Сейчас гены сначала находят у червя, а затем у мыши и, наконец, у человека. Так было в примере с генами апоптоза — запрограммированной смерти клеток, о чем писал журнал «Знание — сила». Выяснилось, что один из белков апоптоза («Бкл») атакует митохондрии, в результате чего из последних выделяются различные факторы, стимулирующие включение генов смерти, что приводит к фрагментации ДНК, хромосом и гибели клетки.
О митохондриях чуть позже, а сейчас вернемся к микробам. Некоторые из них очень «любят» проникать в цитоплазму клеток, взять хотя бы те же тифозные риккетсии, туберкулезную бациллу и так далее. Для этого у них есть специальный ген белка «инвазина», с помощью которого и осуществляется инвазия, или вторжение в клетку. Перенос гена инвазина «безобидной» кишечной палочки делает ее внутриклеточным паразитом.
Риккетсия названа в честь X. Риккетса, который со своим коллегой С. Провасеком изучал тиф. Оба погибли на эпидемии этого заболевания. Больше повезло Ш. Николю, получившему в 1928 году Нобелевскую премию за доказательство того, что тиф передается вшами и блохами.
Недавнее прочтение генома риккетсии (1111 килобаз, или тысяч букв генкода) позволило на молекулярном уровне подтвердить открытие, сделанное лет пятнадцать тому назад. Речь идет об «инвазии» митохондрий в клетки!
Поясним, что митохондрии — это органеллы клеток, в которых за счет энергии «сжигания» глюкозы образуется АТФ: сначала две молекулы в бескислородных условиях, а затем еще 36 в присутствии кислорода. Так происходит снабжение клетки энергией. Для ее получения можно есть много малокалорийной травы, а можно получать ее в концентрированной форме, если поедать мясо других. Так возникло хищничество, которое неотделимо от агрессии.
Так вот, уже давно высказывалось мнение о том, что хлоропласты растительных клеток (в них идет фотосинтез и из CO2 и воды «делается» глюкоза) и митохондрии животных — это «чужие» органы, имплантаты древних микроорганизмов в не менее древние клетки. Дело доходит до того, что хлоропласты и митохондрии «передают» ядрам клеток часть своих генов, причем в случае последних весьма значительную.
У риккетсии всего 834 гена, что несравнимо с 4300 генами свободно живущей кишечной палочки. Это генетическое подтверждение давно известного факта упрощения, «регрессии» паразитов и их образа жизни. Им просто не нужны многие гены, поскольку паразиты получают достаточно много от своих хозяев.
Но, тем не менее, ученых ждало одно удивительное наблюдение! Выяснилось, что митохондриальной ДНК у риккетсии оказалось почти 70 килобаз. Добавим, что у нас в митохондриях всего 16 килобаз!
Сравнение генных последовательностей показывает со всей очевидностью, что риккетсия и митохондрии являются… эволюционными родственниками. Среди других эволюционно связанных организмов мы видим растения арабидопсис и маршанцию, упоминавшуюся уже реклиномонас, хлебные дрожжи, африканскую шпорцевую лягушку «Ксенопус левис», акантамебу и так далее. Особенно интересно в этой связи присутствие в списке знаменитой «Тетрахимена», у которой были открыты первые рибозимы — небольшие молекулы РНК, способные «резать» сами себя.
Поговорим о несколько более общих принципах биоэнергетики. Сейчас она представлена в основном клеточным «дыханием», при котором глюкоза сжигается до СО, и воды. При этом «получателем» (акцептором) электрона служит кислород. Правда, у грибков и реснитчатых простейших электрон акцептируется нитратом, а продуктом является закись азота.
И вот Анна Ахманова из университета в голландском Неймегене нашла новый уникальный микроорганизм «Никтотерус овалис», содержащий вместо митохондрий гидрогеносомы. Это реснитчатое одноклеточное живет в почти бескислородной среде кишечника тараканов и древоточцев, помогая последним расщеплять древесную клетчатку целлюлозу. Митохондрии этих клеток названы «водородосомами» потому, что они помимо АТФ в качестве побочного продукта образуют и молекулярный водород. Такие гидрогеносомы известны уже более четверти века. Полагают, что они возникли — как и митохондрии — из эндосимбиогических микроорганизмов. До сих пор, однако, не удавалось обнаружить в них собственный «автономный» геном. Теперь это посчастливилось сделать Ахмановой.
Сначала ДНК гидрогеносом пометили антителами, которые специфичны для вещества генов. Потом с трудом обнаружили характерную для митохондрий РНК («Никтотерус» не живет в культуре, поэтому его приходилось с превеликой осторожностью «доставать» из кишечника насекомого). Как же доказать, что «Никтотерус» продуцирует водород?