Введение. Ветер перемен

Введение. Ветер перемен

Уверен: наши взгляды на эволюцию были бы совершенны иными, если бы биологи изучали генетику и естественный отбор после того, как убедились в справедливости дарвиновской теории, а не до того — как большинство биологов сейчас.

Дж. Б. С. Холдейн

В первых строках своей знаменитой книги «Восхождение человека» Джейкоб Броновски заявляет: «Человек — существо удивительное и выдающееся. Способности его уникальны и несравненны, никакое иное животное не сравнится с ним». Несомненно, первым побуждением всех, кто не против поставить человека в один ряд с животными, будет горячее одобрение этих слов. Конечно же, мы, люди, — уникальны. Мы уникальны в осознании нашего существования. Мы настолько превосходим разумом животных, обитающих на одной земле с нами, что смогли перестроить самую эту землю, создавая рукотворные пейзажи. Но значит ли подобное интеллектуальное превосходство глубокое биологическое отличие? Быть может, эволюционно нас следует отделить от всех прочих форм жизни? Быть может, эволюция, определившая суть нашего естества, протекала совершенно иначе, чем у других?

Когда двенадцатого февраля 2001 года две конкурирующие группы одновременно объявили о завершении полного анализа человеческого генома, все ожидали подтверждения человеческой уникальности. Впервые в истории на всеобщее обозрение выставлен подробный анализ наших генов, всех сорока шести хромосом, определяющих человеческое существо!

Увы, с подтверждением уникальности получилось не очень. Однако результаты были воистину замечательными.

Первой удивительной особенностью оказалась сравнительная малочисленность наших генов — всего-то близ двадцати тысяч. Ожидалось, что сложное человеческое устройство потребует, как минимум, сотню тысяч или больше. Для сравнения заметим: оказалось, у нас всего лишь в десять раз больше генов, чем у бактерии, на треть больше, чем у мухи дрозофилы, и почти столько же, как у червя нематоды. Выходит, количественно величина нашей генной памяти такого же порядка, как и у этих скромных малоразмерных жизненных форм. Однако наш геном гораздо более сложным и изощренным способом кодирует процесс производства белков, и тем же количеством генов, что и у дрозофилы, мы можем записать гораздо большее количество разных белков.

Главнейшей же находкой была демонстрация нашей общности, общего происхождения с прочими формами земной жизни. Например, у нас с дрозофилой 2758 общих генов и 2031 общих генов с червем нематодой. А вся троица — человек, муха и червяк — имеет целых 1523 общих гена!

И хотя некоторых читателей, несомненно, огорчит это известие, Дарвин бы обрадовался — ведь такая общность возникла не случайно. Нам уже хорошо известна чрезвычайная точность генетического анализа в криминалистике — даже малая толика доступного биоматериала позволяет доказать причастность определенного — и никакого другого — человека к преступлению. 1523 общих гена — более чем убедительное свидетельство, и я даже не возьмусь подсчитывать шансы на случайное совпадение подобного числа генов (сколь ничтожная доля процента там будет — миллиардная или триллиардная). Это говорит нам, насколько важна эволюционная биология, — возможно, она важнее всех наук, да и прочих человеческих занятий тоже. Ведь она одна пытается посредством экспериментов и логики понять происхождение жизни, от ее самых зачатков в ужасных и неподходящих условиях новорожденной планеты до прекрасной, завлекающей пышности и разнообразия, окружающего нас сейчас на плодородной голубой Земле.

Во Вселенной есть и другие великие тайны — и среди звезд и галактик, и в равно удивительном мире элементарных частиц, — но никакая другая наука не берется объяснить, как произошли мы, преобразователи земли и открыватели наук. Искренне верующие не согласятся, приписывая наше происхождение всемогущему создателю, но эта точка зрения рождена не наукой, а верой. На мой взгляд, религия и наука попросту расходятся в системе основополагающих верований, и потому сопоставление их воззрений едва ли продуктивно. Но хочу заострить внимание на моменте, представляющемся мне в особенности важным. Креационисты — включая сторонников теории «разумного творения» — объявляют эволюцию всего лишь теорией, основанной на предположении Дарвина о естественном отборе. А значит, реальность эволюции, по их мнению, в полной мере доказать не удастся никогда — ведь теория есть логическая конструкция, к ней можно привязывать факты, а можно и не привязывать. Эволюция, по их мнению, — лишь одно из возможных объяснений. Подобные взгляды господствуют среди креационистов несмотря на то, что уже полтора века ученые непрестанно подвергают гипотезу о естественном отборе все новым и новым кропотливейшим проверкам — и всякий раз она с торжеством их проходит. Но я уверен: в горниле подобных испытаний и дебатов вырисовывается новая перспектива, глубже и шире прежней. Эволюционная биология претерпевает кардинальные изменения, и ветер перемен способен принести неоспоримые доказательства эволюционной теории.

Эволюционная теория оказала глубокое влияние на умы. Многое написано о том, как она повлияла буквально на все проявления человеческой мысли и жизни. Например, выдающийся французский биолог Жак Моно, получивший вместе со своим соотечественником Франсуа Жакобом Нобелевскую премию за изучение производства живыми клетками закодированных геномом белков, весьма характерно выразился в своей книге «Случай и необходимость»: «Даже сегодня многие выдающиеся умы не в силах принять или хотя бы понять, что естественный отбор мог из бесформенного шума создать безо всякой помощи всю музыку биосфер». Книга Моно увидела свет в 1970 году — по иронии судьбы, одновременно с первой публикацией воистину пионерских взглядов Линн Маргулис на критическую важность симбиоза в эволюции клеток, обладающих ядром, и работы Сусуми Оно о роли генной и геномной дупликации в происхождении животных и растений.

Признаюсь: я поклонник Моно и высоко ценю его вклад в биологию. Но эволюционные его взгляды были строго редукционистскими и селекционерскими. Как большинство его современников, он полагал: эволюция происходит посредством естественного отбора результатов единственного источника генетических изменений — мутации. Поскольку мутация дает, в сущности, случайный результат, Моно даже употреблял для описания ее роли термин «неинформативность». В приведенной выше цитате под «шумом» понимались именно такие случайные генетические изменения, сравнимые со случайным шумом радио. И лишь когда бессмысленные статические помехи — случайные мутации — попадают в жернова естественного отбора — возникает «музыка». Очень сомневаюсь, что кому-либо удалось лучше передать дух тогдашнего (да и нынешнего) дарвинизма.

Схема «случайные мутации — отбор» кажется весьма привлекательной. Более того, она легко укладывается в математическое модели, позволяя с прекрасной точностью описывать вероятность выживания и динамику популяции. Разве такая модель может оказаться неверной?

В общем-то, она и не оказалась неверной — но она всего лишь часть большого и весьма нетривиального целого. В этой книге я обрисую картину эволюции, весьма отличающуюся от простой схемы «неинформативный шум — отбор». Центральное утверждение этой книги следующее: случайные мутации — столь блестяще концептуализированные великим Моно — далеко не единственный источник генной и даже геномной изменчивости. В этой книге я намерен продемонстрировать и доказать со строго научной точки зрения, что один-естественный отбор не мог дать начало жизни и породить ее существующее разнообразие. Наряду с ним действовал ряд факторов, каждый из которых — важный источник наследуемых генетических изменений. Без этих факторов естественный отбор не привел бы к положительному результату. Великие эволюционные силы, такие, как симбиоз и гибридизация, принципиально важны для возникновения видового разнообразия. Именно знания о них так отчаянно не хватало Дарвину. Эти силы весьма отличаются от «случайного шума» и куда плодотворнее его. Они приносят в объединенный геном новые комбинации работающих, функциональных генов, они создают новые геномы с лучшим потенциалом выживания. Наше понимание этих сил эволюции сильно продвинулось за последнюю пару десятилетий, и теперь мы видим: они играли и играют не менее важную роль в эволюции, чем естественный отбор, необходимым образом его дополняя. Но исследования по симбиозу и гибридизации никогда ранее не выставлялись на широкую публику, не приобрели известности. В этой книге я продемонстрирую: эти силы — не просто теория, но научно подтвержденный факт. Роль их может быть воспроизводимо доказана с куда большей определенностью, чем криминалист может заключить о принадлежности ДНК по найденному биоматериалу.

Наиболее удивительным в области эволюционных исследований является новый взгляд на человеческую эволюцию, оказавшуюся тайной куда загадочнее и страннее, чем кто-либо мог предположить еще десятилетие назад. Более того, новый взгляд на эволюцию имеет большое практическое значение — не только из-за возможности понять глубже и полнее наше происхождение, но и из-за того, что он может предоставить более глубокое понимание эмбрионального развития человека, его физиологии, генетики и химии метаболизма. Для меня как физиолога и эволюционного биолога этот новый взгляд представляет огромный интерес, сводя в единое целое многие направления исследований, занимавших меня долгие годы. Современная медицина все более нуждается в понимании процессов, происходящих на молекулярном уровне, — ведь это необходимо для полноценного развития и применения генной терапии. Медикам нужно знать, как работают наши гены, как процессы происходят в клеточном ядре, как ведут себя хромосомы в отдельности и та совокупная цельность, какую мы зовем «человеческим геномом». А чтобы это знать, надо разобраться в процессах, приведших к появлению клетки и генома. Постичь это мы сможем, лишь разгадав от и до великую тайну человеческой эволюции.

Представляя книгу «Виролюция», я приглашаю вас, читатель, отправиться со мною в необычное путешествие. Я приглашаю вас заглянуть в самую суть генетических и геномных процессов, приведших к появлению человеческого генома. Для меня, врача и биолога-эволюциониста, было большой радостью открыть в этом путешествии много важного для медицины, найти новые идеи о том, как именно гены обуславливают возникновение многих распространенных и нелегких заболеваний: рака, множественного склероза, аутоиммунных заболеваний и даже душевных расстройств, таких, как шизофрения. Для меня тут есть и еще кое-что: поначалу я как врач заинтересовался — причем довольно-таки въедливо — природой заразных болезней. Благодаря помощи знающих и опытных коллег этот интерес из любительского перерос в научный, дал начало новым исследованиям — и появлению у меня новых важных идей. Надеюсь, вам понравится история о том, как же именно это произошло, и новые идеи покажутся вам столь же вдохновляющими и расширяющими кругозор и понимание, как и мне.

Добро пожаловать в путешествие! Возможно, местами оно покажется вам странноватым, а иногда и попросту пугающим, но уверяю вас: в конце концов вы будете впечатлены и захвачены удивительной картиной могучих сил, сотворивших нас и по сей день активно работающих в нас, продолжая эволюцию человечества как биологического вида.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.