Максим Чертанов - Дарвин

• Название: Дарвин
• Автор: Максим Чертанов
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2013
• ISBN: 978-5-235-03590-4

Он хотел знать все. Для чего кошке хвост? Снятся ли собакам сны? Какую цивилизацию могли бы создать пчелы? Поднимаются континенты или опускаются? Откуда взялась жизнь на Земле? Кто умнее, мужчины или женщины, и почему? Он разгадывал загадки природы, как Шерлок Холмс, и формулировал свои открытия поэтично, как Диккенс. Уже стариком, увенчанный всеми учеными регалиями мира, он робко писал коллеге: «Вы знаете так много, а я так мало, и я прошу у Вас милостыни, как нищий…» Он избегал публичных споров, за исключением случаев, когда это было очень важно для него, — а важно было и то, что Турция обидела Болгарию, и то, что сосед обидел лошадь. Об открытиях и о жизни этого удивительного человека подробно и увлекательно, опираясь исключительно на факты и документы, рассказывает автор.

---

Но другие открытия врачевали рану. Расшифровка генетического кода, сделанная в 1961 году американским биохимиком М. Ниренбергом, продемонстрировала общность происхождения всего живого на Земле. Тогда же Г. X. Шапошников провел опыты с тлями и увидел, как они без физической изоляции делятся на новые разновидности. А вскоре начала расшатываться и Центральная Догма. В 1970-е годы признали открытие, сделанное в 1951-м американским цитогенетиком Барбарой Макклинток на кукурузе: некоторые гены не сидят на своем месте в хромосоме, а скачут; их назвали МГЭ (мобильные генетические элементы), и к ним относятся, например, эндогенные ретровирусы, те самые существа, что когда-то запрыгнули в нашу ДНК извне и смахивают на дарвиновские геммулы. А в 1970-м Г. Темин и Д. Балтимор открыли механизм обратной транскрипции, благодаря которому РНК-существа могут бунтовать против ДНК. Кажется, за бедными геммулочками признано хотя бы теоретическое право на существование… Но расслабляться рано: пинки посыпались с другой стороны.

Еще в 1925 году Н. В. Тимофеев-Ресовский предположил, что гены могут «включаться» и «выключаться», это зависит, в частности, от других генов; в конце 1950-х французы Ф. Жакоб и Ж. Моно открыли гены-регуляторы, которые управляют работой других. Потом обнаружили гены-активаторы, гены-модификаторы, регулирующие части в обычных генах и в «мусорной» ДНК, и прочие разновидности «управляющих». Поскольку все эти штуки порой ведут себя как геммулы, заставляя организм меняться в зависимости от окружающей среды, Дарвин бы ликовал. Но в 1969-м Р. Бриттен и Э. Дэвидсон заявили, что существование «управляющих» генов доказывает: виды образуются без естественного отбора, «просто так»: один регулятор (или модификатор, или активатор) мутировал — и мгновенно получился новый вид, как предрекал всеми осмеянный Гольдшмидт.

Сейчас известно, что одна мутация в «управляющих» генах действительно может резко изменить организм. Есть ген, регулирующий развитие передних лап. Его регуляторную часть от летучей мыши пересадили обычной — получилось чудовище с невероятно длинными лапами. Но нет доказательств, что подобные явления могут закрепиться без отбора. Спор о том, получаются ли новые виды «скачком» или постепенно, велся весь XX век и до сих пор не кончился. В 1972-м американские антропологи С. Гулд и Н. Элдридж сформулировали «теорию прерывистого равновесия»: вид долго остается почти неизменным, потом быстро превращается в другой или другие. По их мнению, это не поколебало позиций Дарвина, благоразумно замечавшего, что сие бывает и медленно и быстро, но люди менее сведущие ухватились за слово «быстро»: раз так бывает, значит, «Дарвина опровергли». Но для биологов «быстро» — это каких-нибудь 100 тысяч лет… А в XXI веке британские биологи установили, что в среднем для всех живых существ на долю «быстрых» периодов приходится 22 процента изменений, а «медленных» — 78 процентов; и внутри «быстрого» периода распространение новой мутации все равно происходит постепенно, в несколько этапов.

Дарвину еще при жизни говорили, что многие особенности — оттенки лепестков, пятнышки на шкурах — не полезны и не вредны, а «просто так». Тогда их появление относили на счет Творца или «внутренней силы», а в 1960-е М. Кимура, М. Кинг и Т. Джукс предложили «нейтральную эволюцию»: большинство мутаций нейтральны, значит, их сохранение или исчезновение не подчиняется отбору. Дарвин и тут благоразумно признал, что «как бы нейтральные» мутации есть, но скорее всего они для чего-то нужны, просто мы этого не поняли, или же они притащились за полезными как нагрузка. Большинство современных биологов с этим согласны; А. Г. Креславский пишет, что в нормальных условиях может казаться, что мутация ничего не значит, а при стрессе может выявиться, что она губительна или наоборот.

Пока теоретики били Дарвина, практики ежедневно доказывали его правоту. Был побит распространенный аргумент противников эволюции: «Нет, вы нам покажите, как живое существо, борясь за существование, превращается в другое! Мы не хотим ждать миллионы лет!» Миллионы нужны не всегда. Вирусологи ежемесячно видят появление новых видов вирусов, приспосабливающихся к лекарствам. Мелко? За 20 лет (44 тысячи поколений) вывелся новый вид кишечной палочки. Опять мелко? За последние 50 лет зарегистрировано несколько тысяч новых разновидностей насекомых, устойчивых к ядам. Скучно, мелко, еще крупнее?

В 1971 году пять пар ящериц Podarcis sicula перевезли с одного острова в Адриатическом море на другой. Климат был такой же, как на старом месте, хищники отсутствовали, зато жили другие ящерицы, Podarcis melisellensis. 36 лет спустя исследователи увидели, что стало с ящерицами. Во-первых, у них изменились размер и форма головы и они стали сильнее кусаться. Во-вторых, в их желудках появились новые органы, предназначенные для лучшего переваривания травки. В-третьих, «понаехавшие» вытеснили старожилов. Нет, они их не съели, эти ящерицы мирные зверьки. Они просто лучше приспособились к нише; они доказали, что борьба за существование, приводящая к появлению новых видов, идет, как и говорил Дарвин, между самыми близкими. Американские биологи изучили несколько островных популяций ящериц Anolis: там, где хищников не было, но плотность яшеричьего населения была высокой, выживали и размножались только самые сильные и быстрые, и вскоре все ящерицы становились крупнее и их ноги удлинялись. Если же были хищники, но самих ящериц было не слишком много, это на их размеры и длину лап не влияло.

С появлением новых животных старые не обязательно исчезают. Все зависит от ниши. В конце XIX века в Америку занесло египетских цапель. Они ищут еду в траве. Американские цапли — на мелководье. Друг дружке они не мешают и живут бок о бок. Иногда аборигены, уступив нишу захватчикам, осваивают новую, как галапагосские вьюрки: на одном островке высадились конкуренты, и за несколько лет у вьюрков клювы стали короче, что позволило им добывать насекомых в новых местах, а старые они оставили чужакам. Все не то, скучно, вы нам покажите, как бегемот превращается в кита или что-то в этом роде? Увы, придется ждать миллионы лет…

Дарвин сокрушался, что найдено мало «переходных звеньев» между видами, и не верил, что их найдут много. Но палеонтологи сделали столько, сколько ему и присниться не могло. Они открыли в горных породах радиоактивные «часы», с помощью которых подсчитали продолжительность жизни вымерших видов, и сами виды отыскали. Помните камбалу? Чтобы ее глаза постепенно переехали наверх, требовалось, чтобы ее предки, у которых один глаз был хоть чуточку сдвинут к макушке, имели преимущество. Какое преимущество могло дать небольшое смещение глаза, если он все равно оставался на нижней стороне и не мог ничего видеть, кроме дна? Но американец М. Фридман нашел рыб, живших 55—40 миллионов лет назад, и у них асимметричная голова, которая Гольдшмидту казалась невозможной: один глаз уже съехал к макушке. (Процесс переползания глаза повторяется в ходе камбалиного взросления: у мальков глаза на разных сторонах, но по мере взросления они съезжают на одну.)

XXI век сделал Дарвину много подарков. Расшифровали геном человека, шимпанзе, неандертальца, разобрались, кто кому кем приходится. Дарвин задавал вопросы, наука отвечала на них. Почему браки близких родственников опасны? Потому что бывают вредные мутации и велика вероятность, что и жених, и невеста унаследовали их от общего предка и оба передадут ребенку. Почему у каждого младенца есть руки, ноги и голова и почти никогда ничего не перепутывается? Дарвин предположил, что есть геммулы руки, геммулы ноги, они всегда сидят на нужном месте, а если случайно геммулы оказались не там, то может и нога вырасти на голове. Глупости? Во всех клетках организма набор генов одинаков, но сами клетки разные: кожи, волос, слизистой оболочки. И всё на своем месте: в желудке не растут волосы, а кожа не покрыта слизью. Почему? Потому что в каждой клетке работает свой набор генов, а остальные выключены генами-регуляторами. Американец Э. Льюис наблюдал муху, у которой ноги росли на голове. Почему? Регулятор сбился, не то и не там включил. Почему сбился? Когда-нибудь узнаем и это.

Дарвин ломал голову: почему животные одного вида, когда начинают расходиться на несколько видов, не скрещиваются между собой. Любят похожих на себя, это ясно, но почему любят и как опознают «социально близких»? Недоумеваем и до сих пор. Шапошников за десять поколений вывел из одного вида тлей две разновидности, которые различались только поведением: одни ели одно, другие другое. Потом поселил их вместе, но скрещиваться друг с другом они не пожелали. Почему? Есть версия, что белок по кличке DSCAM распознает своих, но как именно он это делает, пока не ясно.

А сами гены подчиняются законам Дарвина? Да, они живые и эволюционируют. Новые гены возникают из-за ошибок копирования, сращивания нескольких генов или расщепления одного; в результате рядом с предковым геном появляется новый вариант (или несколько) и они дивергируют: каждый приобретает свою функцию, занимает нишу, некоторые вытесняют собратьев. Ученые выделяют семейства генов и узнают, от какого общего предка они разошлись: например у человека три гена для цветного зрения и один для ночного видения, все произошли от одного. Правда, у некоторых генов нет гена-предка. От кого произошли такие, не вполне ясно, скорее всего от так называемых «мусорных» участков ДНК. Если они нашли себе нишу, могут стать родоначальниками новых семейств. Не найдут — вымрут, как вымерли больше половины человечьих генов, отвечающих за обоняние. Не нужно нам оказалось острое обоняние…