Ричард Докинз - Рассказ предка. Путешествие к заре жизни.

• Название: Рассказ предка. Путешествие к заре жизни.
• Автор: Ричард Докинз
• Жанр: Биология

 «Рассказ Предка» – это странствие длиной четыре миллиарда лет. Мы, современные люди, путешествуем назад во времени в поисках нашего предка. В то же время любое другое живое создание – животное, растение, гриб, бактерия – каждый совершает свое собственное путешествие. Вместе мы идем назад во времени, встречая другие группы странников, с которыми мы разделяем общего предка.

Мы продвигаемся, пренебрегая опасностью, через массовые вымирания, встречая все более и более отдаленных общих предков. В конечном счете, мы проходим тот фундаментальный поворотный момент для жизни на Земле, когда в одной клетке объединились будущее простейшее с бактерией, чтобы сформировать клетку с ядром. Как только мы достигли этого момента, все живые существа вместе совершают заключительное путешествие к возникновению жизни.

Этот величественный рассказ объединяет эту замечательную книгу. Все же, хроника путешествия представляет собой коллекцию отдельных рассказов, поведанных странниками. Эти рассказы охватывают процессы, связанные с разворачиванием жизни на Земле. Чрезвычайно богатые и разнообразные, они включают в себя результаты недавних открытий, основанных на исследовании ДНК, чтобы дать потрясающую возможность немного проникнуть в суть эволюционной истории. Фундаментальный принцип эволюционного развития лежит в основе каждого рассказа и связывает их в эту уникальную историю: нашу историю и историю всех живых существ.

Сутью этой книги является рассмотрение наших предков и наших связей с другими живыми существами. «Рассказ Предка» показывает нам, насколько мы замечательны, как удивительна наша история и как близки наши отношения с остальным живым миром.

Предлагаемый перевод этой книги был найден где-то на просторах Интернета. Насколько известно автору этого файла, эта книга никогда не издавалась на русском языке и предлагаемый здесь перевод является любительским со всеми сопутствующими этому обстоятельству огрехами. Однако это не умаляет труда автора перевода. Хотелось бы выразить  ему глубочайшую признательность, так как не столь многое может считаться более достойным, чем бескорыстный труд во благо Просвещения.

---

Для обезьяны-ревуна было легко выполнить этот эволюционный трюк, потому что три гена опсина уже присутствовали в популяции обезьян Нового света: просто, за исключением некоторых удачливых самок, у любой обезьяны было только два из них. Когда мы, человекообразные обезьяны и обезьяны Старого света независимо сделали то же самое, мы действовали иначе. Дихроматы, от которых мы произошли, были дихроматами только одной разновидности: не было полиморфизма, чтобы от него отталкиваться. Факты свидетельствуют, что удвоение гена опсина на X хромосомах в нашей родословной было настоящей дупликацией. Подлинный мутант оказался с двумя тандемными копиями идентичного гена, считается, с двумя зелеными рядом на хромосоме, и он, поэтому, не стал почти мгновенно трихроматом, как мутантный предок обезьяны-ревуна. Это был дихромат с одним синим геном и двумя зелеными. Обезьяны Старого света становились трихроматами постепенно в последующей эволюции, по мере того, как естественный отбор одобрил расхождение цветовой чувствительности двух генов опсинов к зеленому и красному соответственно.

Когда случается транслокация, то перемещается не только интересующий нас ген. Иногда его путешествующие компаньоны – его соседи по первоначальной хромосоме, которые переселяются с ним в новую хромосому – могут нам кое-что рассказать. Так было и в этом случае. Ген, называемый Alu, известен как «транспозируемый элемент»: короткая, подобная вирусу часть ДНК, которая копирует себя в геноме как своего рода паразит, нарушающий механизм репликации клеточной ДНК. Действительно ли Alu был ответственен за перемещение опсина? Похоже, что так. Мы находим «дымящийся пистолет» – явную улику, когда разглядываем детали. Гены Alu расположены на обоих концах дуплицированой области. Вероятно, дупликация была случайным побочным продуктом паразитного воспроизводства. У некой давно забытой обезьяны эоценовой эпохи геномный паразит, близкий к гену опсина, пытаясь воспроизвести себя, случайно скопировал намного больший кусок ДНК, чем предполагалось, и направил нас на путь к трехцветному зрению. Остерегайтесь, впрочем, искушения – слишком распространенного – считать, что, поскольку геномный паразит, кажется, непредусмотрительно сделал для нас полезное, поэтому геномы предоставляют убежище паразитам в надежде на будущую помощь. Естественный отбор так не работает.

Совершенные Alu или нет, ошибки подобного рода все еще иногда случаются. Когда две X -хромосомы выстраиваются друг напротив друга перед кроссинговером, у них есть вероятность выровняться неправильно. Вместо того чтобы выровнять красный ген на одной хромосоме с таким же красным на другой, схожесть генов может привести к путанице в процессе выравнивания, при этом красный ген может быть выровнен с зеленым. Если тогда происходит кроссинговер, он является «неравноценным»: в конечном итоге на одной хромосоме может оказаться, скажем, дополнительный зеленый ген, в то время как другая X-хромосома не получит зеленого гена вообще. Даже если кроссинговер не происходит, может иметь место процесс, названный «генная конверсия», когда короткая последовательность одной хромосомы преобразуется в соответствующую последовательность другой. В невыровненных хромосомах часть красного гена может быть заменена аналогичной частью зеленого или наоборот. И неравноценный кроссинговер, и невыровненная генная конверсия могут привести к красно-зеленому дальтонизму.

Мужчины чаще страдают от красно-зеленого дальтонизма, чем женщины (страдание не является большим, но все же доставляет неприятность, и они, по-видимому, лишены эстетических переживаний, которые доступны для всех нас), потому что, если они наследуют одну дефектную X-хромосому, у них нет другой, служащей резервной копией. Никто не знает, видят ли они кровь и траву так же, как другие видят кровь, или так же, как другие видят траву, или они их видят иным, совершенно различным образом. Безусловно, это может варьировать от человека к человеку. Мы лишь знаем, что люди, которые являются красно-зелеными дальтониками, думают, что подобные траве вещи имеют цвет в значительной степени похожий на кровь. У людей двуцветный дальтонизм поражает приблизительно два процента мужчин. Не смущайтесь, кстати, фактом, что другие виды красно-зеленого дальтонизма распространены сильнее (затрагивают приблизительно восемь процентов мужчин). Этих людей называют аномальными трихроматами: генетически они - трихроматы, но один из трех видов опсинов у них не работает (Марк Ридли в «Демоне Менделя» (получившем в Америке второе название «Кооперированный ген»), указывает, что восемь процентов (или больше) относятся к европейцам и другим с хорошей историей медицины. Охотники-собиратели и другие «традиционные» общества, находящиеся ближе к переднему краю естественного отбора, показывают более низкий процент. Ридли предполагает, что ослабление естественного отбора позволило дальтонизму возрасти. Все аспекты дальтонизма рассматривает  характерно оригинальным способом Оливер Сакс (Oliver Sacks) в «Острове дальтоников».).

Неравноценный кроссинговер не всегда делает вещи хуже. Некоторые X-хромосомы оказываются более чем с двумя генами опсина. Добавочные, кажется, почти всегда являются зелеными, а не красными. Рекордное число достигает двенадцати добавочных зеленых генов, выстраиваемых последовательно. Нет никаких данных, что люди с добавочными зелеными генами могут видеть немного лучше, но не все «зеленые» гены полностью аналогичны друг другу – таким образом, для человека теоретически возможно иметь не трихроматическое, а тетрахроматическое или пентахроматическое зрение. Я не знаю, проверял ли кто-либо это.

Возможно, Вам пришла беспокойная мысль. Я говорил так, как если бы приобретение с помощью мутациии нового опсина автоматически даровало бы усовершенствованное цветовое зрение. Но конечно, различия между цветовой чувствительностью колбочек невозможно использовать, если у мозга нет какого-нибудь способа узнать, какой вид колбочек посылает ему сообщение. Если бы это было достигнуто с помощью жесткой генетической коммутации – эта мозговая клетка присоединена к красной колбочке, та нервная клетка присоединена к зеленой колбочке – система работала бы, но она не могла бы справиться с мутациями в сетчатке. Как же она действует? Как мозговые клетки могут «узнать», что новый опсин, чувствительный к необычному цвету, внезапно стал доступен, и что особый набор колбочек в огромной популяции колбочек в сетчатке включил ген для того, чтобы создать новый опсин?

Кажется, единственный вероятный ответ – что мозг учится. По-видимому, он сравнивает уровни возбуждения, которые возникают в популяции колбочек в сетчатке и «замечает», что одна субпопуляция клеток возбуждается сильнее, когда он смотрит на помидоры и землянику; другая субпопуляция – когда глядит на небо; иная – на траву. Это – «игрушечное» предположение, но я считаю, что нечто подобное позволяет нервной системе оперативно приспособить генетическое изменение в сетчатке. Мой коллега Колин Блэкмор (Colin Blakemore), с которым я поднял этот вопрос, видит эту проблему как одну из семейства подобных проблем, которые возникают всякий раз, когда центральная нервная система должна приспособиться к изменению в периферии (Я ожидаю, что примерно такое же обучение должно использоваться птицами и рептилиями, увеличивающими свой диапазон цветовой чувствительности благодаря внедрению крошечных цветных капелек жира на поверхности сетчатки.).

Заключительный урок «Рассказа Обезьяны-Ревуна» – важность генной дупликации. Гены красного и зеленого опсина, несомненно, получены из одного предкового гена, который создал свою ксерокопию в другой части X-хромосомы. Дальше в прошлом, мы можем быть уверены, произошла похожая дупликация, которая отделила синий аутосомный ген (Или ультрафиолетовый, или другой, который был в те дни. По-видимому, точная цветовая чувствительность всех этих классов опсинов была так или иначе изменена за время эволюции.) от того, который должен был стать красным/зеленым геном X-хромосомы. Для генов на абсолютно разных хромосомах характерно принадлежать к одной и той же «генной семье». Генные семьи возникли при давних дупликациях ДНК, сопровождаемых разделением функций. Различные исследования выявили, что у типичного гена человека средняя вероятность дупликации приблизительно от 0.1 до 1 процента за миллион лет. Дупликация ДНК может быть постепенным событием или может быть взрывной, например, когда недавно опасный паразит ДНК, вроде Alu, распространяется повсюду в геноме, или когда геном дуплицируется целиком. (Дупликация всего генома распространена у растений, и, как предполагается, это случалось, по крайней мере, дважды в нашей родословной при возникновении позвоночных животных). Независимо от того, когда или как это случилось, случайная дупликация ДНК – один из главных источников новых генов. За эволюционное время не только гены изменяются внутри геномов. Изменяются сами геномы.