Знание-сила, 2014 №07

На собаках от много-клеточности

Зритель любит заглянуть за кулисы, читатель — в письма любимого автора кому угодно: лучше всего, разумеется, даме, но на худой конец сгодится и редактор. В виде исключения мы сегодня предоставляем вам такую возможность. Это оказалось наилучшим способом опубликовать не только колонку Б. Жукова, но и комментарии к ней того же любимого нашего автора. Разбирайтесь, пожалуйста…

От кого: Борис Жуков Кому: Ирина Прусс 27 февраля.

Добрый день, Ирина Владимировна! Ну, вот и колонка. Очень прошу посмотреть ее на тему, насколько понятна основная интрига.

Удачи! Б. Ж.

Как известно, раковые заболевания не заразны. Из этого правила, однако, есть несколько исключений: некоторые опухоли (например, лицевая опухоль тасманийских сумчатых дьяволов, угрожающая сейчас существованию этого вида) ухитряются «перепрыгивать» с одного организма на другой. Впервые это явление открыл в 1876 году у собак русский ветеринар Мстислав Новинский, назвавший открытую им болезнь «трансмиссивная венерическая саркома» (ТВС). ТВС, как правило, не смертельна и не дает обычных метастазов: разросшиеся опухоли через несколько месяцев деградируют, а переболевший пес становится невосприимчивым к заражению. Однако времени существования опухоли хватает, чтобы клетки с нее при половых контактах (за что саркома и получила эпитет «венерическая») перешли на другую собаку.

И вот совсем недавно австралийские и американские молекулярные генетики прочли геном клеток ТВС и сравнили их с геномом собак, а также друг с другом. Поскольку все раковые клетки отличаются резко сниженной способностью к контролю и исправлению мутаций, можно было ожидать, что в клетках ТВС мутаций окажется много. И действительно, ученые насчитали почти два миллиона нуклеотидных замен. Те или иные изменения затронули примерно 10 тысяч белок-кодирующих генов — то есть почти половину их общего числа. 647 таких генов вовсе потерялись. В геноме ТВС нашлось также множество хромосомных перестроек: делеций, транслокаций, инверсий, слияния хромосом и так далее.

При такой ничем не сдерживаемой изменчивости и в отсутствие какого- либо обмена генами разные клоны ТВС, казалось бы, неизбежно должны были очень сильно отличаться друг от друга. Однако сравнение клеток, взятых у австралийской дворняги и бразильского коккер-спаниеля, показало, что генетические различия между ними сравнительно невелики — гораздо меньше, например, чем между человеческими раковыми клетками, взятыми когда-то из одной опухоли, но культивируемыми в разных лабораториях. Ученые предположили, что все ныне существующие клетки ТВС — потомки одной опухоли, возникшей некогда в маленькой собачьей популяции, все члены которой были близкой родней друг другу. По оценке авторов работы, это произошло примерно 11 тысяч лет назад, то есть вскоре после одомашнивания собак (которое, как считается, случилось около 15 тысяч лет назад).

Оснований сомневаться в этих выводах нет, но сами по себе они еще не объясняют поразительной стабильности генома ТВС — сто с лишним веков непрерывного деления и интенсивного мутирования должны были создать гораздо больше отличий. Но давайте глянем на этот вопрос с другой стороны.

С эволюционной точки зрения трансмиссивные опухоли — не просто злокачественные новообразования. Фактически это самостоятельные виды одноклеточных паразитов. И то, что они произошли из переродившихся клеток собственных хозяев, ничего не меняет: перейдя к самостоятельному существованию, они стали объектом естественного отбора. Логично предположить, что отбор сформировал и теперь поддерживает некую видовую норму — совокупность признаков, — обеспечи вающую максимальную приспособленность к избранному новоявленным видом образу жизни. И эта норма достаточно жестка и единообразна. Лабораторные же клеточные линии такому отбору не подвергаются и потому могут неограниченно наращивать свое разнообразие.

А насколько вообще в эволюции распространен такой путь — переход ко вторичной одноклеточное™? И обречены ли вступившие на него клетки на единственную роль — паразитов вида- прародителя?

От кого: Ирина Прусс

Кому: Борис Жуков

28 февраля, 13:33

Если честно, то я — вполне себе рядовой потребитель информации на биологические темы — не слишком поняла интригу. Для того чтобы поняла, мне не хватает, как минимум, контекста: насколько считается — считался до сих пор — такой путь эволюции, предусматривающий вторичную одноклеточность, возможным, что про это писали ученые, бывали ли подобные случаи, то есть, замечены ли были они и описаны ли? Что это значит, насколько может потрясти основы наших представлений об эволюции; если не способны — то чем они вообще интересны? Кроме того, мне кажется, что читателя, еще более малограмотного, чем я (хотя, конечно, такое трудно себе представить), в конечном счете более всего в подобном сюжете интересует, так что — рак действительно заразен хоть в каком-то одном варианте? И можно ли заразиться им от любимой собачки? Полагаю, что мельком, в полу фразе, разъяснить этот животрепещущий вопрос стоило бы. До среды еще есть время — подумайте, стоит ли что-нибудь со всем этим сделать.

И. П.

От кого: Борис Жуков Кому: Ирина Прусс 28 февраля.

Ох-ох. Вот именно этого я и боялся. Основная фишка там в общем-то не во вторичной одноклеточное™ как модусе эволюции и уж совсем не в заразности рака. Главный вопрос, в свете которого интересно это исследование и без которого оно было бы работой сугубо ветеринарной, — что делает вид единым? Почему вообще существуют виды, то есть совокупности особей, четко отграниченные по своим признакам друг от друга? Почему при этом одни виды очень единообразны, а другие имеют очень изменчивый облик?

Традиционные ответы: единство вида поддерживает половой процесс (особи одного вида скрещиваются друг с другом, и их гены в каждом поколении постоянно перемешиваются, в то время как генам других видов в эту лотерею доступа нет), а степень единообразия, вероятно, как-то связана с интенсивностью мутагенеза (чем чаще случаются мутации, тем разнообразнее вид) и с работой репараз — ферментов-корректоров, исправляющих опечатки-мутации, «…есть виды лабильные, легко образующие внутривидовые группировки, порой дивергирующие до видового обособления, и есть виды стабильные, остающиеся в довольно широком диапазоне условий в одной ипостаси», — пишет мой любимый Медников и предлагает объяснение: «Нельзя ли допустить, что повышенная изменчивость одних видов по отношению к другим объясняется тем, что у лабильных видов, в результате того же мутационного процесса, снижена активность репараз?».

Так вот, на мой взгляд, фишка работы с геномом ТВС — как раз в наглядном и даже несколько нарочитом опровержении всех этих объяснений. Полового процесса просто нет и никогда не было — с момента, как клетки ТВС начали самостоятельный эволюционный путь. Мутациям полное раздолье: активность репараз загнана ниже плинтуса, то есть мутируй сколько хошь, никто исправлять не будет. И действительно, при сравнении с исходным собачьим геномом геном ТВС выглядит «взрывом на макаронной фабрике» — полным хаосом и произволом, скопищем сплошных мутаций. Но при этом внутри своего квазивида эти клетки удивительно однообразны, даже на разных континентах. Кто поддерживает это однообразие, постоянно нарушаемое мутациями?

И вот мой ответ: отбор и только отбор. Клетки из обычных раковых опухолей могут приобретать какие угодно признаки (кроме тех, что немедленно убьют саму клетку — например, мембраны с дырками), потому что все равно им жить недолго и потомства они не оставят. А вот трансмиссивные опухоли, научившись перепрыгивать с одной особи на другую, превратились в вид и подпали под действие нормального естественного отбора. Он вылепил из них форму, максимально приспособленную к той экологической нише, которую они заняли (специализированного кожного паразита собак, передающегося половым путем), и дальше жестко пресекает все отступления от нее. Что наводит на мысль, что единообразие/изменчивость и других, самых обычных видов в природе определяется исключительно отбором, точнее — опосредованными отбором требованиями экосистемы, в которую тот или иной вид встроен. А не интенсивностью мутаций или активностью репараз.

Насчет заразности рака — да, есть вот такие трансмиссивные опухоли. На сегодняшний день они известны у собак, у сумчатых дьяволов и у кого-то еще. У человека устойчиво-трансмиссивных форм рака не известно, но как казусные случаи — бывало: оперировал онкохирург пациента с раком кожи, а потом глядь — у самого на запястье такая же опухоль, и генетический анализ показывает, что составляющие ее клетки не имеют к нему никакого отношения. Межвидовые переносы опухолей, насколько я знаю, не зарегистрированы даже как редчайшие казусы.

Вот примерно так. А как все это изложить в трех тысячах знаков? Или плюнуть на это и поискать другой сюжет? В сомнениях, Б. Ж.

От кого: Ирина Прусс Кому: Борис Жуков 2 марта, 15:45

А можно опубликовать Ваше письмо мне, вот это самое? — Хорошая колонка получится. Я даже согласна выступить в роли малограмотного редактора, что полностью соответствует действительности…