Наука Плоского мира. Книга 3. Часы Дарвина - [93]
Нет никаких сомнений в том, что ДНК имеет большое значение для жизни на Земле. На деле же новые открытия, меняющие наше представление об эволюции, генетике, росте и многообразии живых существ, совершаются каждый месяц. Это тема настолько обширна, что мы здесь можем разве что показать несколько важных открытий и объяснить, в чем заключается их важность.
Подобно тому, как Эйнштейн заменил Ньютона в физике, в основных положениях биологии тоже состоялась большая революция, и у нас сложилось другое, более универсальное представление о движущей силе эволюции. Если «народ» считает: «У меня появилась новая мутация. Я стал новым организмом. Принесет ли это мне пользу?», то современные биологи рассуждают иначе.
Наша народная история эволюции испещрена ошибками. На самом деле мы умышленно составили ее таким образом, чтобы каждая отдельная деталь содержала ошибку. Тем не менее она не сильно отличается от множества научно-популярных книг и телевизионных передач. Она предполагает, что современные простейшие животные приходятся нам предками – в то время как на самом деле они наши двоюродные братья. А также что мы «произошли» от обезьян, хотя обезьяноподобный предок человека был тем же существом, что и человекоподобный предок современной обезьяны. И еще серьезнее в ней подразумевается, что мутации генетического материала, изменения, на которые должен влиять естественный отбор, – а именно те, среди которых и происходит отбор, – либо оцениваются сразу же по появлении и помечаются ярлыком «плохо» (тогда организм вымирает либо не оставляет потомства) или «хорошо» (организм оставляет потомство после себя).
До начала 1960-х большинство биологов тоже так полагало. А в 1950-х двое известных ученых Дж. Б. С. Холдейн и сэр Рональд Фишер написали важные статьи, в которых и изложили эти взгляды. Они считали, что из популяции в 1000 особей лишь треть продолжателей может «потеряться» из-за плохих генов или быть вытеснена организмами с лучшими их вариантами, не приведя к вымиранию этой популяции. Они подсчитали, что лишь десять генов могу иметь варианты (так называемые «аллели»), количество которых возрастало или уменьшалось пропорционально размеру популяции. Вероятно, таким образом могло изменяться и двадцать генов, если они по своей «приспособленности» не отличались от обычных аллелей. Такое представление о популяции подразумевало, что практически все особи того или иного вида обладают почти одинаковым набором генов – кроме нескольких носителей хороших аллелей, которые появляются извне и побеждают, и плохих, которые устраняются[66]. Эти исключения и были мутантами, красиво, но глупо изображаемыми в научно-фантастических фильмах.
Как бы то ни было, в начале 1960-х годов группа Ричарда Левонтина пошла новым путем исследования генетики диких (да и вообще любых) организмов. Они решили узнать, сколько вариантов общих белков можно обнаружить в крови или клеточных экстрактах. Если существовал только один вариант, то организм получал одинаковые аллели от обоих родителей; для такого случая придуман специальный термин – «гомозиготность». Если два варианта – по одному от каждого родителя, это называется «гетерозиготностью».
То, что они обнаружили, никак не вписывалось в картину Фишера – Холдейна.
Они выяснили – и это позже многократно подтвердилось в тысячах диких популяций, – что у большинства организмов около 10 % генов являются гетерозиготными. Сейчас благодаря проекту «Геном человека» мы знаем, что имеем около 34 000 генов. Значит, гетерозиготны примерно из них 3400, а не десять, как предполагали Холдейн и Фишер.
Более того, если взять образцы разных организмов, то окажется, что около трети всех генов имеют различные аллели. Некоторые из них встречаются редко, но немало и таких, которые присутствуют более чем у 1 % популяции.
Истинная картина генной структуры популяций никоим образом не может быть согласована с классическим представлением популяционной генетики. Естественный отбор почти всегда должен распознавать различные комбинации древних мутаций. Дело не в появлении новых мутаций, которые сразу же проходят через отбор, – они обычно задерживаются на миллионы лет до тех пор, пока естественный отбор не обращает на это внимания и не выбрасывает их.
Сейчас, оглядываясь на прошлое, кажется очевидным, что все современные породы собак были «доступными» и для первых одомашненных волков – в том смысле, что необходимые аллели уже тогда существовали где-то в их популяции. У современных собак просто не было столько времени, чтобы накопить все необходимые мутации. Дарвин знал и о множестве загадочных и очевидных вариаций голубей. Но его последователи, шедшие по горячим следам молекулярных основ жизни, упустили волков и голубей из виду. И даже почти забыли о клетках. ДНК оказалась довольно сложной: клеточную биологию, казалось, невозможно понять, что уж говорить о самих организмах…
Для нашего представления о наследственности и эволюции открытие Левонтина стало знаменательным переломным моментом. Оно было как минимум столь же разительным, что и гораздо более растиражированная революция, заменившая ньютонову физику эйнштейновой, и, возможно, даже имело большее значение. Мы скоро увидим, что за последний год или около того был проведен еще один, даже более разительный пересмотр нашего представления об управлении клеточной биологией и развитием генов. Все учение о ДНК, матричной РНК и белках подверглось проверке на соответствие действительности, и внутренние «аудиторы» от науки признали его таким же древним, как популяционная генетика Фишера.
