«Инфекционный атом» — это вирус. А вирус — и независимое существо, и частица, несущая болезнь, и ближайший родич единицы наследственности (его даже называют «диким геном»). Это недоразвитая клетка, она может жить самостоятельно, но размножается, лишь забравшись в клетку живого организма. Вирусы, состоящие из ДНК, мутируют редко, и к ним вырабатывается стойкий иммунитет: оспа, герпес. РНК-вирусы (грипп) изменчивы, и иммунитет к ним кратковременный. Есть разновидность РНК-вирусов — ретровирусы: они влезают в наши клетки и вписывают свои инструкции в ДНК, а та сходит с ума и диктует телу нелепые законы; именно ретровирусы — причина лейкемии и иммунодефицита. По наследству они не передаются, ибо половые клетки от разбойных ретровирусов защищены барьером. Умер больной — умерли и бандиты.
Но некоторые ретровирусы пробивают и барьер. Правда, пробив его и обосновавшись в половых клетках, они успокаиваются, как бунтарь, занявший пост в правительстве, которое хотел свергнуть: им выгоднее тихо жить и размножаться, чем напакостить больному и умереть. Такие ретровирусы, встроившиеся когда-то в половые клетки и домутировавшиеся до того, что потеряли инфекционные свойства, называют эндогенными ретровирусами (ЭРВ). В геномах млекопитающих, в том числе и в наших, их полно; их перечень — летопись болезней, от каких страдали наши предки. Ретровирус — первый кандидат на роль геммулы: приобретенную при жизни болезнь он вписал в ДНК, и если бы, допустим, существовал ретровирус, который вызывает ампутацию ноги, то у пораженного им мог родиться безногий ребенок в соответствии с байками, что рассказывали Дарвину современники.
У ЭРВ есть близкие родичи, ретротранспозоны, не будем вдаваться в различия между ними, итог их деятельности тот же: приходят извне, вписываются в гены жертвы, приспосабливаются к ней, перестают вредничать, передаются по наследству и начинают приносить пользу: так, предполагают, что ген по кличке Peg 10, необходимый для развития плаценты, некогда подарил млекопитающим ретротранспозон. Вот и еще кандидат на роль геммулы.
Если РНК — существа такие ловкие, нельзя ли их использовать в медицине? Сделать человеку прививку, а иммунитет чтобы передался его детям? (Не так ли возникла устойчивость определенных рас к определенным болезням, о которой писал Дарвин, только первоначальная «прививка» — выработка антител — произошла случайно?) Такой эксперимент провели в конце XX века австралийские иммунологи. Они предположили, что приобретенный при жизни признак (ген нового антитела) может быть передан в половые клетки из клеток-лимфоцитов, специальность которых — распознавать свои и чужие частицы и на вирусный удар отвечать ударом. Лимфоциты образуют внутри себя РНК-вирусы, не вредные, а полезные, и те не только побивают болезнь, но и разносятся с кровью по организму А. Марков: «Самодельные РНК-вирусы, образующиеся в лимфоцитах, по всем признакам и свойствам точно соответствуют "геммулам", существование которых предсказывал великий Дарвин». Иногда геммулами называют сами лимфоциты. М. Швецов: «Теория Дарвина о пангенезе совпадает с идеями о регуляции лимфоцитами роста тканей и передачи с их помощью приобретенных признаков потомкам. Дарвиновские пангены — это и есть лимфоциты в сегодняшнем понимании». Увы, гипотеза австралийцев пока не подтверждена, и неясно, можно ли передать по наследству иммунитет…
Дарвин в «Изменениях» писал, что развитие живого существа и регенерация его органов — один процесс, там и там идет строительство клеток. Рождается ли маленькая ящерица, отращивает ли хвост взрослая, затягивается ли кожей рана на пальце — все это делают геммулы, управляющие и наследственностью, и регенерацией. Сейчас известно, что у развития организма и регенерации действительно один механизм: эмбриональные стволовые клетки «строят» ребенка, превращаясь в клетки кожи, легких, костей; то же они делают, когда надо восстановить поврежденную ткань. В ДНК хранится схема, по которой из стволовых клеток формируется тело ящерки или человечка, схема для вида постоянна, все развиваемся одинаково. Но потом-то все у всех по-разному: один порезал палец и ему нужна новая кожа, другому требуется регенерация кишечника… Как ДНК, неповоротливый бюрократ, может управлять этими процессами? Но ДНК и не управляет, она лишь обеспечивает возможность регенерации, а сам процесс превращения стволовых клеток в нужные регулирует одна из разновидностей микро-РНК: услыхали, что где-то поврежден белок, скомандовали нужным генам включаться… Передастся ли и этот рецепт по наследству? Некоторые хвалятся тем, что на них все заживает «как на собаке»; нередко выясняется, что такими же были их родители. Но пока неясно: то ли эта способность содержалась в их ДНК изначально, то ли малютки РНК вписали туда схему «вкл — выкл».
У грызунов есть любопытное явление: парамутация. У взрослых мышей искусственно вызвали генную мутацию, делающую хвосты белыми, их дети и внуки рождались белохвостыми, но, как выяснилось, «гена белохвостости» они не имели (через несколько поколений это явление сходило на нет). Как может существовать то, что вообще не прописано в ДНК? Видать, и тут без каких-то РНК не обошлось, и ведут они себя точно как геммулы: передают по наследству приобретенный при жизни признак.
Не все кандидаты в геммулы принадлежат к семье РНК. Вот, например, микровезикулы — частички, снующие в плазме крови и прочих «реках» организма. В XX веке их считали мусором, в XXI обнаружили, что они разносят информацию. Если клетки где-то повреждены, они высылают стволовым клеткам микровезикулы с мольбой о помощи, а те отправляют обратно микровезикулы с бригадой врачей (РНК и белков): прибыв, они лечат клетку, включая и выключая гены. Только по наследству все это не передается: ни повреждение, ни лечение. Хотя… Т. Романовская: «Если учесть существование таких гибко управляемых систем многоклеточного организма, как 1) перенос между клетками микровезикул, содержащих РНК-копии различных генов (которые в соматических клетках могут приобретать какие-либо мутации), 2) обратная транскрипция и 3) рекомбинация генетического материала в генеративных клетках, то процесс "осознанного" переноса новых вариантов генов из соматических клеток в генеративные видится не таким уж невероятным событием, как это казалось прежде». Впрочем, микровезикула лишь автомобиль, перевозящий РНК-существа, так что опять все сводится к ним, любимым.
Долго считали, что включением и выключением генов заведуют исключительно белки. Ведь они на самом деле не кирпичи, а сложные механизмы: компьютеры и айфоны, реакторы и коллайдеры; они регулируют жизнь клеток. Белки-ферменты ускоряют химические реакции, белки-антитела обезвреживают заразу. Они управляют генами в зависимости от потребностей клетки: накопилось там чересчур много какого-нибудь вещества — белок дает гену сигнал прекратить его производство. Однако в 2002 году открыли, что представители РНК — рибопереключатели — могут делать это без всяких белков. Да что там, РНК могут целую хромосому выключить…
Если искать кого-то, умеющего реагировать на то, что с нами происходит, и отдавать организму соответствующие команды, вряд ли найдешь кандидата лучше, чем нейромедиаторы. Эти умные вещества образуются в нервных клетках и делают удивительные вещи. Вы пишете отчет, все ушли на обед, а вам некогда. Сослуживцы вернулись, благодушные, сытые, скоро вы почувствуете, как они вас раздражают, и начнете рявкать: заткнись! не бери мою ручку! — а они хихикают и не понимают, отчего вы злитесь, — и вот вам уже хочется их убить. Но как только вы поели, злоба прошла и уже стыдно: чего я так злился? Голодный был, вот и злился. Поел — подобрел. Это сделал нейромедиатор дофамин, выделяющийся после еды и дарящий чувство эйфории. Поранились — больно — начнет вырабатываться другой нейромедиатор, из семейства эндорфинов, и успокоит боль.
