Эволюция всего - Ридли Мэтт
Процесс этот продолжается. Эпигенетика представляет собой уважаемую область генетики, изучающую влияние изменений ДНК, возникших в результате внешних воздействий на ранних этапах развития организма, на жизнь взрослого организма. Хотя большинство подобных модификаций никак не влияют на формирование сперматозоидов и яйцеклеток, немногие, возможно, передаются следующему поколению. Например, некоторые генетические нарушения, по-видимому, проявляются по-разному в зависимости от того, приобретен ли мутантный ген от отца или от матери (то есть несут на себе «штамп» половой специфичности). В одном исследовании было заявлено об обнаружении полового различия в продолжительности жизни шведов в зависимости от того, голодали ли их дедушки и бабушки в молодости. На основании подобных немногочисленных исследований с нечеткими результатами современные приверженцы идей Ламарка пытаются возродить к жизни теорию этого французского аристократа XVIII в. В 2005 г. Эва Яблонка и Мэрион Лэмб писали: «Дарвиновская эволюция может включать в себя ламарковские процессы… поскольку наследуемые вариации, на которые действует отбор, не полностью независимы от функции; некоторые из них индуцированы или “приобретены” под действием внешних условий».
Однако доказательств подобных утверждений по-прежнему немного. Все данные показывают, что эпигенетическое состояние ДНК переустанавливается в каждом поколении, но, даже если этого не происходит, объем информации, приобретенной за счет эпигенетических модификаций, ничтожен по сравнению с объемом информации, передающейся генетическим путем. Кроме того, оригинальные эксперименты на мышах показывают, что вся информация, необходимая для усвоения эпигенетических модификаций, сама хранится в генетических последовательностях. Таким образом, даже эпигенетические механизмы эволюционировали путем старого и доброго дарвиновского метода отбора случайных мутаций. Здесь нет места для преднамеренных изменений. А мотивы, поддерживающие веру в эпигенетику Ламарка, совершенно очевидны. Как пишет Дэвид Хейг из Гарварда, «разочарование Яблонки и Лэмб в неодарвинизме связано с превосходством, приписываемым ненаправленному, случайному накоплению наследуемых вариаций». Хейг также пишет о том, что «все еще не услышал удовлетворительного объяснения, почему наследование приобретенных признаков подразумевает преднамеренность». Другими словами, даже если вы сможете доказать наличие ламаркизма в эпигенетике, это не отменяет случайного механизма эволюционных изменений.
Фактор культуры в генетической эволюцииНа самом деле, существует способ включения приобретенных признаков в генетический материал, но процесс этот осуществляется на протяжении многих поколений и целиком и полностью подчиняется теории Дарвина. Речь идет о так называемом эффекте Болдуина. Виды, которые на протяжении многих поколений постоянно подвергаются определенному воздействию, в конечном итоге получают потомство, обладающее способностью справляться с этим воздействием на генетическом уровне. В чем здесь дело? Потомство, которое в результате случайного отбора от начала жизни способно справляться с каким-либо воздействием, выживает с большей вероятностью, чем остальные. Таким образом, гены включают в себя опыт прошлых поколений. То, что однажды было усвоено, становится инстинктом.
Похожее, но не идентичное явление наблюдается на примере способности расщеплять молочный сахар лактозу, которой обладают потомки жителей Западной Европы и Восточной Африки. Немногие взрослые млекопитающие способны расщеплять лактозу, поскольку взрослые особи редко употребляют в пищу молоко. Однако у жителей этих двух частей света эволюционировала способность расщеплять лактозу даже в зрелом возрасте (у них не отключаются гены фермента лактазы). Это произошло в тех двух регионах, где люди впервые начали разводить домашний скот ради получения молока. Разве это не счастливое стечение обстоятельств? Люди могли расщеплять лактозу и поэтому изобрели производство молока! Нет, все не так. Генетическое переключение стало результатом, а не причиной изобретения молочного производства. Но произошло это за счет случайных мутаций, обеспечивших неслучайную возможность выживания. Те люди, которые по счастливой случайности родились с мутацией, позволявшей сохранять способность переваривать молоко, были сильнее и здоровее тех, кто получал меньше пользы от молока. И поэтому такие люди процветали, а ген лактазы быстро распространился в популяции. При ближайшем рассмотрении такое закрепление опыта предков на генетическом уровне – это реальный подъемный кран, а не «небесный крюк».
Так невероятно сложно устроена живая природа, так нелогична идея спонтанно возникающей сложности, что даже самые убежденные дарвинисты в часы одинокого ночного бодрствования могут испытывать сомнения. Бес Баламут[14] нашептывает на ушко верующему «аргументы недоверия» (по выражению Ричарда Докинза), отвергнуть которые бывает чрезвычайно сложно, даже если человек понимает, что не следует искать божественный промысел там, где пока не хватает знаний.
Глава 4. Эволюция генов
Первоначала вещей, разумеется, вовсе невольноВсе остроумно в таком разместилися стройном порядкеИ о движеньях своих не условились раньше, конечно,Но, многократно свои положения в мире меняя,От бесконечных времен постоянным толчкам подвергаясь,Всякие виды пройдя сочетаний и разных движений,В расположенья они наконец попадают, из коихВся совокупность вещей получилась в теперешнем виде.Лукреций. О природе вещей. Книга 1, стихи 1021–1028Самой благодатной сферой для проявления современного невежества является область исследований, связанных с происхождением жизни. При всей достоверности, с которой биологи могут проследить происхождение сложных органов и организмов из простых протоклеток, происхождение самих этих протоклеток до сих пор скрыто во тьме. А когда люди чего-то не знают, они часто прибегают к объяснениям мистического толка. Когда молекулярный биолог Фрэнсис Крик, самый знаменитый материалист среди всех ученых, в 1970-х гг. начал рассуждать на тему «панспермии» (представлении о том, что жизнь была перенесена на Землю из космоса в виде микробных спор), многие сочли, что он становится мистиком. На самом деле, он говорил лишь о вероятности развития событий: учитывая возраст Земли по сравнению с возрастом всей Вселенной, вполне вероятно, что жизнь сначала зародилась на какой-то другой планете и распространилась оттуда в другие звездные системы. Но даже сам Крик понимал невозможность разрешения проблемы.
Жизнь заключается в противостоянии хаосу и росту энтропии (хотя бы в локальном масштабе) – в использовании информации для создания порядка из хаоса за счет расхода энергии. В осуществлении этих процессов важнейшую роль играют молекулы трех типов – ДНК для хранения информации, белки для создания упорядоченных структур и АТФ в качестве энергетической валюты. Как эти три фактора пришли в соответствие между собой – загадка, сравнимая с загадкой о происхождении курицы и яйца. ДНК нельзя создать без помощи белков, но и белки не могут возникнуть без ДНК. Что же касается энергии, каждое поколение бактерий использует такое количество АТФ, которое в 50 раз превышает собственную массу клеток. А ранние формы жизни должны были быть еще более расточительными, поскольку не имели современных молекулярных механизмов для сбора и хранения энергии. Откуда они брали необходимое количество АТФ?
По-видимому, тем «подъемным краном», который соединил между собой эти три элемента, были молекулы РНК, которые и по сей день выполняют в клетках множество важнейших функций и способны как хранить информацию, подобно ДНК, так и катализировать реакции, подобно белкам. Более того, РНК состоит из таких же оснований (рибозы с фосфатными группами), как и АТФ. По этой причине одна из наиболее распространенных теорий о возникновении жизни утверждает, что все началось с «мира РНК», в котором живые существа состояли из РНК, содержали гены на основе РНК и использовали элементы РНК в качестве энергетической валюты. Проблема в том, что даже такая система настолько дьявольски сложна, что трудно себе представить ее возникновение «с нуля». Как, например, эта система избежала рассеивания: как она удерживала все составляющие ее элементы и концентрировала энергию, не имея границ, подобных мембранам современных клеток? В «маленьких теплых прудах», которые Дарвин считал местом зарождения жизни, такие системы рассеивались бы слишком быстро.
