Знание-сила, 2005 № 09 (939)

Царица наук: проверка на служебное соответствие

Жираф - прекрасное подтверждение теории Ламарка наследований полезных признаков, приобретенных в течение жизни

Любая наука начинается с парочки сумасшедших идей, оформляется в почтенную респектабельную фундаментальную теорию, которая быстро обрастает прикладными разработками, порождающими принципиально новые технологии. Нормальный путь. Особенно если технология при этом не воображает себя собственно наукой и даже царицей наук, и не вытесняет ее.

Не произошло ли это на наших глазах с последней общепризнанной царицей наук — генетикой?

Она во многом сформировала нынешнее общественное сознание и сама оказалась у него в плену. Многие современные мифы выросли из ее фундаментальных открытий, не став, однако, от этого ближе к истине.

Генетика - наука или технология?

— Тебе все еще нужен Черный Ящик?

— Ящик? — пробормотал я, не в силах оторваться от рекламации.

— Как тебе сказать.,.

Какой, собственно, ящик?

А. и Б. Стругацкие «Сказка о тройке II»

Ученые наконец нашли и выделили ген, ответственный за желание ученых находить гены.

Профессиональный анекдот.

1900 год. Заря нового, XX века. Год рождения новой науки, во многом определившей его лицо. Читатель, конечно, уже догадался — вспомнил со школьной скамьи — речь идет о генетике. В 1900 году, после переоткрытия Гуго де Фризом законов Менделя, родилась генетика — наука, во многом определившая лицо XX века.

Уже рождение ее напоминает мифологический сюжет. Как младенец Геракл задушил змей, подосланных к нему богиней Герой, еще в колыбели, точно так же генетика самим фактом своего рождения избавила биологию от страшной напасти — так называемого «кошмара Дженкина». Английский врач Ф. Дженкин в 1867 году выступил с критикой теории Дарвина — он показал, что при принятии теории «слитной наследственности», господствовавшей в ту эпоху, всякое наследственное уклонение будет неизбежно «разбавляться» по мере смены поколений, пока наконец от него ничего не останется. Сам Дарвин был настолько поражен этим возражением против своей теории, что оно получило название «кошмар Дженкина». Он даже считал необходимым ввести в свою теорию допущение о массовых, а также повторных изменениях в одном и том же направлении, чтобы противодействовать этому кошмару. Такие очевидные факты, как передающаяся из поколения в поколение тяжелая челюсть Габсбургов или оттопыренная губа Бурбонов, не могли успокоить исследователя. Это были единичные факты, терявшиеся в массе других наблюдений, к тому же никак не объясненные никакой теорией. А противостоять одной теории в то время мог никак не факт, а только другая теория. Стала ясна необходимость изучения наследственности.

Дарвин знал работу Менделя, но считал, что таким образом наследуются только уродства, а к наследованию «нормальных» признаков закон единообразия гибридов первого поколения и расщепления 3:1 во втором поколении неприменим. Для такой точки зрения у него были свои основания — законы Менделя выполняются при скрещивании чистых линий, отличающихся только аллельным состоянием одного гена, а подобные примеры редко встречаются как в природе, так и в селекционной практике.

Генетика принесла в биологию расчет. Вместе с формальными методами анализа это позволило сильно отвлечься от биологического содержания процессов.

Генетика была первой дисциплиной, принесшей в биологию расчет. До этого в биологии господствовал метод рассуждений, восходящий чуть ли не к Аристотелю. Наука состояла из фактов, добываемых анатомами, физиологами, зоологами, ботаниками, и объяснений этих фактов, обычно непроверяемых. Идея проверять теорию практикой пришла в биологию в начале XX века — Август Вейсман в течение многих поколений отрубал крысам хвосты, но они от этого не стали рождаться с уже короткими хвостами — так он опроверг гипотезу Ламарка о наследовании благоприобретенных признаков. Недаром впоследствии лысенковцы называли генетиков вейсманистами-морганистами — действительно, экспериментальная проверка теоретических положений была принесена в биологию этими людьми. На смену достаточно туманным рассуждениям эволюционистов об изменениях признаков в поколениях путем естественного отбора пришли точные количественные соотношения фенотипов потомков. Впервые наука показала — да, мы можем предсказывать будущее. При соблюдении определенных условий — при скрещивании чистых линий (не изменяющихся в течение поколений), отличающихся по одному признаку, мы можем предсказать, каково будет соотношение особей, обладающих разными вариантами этого признака.

Могущество Числа соединилось в молодой науке с могуществом формального метода — для генетического анализа совершенно не требовалось знания о материальном носителе наследственности. Признаком могло быть абсолютно все что угодно — окраска зерна у гороха, глаз у мушки- дрозофилы — генетическому анализу поддавался любой. Здесь же таился зародыш будущих проблем — как выяснилось впоследствии, разные признаки имеют разное генетическое определение, а некоторые вообще не имеют такового. Однако гордиев узел наследственности, в котором до той поры копались эволюционисты, рассуждая о полезных и вредных малых уклонениях, о неопределенной и определенной изменчивости, генетика просто разрубила. Признак — это то, что мы так назвали. Главное — чтобы отличие по нему было единственным у чистых линий. А откуда этот признак берется — это его личное дело. Так демон редукционизма был запряжен в колесницу познания и бодро потащил ее из болота спекуляций.

На фоне общих рассуждений, составлявших значительную долю теоретической биологии в конце XIX — начале XX века, количественный подход и строгая логика эксперимента были большим методологическим прорывом. (Взять хотя бы типичный продукт той эпохи — биогенетический закон Мюллера — Геккеля. Онтогенез есть краткое повторение филогенеза, учат нас в школе до сих пор. Очень хорошо, но ведь одним из критериев филогенетической близости — то есть общего эволюционного происхождения — как раз и являются эмбриологические доказательства — сходство онтогенеза. Получается логическая петля: общность индивидуального развития обуславливает эволюционную близость, одним из критериев которой как раз и является сходство индивидуального развития). Немедленно новый метод дал первые важные результаты — гипотеза чистоты гамет, закон единообразия гибридов первого поколения — все законы Менделя. Наследственные признаки оказались доступными количественному анализу, и началось головокружение от успехов. Гуго Де Фриз открыл мутации — внезапные скачкообразные изменения наследственных признаков. До сих пор считалось, что признаки животных и растений постоянны — Де Фриз первым открыл, что они подвержены скачкообразным изменениям. Именно скачкообразность изменения была новым фундаментальным фактом, на первый взгляд противоречившим дарвиновской идее постепенных преобразований. Под впечатлением от своего действительно фундаментального открытия Де Фриз объявил о создании новой теории происхождения видов, очень простой и понятной. Виды происходят от особей, подвергшихся крупным мутациям. Такие организмы, радикально отличающиеся от своих родителей, дают начало не просто видам, а более крупным таксонам.

Дарвин обнаружил, что вьюрки Галапагосского архипелага имеют четко различающиеся формы клюва в зависимости от источников пищи доступных на данном острове

Действительно, у мухи-дрозофилы есть мутация «tetraptera», при которой мухи приобретают лишнюю пару крыльев. А ведь это признак отряда — количество крыльев! У перепончатокрылых их как раз 4 — вот и начало превращения мухи в осу. Простота и обаяние этой идеи таковы, что до сих пор она периодически возвращается к жизни под разными названиями. Мутационизм, сальтационное видообразование — все это она, старая идея Де Фриза. Привлекательность мутационизма в том, что он легко объясняет возникновение признаков крупных систематических групп. Классический дарвинизм отводит на это миллионы лет, а тут раз - и готово!

Беда только в том, что «многообещающий урод» появляется один — так учит нас современный учебник генетики и теории эволюции. И хорошо еще, если его «уродство» не мешает ему скрещиваться с себе подобными — тогда мутация попадет в генофонд популяции и, если не исчезнет, сможет когда-нибудь распространиться — если окажется полезной.

А если мешает?

Если он «один такой»? Ведь вероятность возникновения у двух особей одинаковой мутации исчезающе мала.

На самом деле генетики не были такими идиотами, какими видит их современный учебник, и полагали, что такие «уродства» повторяются регулярно, если вид дошел до определенного порога. Де Фриз, изучавший растение энотеру (ослинник), своими глазами видел примеры проявления массовых мутаций. Через 40 лет выяснилось, что Де Фриз принимал за мутации то, что было другим генетическим явлением — сбалансированными транслокациями, которые вели себя при скрещивании друг с другом как гены. Почему же Де Фриз так ошибся? Его подвел тот самый метод, который принес ему успех — ведь для генетического анализа неважно, имеем мы дело с генами или с транслокациями — переносом части одной хромосомы на другую. Когда Де Фриз обнаружил, что его «мутации» совсем не всегда ведут себя так, как положено генам, да еще и вдобавок не порождают у растений различий видового уровня, он разочаровался в своей теории.

Дальше мутационизму не повезло. Отбросив соображения Де Фриза о массовом характере мутации при определенном состоянии вида, последователи его учения немедленно наткнулись на возражения со стороны простой теории вероятностей. Они ведь рассматривали мутации, возникающие у разных особей, независимо друг от друга. Но ошибка — в трактовке понятия: Де Фриз считал мутации часто возникающими и одинаковыми, а его последователи — независимыми и разными — привлекли внимание к проблеме бытия мутации в коллективе особей — популяции.

В 1926 году С.С. Четвериков напечатал теоретическую работу, которая стала классикой: «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения генетики». Он показал, что природные популяции должны быть насыщены мутациями, впитывают их, как он писал, «как губка впитывает воду». Поэтому надо ожидать, что популяции содержат много разных мутаций. С этой статьи началась популяционная генетика и интирация генетики с теорией эволюции. Предположение о независимом возникновении одной мутации от другой помешало мутационизму стать теорией эволюции вместо дарвинизма, однако именно оно создало фундамент для их объединения. Сужение понятия «мутация» по сравнению с изначальным толкованием Де Фриза позволило рассматривать мутации именно как те индивидуальные, а не массовые уклонения, которые оцениваются естественным отбором. После работ Тимофеева-Ресовского, показавшего экспериментально насыщенность природных популяций дрозофилы мутациями, стало понятно, что естественному отбору есть, с чем работать. Именно в этот момент теория эволюции приобрела проверяемые предположения, то есть стала наукой в современном понимании. Благодаря работам Тимофеева-Ресовского, Добжанского, Меллера, Фишера, Райта оформилась микроэволюция — наука о видообразовании. Естественный отбор работает с мутациями, изменяя их частоту в популяции, — так выглядел наконец достигнутый синтез генетики и теории эволюции.

Первое, что пришло в голову ученым, осознавшим наличие шромного количества рецессивных мутаций в популяциях, в том числе в популяциях человека, — это улучшение человеческой породы. Ведь многие рецессивные мутации уменьшают жизнеспособность особи, например, фенилкетонурия или альбинизм, заманчиво было бы избавить от них будущие поколения! Появление евгеники и ее связь с фашизмом сильно подпортили репутацию генетики, особенно на 1/6 части суши.

Самое обидное в том, что евгеника совершенно не стоила того шума, который вокруг нее поднялся. Расчеты той же самой популяционной генетики показывают, что даже полное устранение от размножения гомозиготных носителей вредной мутации приводит к очень медленному уменьшению ее частоты в популяции. А ведь есть еще гетерозиготы — в их фенотипе мутация вообще не проявляется. Под покровом нормального фенотипа может накопиться много рецессивных мутаций, показали Четвериков и Тимофеев-Ресовский. От прямого применения генетики для улучшения человечества пришлось отказаться не только по этическим, но и по научным соображениям, даже маленькое уменьшение частоты вредных мутаций требует очень большого времени.

Гораздо более эффективным оказалось применение формально-генетического подхода для улучшения пород домашних животных. Созданная трудами Фишера, Райта, а в нашей стране — А. С. Серебровского, Б.Л. Астаурова и других - количественная генетика оказалась надежным инструментом селекции. Прямому генетическому анализу количественные признаки — такие, как рост, вес, жирность молока — не поддаются. Предложенные количественной генетикой методы косвенной оценки, такие, как оценка производителей не только по потомству, но и по родственникам, оказались очень полезными. Почему так важно оценить особь по ее, например, братьям и сестрам? Потому, что очень часто людей интересует только один пол животного. И если мы оцениваем быка-производителя по молоку его сестер, мы выигрываем целое поколение — нам не нужно ждать появления на свет и половозрелости дочерей этого быка.

А что говорить об индуцированном мутагенезе, открытом советскими генетиками Г.А. Надсоном и Г.С. Филиповым в 1925 и американским генетиком Г. Меллером в 1927 году! Его практическому применению мы обязаны многими успехами современной биотехнологии.

Некоторые вирусы используют РНК для тоге, чтобы изменить генетическую структуру зараженной клетки

Не ждать «милостей» — «хороших» мутаций от природы, взять их у нее — наша задача! Недаром молодая Советская республика требовала от генетиков не теории, а практики. Классовое чутье комиссаров безошибочно распознало мощный технологический потенциал молодой науки.

Все эти успехи не заслоняли главной проблемы — проблемы материального носителя наследственной информации. Опыты Моргана показали, что гены линейно расположены в хромосоме. Отлично! Но что это — гены? Из какого вещества они образованы? Ведь данные биохимиков показывают наличие в хромосоме нуклеиновых кислот и белка. Который из них?

Нет необходимости напоминать, какое вещество оказалось носителем наследственной информации. Открытие Уотсона и Крика объяснило многие полученные ранее экспериментальные данные: правило Чаргаффа, данные рентгеноструктурного анализа. Комплементарность цепей ДНК друг другу позволила объяснить и точность передачи наследственной информации — полуконсервативный характер удвоения молекулы ДНК обеспечивает точное воспроизведение порядка нуклеотидов в молекуле. Был получен первый ответ на вопрос: почему из яйца лягушки никогда не вылупляется цыпленок? И хотя первый ответ оказался далеко не исчерпывающим, это был фундаментальный прорыв в понимании механизма, обеспечивающего поддержание форм жизни в течение долгих поколений.

Нет больше человека, который никогда не слышал о таком веществе — ДНК. Даже в листовках национал- экстремистов и речах президентов мы встречаем дезоксирибонуклеиновую кислоту, заменившую в их риторике понятия крови, народного духа, «традиций дедов и прадедов». Второй раз в истории генетики был сорван покров тайны с наследственности. Вот она, открытая «книга жизни»! Как говорят продавцы, читайте ценники, там все написано.

Древняя традиция объяснять все влиянием наследственности получила мощную поддержку новейших научных данных. В этом месте мифология профессионалов и мифология толпы не отличаются друг от друга. Когда президент нашей страны говорит в Законодательном собрании, что у «русского народа нет неприятия власти на генетическом уровне», он просто разделяет точку зрения многих профессионалов, что развитие организма строго детерминировано, то есть однозначно определено генетическими факторами. Раз все органы и ткани получаются путем развертывания в процессе индивидуального развития генетической программы, нет никаких причин думать, что отношение к власти определяется как-то еще. Зная генетический код, мы можем его прочитать. И тогда станет понятно, где агнцы, а где козлища, кого надо учить выжигать по дереву, а кого — высшей математике. Мало кто из профессионалов, а тем более широкой публики, при этом вспоминает, что похожим образом формулировалась сверхзадача ньютоновской механики: зная координаты и скорость всех точек системы, мы можем в точности предсказать их движение, даже если рассматриваемой системой будет вся наша Вселенная. Этот унылый детерминизм имеет глубокие корни — доктрине предопределенности спасения одних и вечных мучений других уже много столетий. «Черного кобеля не отмоешь добела» — гласит народная мудрость.

Вскрыв черный ящик наследственности, ученые обнаружили черный ящик поменьше: «лишнюю» ДНК.

Довольно скоро оказалось, что написано в «книге жизни» даже слишком много. Основная догма молекулярной биологии тех времен — «один ген — один фермент» — предполагает примерное равенство количества генов и кодируемых ими ферментов. Сказалось, однако, что все не так просто. Огромное количество ДНК в геноме «ничего не делает». Не кодирует никаких ферментов и вообще существует неизвестно зачем. Может, она просто лишняя? Но почему тогда она не утратилась в процессе эволюции, ведь ненужные органы быстро отмирают? Может быть, она служит для стабилизации молекулы? Неизвестно.

Вскрыв черный ящик наследственности, ученые обнаружили там черный ящик поменьше — лишнюю ДНК. Подход «черного ящика» тем и хорош, что можно не лезть ящику внутрь, главное — знать, по каким правилам он работает. Это как раз можно было выяснить, и здесь же оказалась главная опасность. Произошла подмена познания предмета умением с ним манипулировать — да так, что никто и не заметил — младшее поколение исследователей просто не понимало всего, что писали основоположники.

Всплеск работ по молекулярной генетике после открытия структуры ДНК можно сравнить разве что со взрывом сверхновой звезды или атомной бомбы. Биологи стали потихоньку догонять по популярности физиков, хотя окончательно победят они еще не скоро — лет через 50, после расшифровки генома человека.

В биологию ринулись все. Всеобщее увлечение исследованием ДНК немедленно похоронило под собой то, что еще оставалось в генетике от биологии. Молекулярная биология — новая наука, изучающая ДНК — была еще дальше от целостного организма, чем генетика. Шел естественный процесс накопления новых фактов о строении и функциях генов, о «внутренней жизни» макромолекул. Молекулярные методы обещали ответить на все вопросы исследователей, однако вопросов про организмы ученые еще не задавали — время пока не пришло. Серьезные ученые понимали при этом, что к организмам придется вернуться.

Недаром Тимофеев-Ресовский издевался над, как он выражался, ДНКаканьем. Зубр, работавший в молодости над фенотипическим проявлением мутаций, понимал, что, сколько бы мы ни знали про структуру ДНК, это не проливает света на механизм ее воплощения во внешнем и внутреннем строении развивающегося организма.

Это в нынешних учебниках генетики пишут, что «для понимания морфогенетических процессов знания о дифференциальной экспрессии генов недостаточно». В 50 — 60 годы все было проще. Дж. Билл и Е. Татум сформулировали уже упомянутый принцип «один ген — один фермент» — каждый ген контролирует синтез какого-либо фермента. Этот принцип в готовом виде сформулировал дальнейшую методологию исследований, означавшую необходимость изучения не только генов, но и кодируемых ими белков. Довольно скоро таким образом была уточнена структура гена — она оказалась совершенно разной у прокариот (бактерий) и эукариот (всех остальных — дрожжей, высших растений, млекопитающих, насекомых). Оказалось, что эукариотический ген сильно отличается от прокариотического. Были открыты перекрывающиеся гены, сплайсинг и альтернативный сплайсинг — все это изменило устоявшиеся представления о линейной последовательности генов в ДНК. Эукариотический ген оказался настолько же сложнее прокариотического, насколько Библия сложнее Правил пользования метрополитеном. Гены одного метаболического пути могут быть рассеяны по геному, как свидетельства пророков о пришествии Мессии по всему тексту Священного писания, в то время как регуляторная часть — в нашем примере это может быть рассказ о рождении Спасителя в Вифлееме — помещаться вообще в другой части книги, к тому же возникшей гораздо позже.

Массовое увлечение исследованием ДНК немедленно похоронило под собой то, что еще оставалось в генетике от биологии.

Также фундаментальное значение имело открытие сплайсинга — специального процесса «сшивания» РНК, необходимого для переноса информации с ДНК на рибосому — место собственно синтеза белка. В нашем примере с Библией оказалось бы, что прямо куски из текста Писания священник никогда не читает, а специально пишет каждую проповедь. Мало того, существует альтернативный сплайсинг — из одной и той же Книги Судей, например, можно подобрать цитаты как в поддержку плана израильско-палестинского урегулирования «дорожная карта», так и против него. Такой альтернативный сплайсинг хорошо знаком всякому читателю старше 40 лет — достаточно вспомнить дискуссии по истории КПСС. Аналогий много — в начале каждого учебника должна была быть ссылка на работы В.И. Ленина или хотя бы К. Маркса — без такой «нуклеотидной последовательности» «рибосома» «не транслировала» «РНК», то есть книгу не печатали.

«То, что справедливо для кишечной палочки, справедливо и для слона» — шуточный афоризм Ф. Жакоба, открывшего вместе с Ж. Моно oneрон, основную регулируемую единицу генетического материала у бактерий, — оказался неверным. На общественное сознание это, однако, никак не повлияло — уж больно точным оказалось попадание в давно пристрелянную десятку. Мавр сделал свое дело и мог идти заниматься наукой дальше — широкая публика твердо усвоила: «ученые открыли, что все записано в генах».

Фотограф Джеймс Уотсон (слева) и Френсис Крик (справа) сняты на фоне механической модели структуры ДНК. Открытие «двойной спирали» является одним из самых больших достижений биологической науки в XX веке

Хоть афоризм и оказался неверным, но точно выразил суть подхода. Гермесу Трисмегисту приписывается афоризм «что наверху, то и внизу» — основной принцип мистического познания предлагает нам видеть в мире дольнем отражение мира горнего. Нижний мир не тождествен верхнему прямо, он существенными чертами на него похож. Этот принцип может использоваться при познании, но трудно себе представить созданную на его основе промышленную установку. Ф. Жакоб, в отличие от Гермеса Трижды- величайшего, предложил другой принцип — «что у простого, то и у сложного» — гениальный технологический ход, позволявший планировать и проводить эксперименты. Если мы поставили опыт А с низшим грибом — хорошо! А теперь поставим его с дрозофилой! А теперь с мышью! Мы наверняка получим результаты. И пусть они камня на камне не оставят от нашего первоначального тезиса о равенстве кишечной палочки и слона — нам не жалко! Почему же не жалко? Любой мистик сильно бы огорчился, возьмись кто ему аргументированно доказать, что его видение, скажем, Софии — Премудрости Божией, — просто психоз, вызванный недостатком, например, селена в организме. А тут — не жалко. Действительно, чего ее жалеть, технологию. Результат получен — это главное. Понятно, чем чреват такой подход, — постоянным сужением поля зрения исследователя вплоть до исчезновения из него живого организма как такового. «Whatever happened with organisms?» (Что-то стряслось с организмами?) — назвал положение дел в современной биологии известный ученый Брайан Гудвин.

Знаменитая двойная спираль - молекула ДНК. Одиночная нить ДНК образуется во время клеточного деления, когда происходит удвоение молекулы

Нельзя при этом сказать, что подход ничего не дал, — дал, да еще и сколько. Разработка К. Муллисом в 1986 году полимеразной цепной реакции вызвала примерно такой же переворот в медицине, как в свое время открытия Луи Пастера. Ставший теперь рутинным метод ПЦР-диагностики заболеваний позволил лечить человека именно от той инфекционной болезни, которой он болеет, просто дав нам возможность точно установить ее возбудитель. Разработанные в том же году приборы автоматического секвенирования — то есть определения нуклеотидной последовательности ДНК — привели к обвальному нарастанию информации. Стартовавший в 1988 году и достигший промежуточного финиша к 2003 проект «Геном человека» был бы без подобных приборов просто невозможен. Такое огромное количество информации не может быть проанализировано вручную — вторым китом, на котором стоит сегодня уже даже не генетика, а геномика, являются вычислительные машины. Сравнительная геномика поставляет нам массу информации о метаболических путях, обелок-белковых взаимодействиях, о молекулярной эволюции — новое знание рождается даже не «на кончике пера», а на левой клавише мыши. Все это так. Но что это добавило к нашей картине мира?

Пожалуй, пока ничего. Будем надеяться, что в умах широкой общественности отложится хотя бы, что «гены — это очень сложно», вместо нынешней — «ген — всему голова». Ген ведь все-таки не хлеб.

Владимир Черданцев

Пух и кролик: Два взгляда на изменчивость и эволюцию биологических форм

Рисунки Ольги Кругловой

— Кролик — он умный!

— сказал Пух в раздумье.

—Да, — сказал Пятачок.

— Кролик — он хитрый.

— У него настоящие Мозги.

—Да, — сказал Пятачок,

— у Кролика настоящие Мозги.

Наступило долгое молчание.

— Наверно, поэтому,

— сказал наконец Пух,

— наверно, поэтому-то он

никогда ничего не понимает!

Если просто сказать, что эволюция биологических форм основана на случайном поиске подходящих для данной среды фенотипических признаков, то никто из эволюционистов с этим не согласится, хотя бы потому, что это несолидно звучит и, главное, Где же туг наука? Они возразят с полным на то основанием, что любой организм — это исторически сложившаяся динамическая структура, для которой одни изменения естественны, другие — затруднительны, даже если очень нужны для выживания, а третьи — просто невозможны, потому что разрушат саму структуру.

Все это — чистая правда, но дело в том, что современная теория эволюции работает не со структурами, а с признаками. Признаки же при удачном выборе позволяют различать объекты независимо от их структуры, и, по-видимому, именно так поступает отбор. По сути это означает, что отбор работает не с природными, а со знаковыми системами, скорее, с именами предметов, чем с самими предметами.

У любой, даже очень простой структуры, например, у спичечного коробка, имеется потенциально бесконечное множество признаков, которые можно измерить, а потом, с тем или иным успехом, изучать их изменчивость (коробки редко имеют вполне прямоугольную форму), наследственность (на разных фабриках делают немного разные коробки) и отбор (коробки, сделанные на разных фабриках, могут быть немного разного качества). Все это можно было бы делать и в случае, если бы коробки были круглыми, то есть если бы это был другой тип структуры — просто в этом случае какие-то признаки было бы труднее измерить, а другие — легче. Современная теория эволюции не дает оснований считать, что если бы коробки были круглыми, то механизм их эволюции был бы иным, чем у прямоугольных коробков, потому что — и это главное ее положение — выбор признаков, по которым будет идти или вестись отбор, не зависит не только от структуры подлежащих ему объектов, но и от их физической природы, и даже от того, есть она или нет. Замечательно, что такой взгляд на природу биологической эволюции — назовем его взглядом Кролика — вполне обоснован, потому что отбор именно так и действует, и не всегда понятно, как он ладит с реальным миром, то есть с миром Пуха.

На взгляд Кролика (неодарвинизм, современный синтез и пр.), единственным признаком фенотипа, по которому может идти отбор, является приспособленность, состоящая из потенциально бесконечного множества компонент, каждой из которых соответствует бесконечное же множество потенциально измеримых фенотипических признаков. Поскольку при таком взгляде на веши любое взаимодействие компонент приспособленности порождает новый фенотипический признак, множество признаков не только бесконечно, но и несчетно. Множество же биологических структур, способных к физическому существованию (необязательному для признаков), является мало того что счетным, но и, вероятнее всего, конечным множеством. Из несоизмеримости этих множеств следует, что сами структуры не могут иметь определенного вклада в общую приспособленность организма, оставляя это признакам.

Говоря о приспособленности структуры, Кролик имеет в виду вовсе не структуру, а «иллюзию единства» признаков, возникающую из-за того, что они нужны для какого-нибудь действия, имеющего адаптивный смысл. Например, чтобы зажечь спичку, одной деревяшки мало, нужна еще фосфорная головка. Глядя на спичку, Пуху совершенно ясно, что палочка и головка — это признаки, которые нужны, чтобы разжечь огонь, но они не нужны самой спичке. Это совсем не то, что ладонь и пальцы, которым ладонь нужна не только для того, чтобы что-нибудь схватить, но и для того, чтобы сделать пальцы, то есть для того, чтобы такая структура, как рука, вообще могла существовать. Кролику, вместе с отбором, не нужно знать, в чем разница между рукой и спичкой, и по-своему он совершенно прав. С. Райт, благодаря которому понятие отбора приобрело точный (в духе Кролика) смысл, отсутствовавший у Дарвина (бывшего скорее Пухом), сравнивал отбор с корзиной для бумаг, «вбирающей в себя любые причины направленного изменения генных частот». В частности, отбору все равно, каким образом делаются признаки, нужные для выполнения какой- либо биологической функции, тем более что признаки вообще не делаются, а выбираются. Со структурами отбор сталкивается только тогда, когда нечего или не из чего выбирать. У генетиков это называется «морфогенетическими ограничениями», и русский язык выдает бессмыслицу такого сочетания слов, звучащего по- английски вполне невинно.

Такое различие взглядов становится особенно очевидным, когда речь идею возникновении в эволюции новых структур, более сложных, чем их предшественники. Кролик сразу начинает с генов, поскольку не видит различия между новой структурой и новой комбинацией признаков исходных структур. Представим себе, что в лабораторной популяции мы ведем отбор на увеличение числа щетинок, развивающихся на мушином брюхе. Такой отбор обычно эффектавен, и за несколько поколений среднее значение отбираемого признака — числа щетинок — увеличивается не менее, чем на 20 процентов. При этом, естественно, в популяции появляются мухи с таким обилием щетинок, какие в исходной популяции просто не встречались. Спрашивается, откуда взялись такие мухи?

Ответ хорошо известен и достаточно подробно изложен в любом учебнике количественной генетики. В исходной популяции имеется множество генов и их аллелей, влияющих на число щетинок в (+) и (-) направлениях. Поскольку в ходе отбора среднее число (+) генов в каждом генотипе увеличивается, увеличивается и вероятность того, что после очередного скрещивания любой данный (+) ген соединится в новом генотипе с другим (+) геном. Кролик заметит, что то же самое могло бы произойти случайно и в исходной популяции, без всякого отбора, и не происходит только потому, что эта популяция недостаточно велика. Исходная и прошедшая отбор популяции различаются всего лишь вероятностью заранее известного события — соединения в одном генотипе почти всех имеющихся в популяции (+) генов, то есть новое значение признака ничего нового, кроме вероятности, в себе не заключает. Из этого следует, что тиражируемое в учебниках (у русских это повелось с И.И. Шмальгаузена) понятие о «творческой роли отбора», мягко говоря, некорректно — Пуха еще можно провести, но не Кролика.

Именно поэтому Кролик и говорит, что действительно новые признаки появляются только с возникновением новых генов, причем неважно, получаются ли эти гены путем старых добрых мутаций или, скажем, изменением генов за пределами хромосом. Кролик не спорит с тем, что сегментация мезодермы у кольчатых червей представляет собой нечто новое по сравнению с несегментированной мезодермой круглых червей, он просто ищет — и обычно находит — ген, который работает в мезодерме зародышей кольчатых червей и которого нет у круглых червей. И наоборот, если оказывается, что при образовании головы у насекомых и позвоночных имеется некоторое сходство в расположении зон экспрессии одних и тех же генов, то делается вывод, что голова насекомых и позвоночных развивается по одинаковым правилам, каковы бы они ни были. Вообще же Кролик не видит особой проблемы в том, каким образом первоначально одинаковые части становятся различными.

Давно вошедшая в учебники схема превращения одинаковых сегментов предполагаемых предков насекомых (вроде многоножек) в такие разные части тела, как 1рудь и брюшко, основана на том, что при последовательном выпадении генов двух генетических комплексов (Antennapedia и Bithorax) сегменты становятся одинаковыми, такими, как у многоножек. Обратив эту операцию во времени и снабдив каждый ген положительным вкладом в какие-нибудь компоненты приспособленности, получаем сегментацию тела насекомых под действием отбора.

Схема эта куда разумнее и последовательнее, чем может показаться при кратком изложении (Кролик вообще последователен). Выпадение (выключение) генов не создает новый тип сегмента, а просто переносит признаки с одних (брюшных) сегментов на другие (грудные), то есть совершенно так же, как в случае со щетинками, создает новые комбинации признаков. Из того, что обратная операция (включение генов) должна изменять признаки только определенных сегментов, тех, которые ближе к голове, следует, что у предков насекомых эти сегменты уже отличались от расположенных вслед за ними, только по другим признакам. Кролик добавит, что они и не могли не отличаться, потому что всегда находились на разном расстоянии от головы (официально это называется теорией позиииональной информации), но только мы не видели этого до тех пор, пока не появились гены, способные это ощутить. Поэтому, по мнению Кролика, между однородной и неоднородной сегментациями тела нет качественного различия.

Пуху нелегко доказать — тем более что он вообше не умеет доказывать, — что структуры существуют независимо от признаков и их комбинаций, которые различает отбор. В математической теории самоорганизации физических систем имеется простой и понятный Пуху критерий, позволяющий отличать новые структуры от новых комбинаций признаков. Между исходно неразличимыми частями возникают различия, но не потому, что у какой-то из них появились новые признаки, а потому, что части системы оказались на новых местах, которых не было прежде.

У эволюционистов-морфологов, которые думают об отборе примерно столько же, сколько эволюционисты- генетики о структурах, есть понятие гомологии, означающее, что орган, несмотря на все его отличия, можно считать «тем же самым органом» (крыло и конечность у позвоночных животных), если он развивается в таком же окружении, то есть на том же самом месте. Отсутствие гомологии между данной формой и тем, что имелось у предков, служит критерием возникновения новой структуры. Это необходимое, но еще недостаточное условие новизны. Биолог должен добавить, что различие между новой и исходной структурами не имеет функциональной нагрузки, то есть адаптивного значения, и имеет нулевую наследуемость. В противном случае возникновение новой структуры пришлось бы отнести на счет отбора, что невозможно, потому что для отбора их просто не существует.

На самом деле это очень скользкое место, потому что и то, и другое очень трудно доказать и едва ли биолог будет этим заниматься. Всегда можно сказать, что если появление новой области не имеет адаптивного значения для данной среды, то оно может проявиться в какой-нибудь другой среде (это называется преадаптацией). Что же касается наследуемости, то всегда можно сказать, что не получили ее просто из-за недостаточной точности измерения.

К этому Кролик добавит, что если отличие одной структуры от другой не имеет ни адаптивного значения, ни наследуемости, то в биологическом смысле его просто не существует, и вот туг он будет не прав. Различие есть, но проявляется оно только в организации изменчивости, то есть в том, что при прочих равных условиях у новой структуры появляются направления изменчивости, невозможные для другой структуры.

Такого рода изменчивость не укладывается ни в одну из обычных категорий изменчивости, с которой, как считается, работает отбор. Вопрос, очевидно, состоит в том, может ли такая изменчивость служить материалом для эволюции, то есть содержится ли в ней какая-либо информация о дальнейшей судьбе того места, где она возникла.

На языке Кролика это означает, что, когда речь идет о структурах, материалом для отбора оказываются признаки, имеющие нулевую наследуемость и нулевое же адаптивное значение и узнаваемые только по характеру своей изменчивости. Как может происходить такой отбор — предмет для особого разговора.

Марина Фридман Генетика - наука. Просто надо думать

Увеличение мощи формального аппарата нашей науки, не избалованной успехами применения формальных и математических методов, неизменно приводит к появлению желающих делать теоретически значимые выводы автоматически, не утруждая себя раздумьями. Еще А.А. Любищев в 1925 году, помнится, припечатал эту тенденцию довольно метким термином «мизологизм» (как раз применительно к генетике). Однако, ведь жива она по сию пору, и не только в области лабораторного исследования — у одного знакомого мне зоолога просили программу анализа временных рядов, осведомляясь, правда ли, что она сама делает биологически значимые выводы. Эта паскалевская идея, которая довела человечество от первого арифмометра до современных ЭВМ, в области биологии до добра не доводит. Не доводит, видимо, потому, что в своем фундаменте биология (и даже самая что ни на есть молекулярная) — наука описательная, о том, что бывает. И уж потом — почему бывает и что из этого может следовать.

Вот что бывает — как наследуются детерминанты определенных признаков (что бы за ними ни стояло), как отличаются друг от друга хромосомные наборы разных видов и какая буквочка может стоять в определенном гене на определенном месте — формальные методы позволяли (и позволяют) судить хорошо. Хотя и тут определенная упертость некоторых вещей позволяет в упор не видеть, как десятилетиями не видели перемещения фрагментов ДНК. А почему бывает и что из этого следует — тут, извините, головой работать надо.

Иногда головой удается поработать задолго до открытия предсказанного феномена — известно, например, что бывает при репликации ДНК. Известно также, что клетки могут осуществить несколько десятков делений, а клетки полового пути или многие опухолевые вообще по этой части неограничены. Последнее вроде как несовместимо с тем, что при общепринятом механизме репликации линейная ДНК должна укорачиваться на концах. Значит, надо думать, как клетка может этого избежать. А.М. Оловников еще в начале 70-х придумал. Долго не искали. Одумались, поискали и нашли почти у всех видов. Сейчас Оловников — кандидат на Нобелевку. Вот только у любимой дойной коровы генетиков — дрозофилы — нашли не это, а нечто иное. Теперь опять думают, что там, почему и вносит ли это что-то новое в наши представления.

Именно поэтому критикуемый автором статьи жакобовский подход — чисто сравнительный — даже в отсутствие предварительных глубоких размышлений так часто дает потрясающие результаты. Ведь и впрямь идея «все развитие записано в генах» для некоторых организмов очень даже себя оправдывает, пока мы не обнаружим, что у других организмов расположение тех самых структур, которое вроде бы «записано в генах», намечается, скажем, за счет случайных флуктуаций или чисто механических взаимодействий. Тут уж не увернуться от изменения концепции.

Пример не столь радикального, но концептуального изменения в генетике, которое произошло на тупом выполнении жакобовской программы, — открытие редактирования РНК. Последовательность нуклеотидов в РНК изменяется уже после транскрипции, помимо всякого матричного синтеза. И хотя обнаружено это безобразие в основном в достаточно экзотических ipynnax, на размышления наводит.

Как бы мы ни пыжились, вся наша наука — это зоология и ботаника. Например, геномика — это молекулярная биология и молекулярная ботаника.

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...

Опять же соображения справедливости заставляют нас сразу за креационизмом упомянуть ламаркизм — идею наследования приобретенных признаков. На первый взгляд сегодня эта концепция представляет сугубо исторический интерес. Если креационистские взгляды излагаются во множестве статей, книг, докладов и проповедей, то ламаркизм не может похвастаться ничем подобным и на первый взгляд вообще отсутствует в общественном сознании.

Но проведите простенький эксперимент: спросите любого своего знакомого, какой щенок имеет больше шансов стать звездой цирка — отпрыск длинной династии цирковых собак или потомок сторожевых псов? И почти наверняка (если только ваш знакомый не биолог) вы услышите в ответ: «Конечно, потомок цирковых!

У него же родители, дедушки-бабушки, все предки этому учились. Это же не могло совсем на нем не отразиться!» Тот же мотив постоянно звучит в выступлениях политиков и иных публичных людей, то и дело радующих нас открытиями вроде «кириллический алфавит вошел в гены русского народа».

Профессиональные биологи обычно склонны объяснять это тяжелым наследием лысенковщины. Но звезда «народного академика» закатилась сорок лет назад, и все это время детям в школах более или менее исправно рассказывали о том, что приобретенные признаки не наследуются. Массовое неверие в этот факт свидетельствует не о недоработке школьных учителей, а об активном отторжении его нормальным, не испорченным наукой сознанием. Удивляться тут нечему: в родовом сознании дети — не что иное, как новое воплощение и прямое продолжение родителей. Века индивидуалистической цивилизации не вытравили это восприятие, а только прикрыли его тонким и хрупким слоем рациональных представлений. Но при самом легком напряжении — скажем, когда человек застигнут врасплох простым и невинным вопросом — древний взгляд тут же актуализируется. В самом деле, то, что все происходящее с нами никак не влияет на наших детей, кажется абсолютно невероятным.

Между тем на самом деле невероятным было бы как раз наследование приобретенных признаков. Столь же невероятным, как, скажем, отрастание на лице артистки бороды и усов, которые озорной мальчишка пририсовал ее портрету на уличной афише. Или деформация ботинка по мере таяния оставленного им следа. Но для такого взгляда на веши нужно увидеть самого себя не центром мира, а портретом, отпечатком, отливкой в некой модели, чье существование в принципе может быть обеспечено и без нас. Чему и сопротивляется наше подсознание, которому именно эта модель— наша генетическая программа — предписывает воспринимать себя как высшую и абсолютную ценность.

Из скрытого ламаркизма общества (подчеркнем — всякого, общество образованное туг не исключение) естественно вытекает и величественный образ мутаций. Более или менее выучив, что мутации — это изменения генов, массовое сознание плохо воспринимает их случайность и единичность. Мутации появляются сразу у множества людей, резко противопоставляют их людям нормальным и всегда вредны и опасны если не для своих носителей, то уж точно для всех остальных. «И это уже — генетическая мутация, свершившаяся на общенациональном уровне», — на полном серьезе пишет главный редактор одного из самых респектабельных российских еженедельников. (Пишет, кстати, о сугубо социальном феномене — манере россиян превращать любую возложенную на них обществом миссию в личную кормушку). Какой уж там Дарвин, туг и сам Лысенко покажется робким эмпириком с ограниченной фантазией: у него все-таки не все растения пшеницы превращались в пырей и не все пеночки — в кукушек!

Есть, впрочем, и более мягкая редакция этой идеи. В ней мутации случайны, единичны и далеко не всегда вредны. Вот я сейчас в «Яндексе» набрал слово «мутация» и на первом же сайте, где оно употреблялось не в переносном смысле, прочел: «Творческие способности суть генетическая мутация... 50 тысяч лет назад в мозге человека произошло резкое изменение, что в итоге привело к возникновению у него способности создавать нечто оригинальное — ради самой оригинальности». Так вполне серьезный научно-популярный сайт представляет процесс становления не более, не менее как человеческого интеллекта. Слово «отбор» в статье не упомянуто вовсе, но нетрудно догадаться, что ему отводится разве что распространение в популяции случайно возникшего гениального новшества. Бедный «демон Дарвина» в который раз разжалован из главных конструкторов в торговые агенты.

Самое смешное, что именно так представляют себе дарвиновскую эволюцию ее противники. Их любимый аргумент во все времена: вероятность возникновения самого простенького жизнеспособного организма в результате случайных процессов намного меньше вероятности самосборки, пригодной для езды машины в смерче, прошедшем над автомобильной свалкой. Аргумент, что и говорить, неоспоримый — только опровергает он не теорию естественного отбора, а именно вышеизложенный наивный мутационизм, в котором отбору-то как раз делать и нечего.

Прощаясь с обширной областью поверий о мутациях, отметим совсем уж безобидное, зато очень распространенное: раз исходным материалом эволюции являются мутации, значит, чем больше мутаций, тем быстрее идет эволюция. «Одна из популяций этих древних обезьян обитала в районе естественных выходов урановых руд, что, видимо, и послужило причиной их быстрой эволюции». Массовому сознанию до сих пор неведома знаменитая статья Сергея Четверикова, еще в 1926 году показавшего, что природные популяции несут в себе огромный запас ранее произошедших мутаций, а значит, исходный материал у эволюции всегда в избытке. Неведома не столько потому, что это открытие плохо изложено в школьной программе, сколько потому, что оно плохо совместимо со сложившимся образом мутации как явления ненормального и необычайного.

Среди самых экстраординарных созданий: встреченных Дере иным, были гигантские наземные черепахи, бродившие по некоторым из Галапагосских островов

Другой любимый герой народной эволюционистики — это крупные природные катастрофы. В этом вопросе «большое» массовое сознание послушно следует за поверьями научной среды. Достаточно вспомнить хотя бы пресловутую «астероидную» теорию вымирания динозавров и вызванную ею моду связывать любые масштабные изменения земной флоры и фауны с глобальными (а лучше космическими) катаклизмами. Но человек с улицы идет дальше: в его представлении вообще всякая эволюция может начаться только с резких изменений в окружающей среде. В самом деле, если среда постоянна — чего самому-то меняться?

Объем статьи не позволяет привести богатые данные палеонтологической летописи об огромных эволюционных скачках важнейших групп животных и растений, происходивших в практически неизменной среде обитания. Равно как и об апокалиптических катастрофах (в том числе и пресловутых падениях астероидов), не имевших ровно никаких эволюционных последствий. Напомним лишь, что в ту предельно упрощенную схемку дарвиновской теории, которую мы привели в начале статьи, изменения окружающей среды не входят вовсе. Есть они, нет их — самовоспроизводящиеся системы с неабсолютной надежностью копирования все равно будут эволюционировать. Те, кому подобные рассуждения кажутся слишком сложными и абстрактными, могут попытаться объяснить, почему в футбольных чемпионатах победитель никогда не известен заранее, хотя правила игры не меняются уже много лет.

Впрочем, идею вариативности и непредсказуемости эволюции массовое сознание тоже воспринимает плохо. Оно твердо убеждено (и фантастическая литература вкупе с кинематографом его в этом поддерживают): все должно в природе повториться. Если бы жизнь на Земле возникла заново, она бы снова создала стегоцефалов и динозавров, мамонтов и неандертальцев. Ну разве что с небольшими изменениями.

Как ни странно, картина, предлагаемая современной наукой, если и не совпадает с этой наивной верой в закономерность мира, то во всяком случае стала заметно ближе к ней, чем несколько десятилетий назад. Тогда было принято думать, что возникновение каждого вида — уникальное событие, которое не может быть повторено даже при повторении тех же условий. Однако палеонтологи стали все чаще замечать, что при формировании новых крупных и прогрессивных групп организмов их черты всякий раз возникали сразу в нескольких уже существовавших группах. Так, в девонском периоде сразу несколько групп кистеперых рыб начали независимо приобретать признаки четвероногих существ. Нынешние наземные позвоночные — потомки только одной из этих линий, но и другие существовали на Земле достаточно долго и порой заходили довольно далеко в своей «тетраподизации». Точно так же на протяжении всего триасового периода несколько ветвей примитивных рептилий независимо друг от друга приобретают черты будущих млекопитающих (сформировавшихся в конце концов только в одной из этих ветвей), а в конце периода юрского разные семейства голосеменных растений начинают рваться в цветковые. Словно эволюция объявляла конкурс на лучшую модель, скажем, наземного позвоночного, и сразу несколько КБ предлагало свои проекты.

Обсуждение причин этого феномена явно выходит за пределы нашей темы (тем более, что у ученых сегодня нет единого мнения по этому вопросу). Отметим лишь, что «конкурирующими КБ» всякий раз оказывались родственники, хоть и не очень близкие. Например, в амфибии рвануло несколько групп именно кистеперых рыб, а не каких-либо иных. А вот признаки самих кистеперых возникли в эволюции лишь однажды. Не будь этой группы вовсе, позвоночные, конечно, рано или поздно все равно вышли бы на сушу, но в каких-то совсем иных формах. Так что новые открытия не изгоняют из эволюции случайности и непредсказуемости — они только выносят ее на более ранние этапы.

Что же до полюбившихся человечеству динозавров, то они-то как раз представляют собой не только тупик (вопреки часто встречающимся утверждениям, у них не осталось прямых потомков), но и эволюционную случайность. Гигантизм ящеров и связанный с ним удивительный тип теплового обмена могли быть выгодны только при уникальном сочетании условий. Одно из них — ровный (с малыми сезонными и суточными перепадами температур), теплый субтропический климат, господствовавший в мезозойскую эру почти на всей суше. Потом суперматерик Гондвана распался, а его обломки, разъехавшись по поверхности земного шара, изменили глобальную водно-воздушную циркуляцию, и климат Земли стал гораздо контрастнее. Случись это на несколько десятков миллионов лет пораньше, никаких динозавров бы просто не возникло.

Этот обзор народных эволюционных концепций далеко не полон—чего стоят хотя бы представления об эволюции современного человека или вновь и вновь всплывающие идеи «социального дарвинизма»! Но и сказанного достаточно, чтобы убедиться: массовое сознание предпочитает не те модели, которые наилучшим образом отражают описываемое ими явление, а те, которые лучше всего вписываются в его собственную структуру. Подобно герою известного анекдота, оно ищет вещь не там, где та лежит, а там, где светлее.

Юрий Долгушин

Рассказ о настоящем биологе

В нашей стране наука генетика находится в совершенно особом историческом контексте. Погромная сессия ВАСХНИЛ 1948 года, поставившая генетику вне социалистической законности, нанесла советской науке огромный урон. Генетиков выгоняли с работы, из партии, отправляли в ссылку, запрещали преподавать. Перед вами отрывок из статьи в номере 5 нашего журнала за 1949 год — художественный отчет об этой исторической сессии Академии сельскохозяйственных наук.

Много дней уже стояла над столицей удушливая, неподвижная жара. Воздух был тяжелый и влажный, серые кучевые облака то и дело появлялись на горизонте и медленно проходили стороной. Каждый день ждали грозы, а ее все не было.

В последний день июля в большом, двухэтажной вышины, зале Министерства земледелия открылась сессия Всесоюзной Академии сельскохозяйственных наук имени В.И. Ленина для обсуждения вопроса о положении в биологической науке. Вечером при переполненном зале на трибуну сессии вышел президент Академии, лауреат Сталинской премии, академик Трофим Денисович Лысенко для доклада по основному вопросу.

Это был последовательный и обстоятельный трактат об основах мичуринской биологии и в то же время гневная, обличительная речь против реакционной генетики.

Уже в начале доклада то и дело можно было почувствовать движение воздуха в зале. Он падал сверху из высоко поднятых под потолок широких окон, обрамленных длинными полотнищами занавесок.

— Менделисты-морганисты цепляются за все отжившее и неверное в учении Дарвина, отбрасывая живое материалистическое ядро его учения — слышалось с трибуны.

- Для нас совершенно ясно, что основные положения менделистов-морганистов ложны. Они не отражают живой природы и являют собой образец метафизики и идеализма.

Все заметнее, сильнее становились прохладные струи, падавшие сверху. Уже взвивались к потолку полотнища занавесок и сыпалась в зал какая-то пыль из давно не открывавшихся рам.

Начиналась гроза.

— Безобразие. Закройте окна! — крикнул один из столпов генетики, сидевший впереди меня.

Никто не поддержал его. Он вышел из зала, поеживаясь, демонстративно громко ступая по паркету.

— Свежий ветер подул! — раздался вслед ему лукавый, бодрый возглас, вызвавший сдержанный смех.

Редкий по силе ураган разыгрался в эту ночь на большой территории. Он сопровождался грозой и ливнем. Многие еще никогда не видели таких продолжительных разрядов молний.

Когда окончилось заседание, я выехал на машине по шоссе за город. То и дело попадались на глаза следы прошедшего вихря: сорванные крыши домов, поваленные телеграфные столбы. А дальше, когда начался лес, я заметил немало больших подгнивших деревьев, вывороченных ураганом.

Воздух был чист и свеж, дышалось легко.

Честное слово, вся эта символика не выдумана мною. Можно подумать, что сама природа участвовала в тех больших событиях, которые происходили тогда в биологической науке.

Все, кто был на этой сессии, которая войдет в историю науки, конечно, помнят и этот «свежий ветер» в зале министерства, и ураган, пронесшийся в ту ночь над столицей.