Шмальгаузен contra Кімура, або ж Пристрасті навколо Дарвіна

17 грудня, 2004, 00:00 Роздрукувати Bипуск № 51, 17 грудня-24 грудня 2004р.
Відправити
Відправити

Что с человеком ни делай — он упорно ползет на кладбище М. Жванецький Теорія еволюції Чарльза Дар...

Что с человеком ни делай — он упорно ползет на кладбище

М. Жванецький

Теорія еволюції Чарльза Дарвіна, — поза всяким сумнівом, одна з найвідоміших наукових теорій, тож, як кожна наукова теорія, вона давно стала жертвою своєї популярності. Слова «боротьба за існування», «природний добір», «людина походить від мавпи» перетворилися на штампи, змісту яких уже не знає ніхто, крім вузьких фахівців. Більше того: розуміння еволюційної теорії Ч.Дарвіна в сучасному суспільстві дедалі більше наближається до ламарківського, або ж телеологічного (від грецького «телеос» — мета), яке панувало в освіченій Європі ХІХ століття, і це немало засмутило б самого Дарвіна.

У чому головна відмінність між теоріями — і головна помилка нашого сприйняття? Звісно, в розумінні базового поняття — поняття самої еволюції. В розумінні Ламарка (і більшості сучасних людей), еволюція — це процес змін, які спрямовані на пристосування та виживання. У Дарвіна ж еволюція — це, власне, процес змін. Еволюція — вічний рух. Еволюція — сам час, який іде завжди, але хто може сказати — куди?

Чому відбувається еволюція? Чому заступають одне одного на цій землі наукові теорії та біологічні види? Що примушує органи і цілі організми змінюватися до невпізнанності, зникати?

Український вчений початку минулого століття І.Шмальгаузен, один із найвизначніших послідовників Ч.Дарвіна у ХХ столітті, пояснював це так. Звичайно, в деяких випадках орган, що втратив своє значення через зміну умов життя, стає для свого носія прямо-таки шкідливим. У такому випадку тиск природного добору дуже швидко призведе до редукції (від латинського «reductio» — зменшувати) і навіть до повного зникнення цього органа, як це трапилося з крилами у літаючих комах океанічних островів: залишилися жити лише ті, в яких крила були недорозвинені, що завадило їм вилетіти за межі острова й потонути в морі. З покоління в покоління ця ознака, викликана певною мутацією, підтримувалась — чим менші крила, тим краще жила комаха, аж поки крила в комах не зникли майже зовсім. Але немає ніякого сумніву, що такого роду негативний добір ознаки, яка стала шкідливою в нових умовах, надзвичайно рідкісний. Найчастіше орган, що втратив своє значення, тим самим уже приречений на редукцію, зовсім незалежно від того, шкідливий він чи ні. Чому?

У математиці існує поняття необхідної і достатньої умови. Необхідною умовою є така, без якої певна дія не відбудеться. Але необхідна умова може бути як достатньою, так і недостатньою. Якщо вона не є достатньою, то дія також не відбудеться. Наприклад, наявність земного тяжіння є необхідною умовою для того, щоб цеглина впала на землю, але може бути недостатньою, якщо цю цеглину хтось тримає в руці. Якщо ж цеглину відпустити — сила тяжіння стане необхідною і достатньою умовою для падіння. Так само відбувається і у випадку редукції органів. Дарвін, а за ним і Шмальгаузен, постулювали, що втрата органом свого значення є необхідною і достатньою умовою для редукції й поступового зникнення цього органа, хоча через рівень розвитку тогочасної біологічної науки і не могли цього довести.

Тоді як Шмальгаузен у Києві займався розвитком і уточненням ідей Дарвіна, в Європі були вдруге відкриті менделевські закони спадковості. Генетика ставала дедалі популярнішою в біологічних наукових колах, зокрема тому, що до неї можна було застосувати математичнй апарат. Відтак до 30-х років ХХ століття сформувалась нова концепція — синтетична теорія еволюції, яка користується дарвінівським поняттям природного добору та математичними викладками популяційної генетики. Рішення виявилося настільки вдалим, що дарвінізм поступово замістився у вчених умах неодарвінізмом. Які ж головні ідеї неодарвінізму — синтетичної теорії еволюції? По-перше, при виникненні корисних мутацій поступово відбувається заміщення «менш вдалого» генетичного матеріалу на «більш вдалий», цей процес має назву позитивного природного добору. По друге, поліморфізм (одночасне існування обох форм) властивий стабілізуючому природному добору — ситуації, коли природа залишає існувати найбільш звичайних особин, усуваючи тих, хто надто відрізняється. Таким чином, ці два явища (заміщення і поліморфізм) розглядаються як принципово різні, викликані різними еволюційними силами.

У цьому ж ключі працював і японський дослідник М.Кімура, чия наукова концепція стала найбільш цитованою у відповідних наукових колах упродовж останніх десятиліть. Але розуміння еволюції Кімурою помітно відрізняється від синтетичної теорії еволюції. Його роботи були спробою пояснити нагромаджені в архівах генетики дані про молекулярну еволюцію білків. У 60-х роках він висунув так звану теорію нейтральної еволюції, суть якої ось у чому. Знаючи кількість генетичного матеріалу в популяції скінченних розмірів та обрахувавши ймовірність виникнення мутацій, він довів, що мутантний ген повинен з’являтися в популяції один раз на два роки. Але в такому разі організм — для підтримання чисельності популяції на постійному рівні та збереження позитивних змін — має залишити 22 тисячі нащадків для того, щоб один із них вижив і почав розмножуватися. Вражений цією величиною, Кімура продовжив обрахунки і врешті дійшов висновку, що пояснити ці дані збереженням позитивних мутацій шляхом дарвінівського добору — неможливо.

Виходячи з цього, він запропонував таке рішення: на молекулярному рівні мутації є переважно нейтральними (чи слабко шкідливими). Сильно шкідливі мутації також можливі, але вони швидко видаляються з популяції через загибель своїх носіїв. Але якщо молекулярні заміни переважно нейтральні, то як можлива прогресивна еволюція? І тут Кімура використовує таку концепцію: утворюються додаткові, надлишкові ділянки ДНК, які змінюються за рахунок випадкових мутацій — вони-то і є матеріалом для утворення нових, біологічно значимих генів. Таким чином, М.Кімура розглядає заміщення та поліморфізм як дві складові одного процесу.

Як же поводяться так звані нейтральні мутації Кімури на рівні органа і всього організму? Саме це питання у 2000 році вирішив розв’язати український вчений І.Дзеверін. Для аналізу цього явища він використав математичні викладки М.Кімури, описавши з їх допомогою поведінку сукупності мутацій у популяції за певний період часу. Нейтральна мутація вносить певну зміну до генетичної програми, але не порушує будови білка настільки, щоб він перестав працювати. Інакше кажучи, організм не вмирає, але певні порушення в нього залишаються. Далі — за Кімурою — ген «із порушенням» закріплюється в популяції і передається нащадкам. Нащадки також від цього не вмирають. І в них так само виникають певні порушення. Так відбувається у довгій серії поколінь. Врешті це порушення в будові приводить до того, що в організма редукується певний орган. Річ у тому, що на ранніх стадіях розвитку дуже велике значення для формування організму має явище під назвою ембріональна індукція. Воно полягає в тому, що одна тканина (орган) стимулює іншу тканину (орган) до розвитку. Для цього процесу величезне, якщо не головне, значення має чітка узгодженість у часі всіх подій.

Аби зрозуміти це явище, нам доведеться звернутися до трагедії Шекспіра «Ромео і Джульєтта». Закохані мають зустрітися в каплиці, де Джульєтта, що випила снодійне, лежить, як мертва. Ромео ж має прийти до неї, дочекатись її пробудження й забрати з собою. Але відбувається непередбачене, мутація в програмі дій закоханих. Ромео не отримує повідомлення і опиняється в каплиці, коли Джульєтта ще спить, тож він, вважаючи її за мертву, вбиває себе. Коли ж прокидається Джульєтта, Ромео вже мертвий, і тому вона також убиває себе. Щось подібне, на думку І. Шмальгаузена та І.Дзеверіна, відбувається і при редукції органа. Відбувається випадкова мутація, непередбачена помилка в геномі. Тканина, що має дати сигнал до розвитку органа, як той Ромео, починає діяти занадто рано. А тканина, що має відреагувати, сформувавши певний орган (наприклад, крила в комах), ще не готова до відповіді. Далі все відбувається за Шекспіром: коли тканина-Джульєтта нарешті прокидається, тканина-Ромео вже не подає ознак життя. І замість щасливої сім’ї утворюється два трупи, тобто, відходячи від аналогій, зменшений, недорозвинений орган. Слід зауважити, що орган зменшуватиметься і спотворюватиметься тим сильніше, чим більше помилок накопичиться при його розвитку. А помилки будуть, оскільки орган втратив своє функціональне значення і вади в його будові вже не є смертельними. Згодом цей орган в усій групі особин, чи то буде вид, чи популяція, взагалі перестане нормально формуватись, «виродків» ставатиме дедалі більше, «нормальних» особин — дедалі менше, причому в кожної цей орган буде по-своєму потворним. Через те ще однією ознакою втрати органом свого значення є, окрім зменшення та спрощення (редукції), його висока мінливість. За мінливістю й визначають, що ж відбувається з органом: якщо він став шкідливим, орган зникатиме, але мало змінюватиметься (негативний природний добір), якщо ж він просто втратив значення — він зникатиме повільніше, зате змінюватиметься дуже сильно.

Згідно з І.Дзеверіним, роботи М.Кімури підтверджують висновки Ч.Дарвіна та І.Шмальгаузена: редукція органів і подібні процеси відбуватимуться саме за відсутності будь-яких форм добору. Оскільки формування органа визначається ембріональною індукцією (принцип Ромео — Джульєтта), будь-який орган є нестабільним із погляду еволюції й поступово неодмінно зруйнується мутаційним тиском. Хіба що тиск мутацій буде зупинено стабілізуючим природним добором — силою, яка викидає з популяції всіх «виродків», навіть якщо їхні порушення не є смертельними самі по собі. І тут ми знову маємо справу із всюдисущим другим законом термодинаміки: все руйнується з часом, і для того, щоб певне явище існувало, до нього треба постійно докладати енергію.

Це не та теорія, якою можна знехтувати на практиці. Ми бачимо сьогодні, як важливі наукові знання, залишаючись нейтральними — невідомими чи незрозумілими, — зникають, вироджуються, а їхнє місце заступають агресивні й нав’язливі псевдонауки. Закони еволюції діють на всіх рівнях організації — від молекулярно-генетичного до надорганізменного, і їм для того не потрібні наше визнання чи наша згода. Теорія еволюції не погрожує — попереджає. Ми можемо проігнорувати це попередження, але ж той, хто попереджений, — озброєний…

Ми повідомляємо тільки дійсно важливі новини. Долучайся до Telegram-каналу
Помітили помилку?
Будь ласка, виділіть її мишкою і натисніть Ctrl+Enter або Відправити помилку
ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ
Текст содержит недопустимые символы
ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ
Осталось символов: 2000
Отправить комментарий
Последний Первый Популярный Всего комментариев: 0
Показать больше комментариев
Пожалуйста выберите один или несколько пунктов (до 3 шт.) которые по Вашему мнению определяет этот коментарий.
Пожалуйста выберите один или больше пунктов
Нецензурна лексика, лайка Флуд Порушення дійсного законодвства України Образа учасників дискусії Реклама Розпалювання ворожнечі Ознаки троллінгу й провокації Інша причина Отмена Отправить жалобу ОК