В вирусологии применяются разные системы классификации. Международный комитет по таксономии вирусов систематизирует признаки новых видов, чтобы поместить их в соответствующие разделы; при этом учитываются такие свойства, как формула нуклеиновой кислоты — РНК либо ДНК, типы хозяев, форма капсида — белковой оболочки вируса, в которой заключен его геном, и тому подобное. У ДНК-содержащих вирусов — например, различных видов герпеса, вариолы, то есть черной оспы, и оспы ветряной (последний вызывает также опоясывающий лишай у взрослых), — как следует из их названия, в капсиде находятся нити дезоксирибонуклеиновой кислоты. В эту группу входит много больших вирусов, но до марсельского гиганта им всем далеко. Представьте себе фигурку человека у двенадцатиэтажного офисного здания — это и будет сравнительный масштаб большинства известных науке вирусов рядом с новооткрытым.
При взгляде в электронный микроскоп Бернара Ла Сколы Мими, как и все вирусы, напоминает кристалл. Он не выглядит мешковатым, подобно изолированной клетке или бактерии, а имеет упорядоченные формы, словно выстроенные по строгим архитектурным правилам. Его капсид — икосаэдр, фасеточный двадцатигранник, подобный искусно обработанному драгоценному камню. Столь же высокоорганизован он и в других отношениях.
Геном мимивируса, в отличие от его соседей по домену, являет собой чуть ли не эталон целесообразности. У других вирусов капсиды забиты разным генетическим хламом совершенно неясного назначения, между тем гены Мими в большинстве выполняют четкие функции — да какие! Есть, например, гены, кодирующие синтез белков. Они решительно опровергают биологический догмат, согласно коему все вирусы возлагают эту задачу на хозяйские клетки. Аппарат, производящий белки, у мимивируса отчасти совпадает с любым живым существом. Имеются также гены для восстановления поврежденных нуклеотидов, для усвоения сахаров и свертывания белка — решающий элемент в конструкции жизни. Марсельские исследователи установили: Мими — гордый обладатель 1262 генов. (У обычных вирусов их около сотни, а реально используется лишь десятая часть.) Свыше трети этих генов ученые никогда прежде не встречали. Однако больше всего их озадачили как раз гены, хорошо известные раньше.
Чтобы понять парадокс, придется для начала вернуться в 1758 год, когда шведский натуралист Карл Линней выпустил десятое, дополненное издание своей революционной книги «Система природы по трем царствам природы, согласно классам, отрядам, родам, видам, с характеристиками, дифференциями, синонимами и местообитаниями». Труд Линнея покончил с нехитрой, но темной системой классификации живых сущностей, принятой до него. Вместо этого он стал группировать организмы по общности физических свойств. Тем самым Линней во многом заложил основы для будущей теории Чарльза Дарвина: идея естественного отбора также исходит из общности характерных признаков; отсюда следует вывод, что биологические виды, внешне схожие друг с другом, по всей вероятности, связаны родством. Биологи получили в свое распоряжение «древо жизни» и смогли задуматься об установлении общего предка всего живого на Земле.
Вместо прежнего единственного (но зачастую отменно длинного) названия Линней дал всем известным ему созданиям природы по паре коротких. Первое служило «характеристикой», определяя род: например, Homo. Второе — «дифференция» — обозначало вид, отличительный признак существ, принадлежащих к общему роду: например, sapiens или erectus. Эта стройная классификационная система до сих пор не превзойдена. Хотя выражение «серый волк» большинству людей знакомо куда лучше, чем Canis lupus, многие названия понятны без перевода с латыни: скажем, Tyrannosaurus rex или Escherichia (обычно сокращается до одной буквы Е.) coli, она же кишечная палочка.
Новая революция в таксономии произошла в 1970-е, когда Карл Вёзе перенес фокус исследований с фенотипов на генотипы. Воспользовавшись методами зарождавшейся в те годы генной инженерии, он заново упорядочил классификацию живых организмов, уже по характеристикам геномов. При этом Вёзе дерзнул изменить строение «древа жизни», придав ему так называемый филогенетический характер.
В начале того десятилетия носителей жизни делили на два основных царства. Одна ветвь — эукариоты — это многоклеточные животные и растения, чьи крупные и сложно организованные клетки имеют ядро, содержащее генетическую информацию. Вторые — прокариоты — устроены проще: это, например, бактерии с безъядерными клетками.
Между тем Вёзе в 1977 году опубликовал работу, где предлагал разбить домен прокариот на части. Классифицируя геномы различных микроорганизмов, он столкнулся с несоответствиями принятому порядку. Группа, которой он дал имя архебактерий, или архей, в этом отношении отличается от прокариот, но более сходна с эукариотами. Согласно Вёзе, археи, особенно обитающие в высокотемпературной среде или выделяющие метан в процессе обмена веществ, могут походить на прокариот, однако по генетическим признакам имеют совершенно иную эволюционную историю. Так в биологической систематике образовались три домена, или «надцарства», вместо прежних двух. Сегодня известно, что археям принадлежит важная доля в общей биомассе планеты — по одной из оценок, до 20 процентов. Места для обитания они, как правило, выбирают самые неприютные: скажем, галобактерии предпочитают концентрированные рассолы. Другие семейства живут в кишечнике жвачных животных, в кипящих серных источниках, на дне океанских впадин, в жерлах подводных вулканов и в залежах нефти… список продолжает пополняться.
В статье, опубликованной совместно с коллегой по Иллинойскому университету Джорджем Фоксом, Вёзе с ходу взял задиристый тон. Призывая биологов к действию, он писал о древе жизни, подходы к которому «загромождены» академическими постулатами. Текст пестрит выражениями «предрассудок», «бездоказательный», «принять на веру». Авторы указывают на приверженность биологической науки к грубым дихотомиям: растения — животные, эукариоты — прокариоты и так далее. Но живой мир не делится на половинки, заявили исследователи: «Он представляет собой, по меньшей мере, триаду».
Их работа отчетливо возвестила время признания архей наравне с бактериями-прокариотами и подобными нам на клеточном уровне эукариотами. А вставка «по меньшей мере» оставляла дверь открытой для новых добавлений. Ведь доменов, может статься, уже не три, а четыре. Почему бы не ввести в филогенетическую классификацию еще и мимивирус — если смелости хватит?
Тем не менее биологи, вопреки призывам Вёзе распахнуть умы в будущее, отнюдь не встретили красотку Мими с распростертыми объятиями. Явлению, грозящему в очередной раз поломать привычные схемы, нелегко получить в науке зеленую улицу. Вот ее и нет до сих пор. У биологов даже не сложилось единого мнения, можно ли рассматривать мимивирус как форму жизни. Подобная перестраховка кажется странной, коль скоро генетически мимивирус организован сложнее многих бактерий, которых никто не отказывается считать живыми. Так почему не устроить ему торжественный прием в «клуб живущих»? Сдается, единственный ответ: потому что он вирус. В ортодоксальной теории вирусы сходят за абсолютных паразитов. Значит, рассуждая логически, они не могли появиться на свет раньше своих хозяев.
Но логика — вещь коварная: зачастую она исходит из ненадежных посылок. А если, скажем, предположить, что вирусы не всегда были паразитами? Что они сформировались прежде, чем жизнь начала разделяться на архей, прокариот и эукариот, а потом утратили часть своей независимости? В этом случае они имели бы все основания называться живыми и могли бы дать не худшее, чем три других домена, свидетельство о нашем последнем универсальном общем предке. А поскольку этот общий предок, по сути, начало всех начал для современной биологии, то интерес к Мими приобретает особое измерение, а безразличие биологов объяснить еще трудней. Больше трети генов мимивируса неизвестны науке, и ни у кого нет догадок, что в них закодировано. Учитывая, сколько уже разных геномов проанализировали ученые и какое количество генов они повидали, такое тоже удивляет. Если, конечно, не согласиться с идеей, что мимивирус родом из иной биологической эпохи. В то время он, возможно, вовсе не был вирусом и вел самостоятельную жизнь, но позже, попав в незавидное положение, «нанялся на судно пиратов». На такую вероятность указывают 450 невиданных доныне генов — возможно, реликтов глубочайшей древности. Однако самое интересное в мимивирусе — не они, а семь генов, общих с любым живым существом на планете.
Изучите свой собственный геном, и вы там обнаружите массу интересного. Но среди генов, создавших ваше неповторимое «я», отыщется примерно шесть десятков таких, которые роднят его со всей земной жизнью, — универсальный основной геном. Точные копии этих генов имеются в каждой клетке любого организма; они словно азы учебника по истории земной жизни.
Нам это известно потому, что гены, представляющие собой последовательности молекул ДНК, сплошь и рядом замусорены ошибками: в их цепочках встречаются мутации — участки, где молекулы соединены в ненадлежащем порядке или вовсе отсутствуют необходимые элементы. Такие сбои случаются порой при репликации: ДНК воспроизводит себя «умело», но не всегда точно. Мутации может вызвать и облучение. Независимо от их причин последствия не обязательно пагубны, чаще организм благополучно выживает. Тогда мутации передаются новым поколениям как часть наследственной информации. Подобно тому, как на многолюдной свадьбе новый гость распознает, где родня жениха, а где невесты, по тем или иным чертам внешности — скажем, по «семейным» носам с горбинкой, — ученые исследуют генные мутации, чтобы определить родственные отношения в группе организмов. Совпадение мутаций в основном геноме, несомненно, свидетельствует об общности происхождения. Анализ больших массивов подобных данных помогает уточнять филогенетическую классификацию.
Воспользовавшись семеркой основных генов мимивируса, еще один марсельский исследователь, Жан Мишель Клавери, сопоставил видоизмененные участки ДНК с известными мутациями прочих живых организмов и сумел найти Мими точное место на древе эволюции. Открытие вызвало немалое потрясение.