«Наука в Сибири»
№ 11 (2946)
20 марта 2014 г.
ОТ СОЦИАЛЬНОЙ АМЁБЫ
К СОЦИАЛЬНЫМ СЕТЯМ
Что дало старт эволюции живых существ? Кто и как в ней выигрывает? Влияют ли на геном изменения образа жизни? Об этом с нашим корреспондентом беседует ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики Института клеточной и молекулярной биологии СО РАН доктор биологических наук профессор Николай Николаевич Колесников.
Часть 1.
Геномные письма издалека
 |
Говоря об эволюции, мы должны прежде всего понимать, что со времён Чарльза Дарвина многое изменилось: появились не только новые знания, но и, прежде всего, новые специальности в науках о жизни. Например, молекулярная биология и геномика, входящие в круг моих интересов. Чем геном отличается от остальных источников информации? Тем, что во многом напоминает «послания последующим поколениям», популярные в советские времена, или ту платиновую пластинку для инопланетян, которую отправили на космическом зонде «Вояджер».
Чем вызвано такое сравнение? Об этом чуть позже, а пока немного важной хронологии. Если брать эволюцию в целом, то получается так: по данным современной физики время возникновения Вселенной, какой мы её сегодня представляем, тот самый Большой Взрыв — это 13,7 миллиардов лет тому назад. Наша Солнечная система возникла 5 миллиардов лет назад, за 4,6 миллиарда лет до нас происходило образование Земли. А уже на отрезке 4–3,8 миллиардов лет назад здесь появляется жизнь. Получается, что длительность земной жизни сопоставима со временем существования Вселенной, это, в принципе, один порядок. Разрыв между формированием планеты и зарождением жизни на ней кажется в сравнении совсем коротким.
С начала появления жизни в течение ещё двух миллиардов лет на нашей планете существовали только прокариоты — самые элементарные создания, не имеющие ядра. Затем пошли процессы, связанные не столько с изменениями среды (климат, радиация и т.п.), сколько с деятельностью самих живых существ. Они меняли планету собственными усилиями, если так можно выразиться.
Следующим важным этапом было появление эукариот — клеточных организмов с ядром, защищающим их генетический аппарат. И вся эта долгая эволюция, как в детективном романе, может быть восстановлена путем изучения генетической последовательности. Сопоставляя геном человека с геномами и современных, и доисторических обитателей Земли, мы видим зафиксированную в них разницу, это и есть то самое послание из прошлого. Именно оно чётко позволяет заглянуть в минувшее время и отследить ход изменений в биосфере.
Упомянутые мной два миллиарда лет жизнь существовала только в океане, где отдельные эукариоты постепенно перешли к образованию многоклеточных организмов. При этом водная среда была достаточно стабильной, без резких скачков температуры и химического состава. Около 600 миллионов лет тому назад (обратите внимание, счёт пошёл уже на миллионы) клетки «выяснили», что им гораздо выгоднее собираться в тесное сообщество, чтобы размножаться и распространяться в пространстве. Одни стали отвечать за прикрепление к субстрату, другие за прокачку пищи и так далее. И такая тяга к единению тоже прослеживается в геноме.
Мы хорошо видим это на примере нашей одноклеточной современницы, амёбы социальной. Почему её так называют? Потому что это существо стремится к единению с себе подобными, получая выгоду от такой кооперации. Каждая амёба остается обособленным организмом, но при этом выживание идёт совместными усилиями. Налицо все прототипы общественной жизни: взаимодействие между клетками, образование колоний, миграции...У них даже есть свои фермы из бактерий, которых они забирают с собой при перемещении с места на место. Интересно, что этим организмам присущи два способа размножения: половой и бесполый. При этом полов у них не два, а три. Один может скрещиваться со вторым и третьим, но между собой те генетически изолированы. Половое размножение дает адаптационное преимущество, поскольку потомство получается генетически более разнообразным и занимает больше ниш обитания.
Пусть мы называем эти организмы простейшими, они несут набор генов, не принципиально отличающийся от набора более развитых видов. И схематически (естественно, многое упрощая) мы можем изобразить процесс эволюции следующим образом: есть наследственность, то есть воспроизводство генетического материала из поколения в поколение, и есть мутации, которые привносят изменчивость. Если мутации происходят в генеративных клетках, то они тоже наследуются, становясь устойчивыми признаками.
Не будем забывать и про естественный отбор. Но его не следует представлять себе на уровне примитивного дарвинизма: волк съел ослабленного оленя, а сильный вожак увёл от хищника стадо, покрыл самок и передал свои гены потомству. В биологии пока не наблюдается ясности с критериями приспособленности. По крайней мере, ими далеко не всегда могут считаться сравнительно больший размер или активность. Крупная особь более заметна (в том числе и для врагов), а вожак больше рискует, как любой лидер. На всей линейке живых существ, от той же амёбы до человека, мы чаще видим более приспособленными не элиту, а середнячков.
Разумеется, было бы глупо напрочь отрицать воздействие внешних факторов на процессы эволюции. Глобальный катаклизм мог погубить целые популяции тех же динозавров, а освободившиеся экологические ниши занимали другие семейства, у представителей которых начинались мутации, приводившие к появлению и закреплению новых признаков. Всё это так. Но мы недооцениваем роль внутрисоциальных (в широком смысле, начиная с эукариот) факторов.
Например, полуостров, на котором жили мамонты, отделяется от материка. Стадо изолируется, скрещиваются одни и те же особи, попутно меняется пищевая база... и начинает проявляться мутация, приводящая к дварфизму, то есть карликовости. Или люди приручают животных и начинают потреблять молоко, у них закрепляется мутация, позволяющая во взрослом состоянии перерабатывать лактозу — молочный сахар.
Вот мы и пришли от амёб к Homo Sapiens. И учёных (всех народов и времен), и простых обывателей прежде всего интересует два вопроса. Первый: какой эволюционный переход считать отправной точкой истории человечества как такового, а не его «предковых линий»? Тот же наш денисовец и его современник неандерталец, это «ещё» или «уже»?
С одной стороны, внешне они на нас не очень похожи... Так и австралийский абориген с виду тоже не Ди Каприо. С другой стороны, денисовцы вовсю использовали огонь, а из камня и кости изготавливали не только орудия, но и украшения, причём весьма искусные. А любой археолог скажет, что древние украшения — вернейший маркёр и социальной иерархии, и определённых верований. Обитатели Денисовой пещеры владели сверлением, шлифовкой и, по некоторым признакам, практиковали меновую торговлю с другими сообществами. Чем не люди? Но ведь приземисты, косматы, низколобы... И без интернета.
Второй же главный вопрос таков. Пускай не важно, который переход будет признан принципиальным, но каким был основной эволюционный фактор, приведший к нему? Воздействия внешней среды (климат, пищевые цепочки) или же, в большей степени, внутрисоциальные процессы (миграции, новые модели поведения и т.п.)? И что вызвало «скачок к началу человечества» в геномном плане: накопление генетически-наследственных изменений либо яркая новая мутация?
Ещё 30 лет назад наша прекрасная марксистская наука со ссылкой на Фридриха Энгельса давала простой и однозначный ответ: «труд сделал из обезьяны человека». Сегодня, исходя из множества данных, можно предложить другую формулу: человека человеком сделал секс! Но это значит вовсе не то, о чем читатель подумает в первую очередь...
Подготовил Андрей Соболевский
Фото В. Новикова
стр. 8