратившихся в теории и законы. Вирусология слишком еще молодая наука, чтобы можно было пренебрегать ассоциациями.

Что же именно напоминают вирусы? Уже с 30-х годов после работ У. Стенли стало ясно, что вирусы - это нуклеопротеиды, соединение белка с нуклеиновой кислотой: ДНК-содержащие вирусы - дезоксирибонуклеопротеиды, РНК-содержащие - рибонуклеопротеиды. В клетке любого происхождения нуклеопротеиды играют выдающуюся роль, так как дезоксирибонуклеопротеидами являются хромосомы, а рибонуклеопротеидами - рибосомы.

Могут ли "заблудиться" эти важнейшие клеточные компоненты и стать родоначальниками самостоятельных паразитических существ? Луриа находит, что могут. Опровергая гипотезу Грина о деградации бактерий в вирусы, он тем не менее считает, что вирусы (во всяком случае, ДНК-содержащие) - итог регрессивной эволюции клеточных органелл. Он полагает, что этот процесс мог касаться как паразитических, так и независимых клеток высших организмов. Вирусы как порождение клетки животного, растения, человека! А если это порождение произошло не только в истории, но может происходить и теперь? Возможно ли это?

"Возможно", - скажем сразу и категорически, но... позвольте вернуться к этому в главе, посвященной раку. Именно там мы сможем обсудить эту гипотезу так, как она того заслуживает. Пока же вновь поговорим о вирусах как возможных потомках самостоятельно эволюционировавших доклеточных форм "преджизни" или "полужизни".

Как реально могли вирусы произойти таким путем? Вот как вслед за Холдейном и Берналом описывает этот возможный процесс академик АМН СССР В. И. Вотяков: "...На какой-то стадии остывания планеты, когда температура ее поверхности снизилась до нескольких сот градусов и образовалась твердая кора из тугоплавких элементов, атомы водорода, азота, кислорода и углерода (естественно, и многих других, но эти - главнейшие) стали объединяться в молекулы. Высокая реакционная способность водорода обеспечила образование аммиака, метана, углекислого газа, водяных паров, цианистого водорода. Предполагается, что в силу ряда причин (например, высокой плотности перечисленных газов, водяных паров, меньшей скорости вращения Земли, благодаря чему слой газов над ней достигал не десятков, как теперь, а сотен километров) атмосферное давление у поверхности равнялось ста пятидесяти - двумстам атмосферам".

Отсутствие озонового щита позволяло жестким солнечным лучам врываться в этот слой газов без потерь, что вызывало их ионизацию. К тому же в небе остывающей Земли постоянно громыхали грозы, сверкали молнии. А как показано в экспериментах, при пропускании через смесь горячих газов, содержащих пары воды, электрических разрядов, особенно, если эти газы находятся под высоким давлением, легко образуются различные органические соединения: аминокислоты, углеводы, пурины и пиримидины. Все перечисленные вещества, в свою очередь, в подобных условиях могут объединяться дальше, в более крупные агрегаты, такие, как нуклеиновые кислоты, обладающие двойной спиралью, например ДНК.

Какое-то время вся эта органика находилась в атмосфере, но наступил момент (через десятки, а может, сотни миллионов лет), когда кора охладилась настолько, что газы и пары воды стали конденсироваться и падать на поверхность, заполняя своеобразным бульоном все углубления и низины. Сравнение с бульоном Вотяков приводит не случайно, ибо охлажденная кора все же была еще достаточно горяча и во многих местах бульон кипел. Ну а при кипении что-то испаряется больше, что- то меньше, в результате чего концентрация органических веществ повышается. Не исключено, что вследствие активных геологических процессов первичный океан не раз менял свои очертания, от него отделялись моря и озера, в которых концентрация повышалась еще больше.

Как бы то ни было, но под действием физических и химических факторов из отдельных мелких и средних молекул органических веществ стали образовываться крупные их агрегаты. Здесь уместно вспомнить и недавно высказанную гипотезу о важной роли глины в создании таких крупных агрегатов. Первая из осадочных пород - глина - обладает большой адсорбционной способностью, она к тому же не только концентрирует многие химические соединения, но и упорядочивает их расположение. По крайней мере авторы "глиняной" гипотезы шутят: мол, не случайно в Библии говорится, что бог слепил Адама именно из глины.

Одно из важнейших свойств ДНК - способность к саморепликации (построению копий по первичной матрице), по-видимому, и послужило основой для процесса воспроизводства нуклеиновых кислот в достаточно большом количестве. А затем произошла их ассоциация с белковыми молекулами, что и привело к возникновению вирусов. Но эта ветвь эволюции оказалась тупиковой: дальнейшего усложнения организации не произошло, хотя одновременно в каком-то другом участке океана или в отдельном, изолированном море дело продвинулось вперед успешнее, и органические вещества типа первичных вирусов сумели обзавестись протоплазмой и стать клеточными организмами.

Прошло какое-то время (десятки, сотни миллионов лет?), и после очередного геологического катаклизма вирусы и клетки встретились. Поскольку клетки "научились" питаться более простыми химическими соединениями, а вирусы этого не умели, им пришлось стать внутриклеточными паразитами, каковыми они и являются до сих пор. Ну а так как гены клеток и вирусы создавались по одной схеме и из одинаковых веществ, вирусы стали не просто внутриклеточными, а внутригенными паразитами, привносившими при своем внедрении в клетку массу новой информации. Именно этим и определяется, собственно говоря, быстрая эволюция живой материи.

предыдущая главасодержаниеследующая глава




Rambler s Top100 Рейтинг@Mail.ru
© Злыгостев Алексей Сергеевич, 2001-2017
При копировании материалов активная ссылка обязательна:
http://nplit.ru 'NPLit.ru: Библиотека юного исследователя'