Виктор Ефременко - Социобиология человека. МЭМы – новый взгляд. Социальная (культурная) эволюция
Как же получается, что одинаковые клетки зародыша, имеющие одинаковую программу поведения и находящиеся, казалось бы, в одинаковых условиях, всё-таки ведут себя по-разному? Дело в том, что они на самом деле находятся в разных условиях – это получается само собой в процессе деления клеток. Кто-то оказался внутри, кто-то снаружи, кто-то снизу, кто-то сверху, в ком-то концентрация вещества «А» высокая (потому что данная клетка сформировалась из той части яйцеклетки, где этого вещества было много), а в ком-то вещества «А» мало.
Еще у клеток может быть «счетчик делений», который сообщает им, сколько раз яйцеклетка уже поделилась. Этот счетчик тоже химический: в яйцеклетке изначально были определенные вещества, запас которых не пополняется во время развития зародыша, и по тому, сколько в клетке осталось этих веществ, можно понять, сколько делений прошло с момента начала развития.
Итак, основной принцип, лежащий в основе онтогенеза многоклеточных, состоит в том, что онтогенез – это процесс самосборки упорядоченных многоклеточных структур, формирующихся за счет согласованного поведения множества индивидуальных модулей (клеток), причем все эти модули изначально следуют одному и тому же набору «правил поведения», закодированному в геноме, причем в поведении этих клеток присутствует неустранимый элемент случайности.
Согласованное поведение не подразумевает, что модули между собой общаются и согласовывают свое поведение. Представьте себе, что по летнему городу гуляют люди, некоторые по делам, другие просто отдыхают. Но вот вдруг пошел дождь, и люди все попрятались – кто под близ расположенные крыши, кто в магазин, кто достал зонт. Не договариваясь, но учитывая поведение друг друга люди выполнили однотипные действия по защите себя от дождя. Такое поведение и называем самосогласованным. Все люди не побежали прятаться под одну крышу – каждый сам нашёл себе убежище.
Геном зиготы не содержит ничего похожего на «чертеж» организма. Между элементами чертежа и элементами изделия, как правило, существует соответствие «один к одному» (изоморфизм). Каждый элемент чертежа соответствует определенному элементу изделия и наоборот. В геноме зиготы ничего такого нет. Между частями (признаками) организма и частями генома (генами, локусами) нет соотношения «один к одному»: большинство признаков зависит от множества генов и наоборот.
Если бы развитие шло не путем самоорганизации на основе программы, а по чертежу, нам было бы труднее эволюционировать. Лет сто назад, когда мы еще не знали законов развития эмбриона, многое в эволюции казалось непонятным. Например, некоторые удивлялись, как могут в процессе эволюции удлиниться все четыре ноги одновременно – ведь для этого нужно, чтобы мутации одновременно изменили длину сразу всех четырех ног! Действительно, если бы в геноме был записан чертеж организма, то потребовалось бы внести в этот чертеж целых четыре поправки, чтобы увеличить длину четырех ног. Теперь-то мы знаем, что развитие идет по программе, в которую достаточно внести всего одно изменение, чтобы длина всех четырех конечностей изменилась, причем изменилась одинаково.
Математики говорят, что закодировать в геноме чертеж животного было бы намного сложнее, чем такую программу. Эта программа, как ни странно, сама по себе гораздо проще, чем получающийся в результате организм. Ведь организм (фенотип) получается в результате самосборки.
Ход онтогенеза определяется генно-регуляторными сетями (каскадами). В них участвуют сигнальные белки и др. вещества («морфогены» выделяются клеткой в окружающее межклеточное пространство), рецепторы, транскрипционные факторы, малые регуляторные РНК. Энхансеры (сайты связывания ТФ) в регуляторных областях генов-регуляторов – важный компонент «генетической программы развития». От энхасеров зависит, какими переключателями (а значит, где и когда) будет включаться данный ген.
У всех животных за разметку эмбриона вдоль передне-задней оси отвечает особое семейство генов – HOX-гены. Сначала их нашли у дрозофилы, затем у всех животных.
Открытие сходных Hox-генов у разных типов животных заставило по-новому взглянуть на морфогенез животных и его преобразования в ходе эволюции. Стало ясно, что, изменив один ген или время (или место) его включения, можно трансформировать, создать, удалить или перенести в другое место сразу целый орган, сохранив при этом общий план строения.
Hox-гены у дрозофилы, человека и многих других животных располагаются в хромосоме в строгом порядке, в том самом, в котором происходит дифференцировка основных частей тела двусторонне симметричного животного. Сначала у раннего эмбриона начинают работать гены, отвечающие за строение органов на голове, затем на груди, затем гены начинают оформлять и хвостовую часть.
Кроме НОХ-генов, существует много других регуляторов развития. Для большинства характерна плейотропность. Плейотропность – множественность функций и фенотипических проявлений. Один и тот же ген-регулятор (ТФ) может регулировать несколько совершенно разных процессов на разных стадиях эмбрионального развития. Это «профессиональные переключатели», которым в принципе все равно, что переключать (был бы у регулируемого гена нужный энхансер). Поэтому в ходе эволюции под их управление легко могут попасть новые «подпрограммы». Так возникают новые признаки.
Итак, онтогенез – это процесс самоорганизации, в ходе которого из согласованных действий множества одинаково запрограммированных клеток, следующих сравнительно простому набору правил поведения, «самозарождаются» сложные многоклеточные структуры.
Наличие в программе развития отрицательных обратных связей (ООС) является необходимым условием для формирования сколько-нибудь сложного, упорядоченного фенотипа.
Для стабилизации признака, нестабильно воспроизводящегося в онтогенезе, часто нельзя обойтись без усложнения генетической программы развития, без добавления в нее дополнительных регуляторных контуров с ООС.
Отбор на стабильность должен вести к усложнению программы развития. То есть отбор, просто отсеивающий «уродцев», в перспективе способствует развитию новых генно-регуляторных контуров, повышающих стабильность воспроизведения «нормального» фенотипа.
Эти неизбежно возникающие отрицательные обратные связи и специальные стабилизирующие механизмы придают онтогенезу помехоустойчивость (или эквифинальность – т.е. одинаковый конечный результат при разных нарушениях в ходе развития). ООС позволяют онтогенезу компенсировать разные непредвиденные помехи и приходить, невзирая на них, к более или менее «нормальному» итоговому фенотипу. Фокус тут, в том, что регуляторный контур, развившийся для компенсации каких-то помех, возникающих по некоторой одной причине, будет с тем же успехом компенсировать такие же помехи, возникающие по любым другим причинам. В том числе – по причинам, которые не были изначально предусмотрены программистом (адаптациями генома).
В результате морфологическое разнообразие, порождаемое мутациями, оказывается в целом гораздо меньше, чем разнообразие самих мутаций. Это позволяет говорить о «канализированности» эволюционных преобразований онтогенеза, о наличии в нем ограниченного числа альтернативных путей.
7. Появление человека. Разум и социализация
В экологическом отношении Homo sapiens – совершенно особый вид. Не выделяясь никакими особыми физическими качествами, он занял доминирующее положение среди всех видов на планете Земля. Единственное чем он отличается от всех видов это разум.
Головной мозг Homo чрезвычайно увеличился в течение относительно короткого промежутка эволюционного времени. Три миллиона лет назад объем черепа взрослого австралопитека составлял 400—500 куб. см, Два миллиона лет спустя его предполагаемый потомок Homo erectus имел мозг с объемом уже около 1000 куб. см. В течение следующего миллиона лет произошло его увеличение до 900—2000 куб. см у современного Homo sapiens.
В книге «Социобиология: новый синтез» Э. О. Уилсон задаётся вопросом, на который попытаемся здесь ответить:
«Какие особенности окружающей обстановки побудили гоминид адаптироваться иначе, чем других приматов, и начать их уникальный путь эволюции?»
Подробно о происхождении и эволюции человека можно прочитать в недавно вышедшей книге А. Маркова (Эволюция человека. В 2 книгах. 2011г). Эта книга основана на последних исследованиях в антропологии, генетике и эволюционной психологии.
Моя же задача показать те факторы, которые сделали возможным и даже неизбежным, возникновение человека из HS на новой ветви эволюции, на которой развивается только человек, ветви эволюции, которая получила название социальная или культурная эволюция.
