Реклама

Эволюция по воле человека

Эволюция по воле человека

Исследователи давно мечтали своими руками «пощупать» механизмы эволюции. Но как воспроизведешь в лаборатории тысячелетия биологического развития?

Совершенно верно: наблюдая смену микробных популяций… До недавнего времени с микробами поступали так же, как с растениями: в определенное время засевали нужное количество микроорганизмов в подготовленную питательную среду, а затем получали «урожай». Однако такая «сезонность» слишком медлительна для нашего стремительного времени. Стали подумывать о «полях непрерывного действия».

И злаки и овощи сегодня умеют выращивать непрерывно — в камерах искусственного климата, на питательных средах вместо почв, под светом незаходящих ксеноновых «солнц». И урожай пшеницы, например, получать не менее пяти-шести раз в год. И какой урожай: по сто с лишним центнеров в пересчете на гектар! Правда, площадь таких полей пока несколько квадратных метров, но результаты весьма убедительные.

Сегодня уже вовсю занимаются непрерывным культивированием клеток, в частности микроскопических водорослей, дрожжей, бактерий. За их ростом и развитием следят автоматы. Они поддерживают в культиваторах оптимальный режим. А микроорганизмы демонстрируют свою жизненную силу. Некоторые, например, удваивают биомассу за 4—5 минут. При таких скоростях размножения, если его ничем не сдерживать, они за сутки смогли бы заполнить все пространство солнечной системы!

За часы и дни перед исследователями проходит жизнь сотен и тысяч микробных поколений. И это дает основание судить, как «работает» один из мощных рычагов эволюции — естественный отбор. Если система незамкнутая, проточная (питательная среда в нее подается извне с той же скоростью, что и выводится готовый продукт микробного синтеза — биомасса), можно воочию наблюдать, как это происходит.

Когда случайно появляются более активно растущие формы (шанс опять-таки один на миллион!), возникает конкуренция между потомками разных клеток. И более «быстрые» из них постепенно заполняют весь культиватор: растут-то они скорее, чем клетка-прародительница, а вымываются из системы с той же скоростью, что и старые, исходные формы.

Однако селекция, отбор, в природе идет не обязательно по признаку более быстрого роста. Годится любой признак, полезный виду. Например, устойчивость к лекарствам. Чувствительные к лекарствам формы подавляются, погибают, а устойчивые выживают и побеждают.

Кишечная палочка наиболее быстро приспособились к антибиотикам. Она становится устойчивой к ударным дозам антибиотиков уже через 2—4 суток.

На третий день лечения возбудители менингита — менингококки — более чем в две тысячи раз увеличивают свою устойчивость к стрептомицину.

В последние годы появилось много сообщений о микроорганизмах, устойчивых сразу к нескольким антибиотикам. Это серьезная медицинская и биологическая проблема: похоже, что искусственно вызванная человеком эволюция микроорганизмов может свести на нет многие усилия по созданию новых антибиотиков.

Особую стойкость к антибиотикам проявили стафилококки, шаровидные бактерии, скопления которых напоминают гроздья винограда. Они встречаются во всех географических и климатических поясах, везде сопутствуя человеку. Их можно обнаружить на поверхности здоровой кожи, на слизистых оболочках, в дыхательных путях, они плавают с пылинками в нашей комнате. Стафилококки — причина ангин, тяжелых пищевых отравлений. Пожалуй, нет ни одного заболевания воспалительного характера, которое бы не было связано с ними. Понятно, что каждый из нас — носитель этих бактерий. Так вот, сегодня нечувствительны к воздействию традиционных антибиотиков 90 стафилококков из ста. Они, например, образуют фермент, который разрушает пенициллин, делает его неактивным, а иногда и вредным для организма. Фермент этот называется пенициллиназа.

Некоторые микроорганизмы проявляют удивительную устойчивость к препаратам, с которыми никогда не соприкасались. Причиной этому могут быть вирусы. Путешествуя из одной клетки в другую, они порой прихватывают с собой кусочки клеточного ядра и таким образом переносят четкие инструкции о том, как проявлять устойчивость. А иногда одна бактериальная клетка приближается к другой и сама, что называется, из рук в руки, передает готовые блоки генетической информации.

Антибиотики поставили на грань исчезновения целые виды микроорганизмов, и только отдельные их представители смогли выжить. Остальным грозила неминуемая гибель.

Что касается счастливой случайности, то ее нетрудно вычислить. Теоретически мутации — ошибки, сбои при считывании генетической информации, влекущие за собой видоизменение клеток, возникают один раз на миллион. Пусть формы, устойчивые к антибиотикам, появляются не чаще чем один раз на 10 миллионов клеток. Казалось бы, редкая возможность? Нет! Потому что имя им — легион!

Кто-то подсчитал, что в кишечнике всем знакомой буренки микроорганизмов обитает заведомо больше, чем было на Земле млекопитающих за всю ее историю. При этом мириады микробов плодятся и размножаются с неслыханными для сложных многоклеточных организмов скоростями.

На деление одной бактериальной клетки требуется от двух с половиной часов до четверти часа. Появилась новая клетка — произошла смена поколений. Нетрудно подсчитать, что у самой «медлительной» бактерии за 24 часа сменится не менее 10—12 поколений. А у холерного вибриона, который при благоприятных условиях удваивается каждые 18 минут, — 70 поколений в сутки. Чтобы сменилось 70 поколений людей (в среднем через каждые 25 лет), должно пройти две тысячи лет!

Итак, сутки в жизни бактерии соответствуют тысячам лет в жизни людей. Отсюда и поразительная пластичность мира микробов, их умение приспособиться, и скорости, с которыми все происходит. Вот откуда этот вызов традиционным представлениям об эволюции, о ее неторопливом течении!.

+1
Пин
Рассказать друзьям
Поделится в ОК
Отправить

Оставьте первый комментарий

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.


*