Знание - сила, 2005 № 09 (939)

Теперь несколько слов об идее «все заложено в генах». Конечно, сделать так, что у какого-то нового признака появится наследственная основа, можно самыми нетривиальными способами — ведь путь от гена к признаку весьма извилист. Возьмем еще со школы ужасавшие читателей гладкие и морщинистые семена гороха. Морщинистые семена имеют уменьшенные зерна крахмала в силу дефекта так называемого «фермента ветвления крахмала». Менделевская мутация у гороха есть результат вставки мобильного элемента, близкого по строению с тем, который еще на заре развития науки про непостоянство генома нашли у кукурузы. Этот элемент встроился в экзон, в результате чего синтезируется аномальный фермент.

Вообще новый вариант гена, дающий на выходе из «черного ящика» новый признак, может много из чего получиться. Дело в том, что развитие управляется в значительной степени параметрически. Попросту говоря, если нам нужны зубчики на спинке, то не обязательно делать их за счет специального механизма образования зубчиков и специального гена, который бы его обеспечивал. Не исключено, что достаточно слегка изменить относительные скорости, с которыми развиваются разные структуры этой самой спинки, или соотношение долей материала, идущего на разные структуры, и «на выходе» эти зубчики начнут получаться сами собой. А изменить эти параметры может что угодно, в том числе и появление новых генных вариантов.

Автор этого ответа — человек довольно старый, высшее образование я получила в начале 80-х теперь уже прошлого века. Что было для меня наибольшим научным потрясением? А вот именно то, что хотя «генетическое обеспечение» под новые признаки в принципе можно сделать за счет чего угодно, однако гены, отвечающие за важнейшие функции, удивительно постоянны у разных организмов. И это не только гены, обеспечивающие универсальную биохимическую машинерию — синтез белка, получение энергии и прочее. Это наборы генов, отвечающие за жизненный цикл клетки, за ответ на стрессовое воздействие (любое — лишь бы при нем появлялись «неправильные» белки) и в числе прочих за разметку во время индивидуального развития того, где какой отдел тела будет. Доля таких «универсальных» генов, видимо, достаточно велика — одно из замечательных открытий геномики состоит в том, что, например, у разных позвоночных количество «приличных» генов, кодирующих нормально работающие белки, отличается не в сотни и десятки раз (как сам размер их геномов) и даже не в несколько раз, а существенно меньше.

Страшно даже подумать о том, что представлял собой глаз общего предка дрозофилы и мыши. Однако у них запускает развитие глаз, активируя «по цепочке» множество генов, один и тот же ген-командир. Более того, мышиный ген может взять на себя функции мушиного!

Когда насекомым понадобилось убрать с брюха ноги, отвечать за это стал именно ген Ubx, еще до этого отвечавший за различия разных отделов тела. Когда у позвоночных появились конечности и понадобилось разметить их от основания к концу, размножены и приспособлены под эту задачу были опять-таки гены, уже ведавшие разметкой.

И дело не в том, что вся эта система настолько консервативна, что вообще не может измениться. Еще как может — и даже по генам, стоящим в самом начале всех цепочек. Есть у дрозофилы такой ген bicoid, без которого муха не может разобраться, где у нее будет голова, а где зад. Понятно, что он влияет на активность множества других генов. Так вот, когда был отсиквенирован геном комара, выяснилось, что гена bicoid у комара попросту нет. Есть родственники, от которых этот ген произошел посредством дупликации. Есть и умение отличать будущую голову от будущего зада — только делают это другие гены.

Гены могут получаться из чего угодно. Известен ген белка хрусталика, который получился из гена фермента, обеспечивающего один из этапов гликолиза. Есть «приличные», кодирующие белок гены, которые получились из многократно размноженного повтора.

В пробирке цветущее клонированное растение

И получаться из генов тоже может что угодно. Множество «вроде бы генов» кодируют белки, утерявшие ферментативную активность. Или уже вообще ничего не кодируют, однако же РНК с них считывается исправно.

И при всем том просто поразительно, насколько часто ген происходит от такого же гена, обеспечивающего, по большому счету, ту же функцию. В чем туг дело? А, видимо, вот в чем. Живое обладает удивительным свойством — оно может изменяться, не разваливаясь. Это одна из граней той «некисельности» жизни, которую так любил поминать Тимофеев-Ресовский. Навяз на зубах пример с черно-белым телевизором, долбанув по которому, мы не только цветной не получим, а получим кучу деталей. Если ген сделан «к случаю», то ведь никто не гарантирует, что при другом устройстве организма его эффект «на выходе из черного ящика» не будет совсем иным. Аргумент «чтобы можно было эволюционировать» в приличных кругах не принимается как телеологический, поэтому скажу иначе. Даже если у вида нет никаких специальных амбиций сэволюционировать в кого-то еще, изменения в его геноме все равно накапливаются — и малозначимые, и до поры до времени вообще нейтральные. Наличие специальных генов «для развития» позволяет осуществить мечту бюрократа — иметь «на выходе» гарантированный результат независимо от внешних и внутренних условий.

Есть и еще один существенный, на мой взгляд, момент. На заре развития жизни, реплицировать свою ДНК клетки умели плохо, а делать это надо было быстро, геномы поневоле были маленькими и экономными. Новые признаки передавались вместе с чужой ДНК. которую надо было принять и прочитать как свою. Собственно, у бактерий мы до сих пор видим подобную картину. Поэтому язык ДНК, язык генов, с самого начала возник как универсальный, что давало возможность изменяться, сохраняя структуру.

Существенно даже не то, что гены кажутся значимыми нам всем — от бандита до министра. Существенно то, что, похоже, они значимы для самой природы.

Борис Жуков

Об отражении эволюционных идей в массовом сознании

В арсенале мировой науки трудно найти теорию, столь же глубокую и одновременно простую и удобную для понимания, как дарвинова теория естественного отбора. Конечно, за почти полуторавековую историю она обросла весьма богатым и изощренным понятийным аппаратом. Но в основе ее лежит рассуждение, доступное любому школьнику. Все живые существа порождают себе подобных. Это воспроизводство не абсолютно точно, и дети всегда немного отличаются от родителей и друг от друга. Чьи персональные особенности оказываются полезными, тот живет дольше других и оставляет больше потомства, обладающего темн же признаками.

Казалось бы, всякий человек, однажды ознакомившийся с этой схемкой (а в условиях обязательного среднего образования этого не может миновать практически никто), уже никогда ее не забудет. Запутаться там просто не в чем. Тем не менее в массовом сознании бытует ряд довольно экзотических представлений об эволюции.

По справедливости самое видное место в этой маленькой коллекции теоретических монстров надо отдать креационизму — представлению о том, что никакой эволюции органического мира не было вовсе и на земле сегодня живут столько разновидностей живых существ, сколько их было создано демиургом при сотворении мира. Росту популярности таких взглядов нисколько не мешает то, что за последние лет двести не появилось ни одного серьезного аргумента — логического или фактического — в их пользу. Впрочем, по наблюдениям автора этих строк, креационисты никогда и не утруждают себя и аудиторию доказательствами, кроме, конечно, ссылок на Книгу Бытия. Обычно они просто заявляют соответствующие идеи как аксиомы, не подлежащие обсуждению. Еще менее они склонны обсуждать сам акт творения, который по определению является чудом, а значит, не подлежит рациональному анализу и не может иметь механизмов. Поэтому и мы, отведя этой концепции самое почетное место, воздержимся здесь от ее дальнейшего обсуждения и укроемся за решением Ватиканского собора, признавшего, что теория Дарвина правильно трактует вопросы происхождения человеческого тела...