Отпор отбору

Автор специально выбрал подобный заголовок, чтобы привлечь внимание к проблеме, хотя можно было и помягче, например «Спор об отборе». Недавно мир с большой помпой отметил 150-летие выхода книги, автор которой предложил отбор как средство решения, как тогда казалось, всех проблем, связанных с происхождением видов, то есть биологических множеств, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. По поводу названия труда британца Н.В.Тимофеев-Ресовский, наш «зубр», как его назвал Д.Гранин, язвительно заметил, что в солидном томе рассказано очень многое, кроме того, как на самом деле виды возникают. Напомним также, что за шумом, связанным с полуторавековым юбилеем, совсем незаметно мелькнуло упоминание о двух веках, прошедших со дня выхода в свет «Философии зоологии» Ж.Б.Ламарка, в которой и была впервые обозначена проблема, названная автором «эволюция», то есть развитие жизни на Земле. Англичане шутят, что заслуга их соотечественника в том, что он сделал это слово, пришедшее «с континента», респектабельным в обществе до того, что лекции и споры на эту тему стали охотно посещать светские львицы, не говоря уже о дамах полусвета…

Происхождение видов и гены

Взяться за перо, вернее сесть за клавиатуру, меня сподвигнула совсем свежая книга J.Fodor и M.Piatelli-Palmarini «В чем Дарвин был неправ» (What Darwin Got Wrong), вышедшая в начале 2010 г. , на которую среагировал обозреватель солидного научного журнала, давшего рецензии заголовок: «Неверная атака на эволюцию» (А Misguided Attack on Evolution). В этих двух заголовках, как в осколке голограммы, отражена вся суть защитников отбора. Она заключается в известном правиле неэтичной диалектики, под которой афиняне понимали искусство ведения споров. Именно таким образом были решены судьбы Сократа и Аристотеля. Они говорили о проблемах славного полиса Афины, а их обвинили в совращении молодежи и атеизме.

Приведем «просмотры» Дарвина, в одном из которых он не виноват. Речь идет о том, что о биологических проблемах нельзя говорить, не упоминая гена (РНК или ДНК – это неважно). Надо признать, что и его защитники вынуждены признать этот факт, ставя перед менделевскими факторами отбор. Сразу отметим, что именно переоткрытие Менделя как раз и решило раз и навсегда проблему, на отсутствие решения которой указывал «зубр».

Со времен Аристотеля, считавшего дельфина рыбой, велись споры о том, что такое вид. После прихода в мир генетики вопрос тут же разрешился на хромосомном уровне, и споры ныне ведутся с привлечением конкретных геномных последовательностей. Генетика недаром зовется первой количественной наукой биологии. Такой же появилась оцифрованная антропология, самая до недавнего времени политизированная и идео логизированная наука. Сегодня без конкретных датировок не будет опубликована ни одна статья в серьезном журнале.

Итак, в силу исторических причин в труде о видах не было упоминания генов. Но в последующих книгах тоже не было упоминания Менделя с его факторами. Последний просмотр касается неандертальца, которого открыли за 3 года до выхода книги. Можно сказать, что в ХIX веке люди думали значительно медленнее, нежели сегодня. Но вторая книга о происхождении человека путем полового отбора тоже ни слова не говорит о неандертальце. Она просто повторила мысль Ламарка о том, что человек произошел от шимпанзе. Несомненная заслуга Дарвина в том, что он в 100 раз по сравнению с церковниками увеличил время жизни человека как вида, за что ему честь и хвала. Можно сказать, что из зерна этой мысли выросла антропология.

Другая свежая книга называется M.Yarus «Жизнь от РНК-мира: предок внутри» (Life from RNA World: the Ancestor Within), изданная в Гарварде. Открытие обратного синтеза ДНК на РНК и РНК-интерференции показало, что эволюция органического мира и его форм намного старше ДНК-содержащих клеток. Опубликованные ныне «генеалогические» древа многочисленных вирусных семейств показывают, что их развитие началось миллиарды лет назад. РНК в некоторых случаях обладают присущей им самим ферментативной активностью. Тот факт, что РНКаза «Dicer» после расщепления начинает переваривать и ДНК, свидетельствует о возможной молекулярной «войне» между РНК-миром и нарождающимися ДНК. При этом речь ни в коем случае не идет о клетках и даже вирусах, а о молекулах, которые способны принимать самые причудливые 3D, или кон-формационные, формы. Но если мы признаем развитие молекулярных форм на доклеточной стадии, то закономерен вопрос: а когда начинает действовать отбор, формирующий виды организмов, о котором нам поведали полтора века назад? В рассуждениях на эту тему необходимо учитывать явление эволюционной консервативности, результаты которой так любят приводить молекулярные биологи, исследующие геномы представителей разных царств живого.

Еще 20 лет назад я писал в своих научных статьях об эволюционной консервативности некоторых аминокислот в ферментах, сохраняющихся, начиная от вирусов и кончая человеком. Особенностью этих аминокислот является то, что они несут активный кислород или азот, способные производить квантовую нуклеофильную атаку последнего гамма-фосфата АТФ, в результате чего тот отщепляется с выделением энергии. Замена – экспериментальная или мутационная – этих аминокислот приводит к раковому перерождению клеток (в частности, карциноме мочевого пузыря).

Другой пример – из только что народившейся оптонейроге-нетики, которая научилась вносить светочувствительный белок (опсин) зеленых водорослей в нейроны мыши и макаки. Водорослевый протеин прекрасно работает в мембранах нервных клеток млекопитающих, отдаленных на эволюционной шкале времени от водорослей на 3 млрд лет, приводя после облучения лазерным лучом к генерации электрических разрядов нейронов.

В середине мая прошлого года опубликована статья, пришедшая из Университета Брандейса в Уолтхэме (штат Массачусетс, США) где показано родство последовательностей 23 белков, которые практически одинаковы у древнейших археобактерий, бактерий и эукариот. В клетках первых двух групп нет ядер, а последние (дрожжи) – с ядрами и хромосомами. Тем самым на протеиновом уровне доказаны единство и общность исходного предка всех трех царств и двух групп – про- и эукариот. В феврале 2010 г. то же самое было показано и на уровне микроРНК, которые, возможно, старше протеинов.

«Отборщики» стараются не замечать указанной консервативности и не говорить о раке, который жестокий отбор так и не смог удалить на протяжении сотен миллионов, если не миллиарда лет. За это время жизнь успела выйти на сушу и породить множество невообразимых форм и даже человека – единственный вид, который задумался о своем развитии. Если отбор и есть, то он, скорее, способствовал выработке молекулярных механизмов клеточного старения и апоптоза, представляющих собой мощные барьеры на пути дестабилизации генома и его озлокачествления. Эти барьеры позволяют прожить на нашей прекрасной планете десятки лет после завершения репродуктивного цикла, что в общем-то дано далеко не всем видам. Остается только гадать, как эти самые механизмы работают на геномном уровне.

Дискордантность близнецов

Этот термин, означающий в переводе рассогласование и расхождение, ввела в научный оборот Ш.Ауэрбах. Идентичные, или однояйцовые, близнецы знамениты тем, что между ними возможны любые пересадки органов и тканей, поскольку у них в силу чрезвычайно высокой «копий-ности» геномов очень близки последовательности генов лимфо-цитарных антигенов, запускающих механизм иммунного отторжения. Подобное отторжение возможно и при аутоиммунных заболеваниях, например сахарном диабете 1-го типа, или рассеянном склерозе, когда собственные лимфоциты (Т-хелперы, атакуемые ВИЧ) начинают атаковать клетки, синтезирующие инсулин, или оболочек нервных отростков. Ученые полагали, что после прочтения генома идентичной пары им удастся выявить те молекулярные отличия, которые характерны для больного близнеца по сравнению со здоровым.
 
В апреле прошлого года они опубликовали результаты сравнения, которые повергли их в уныние, поскольку им не удалось обнаружить дискордантности на геномном уровне. Таким образом, получается, что действие отбора оказалось разнонаправленным – у одного близнеца в здоровую, а другого в больную сторону. Но подобный «дуализм» как-то не вписывается в строгую научную парадигму причинно-следственных связей.

Видовыми близнецами или по крайней мере эволюционными кузенами были наши – анатомически современные – предки и неандертальцы, которые как вид существовали в два раза дольше, нежели мы. Наши предки пришли на просторы Евразии вслед за неандертальцами, которым предшествовал Homo erectus, который тоже «бежал» с Черного континента. Его следы найдены не только под Тбилиси, но также и в Китае и Индонезии. Недавно опубликованы результаты раскопок на индонезийском острове Флорес, в одной из пещер которого не так давно была сделана уникальнейшая находка низкорослых «хобби-тов». Их посчитали уменьшенной копией современного человека, но раскопки в центре острова одарили ученых каменными орудиями, возраст которых порядка миллиона лет. Это еще одно доказательство «пришествия» H.erectus в Азию.

Предки разных человеческих видов могли бежать из Африки, чтобы уйти от инфекций, поражающих мозг (сонная болезнь, малярия и т.д.). Так что путь наших предков на Ближний Восток через Эфиопию был вполне закономерным.

Все ждали публикации драфта неандертальского генома, и вот он появился. Сравнение двух геномов показало, что на просторах Евразии между нашими предками и неандертальцами был небольшой «бридинг», то есть смешение кровей (не более 2-4%). В африканских же геномах неандертальского присутствия не обнаружено, что говорит о геномной «чистоте» черной расы. Но к этому выводу генетики пришли уже около 2 лет назад: именно в африканском геноме накоплено максимальное количество мутаций, что говорит о его древности и «исходности». Сравнение геномов также вновь оживило дискуссию между сторонниками гипотезы происхождения человека «из Африки» и мультирегиональной, подразумевающей наличие нескольких центров параллельной эволюции предков человека.

Но пусть ученые спорят, нас же волнует совсем иной вопрос. Выше на примере рассеянного склероза у одного из идентичных близнецов говорилось о разнона-правленности «действия отбора». На примере эволюции предков человека мы также должны предположить эту самую разнона-правленность, чтобы не сойти с ума от шизофренического «расщепления». В одном случае отбор способствовал укоренению людей на землях их предков, в то время как для других благоприятным оказалось бегство. Отбор должен был каким-то образом благоприятствовать «бридингу» современного человека с неандертальцами, однако конечным результатом этого было вымирание последних, в то время как наши предки, должно быть, за счет этих самых 2-4% геномных следов получили мощный импульс своего развития. Что-то тут концы с концами логической цепи размышлений не вяжутся…

Назад к «пенне»

«Пенной» (реnna) римляне называли ость гусиного пера, откуда произошло английское реn – ручка. Людей уже не пересадить из современных авто на телегу. Дж.Томсон, открывший электрон, не мог себе вообразить изобретения лазера и мобильного телефона, не говоря уже о ноутбуке. Кстати открытие первой элементарной частицы произошло практически одновременно с переоткрытием законов Менделя, после чего досужие разговоры потеряли всякий смысл: давай результаты опытов, а мы их проверим и пойдем дальше.

Удивительно, что почти через век после книги Т.Моргана «Теория хромосомной наследственности» приходится спрашивать о том, как действует отбор. Однако после этого вопроса тебя начинают обвинять, что ты против эволюции. Но на самом деле геномика оказалась намного сложнее, чем раньше представлялось. Буквально с каждым свежим номером научных журналов приходится переосмысливать многое из того, что считалось твердо установленным. Автор книги об отборе 30 лет после своего плавания на «Бигле» работал над историями о клеверном луге, котах и мышах. Сейчас такую подборку можно, не выходя из дома, собрать за неделю чтения научных журналов. Но при этом через месяц придется писать новый фолиант, в котором придется многое пересмотреть. И это неудивительно, если учесть, с какой скоростью меняется мир вокруг нас и сколько нового открывается буквально каждый день.

Наиболее оптимальной стратегией сегодняшнего дня является спокойное признание того неоспоримого факта, что человек мало что знает о биологии живого. В отличие от школы, где ответ «не знаю» влечет за собой закономерную двойку, в реальной жизни он свидетельствует о вашем понимании сложности познания. Вместо этого приходят «отборщики» и заявляют, что они всё могут объяснить его действием, но не хотят сказать, как осуществляется это самое действие, а главное, когда оно вступает в силу. Если эволюция органических форм начинается на добиотической стадии, то мы должны признать «доживой» отбор, к тому же действующий в прямо противоположных направлениях, а это уже полный абсурд…

Кстати, давно замечено, что постулирование отбора делает жизнь и развитие ее форм зависимыми от внешней среды, то есть экологии. Различие же геномов идентичных близнецов доказывает, что она не нуждается во внешнем «подталкивании». Ей вполне хватает встроенного в геномы живых организмов и их паразитов внутреннего механизма изменений, которые с частотой 1 на 100 млн (а у вирусов и 1 на 1000) постоянно возникают под действием различного рода излучений, начиная от вроде бы нейтральных нейтрино и кончая квантами ультрафиолетового света. Вполне вероятно, что этого вечного – по сравнению со временем существования Земли – космического «движка» вполне хватило для запуска феномена жизни, приведшего к возникновению биосферы. А дальше пошло наращивание геномов и совершенствование систем защиты и поддержания их стабильности и баланса…

Игорь ЛАЛАЯНЦ, кандидат биологических наук.
По материалам Nature, Science.