В реальности сериала «Звёздный путь» существуют злодейские инопланетяне Борги — обладая единым сознанием, они «ассимилируют» других существ, включая людей, для достижения цели — всемогущества. Именно об этих фантастических героях вспомнила геомикробиолог из Калифорнийского университета в Беркли (The University of California, Berkeley) Джиллиан Бэнфилд (Jillian F. Banfield), когда попыталась понять результаты изучения образцов ДНК, выделенных буквально из грязи. Она обнаружила странное линейное хромосомоподобное образование, включающее генетические последовательности различных, уже известных, микроорганизмов. Находка была неожиданностью, ведь речь идёт о новом типе генетического материала, неизвестно кому принадлежащего.
Учёным известно множество примеров ДНК-структур, как собранных в хромосомы, так и отдельных, не привязанных к отдельной клетке. Маленькие петлеобразные плазмиды, например, могут переходить от микроба к микробу, независимо от вида; и (что создаёт нам множество неудобств) переносить при этом гены, дающие защиту от антибиотиков.
Бэнфилд не занимается узкой темой горизонтального переноса генов. Интересы её лаборатории широки, в частности, она и аспирант Басем Аль-Шайеб (Basem Al-Shayeb) хотят изучить вирусы, которые заражают архей. Для этого берут образцы болотного грунта с глубины одного метра или более — именно там, в условиях недостатка кислорода, должны процветать археи и их вирусы. Затем они секвенируют каждый обнаруженный в образцах участок ДНК и используют специализированные программы для поиска характерных для предмета исследования генетических последовательностей.
«Мы начали с куска грязи и 10 триллионов кусочков ДНК», — говорит Бэнфилд. Образец содержал фрагмент ДНК длиной почти в 1 миллион оснований — и более половины генов оказались новыми. Этот линейный фрагмент отличался от обычного материала и характерным «рисунком» оснований в его начале и конце, и отдельными участками повторяющейся ДНК, и двумя местами в последовательности, где могла начаться дупликация ДНК, что указывало на то, что этот «Борг» способен делать копии самого себя. Всё вместе это наводило на мысль, что наблюдается не просто случайный набор генов.
После того, как первая последовательность Борга была найдена, исследователи начали поиск по доступным базам генетического материала микробов, чтобы понять, есть ли ещё где-нибудь нечто подобное. Оказалось, что сходные последовательности встречаются — в метагеноме грунтовых вод Колорадо. Первый предполагаемый Борг нашёлся на глубине около метра, с увеличением глубины их становится больше. Другие варианты обнаружены среди ДНК, найденной в образцах, собранных в заброшенной ртутной шахте в штате Калифорния, а также в русле реки Ист-Ривер в Колорадо.
В общей сложности удалось выделить 23 последовательности, которые, по мнению исследователей, могут быть Боргами, 19 из них обладают всеми характеристиками первого обнаруженного Борга. Некоторые из них имеют длину почти в 1 миллион оснований. Это рекордно много для известных нам элементов внехромосомной ДНК.
Везде, где найдены Борги, обнаруживалась и ДНК метаноокисляющих архей метанопереденов (Methanoperedens). Это, по мнению учёных, говорит о том, что Борги находятся внутри этого микроорганизма. К сожалению, метанопередены не культивируются в лаборатории, и подтвердить это подозрение довольно сложно. Однозначно же последовательность Борга не может быть полным геномом какого-либо микроба (в ней нет многих необходимых для полноценной жизни генов) и не похожа на вирус, который обычно заметно компактнее.
Каждый из Боргов, разновидности которых получили «цветные» имена (например, «оливковый» и «сиреневый»), включает в себя не только новые гены, но и узнаваемые; функции которых уже известны. Некоторые из них содержат гены, важные при переработке метана; эти гены, по-видимому, заимствованы у метанопереденов или подобных им организмов.
Метан — один из парниковых газов, многие микробы либо разрушают его, либо производят. Исследователи предполагают, что Борги как-то влияют на метановый цикл, возможно, повышая способность своего хозяина перерабатывать метан.
Банфилд признаётся, что она и её коллеги пока не знают, как возникли Борги. Но подозревают, что это последовательности, которые когда-то были геномами каких-то других архей, поглощённых метанопереденами и продолживших существовать уже внутри. В конце концов всё «лишнее» исчезло, осталась только ДНК, уже сильно модифицированная, но существующая отдельно от генетического материала хозяина.