Эволюция всего - стр. 30

Несколько лет назад в лаборатории Цюриха Андреас Вагнер попросил студента Жоао Родригеса проанализировать степень изменения карты различных метаболических сетей при изменении всего одной метаболической стадии, используя для этого мощнейшую компьютерную систему. В качестве объекта исследований был выбран метаболизм глюкозы у обычной кишечной бактерии. Задача исследователя заключалась в изменении одной стадии всей метаболической цепи таким образом, чтобы система по-прежнему работала, то есть бактерия по-прежнему могла производить из глюкозы примерно 60 различных соединений. Так что же можно изменить? В различных организмах существуют тысячи путей метаболизма глюкозы. Сколько из них различаются всего на одну стадию? В первой серии экспериментов Родригес обнаружил, что может изменить 80 % стадий в тысяче различных метаболических путей (всегда изменяя за один раз лишь одну стадию и сохраняя при этом функциональность всей системы). «Когда Жоао показал мне результаты, я не поверил, – писал Вагнер. – Решив, что это чистая случайность, я попросил Жоао произвести множество других случайных замен, тысячу замен, каждый раз сохраняя суть метаболического процесса и каждый раз в ином направлении». Тот же результат.

Вагнер и Родригес столкнулись с удивительной избыточностью биохимии бактерий – и человека. Используя метафору о «библиотеке Менделя»[13] – вымышленном хранилище немыслимого числа всевозможных генетических последовательностей, Вагнер обнаружил удивительную картину. «Метаболическая библиотека доверху набита книгами, в которых одна и та же история рассказана множеством разных способов. Мириады метаболических текстов с одинаковым значением повышают вероятность нахождения любого из них в мириады раз. Более того, эволюция не просто использует метаболическую библиотеку как случайный читатель, а привлекает гигантские популяции организмов для просмотра библиотеки и поиска новых текстов». Организмы – это толпы читателей, проходящих через «библиотеку Менделя» в поисках осмысленных текстов.

Вагнер отмечает, что биологическая инновация должна быть одновременно и консервативной, и прогрессивной, поскольку, изменяя организм, не должна влиять на его функциональность. Превращение микробов в млекопитающих за миллионы лет можно сравнить с перелетами через Атлантику на все более и более совершенных самолетах. Например, молекула глобина в целом имеет одинаковую трехмерную структуру и похожую функцию в растениях и в насекомых, хотя аминокислотные последовательности этого белка в двух группах организмов различаются примерно на 90 %.