Вот чем занимаются митохондрии, но сейчас нас больше интересует то, откуда они взялись. Изначально, в далеком эволюционном прошлом, они были бактериями. Эта замечательная теория, отстаиваемая грозной Линн Маргулис из Массачусетского университета в Амхерсте, сперва считалась маргинальной ересью, затем стала вызывать ревнивый интерес и наконец победоносно достигла практически всеобщего признания. Два миллиарда лет назад далекие предки митохондрий были свободноживущими бактериями. Вместе с другими бактериями разных видов они поселились внутри более крупных клеток. Возникшее сообщество бактериальных (так называемых прокариотических) клеток дало начало большим (так называемым эукариотическим) клеткам, к которым мы относим и свои собственные. Каждый из нас представляет собой объединение сотни миллионов миллионов зависящих друг от друга эукариотических клеток. А каждая из этих клеток является объединением тысяч особым образом прирученных бактерий, которые, будучи полностью запертыми внутри клетки, могут, подобно любым бактериям, размножаться там сколько им угодно. Было подсчитано, что если все митохондрии одного человека составить в ряд, то они опояшут земной шар не единожды, а две тысячи раз. Каждое отдельно взятое растение или животное — это громадное сообщество сообществ, многоуровневое, подобно влажному тропическому лесу. Ну а тропический лес — это сообщество, кишащее, возможно, десятками миллионов видов, каждая отдельная особь которых сама по себе является сообществом сообществ одомашненных бактерий. Эта теория доктора Маргулис об истоках жизни, представляющая клетку как огороженный бактериальный сад, не только несравненно более вдохновляющая, волнующая и захватывающая, чем сказка про Эдем. У нее есть еще и то дополнительное достоинство, что она почти наверняка правдива.
Как и большинство биологов, я теперь признаю правоту этой теории и упоминаю о ней в настоящей главе исключительно ради одного конкретного вытекающего из нее следствия: у митохондрий есть своя собственная ДНК, вся представленная единственной кольцевой хромосомой, что типично для бактерий. А теперь, собственно, то, к чему я веду. Митохондриальная ДНК не принимает участия ни в каком половом процессе и не перемешивается ни с основной, «ядерной» ДНК организма, ни с ДНК других митохондрий. Подобно многим бактериям, митохондрии размножаются простым делением. Всякий раз, когда митохондрия делится на две дочерние, каждая из них получает идентичную (с поправкой на возможность случайной мутации) копию исходной хромосомы. Посмотрите, как это прекрасно с точки зрения того, кто увлекается отдаленной генеалогией. Мы выяснили, что в случае обычных ДНК-текстов половой процесс прячет концы в воду, перепутывая вклады со стороны отцовской и материнской линий. Митохондриальная же ДНК благословенно безбрачна.
Свои митохондрии мы получили только от матери. Сперматозоид слишком мал, и митохондрий в нем умещается немного — ровно столько, сколько нужно, чтобы обеспечить энергией его хвост на пути к яйцеклетке; они отбрасываются вместе с хвостом, когда головка сперматозоида поглощается яйцеклеткой в ходе оплодотворения. По сравнению со сперматозоидом яйцеклетка громадна, и в ее объемистом жидком содержимом имеется богатая культура митохондрий. Эта культура засевается в организм ребенка. Таким образом, неважно, мужчина вы или женщина, все ваши митохондрии — потомки исходной популяции митохондрий, полученных вами от матери. Неважно, мужчина вы или женщина, все ваши митохондрии — потомки митохондрий вашей бабки по материнской линии. Вы не получили ни одной митохондрии ни от отца, ни от одного или другого деда, ни от бабки по отцу. Митохондрии ведут свою независимую летопись прошлых событий, не смешиваясь с основной ДНК, которая хранится в ядре и может быть с равной вероятностью получена от кого угодно из двух бабушек и двух дедушек, четырех прабабушек и четырех прадедушек и так далее.
Митохондриальная ДНК не подвержена «загрязнениям», но не застрахована от мутаций — случайных ошибок копирования. На самом деле мутирует она даже чаще нашей «собственной» ДНК, потому что у митохондрий (как и у всех бактерий) отсутствует тот замысловатый аппарат по корректированию ошибок, который вырабатывался в наших с вами клетках на протяжении геологических эпох. Между моей митохондриальной ДНК и вашей есть небольшие различия, и их количество будет мерой того, как давно разошлись друг с другом родословные наших предков. Не любых предков, но строго-настрого предков по женской линии. Если ваша мать — чистокровная австралийская аборигенка, или чистокровная китаянка, или чистокровная бушменка из живущего в пустыне Калахари племени кунг-сан, то различий между вашей митохондриальной ДНК и моей будет довольно много. Кто ваш отец, значения не имеет: он может быть английским маркизом или вождем индейцев сиу, митохондриям это безразлично. То же самое касается любого из ваших предков мужского пола, во веки веков.
Итак, существует особый митохондриальный апокриф, переходящий от поколения к поколению независимо от основной семейной библии, и его огромное преимущество заключается в том, что передается он только по женской линии. Тут нет никакого сексизма: если бы он передавался только по мужской линии, было бы ничуть не хуже. Преимущество здесь в неприкосновенности, в том, что текст не рвется на клочки и не склеивается в каждом поколении заново. Неизменная передача лишь с каким-то одним полом, а не с обоими — это именно то, что нам нужно, если мы изучаем генеалогию по ДНК. Y-хромосома, которая, подобно фамилии, передается только от отца к сыну, теоретически тоже бы сгодилась, но в ней для этого содержится слишком мало информации. Митохондриальный апокриф идеально подходит для датировки общих предков внутри одного вида.
Митохондриальную ДНК использовала группа исследователей, работавших вместе с покойным Алланом Уилсоном в Беркли, штат Калифорния. В 1980-е годы Уилсон и его коллеги взяли образцы ДНК у 135 современных женщин, принадлежавших к разным народам мира: австралийским аборигенам, жителям высокогорий Новой Гвинеи, коренным американцам, европейцам, китайцам и различным африканским этносам. Исследователи подсчитали число буквенных различий между каждой отдельно взятой женщиной и всеми остальными. Полученные числа они ввели в компьютер и попросили его выстроить самое экономное генеалогическое древо, какое только возможно. Под «экономным» подразумевалось такое древо, в котором необходимость постулировать случайные совпадения была бы наименьшей. Это требует кое-каких пояснений.
Давайте вернемся к нашим рассуждениям о лошадях, свиньях, дрожжах и анализе последовательностей цитохрома c. Вы помните, что лошади отличаются от свиней всего тремя буквами, свиньи от дрожжей — сорока пятью, а лошади от дрожжей — сорока шестью. Мы обратили внимание на то, что, поскольку лошади и свиньи связаны родством через относительно недавнего общего предка, степень их родства с дрожжами должна быть одинаковой. Имеющаяся разница в одну букву — это аномалия, то, чего в идеальном мире никогда бы не было. Она связана то ли с дополнительной мутацией на пути к лошадям, то ли с обратной мутацией на пути к свиньям.
А теперь смотрите. Сколь бы абсурдной ни выглядела эта идея в реальности, теоретически допустимо, что на самом деле свиньи родственнее дрожжам, чем лошадям. В принципе возможно, что все близкое сходство между свиньями и лошадьми (текст их цитохрома c различается лишь тремя буквами, а их организмы устроены практически по одному и тому же свойственному всем млекопитающим образцу) возникло благодаря поразительному совпадению. Причина, по которой мы так не считаем, состоит в том, что у свиней неизмеримо больше общих черт с лошадьми, чем с дрожжами. Бесспорно, в том, что касается одной-единственной буквы ДНК, свиньи выглядят ближе к дрожжам, чем к лошадям, но это теряется на фоне миллионов других признаков, свидетельствующих о противоположном. Данное рассуждение базируется на принципе экономии. Предполагая, что свиньи родственнее лошадям, мы вынуждены допустить только одно случайное совпадение. А предположив, что они родственнее дрожжам, мы должны будем постулировать непомерно огромную и невероятную цепь случайностей, приведшую ко стольким независимо приобретенным чертам сходства.
