Спонтанная эволюция: Позитивное будущее и как туда добраться - [70]

Случайные мутации? Никаких игральных костей!

При жизни ни Ламарк, ни Дарвин не имели возможности подтвердить собственные теоретические взгляды на эволюцию и наследственность, поскольку тогда еще не было соответствующих технологий. То, что эволюция согласуется и с ламаркизмом, и с дарвинизмом (скоро мы поговорим об этом подробнее), доказали позднейшие поколения ученых.

Экспериментальная генетика как наука официально зародилась в 1910 году (столетие спустя после того, как Ламарк выдвинул свою теорию), когда Томас Хант Морган обнаружил, что мутировавшая белоглазая фруктовая мушка способна производить в популяции красноглазых мушек белоглазое потомство. В ходе своих исследований Морган установил, что управляющие чертами гены представляют собой обособленные элементы внутри хромосомы, а факторы среды (такие, как радиация или токсины) способны стимулировать генетические мутации. Морган пришел к выводу, что никакие из внешних воздействий не могут точно предопределять тот или иной конечный результат мутации. Позже более сложные исследования окончательно убедили ученых в том, что генетические изменения непредсказуемы, — в точности как и полагал Дарвин.

В 1943 году генетические исследования, произведенные Сальвадором Лурия и Максом Дельбрюком, вроде бы раз и навсегда доказали, что мутации представляют собой чисто случайные события. Сначала ученые вырастили в питательном бульоне колонию генетически идентичных бактерий. Затем они разделили бактерии на равные части и поместили в разные чашки Петри для культивирования. Чашек получилось много. В эти идентичные культуры были внедрены бактериофаги — вирусы, которые заражают и убивают бактерии. Большинство бактерий погибло, однако некоторые продемонстрировали достаточную сопротивляемость вирусу, выжили и сформировали новые колонии. Чтобы определить, случайны ли эти мутации или же они являются результатом целенаправленного клеточного ответа на угрозу среды, Лурия и Дельбрюк проверили, насколько различаются по численности колонии выживших бактерий в разных чашках Петри. Ученые рассудили так: если мутации обусловлены целенаправленной адаптивной реакцией на новые условия среды, тогда колонии выживших бактерий в каждой чашке должны быть примерно одинаковыми по численности. Если же мутации — результат случайных процессов, размеры колоний в разных чашках будут значительно различаться.

Эксперимент показал, что численность выживших колоний в разных чашках Петри значительно различается. Лурия и Дельбрюк сделали вывод, что мутации происходят случайным образом, независимо от стимулов среды, и бактерии, которым посчастливилось выжить, приобрели нужную мутацию по чистой случайности. В течение последующих 45 лет было проведено множество экспериментов, подтвердивших результаты Лурии и Дельбрюка. В результате в науке утвердилось мнение, что все мутации случайны, а не направлены на обеспечение конкретных задач выживания в той ситуации, с которой столкнулся организм.

Итак, основываясь на своих наблюдениях, биологи сделали, казалось бы, неопровержимый вывод: мутации совершенно непредсказуемы; они никоим образом не связаны с настоящими или будущими потребностями организма. А поскольку эволюция происходит исключительно путем мутаций, они заключили, что у такой случайной эволюции нет никакой цели. Этот вывод наилучшим образом вписывается в концепцию сугубо материальной Вселенной, проповедуемую научным материализмом. В общем, теория осознанного Творения отступила перед теорией генетической «игры в кости». Было решено, что человек — всего лишь очередной случайный турист, материализовавшийся в биосфере в результате беспорядочных наследственных процессов.

Однако в 1988 году всемирно признанный генетик Джон Кэйрнс оспорил это научное верование в случайную эволюцию. Результаты оригинальных исследований Кэйрнса (он тоже работал с бактериями) были опубликованы в престижном британском журнале Nature в статье под названием «Происхождение мутантов». Кэйрнс взял бактерии, у которых был поврежден ген, отвечающий за производство энзима лактазы, необходимого для усвоения лактозы — сахара, присутствующего в молоке. Затем он поместил эти бактерии в культуры, где единственным питательным веществом была лактоза. Неспособные усваивать эту пищу, бактерии не могли ни расти, ни размножаться, поэтому ожидалось, что их колонии в ходе эксперимента не возникнут. Однако, как ни странно, во многих культурах бактериальные колонии все же образовались.

Повторно исследовав бактерии, с которых начинался эксперимент, Кэйрнс обнаружил, что в исходном посевочном материале мутировавших форм не было. Следовательно, заключил ученый, мутация гена, отвечающего за выработку лактазы, произошла после помещения бактерий в новую среду, а не до этого. Но если Лурия и Дельбрюк использовали в своих экспериментах вирусы, которые убивали бактерии почти мгновенно, то в экспериментах Кэйрнса микроорганизмы гибли от голода медленно. Иными словами, поместив бактерии в стрессовую ситуацию, Кэйрнс дал им достаточно времени для активизации внутренних механизмов мутации, чтобы они попытались выжить.