Карл Циммер - Эволюция: Триумф идеи

Подобно другим трансформациям, задокументированным в палеонтологической летописи, переход от сухопутных китов к водным, судя по всему, занял не один миллион лет, и скорость эволюционных изменений при этом была намного ниже, чем в процессе нынешних локальных взрывов, зафиксированных учеными среди диких животных (к примеру, среди гуппи Тринидада). Невозможно за короткий промежуток времени определить направление и структуру макроэволюционного сдвига, но факт остается фактом: если вы признаете микроэволюцию, макроэволюцию вам придется признать волей-неволей.

В 1982 г., после решения судьи Овертона о том, что «креационистская наука» — не наука, креационисты вынуждены были вернуться к истокам и искать новые методы, которые позволили бы им вернуть свои идеи в программу государственных школ. Сегодня их любимая тактика — просто убирать из своих заявлений всякие упоминания о Боге и Библии.

Новое поколение креационистов называет себя сторонниками теории разумного замысла. Жизнь, утверждают они, настолько сложна, что не могла появиться путем постепенной эволюции. Нет, ее непременно должен был кто-то придумать. «Кто конкретно выступил в роли дизайнера?» — можете вы спросить. Сторонники разумного замысла скромно оставляют этот вопрос открытым. Но традиционные креационисты видят в разумном замысле острое долото, с помощью которого можно вскрыть прочную скорлупу государственной школы. Книга «О пандах и людях» (1989), посвященная Разумному замыслу и предназначенная для детей, удостоилась восторженной рецензии от организации сторонников креационистской теории «Все ответы в Книге Бытия»: «Эта великолепная книга, предназначенная для использования в средней школе в качестве учебника, не затрагивает Библии, и тем не менее содержит креационистскую интерпретацию классических доказательств, которые можно найти в стандартных учебниках при изложении теории эволюции».

Сторонники разумного замысла утверждают, что находятся на переднем фронте науки. Вместо того чтобы нападать на эволюцию со старыми аргументами вроде недостающих звеньев и возраста планеты, они привлекают данные из биохимии и генетики. Они утверждают, что в молекулярных механизмах жизнедеятельности заключена неуменьшаемая сложность. Скажем, чтобы кровь в ране свернулась, запускается длинная цепочка химических реакций, результатом которых должны стать свертывающие молекулы. Исключите из этой цепочки любой элемент — и человек истечет кровью. Как в таком случае могла эволюция создать такой механизм из более простых частей?

Разумный замысел должен показаться вам знакомым. Это очередной виток рассуждений в духе Пейли о часах, пролежавших в пустыне 200 лет. Пейли заявлял, что, если вы встретили что-то сложное и состоящее из множества деталей, каждая из которых необходима для правильной работы, значит, вы встретили нечто искусственное, нечто такое, у чего непременно есть творец. Проблема аргументов Пейли в том, что для создания сложной конструкции не обязательно нужен конструктор.

Приведем пример. Легкие возникли у рыб задолго до появления первых сухопутных воздуходышащих позвоночных. И сегодня существуют примитивные воздуходышащие рыбы, такие, к примеру, как африканский многопер. Легкие помогают многоперу дышать, но абсолютной необходимости в них нет, поскольку рыба может получать кислород и через жабры. Однако дыша время от времени легкими, многопер может увеличить свою выносливость в плавании и доставить дополнительный кислород к сердцу. Около 360 млн лет назад одна из наследственных линий воздуходышащих рыб начала проводить некоторое время на суше. Постепенно время, проводимое этими животными без воды, увеличивалось, а мощные плавники приобретали способность держать вес тела при ходьбе. Со временем жабры исчезли совсем, и через несколько миллионов лет первые четвероногие стали полностью зависеть от легких. Этот процесс иллюстрируют окаменелости.

Здесь мы имеем сложную систему (тело четвероногого животного), которая окажется неработоспособной, если извлечь из нее всего одну деталь (легкие). И все же тщательное изучение окаменелостей и современных животных показывает, что сложность этой системы нельзя считать неуменьшаемой. Эволюция может добавить организму некую полезную систему — скажем, легкие, — в качестве дополнительной; необходимой эта анатомическая деталь станет много позже, и вот тогда уже удалить ее из организма будет действительно невозможно.

Примерно так же эволюция может создать сложную биохимическую систему из относительно простых предшественников. В последние годы ученым удалось сформулировать достаточно убедительные гипотезы по двум вопросам: как антарктические рыбы спасаются от замерзания и как сворачивается человеческая кровь.

Сначала о незамерзающей рыбе. Рыбы семейства нототениевых выживают при температурах ниже точки замерзания воды благодаря естественному антифризу в крови. Их печень вырабатывает особый белок, который связывается с поверхностью микроскопических ледяных кристаллов и блокирует их рост. Благодаря этому антифризу нототениевые прекрасно чувствуют себя в антарктических водах; на данный момент в семействе известно 94 вида, и каждый год обнаруживаются новые.

Производство антифриза — сложный процесс, а без него нототениевые непременно погибли бы. Но сложность процесса не означает, что он не мог появиться в результате эволюции. Биохимик Ци-Хин Чэн вместе с другими исследователями из Университета Иллинойса обнаружила некоторые данные, позволяющие представить, как мог появиться в процессе эволюции антифризный ген. Ученые выяснили, что ген этот сильно напоминает другой ген, представленный не в печени, а в поджелудочной железе. Там он вырабатывает пищеварительный фермент, который затем поступает в кишечник. Чэн обнаружила, что инструктаж по производству антифризных молекул содержится в последовательности из девяти оснований, которая повторяется в одном гене десятки раз. (Многократный повтор позволяет одному гену вырабатывать сразу много антифриза.) Оказалось, что эта же последовательность имеется и в составе гена, отвечающего за пищеварительный фермент. Единственная причина, по которой ген фермента не производит антифриз, состоит в том, что эта последовательность находится в части так называемой «избыточной ДНК», которая вырезается из гена, прежде чем по нему начинает строиться белок.

Чэн обнаружила и другие черты сходства между генами антифриза и пищеварительного фермента. В начале каждого из них есть последовательность, играющая роль транспортной этикетки, предписывающей клетке выделить белок, а не накапливать его внутри. Кстати говоря, эти этикетки почти полностью совпадают. А в конце каждого из генов есть команда клетке прекратить трансляцию ДНК в РНК; эти последовательности тоже почти совпадают.

Выяснив все это, Чэн разработала гипотезу происхождения гена, ответственного за антифриз. В какой-то момент в далеком прошлом ген пищеварительного фермента случайно был продублирован. Первоначальный экземпляр продолжал вырабатывать свой фермент, а лишняя копия претерпела несколько мутаций. Во-первых, интересующая нас последовательность из девяти оснований сдвинулась в другую часть гена, где ее перестали вырезать как избыточную и где она начала вырабатывать собственный белок — антифриз. Позже дополнительные мутации продублировали эту последовательность еще несколько раз, так чтобы ген мог производить больше белка-антифриза. Одновременно с увеличением антифризной части гена первоначальная часть, отвечавшая за производство фермента, исчезла. Со временем от старого гена остались только транспортная этикетка в начале и сигнал прекращения трансляции в конце.

Поскольку исходный пищеварительный фермент производится в поджелудочной железе, Чэн считает, что первоначально белок-антифриз вырабатывался там же. Поджелудочная железа производит множество пищеварительных ферментов, которые затем поступают в кишечник и помогают расщеплять пищу — но рыба, плавая в холодной воде, заглатывает ее, так что в первую очередь лед у нее должен образовываться именно в кишечнике. В результате примитивный белок-протеин в кишках позволил бы рыбе выжить в переохлажденных водах, где в противном случае она замерзла бы насмерть.

С течением времени эволюционировали и сигналы, которые дают команду на активизацию гена и, соответственно, определяют, где и когда активизируется ген антифриза. Вместо поджелудочной железы ген начал включаться в печени. Если поджелудочная железа посылает свои ферменты в кишечник, то печень может выпускать свои в кровеносную систему. Насытив кровь рыбы антифризом, она способна защитить все ее тело ото льда, помогая рыбе выдерживать еще более холодные температуры.