698

Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов

Поиск лекарства от малярии и токсоплазмоза привёл учёных к удивидельному открытию. И плазмодии, и токсоплазму убивает лекарство клиндамицин. В основном этот препарат применяется против токсоплазмы у больных СПИДом — ведь им нужно лекарство, которое можно применять годами без побочных эффектов. Его не используют для лечения малярии, потому что борьба с плазмодием занимает слишком много времени

Но он работает. Хотя, по идее не должен работать.

Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов Паразиты, Эволюционная биология, Генетика, Научпоп, Ричард Докинз, Длиннопост

На самом деле клиндамицин используется по большей части как антибиотик для уничтожения бактерий. Он склеивает в бактериях рибосомы — структуры, в которых формируются протеины.

В клетках-эукариотах совсем другие рибосомы, и клиндамицин на них не действует. Это хорошо, потому что иначе он убивал бы и человека. Но ведь токсоплазма и плазмодии— это не бактерии. У этих ребят есть ядро и митохондрии. Они откровенно ближе к нам, чем к бактериям. Тем не менее клиндамицин убивает и токсоплазму, и плазмодии.

Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов Паразиты, Эволюционная биология, Генетика, Научпоп, Ричард Докинз, Длиннопост

И вот тут ученые всерьез призадумались. Может быть все дело в ДНК внутри митохондрий, которую они, помимо прочего, используют для строительства собственных рибосом. Но нет - клиндамицин не разрушает и митохондриальные рибосомы.


В конце концов причина действия клиндомицина была найдена. У токсоплазмы был обнаружена ещё одна ДНК - внутри комплекса Гольджи - структуры, которая и сейчас вызывает больше вопросов, чем ответов.

И без этой ДНК токсоплазма гибнет.

И клиндомицин разрушает рибосомы, построенные при помощи этой самой третьей ДНК.

И всё стало просто и понятно.

Есть только одна проблема: это ДНК растения.

Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов Паразиты, Эволюционная биология, Генетика, Научпоп, Ричард Докинз, Длиннопост

Единственный способ понять, что такое токсоплазма сегодня и почему малярия — это зеленая болезнь, — погрузиться в прошлое на сотни миллионов лет. Истории развития подобных организмов не менее увлекательны, чем истории свободно- живущих существ. Они неразрывно связаны с эволюцией остальной жизни, уходящей в прошлое на 4 миллиарда лет. Более того, история паразитов — это в значительной степени история самой жизни.

Но реконструировать их историю нелегко. Как правило, паразиты бывают мягкими или, наоборот, хрупкими, а эти два состояния не слишком способствуют сохранению останков на века, а тем более на миллионы лет.

Использование метода сравнительного анализа ДНК позволило ученым бросить общий взгляд (хотя и очень приблизительный) на всю картину жизни на Земле.

.
Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов Паразиты, Эволюционная биология, Генетика, Научпоп, Ричард Докинз, Длиннопост

Многие организмы, занимающие ближайшие к основанию ветви, сегодня живут в кипящей воде, часто вокруг горячих гидротермальных источников. Это позволяет предположить, что четыре миллиарда лет назад жизнь зародилась при схожих условиях. Молекулы, напоминающие по структуре гены, могли собраться внутри крохотных жировых капсул или, возможно, в жировой пленке на краях горячих источников. Прошли несчетные миллионы лет, и сформировались первые настоящие организмы — бактериеподобные существа, внутри которых свободно плавали гены. Из этого бактериального истока жизнь пошла разными путями. Археи продолжали вести преимущественно бактериальный образ жизни, тогда как третья ветвь — эукариоты с ДНК, сосредоточенной внутри ядра и энергией, исходящей из митохондрий, — приняли кардинально иную форму.

При этом виды, ведущие паразитический образ жизни, находятся на совершенно разных ветвях эволюционного древа. И ни на одной ветви вы не обнаружите вирусы.
Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов Паразиты, Эволюционная биология, Генетика, Научпоп, Ричард Докинз, Длиннопост

Причина в том, что вирусы, строго говоря, не являются живыми. У них нет внутреннего метаболизма, и они не могут размножаться самостоятельно. Это не более чем протеиновые оболочки, снабженные необходимыми инструментами для проникновения в клетку; оказавшись внутри, они заставляют захваченную клетку производить их копии.

Тем не менее вирусы тоже отмечены паразитическими чертами, которые можно обнаружить у таких существ, как трематоды: они процветают за счет хозяина, обманывают иммунную систему при помощи похожих уловок и иногда, заботясь о собственном распространении, могут даже изменить поведение хозяина.

Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов Паразиты, Эволюционная биология, Генетика, Научпоп, Ричард Докинз, Длиннопост

В 1970-х гг. английский биолог Ричард Докинз немного приоткрыл завесу над тайной вирусов. Может быть, они и не являются живыми в традиционном смысле этого слова, но главную задачу жизни выполняют: воспроизводят собственные гены. Докинз доказывал, что и животные, и микробы существуют ради одной и той же цели. Нам следовало бы рассматривать свои тела, их метаболизм и поведение лишь как инструменты, созданные генами для самовоспроизведения. В этом смысле человеческий мозг ничем не отличается от протеиновой оболочки, позволяющей вирусу проскользнуть в клетку. Это противоречивая точка зрения, и многие биологи считают, что она недопустимо преуменьшает сложность жизни на планете. Однако в отношении паразитизма она прекрасно применима. Для Докинза паразитизм состоит не в том, что делают конкретная вошь или колючеголовый червь. Паразитизм — это любой порядок вещей, при котором один комплект ДНК воспроизводится при помощи и за счет другого комплекта.


Здесь можно об этом почитать чуть более подробно:

Знаете ли вы, что такое "Естественный отбор"?

Эгоистичная ДНК

А еще подробнее - у самого Докинза в "Эгоистичном гене" и "Расширенном фенотипе".


Эта паразитическая ДНК может даже быть частью ваших собственных генов. Громадная доля генетического материала человека никак не задействована в работе организма и не делает ничего для блага тела, в котором находится. Эти гены не отвечают за рост волос или производство гемоглобина и не помогают другим генам делать свою работу. В них почти ничего нет, кроме инструкции о том, что они должны воспроизводиться быстрее, чем остальной геном. Некоторые из них производят энзимы, которые вырезают их из цепочки и вставляют в другое место вашей ДНК. Вскоре после их ухода к оставшемуся после них пространству приходят протеины, занятые поисками поврежденной ДНК. У человека парные гены, поэтому эти протеины могут воспользоваться неповрежденной копией и достроить недостающее по ее образцу. В результате появляется две копии ДНК.

Такие куски блуждающего генетического материала иногда называют эгоистичной ДНК, или генетическими паразитами. Они используют хозяина — другие гены — для самовоспроизводства. Как и более традиционные паразиты, генетические паразиты способны навредить хозяину. Вставая в геном на случайное место, они могут вызвать болезнь. А поскольку генетические паразиты воспроизводятся быстрее, чем обычные гены, они успели наводнить собой геномы многих хозяев, включая и геном человека.

Родители передают своих генетических паразитов детям, поэтому мы можем рассортировать эгоистичную ДНК на семьи, обнаружить среди этих генов потомков общего предка, жившего когда-то в общем предке их хозяев. Среди генетических паразитов существуют собственные династии, которые, как и человеческие династии, переживают взлеты и падения. Когда ген — основатель династии впервые появляется в ДНК нового хозяина, он начинает копироваться в бешеном темпе, набивая ген хозяина паразитами. (Я говорю здесь о бешеном темпе по эволюционным меркам — речь может идти о тысячах лет.) Однако генетические паразиты — небрежные копировщики, у них часто получаются дефектные копии, которые не могут воспроизводить себя и просто засоряют ДНК хозяина. Поэтому генетическим паразитам в любой момент грозит «вымирание» по собственной вине.

Избежать такого конца они могут посредством небольшой вспышки эволюционного обновления. Некоторые генетические паразиты крадут у хозяина гены, при помощи которых сооружают себе протеиновую оболочку. Они становятся вирусами, способными покинуть собственную клетку и инфицировать другие.

Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов Паразиты, Эволюционная биология, Генетика, Научпоп, Ричард Докинз, Длиннопост

Некоторые из этих отщепенцев ухитряются даже заражать другие виды. Вероятно, их уносят прочь и «дарят» новому хозяину паразиты (вроде клещей), хотя иногда их прыжки настолько длинны, что трудно представить, как это вообще могло произойти. Как могло получиться, к примеру, что пресноводный плоский червь, океанская гидра и сухопутный жук обзавелись одним и тем же генетическим паразитом?

Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов Паразиты, Эволюционная биология, Генетика, Научпоп, Ричард Докинз, Длиннопост

Если сегодня вирусы и генетические паразиты—дело обычное, то четыре миллиарда лет назад паразитизм, вполне возможно, свирепствовал куда сильнее. В настоящее время любой организм — будь то бактерия или красное дерево — несет в себе гены, объединенные в мощные структуры. Они могут аккуратно копировать себя, передавая следующему поколению, и защититься от генов-обманщиков. Но, как считают некоторые биологи, в дни юности Земли гены были едва сформированы и практически не могли работать согласованно. Они свободно переходили от одного микроба к другому, включались в различные геномы и выходили из них посредством своего рода всемирной микробной сети. Гены, способные обманом заставить другие гены копировать их, получали большие шансы на выживание и распространение. Со временем из объединений генов сформировались отдельные организмы, но они по-прежнему обменивались ДНК так беспорядочно, что биологу было бы трудно классифицировать эти существа по видам.

Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов Паразиты, Эволюционная биология, Генетика, Научпоп, Ричард Докинз, Длиннопост

Несмотря на трудности, подлинные организмы все же умудрялись развиваться. Вероятно,  гены научились работать согласованно и отсекать гены-обманщики, а значит, эти организмы смогли правильно воспроизводить себя. Вероятно, именно в это время жизнь разделилась на три большие ветви: бактерии, археи и эукариоты. Некоторые из первых микробов научились извлекать энергию из химических веществ, которые скапливаются на краях гидротермальных источников. Со временем —через сотню-другую миллионов лет — некоторые кланы бактерий освоили энергию света. Их отходами кормились другие бактерии. Третьи превратились в хищников и начали заглатывать отдельно живущие бактерии. Генетические паразиты продолжали существовать за счет всех этих разных микробов, хотя хозяева начали потихоньку брать над ними верх.


Но, по мере того как жизнь выходила на новые и новые уровни сложности, появлялись и новые типы паразитов. Некоторые истинные организмы, появившись, тоже выбрали паразитический образ жизни. Существует несколько правдоподобных гипотез их возникновения, и все они могут быть верны в том или ином случае. Одна такая история начинается с того, что некий хищный микроб проглотил то, что должно было стать его следующим обедом. Он открыл в своей мембране отверстие, поглотил жертву и собрался было разделать добычу, но дело почему-то застопорилось. Добыча сидела в «животе» микроба-хищника и не желала перевариваться.

Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов Паразиты, Эволюционная биология, Генетика, Научпоп, Ричард Докинз, Длиннопост

Ситуация кардинально поменялась: жертва смогла урвать немного пищи из неудачливого хищника, прежде чем ее «выплюнули». Эта дополнительная пища—да и временное укрытие от более удачливых хищников—помогло жертве; она стала размножаться быстрее, чем при обычных обстоятельствах. В этом случае естественный отбор должен был сделать гены, которые помогли жертве уцелеть внутри хищника, более распространенными.

Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов Паразиты, Эволюционная биология, Генетика, Научпоп, Ричард Докинз, Длиннопост

Теперь уже «хищнику» пришлось отбиваться от бывшей жертвы, прикладывая для этого все больше и больше усилий. Если за то, чтобы отразить вторжение паразитов, нужно было платить слишком высокую цену, то некоторым хозяевам было выгоднее превратить паразита в постоянного жильца. При делении хозяина паразит тоже копировал свою ДНК и передавал ее следующим поколениям.


Паразит и хозяин, сведенные однажды судьбой, смогли в своих отношениях пойти одним из нескольких возможных путей. Паразит мог и дальше портить жизнь хозяину, а мог вместо этого стать полезным — скажем, взяться за выработку какого-нибудь протеина, который пригодился бы хозяину. Затем, через много поколений, граница между паразитом и хозяином могла начать размываться. Часть ДНК паразита могла случайно перекочевать в гены хозяина, а жизнедеятельность самого паразита могла ужаться до нескольких главных функций. При этом, по существу, два организма слились в один.


Чуть поподробнее можно почитать здесь:

Классификация паразитов с точки зрения расширенного фенотипа.


В настоящее время ученые расшифровали у многих микробов полный набор генов и видят в них признаки альтернатив, когда-то стоявших перед паразитами на эволюционном пути. Среди видов с полностью расшифрованным геномом — Rickettsia prowazekii, тифозная бактерия.

Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов Паразиты, Эволюционная биология, Генетика, Научпоп, Ричард Докинз, Длиннопост

Она проникает в клетку, всасывает ее питательные вещества и потребляет ее кислород, стремительно размножается, а затем просто разрывает хозяина. ДНК этого паразита очень похожа на ДНК в митохондриях — органеллах, обеспечивающих энергией каждую клетку нашего тела. Предками и Rickettsia, и митохондрий около трех миллиардов лет назад были, судя по всему, первобытные свободноживущие бактерии. Некоторые из их потомков оказались внутри ранних эукариот, причем ветвь, которая привела к Rickettsia, продолжила развитие по паразитическому пути, а предки митохондрии со временем мирно устроились внутри своих хозяев. Нашим предкам повезло заполучить такого паразита, как митохондрия. Бактерии, владеющие фотосинтезом, постепенно наполняли атмосферу кислородом, а митохондрии научили эукариот дышать им.


Сегодняшние эукариоты — продукт медленного процесса в духе пира во время чумы. После внедрения митохондрий несколько ветвей эукариот обзавелись собственными ручными бактериями. Эти бактерии владели искусством фотосинтеза, и новые хозяева обобрали их, оставив только способность обуздывать солнце хлоропласты. Эукариоты дали начало водорослям и сухопутным растениям, которые еще добавили кислорода в воздух. Мы дышим кислородом, а растения производят его в громадных количествах, и все благодаря паразитам в наших клетках.

Эта драма миллиардолетней давности объясняет, почему малярия — зеленая болезнь. Какой-то древний эукариот проглотил фотосинтезирующую бактерию и стал зеленой водорослью. Миллионы лет спустя одну из таких водорослей проглотил другой эукариот. Этот новый хозяин выпотрошил водоросль, отбросив ядро и митохондрию и сохранив только хлоропласт. Именно этот вор, укравший у вора, был предком Plasmodium и Toxoplasma. А вся эта последовательность событий, напоминающая матрешку, объясняет, почему малярию можно лечить антибиотиком, которые убивает бактерий: дело в том, что внутри плазмодия имеется бывшая бактерия, занятая каким-то жизненно важным делом.

Паразиты. Часть 10. Происхождение паразитов Паразиты, Эволюционная биология, Генетика, Научпоп, Ричард Докинз, Длиннопост

По книге Карла Циммера "Паразит. Царь природы".


Предыдущая часть:

Паразиты. Часть 9. Мир, какой он есть

Начало серии:

Паразиты. Часть 1. Первое знакомство и осознание

Лига биологов

5.2K постов12.8K подписчиков

Добавить пост

Правила сообщества

Правила сайта никем не отменялись.

Будьте вежливы и сдержаны.

Не разводите политоту, не тащите спам.


Пост-определялка.


Удаляются посты содержащие антинаучные и другие сомнительные идеи. Их авторы караются на месте.

Так как в сообществе отключена премодерация, могут проходить посты по тем или иным причинам не подходящие под формат сообщества. Такие посты переносятся в общую ленту, имейте в виду.

При желании ТС, можно перенести в сообщество недавно созданные посты подходящей тематики.


Если в пост закралась ошибка, не удивляйтесь, если администратор попросит её исправить.


Вбросы антинаучных идей и попросту различная глупость в комментариях расцениваются как развлечение для публики. Такие сообщения отдаются на растерзание толпе, как и их авторы, будь то тролли, адепты всех мастей или просто недальновидные личности.

Политика сообщества не предусматривает раздачу банов направо и налево, однако, если вы нарушаете покой пользователей – не обижайтесь.

Подробнее
Лучшие посты за сегодня
8546

Ещё не факт, что человек выбирает себе кота, а не наоборот

Ещё не факт, что человек выбирает себе кота, а не наоборот
7863

Как ты смеешь!

Как ты смеешь! Юмор, Грета Тунберг, Картинка с текстом, Netflix, Браззерс
Показать полностью 1
5674

Дискотека Авария

Дискотека Авария
5194

Добропорядочность до свадьбы доведёт

5082

Внимание, вопрос!

4883

Просклоняли по-жёсткому

Просклоняли по-жёсткому
4733

Защита родины

Защита родины Украина, Джо Байден, Родина, Защита, Скриншот, Комментарии на Пикабу, Политика
4669

Так и живём

Так и живём Юмор, Мемы, Заложенный нос, Картинка с текстом
4153

Скам

Скам Политика, Доллары, Юмор, Картинка с текстом, Экономика, США
4082

Что не так?

Что не так? Полиция, Алфавит, Картинка с текстом, Алкоголь
4056

История знакомства...

История знакомства... Знакомства, Интернет, Скриншот
История знакомства... Знакомства, Интернет, Скриншот
Показать полностью 2
4006

Как услышать несуществующий звук?

3873

Разнообразие Звёздных Войн

Разнообразие Звёздных Войн
3791

Нет добра... без худа?

3720

Скользкое объяснение

Скользкое объяснение
3588

Саня найдись!!!

3574

Я впервые вижу, чтобы так снимали рекламу

3457

Такая борьба за мир

Такая борьба за мир Политика, Карикатура, Цифровой рисунок, Повтор
Показать полностью 1
3442

Ответ на пост «Как услышать несуществующий звук?»

3336

Дождался

Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: