Горизонтальный перенос генов и его роль в эволюции

Долгое время эволюционная теория базировалась на представлении о том, что виды не могут обмениваться друг с другом наследственной информацией. Как только вид делится на два, и между ними возникает репродуктивная изоляция, они эволюционируют дальше сами по себе по схеме "случайные мутации + естественный отбор". На этом основывалась и Дарвиновская схема дивергенции, и столь модный на Западе кладизм – "филогенетическая систематика", и все "эволюционные деревья" и иные реконструкции исторического развития биоты. Однако расчеты показывали, что при такой изолированной эволюции отдельных видов на основе случайных мутаций и отбора жизнь просто не успела бы за сравнительно недолгий срок своего существования (4 млрд. лет) развиться от простейших форм до таких высокоорганизованных, как млекопитающие и человек.

С открытием горизонтального переноса генов между разными видами и даже царствами живых организмов (в последнее время получено множество доказательств, см. ниже) ситуация изменилась, и эволюция предстает в совершенно ином свете. Получается, что любое "удачное изобретение" одного из видов становится доступным и может быть заимствовано всеми остальными. Биосфера теперь представляется единой информационной средой, в которой вирусы и различные мобильные генетические элементы распространяют информацию примерно так же, как в человеческом обществе благодаря устной и письменной речи достижения и открытия одних людей становятся известными другим и могут ими использоваться.

Конечно, этот процесс горизонтального обмена вовсе не является бесконтрольным и неорганиченным. Он более-менее таков только у прокариот, которые действительно обмениваются генами достаточно свободно и в каком-то смысле могут рассматриваться как единый, огромный и невероятно полиморфный вид. Эукариоты выработали специальные сложные адаптации для того, чтобы ограничивать и контролировать этот процесс. Важнейшими из этих адаптаций являются половое размножение и репродуктивная изоляция видов (изоляция, конечно, тоже не абсолютная); собственно, именно появление полового размножения и репродуктивной изоляции и привело к формированию нового класса биологических систем – эндогамных видов. Но и эукариоты способны заимствовать чужие гены. Например, показано, как анаэробная паразитическая амеба (эукариотический организм) "позаимствовала" у бактерий гены ферментов анаэробного метаболизма (см. ниже в подборке рефератов).

Если уж у Бога (или Природы) была возможность создать механизм горизонтального переноса и тем самым колоссально ускорить прогрессивную эволюцию, поскольку вся биота тем самым фактически превращается в единую "лабораторию" по изобретению новых полезных наследственных признаков, то просто глупо было бы отказаться от такого механизма интеграции или полностью запретить его у высших организмов.

Горизонтальный перенос генов у архей и бактерий (из доклада С.В.Шестакова)
Вид	число генов в геноме	перенесенные гены
		количество	% в геноме
АРХЕИ Archaeoglobus fulgidus Methanococcus jannaschii Pyrococcus horikoshii Aeropyrum pernix	2407 1715 2064 2694	179 77 154 370	8.4 5.0 7.6 14.0
ПАТОГЕННЫЕ БАКТЕРИИ Mycoplasma pneumoniae Chlamydia trachomatis Rickettsia prowazekii Treponema pallidum Haemophilus influenzae Helicobacter pylori Mycobacterium tuberculosis	677 894 834 1031 1709 1553 3918	39 36 28 77 96 89 187	5.9 4.3 3.6 8.3 6.2 6.4 5.0
СВОБОДНОЖИВУЩИЕ БАКТЕРИИ Aquifex aeolicus Thermotoga maritima Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Bacillus subtilis Synechocystis sp.	1552 1846 4289 4036 4110 3169	72 198 381 411 537 219*	4.8 11.6 9.6 10.1 14.8 7.5
Из обзора: Koonin E.V., Makarova K.S., Arvind L. 2001. Annual Rev. Microbiol. v.55: 709-42