Давайте вернемся к вопросу о скорости репликации: человеческая популяция, похоже, довольно успешно реплицируется, и по состоянию на 2016 г. нас уже было примерно 7,4 млрд. Однако это очень незначительная цифра по сравнению с астрономическим числом вирусов и бактерий. Микроорганизмы одержат победу в гонке за выживание, и, когда человечество исчезнет, они по-прежнему будут существовать. В биологическом мире нет организмов более эффективных, чем вирусы и бактерии, – это история успеха вирусов.
Снижение или увеличение числа генов часто достигается за счет симбиоза. Гигантские вирусы, выращиваемые в реакционных сосудах, демонстрируют удивительно быстрое снижение численности генов, и возможно, это интересная системная модель снижения количества генов в насыщенной питательной среде. Упрощение часто приводит к специализации и достижению максимальной эффективности. Понятный и показательный пример этого – наши митохондрии, которые специализируются на производстве энергии для клеток, являясь своего рода электростанцией, после того как делегируют 90% своих генов клеточным ядрам. Или стоит упомянуть гениальных людей, которые чрезвычайно ярко заявляют о себе в той или иной сфере деятельности, но при этом совершенно не приспособлены к обычной жизни.
До какого размера мы можем дорасти? Что является противоположной крайностью для самой мелкой живой клетки? Самая крупная клетка или организм? Что касается факторов, ограничивающих размер организмов, на этот счет высказываются только предположения. Амебы являются одними из крупнейших клеток. Выделяются следующие ограничивающие факторы: расстояние, которое необходимо преодолеть сигнал-трансдуцирующим молекулам, стабильность костей и их поддерживающие свойства, строение, геометрия, форма против функции и естественные враги. Галилео Галилей в своей знаменитой книге «Диалоги», написанной в 1638 г. под домашним арестом, размышляет о том, что ограничивает форму и размер организмов, и приходит к выводу – «сила тяжести». Более крупным животным нужно иметь сравнительно более толстые кости. Если бы сила тяжести была меньше, деревья были бы гораздо выше. Были бы на Марсе, где сила тяжести в три раза меньше, чем на Земле, деревья выше, а животные крупнее? Увеличение массы регулируется законом куба, а высота – законом квадрата. Поэтому под действием силы тяжести у более крупных животных неизбежно подломились бы ноги, и они не смогли бы передвигаться. Делались ли такие расчеты для массы тела человека? Почему в процессе эволюции не сформировались более прочные кости? Были ли кости динозавров более прочными? Это серьезный вопрос, но лишь один из немногих.
Формирование полостей и отделов организма – важный элемент роста, который может помочь преодолеть некоторые из вышеупомянутых ограничений. В процессе эволюции на смену размеру пришло многоклеточное строение. В моем новом большом чемодане много разных отделов и кармашков; кроме того, я использую сумки для организованного хранения вещей. Являются ли амебы самыми крупными сформированными клетками? Похоже, да, но в то же время, насколько нам известно, они – носители самых больших вирусов. Очевидно ли это? И эти гигантские вирусы в свою очередь являются хозяевами для более мелких вирусов. Что собой представляют самые мелкие и самые крупные живые существа – бактерии, нанопланктон и динозавры? Когда на Сицилии вследствие повышения уровня Средиземного моря сократились пищевые ресурсы, слоны стали мельче. Возможен ли обратный процесс? Если пищи больше, животные становятся крупнее, о чем свидетельствуют останки самого крупного из когда-либо обнаруженных динозавров. Он выставлен в Берлине и по размеру равен 14 крупным слонам! Теоретически динозавры могли стать столь крупными по причине потребления большого объема пищи. Кроме того, возможно, их размер определялся генетическими факторами. У них была не очень тяжелая голова, что позволяло им достигать большого роста. Это не только мое предположение, это подтверждается серьезной теорией. Разве это так? Жирафы ведь тоже высокие!
Могут ли размеры оказаться неограниченными при наличии достаточного количества пищи? За последние несколько десятилетий рост человека увеличился на 10 см. Что определяет размеры человека? Полученные в Цюрихском университете данные позволяют предположить, что наш рост в высоту замедлился и началось формирование избыточного веса – именно об этом свидетельствуют результаты исследований с участием добровольцев. Согласно одной из теорий, отсутствие «прыгающих» генов ограничивает рост. А это означает отсутствие инноваций и медленную адаптацию к условиям окружающей среды. В целях оптимизации происходит противодействие двух сил: слишком большая точность не создает условия для инноваций, вместе с тем «небрежность» или слишком много ошибок приводят к нарушению функций. Существует две крайности, а между ними «золотая середина»: слишком много ошибок делают репродукцию очень неточной и имеют фатальные последствия, а избыточная точность приводит к слишком выраженному отсутствию гибкости, что не создает условий для инноваций и приводит к гибели организма в силу его неспособности к адаптации. Активность транспозонов с «прыгающими» генами определяется эпигенетическими и средовыми факторами и даже питанием. В таких ограничивающих условиях мы можем активировать транспозоны и разработать стратегию выживания. Это благоприятный и многообещающий прогноз, который должен избавить людей от опасений за будущее. Другие факторы, ограничивающие рост популяции, гораздо более предсказуемы: максимально возможный возраст человека – 120 лет, а максимальная численность человечества – 12 млрд человек. Откуда это известно?
Эра динозавров закончилась после падения Юкатанского метеорита, это еще один тип катастрофы. Выжили только мелкие животные. Ага, значит, быть крупным рискованно. А мы крупные живые существа!
Пока нам везет – но что можно сказать о конце света?
Кто занимается прогнозированием будущего? Церковь? Может быть, политики? Безусловно, этим занимается НАСА – Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства. Еще в 1982 г. НАСА выступило в качестве инициатора и организатора конгресса, посвященного проблемам, связанным с опасностями для Земли, которые исходят от других планет и астероидов, а также способам защиты от этих угроз. Практически никто не обратил внимания на этот конгресс и не воспринял его всерьез. Согласно имеющимся расчетам, вокруг Земли есть 0,5 млн астероидов, 8000 из которых находятся в опасной близости от Земли, а 70 метеоритов угрожают нам ежемесячно – это околоземные объекты (NEOs). Диаметр большинства астероидов составляет всего 10–100 м. В 1908 г. в Сибири метеорит диаметром 40 м взорвался прямо над землей, и под действием взрывной волны возникли разрушения на площади диаметром 40 км, в том числе повалено 80 млн деревьев. В 1913 г. в результате падения метеорита в Тимбукту пострадало около 120 человек. 15 февраля 2013 г. на территории России упал астероид. Его диаметр составил 18 м. Он взорвался на высоте 20 км над поверхностью Земли и летел со скоростью 70 000 км/ч. В результате взрыва было выбито всего несколько окон. Недавно астронавты обнаружили в Южной Африке кратер диаметром 30 км, который до этого никто не замечал. У НАСА вызывает беспокойство предполагаемая планета, приближающаяся к Земле, поскольку мы узнаем о ее приближении незадолго до этого события – всего за десять лет до столкновения. И нам придется спешно решать, как спасти нашу планету.
