Эволюция: теории и заблуждения
Description
Вассерман:
- Очень жаль, но «Беседка» «Комсомольской правды» окончательно ушла из эфира в сайт. Так что задавать вопросы вам в обозримом будущем не удастся впредь до очередного изменения формата станции. Поэтому мой сегодняшний гость – публицист и популяризатор науки Алексей Сергеевич Кравецкий будет отвечать на те вопросы, которые он не раз получал по ходу своей деятельности. В основном будем сегодня говорить об эволюции и ее многочисленных теориях. И, к сожалению, не менее многочисленных заблуждениях вокруг этих теорий.
Кравецкий:
- Сначала давайте скажем, что такое эволюция. Существует куча заблуждений по поводу самого определения этого термина. Многие думают, что эволюция – это когда из ничего произошло что-то упорядоченное. Бывает, люди путают эволюцию и теорию зарождения жизни. Бывают люди, которые сужают понятие эволюции до происхождения человека из обезьяны. Заблуждений весьма много. А на самом деле эволюция – это некий специфический процесс, в рамках которого мы имеем некий набор особей. Причем, что интересно, это не обязательно должны быть особи кого-то живого. Мы можем также наблюдать эволюцию, например, каких-нибудь технических устройств. Потому что присутствуют некие три свойства у каждой особи. Есть наследственность, есть изменчивость и есть отбор. Часто говорят про естественный отбор, но это не обязательно. Отбор вполне может быть искусственным, как во время селекции. Эволюция все равно будет идти.
Можно пояснить это на примере. Предположим, у нас есть ребенок, который собирает из конструктора какую-то башенку. Он собирает башенку за башенкой, каждую башенку дает посмотреть своему папе. Папа проверяет ее на устойчивость и возвращает ему со словами, хорошо или плохо стоит башенка. Ребенок помнит, как устроена эта башенка, но, тем не менее, при сборке следующих копий он иногда какие-то фрагменты устройства забывает, придумывает вместо них другие фрагменты. Вот в этом процессе мы имеем все три свойства эволюционного процесса. Наследственность – это память ребенка о том, как устроена башенка. Изменчивость – это те ошибки или модификации, которые он совершает. И отбор – это собственно реакция его папы на то, какой именно вышла башенка.
Из бытового опыта вполне понятно, что в этом случае башенка будет получаться все более и более устойчивой. То есть в этом люди обычно не отказывают в такой ситуации. Однако как только дело доходит до многообразия живой природы, у людей начинаются сомнения: как же так, вроде какой-то случайный процесс, и вдруг такое разнообразие, такая устойчивость видов и так далее. Давайте поменяем чуть-чуть звенья этого процесса. Предположим, что папа с ребенком не играет, а ребенок играет сам с собой. Он играет где-то на улице, ставит башенку на какую-то поверхность. А там временами ветер дует или земля трясется. Соответственно башенка либо падает, либо не падает. Мы таким образом поменяли искусственный отбор, то есть отбор с участием человека, на естественный. Реакция сил природы, неких закономерностей природы на получившийся объект. Далее ребенок сознательных модификаций не вносит. Он просто временами забывает, как строится какой-то фрагмент. И восстанавливает его по памяти с ошибкой. Это случайная мутация. И, наконец, наследственность у нас остается все той же самой. Он помнит, как эта башенка устроена.
Что интересно, поскольку самому алгоритму совершенно все равно, естественно или искусственно отбирают его детали, случайные или специальные модификации вносятся в каждую следующую копию, он все равно будет стремиться к более устойчивой башенке. Единственное в данном случае, когда модификация случайная, он будет к этому стремиться медленнее. Вот главное отличие.
Вассерман:
- Строго говоря, в этом примере есть все-таки одно существенное отличие от той эволюции, которая в природе. А именно, в природе у нас эти самые башенки сами хранят правила собственной сборки и сами формируются сообразно этим правилам. Нет отдельного мальчика, который их строит.
Кравецкий:
- Да, естественно. Но это частный случай эволюционного процесса. То есть в общем случае нам достаточно того, чтобы что-то хранило информацию, это мы назовем условно «генотип». И эта информация выливалась во что-то, что как-то взаимодействует с окружающим миром, то есть «фенотип». При этом все равно, сочетается ли это в рамках некоего одного объекта организма, либо же это два отдельных организма. Как я уже говорил, мы вполне можем наблюдать эволюцию автомобилей, которая работает ровно так же, то есть средством отбора выступают взгляды покупателей автомобилей, но при этом наследственность и изменчивость находятся не в автомобилях, а исключительно в головах их конструкторов.
Вассерман:
- Да. Но все-таки естественная эволюция – это именно случай, когда нет конструктора, отдельного от конструкции.
Кравецкий:
- Видимо, вот это и составляет основную сложность для понимания процесса. Потому что кажется, когда это хранится где-то вовне, тут все нормально, все стремится к некоему более устойчивому варианту. А если нечто как бы само себя строит, то оно стремиться к этому варианту не может. Хотя нет, с математической и с биологической точки зрения совершенно идентичный случай, различающийся деталями.
Вассерман:
- С психологической совершенно иначе это выглядит. Потому что именно, если у нас наследственность хранится внутри самой конструкции, то возникает вопрос: а как возник сам механизм наследственности? И тут мы вынуждены все-таки включить вопрос происхождения жизни в теорию эволюции. Хотя я знаю, что современные биологи стараются от этого дистанцироваться. Но боюсь, что именно в силу того, что они от этого дистанцируются, и остается впечатление, что зарождение жизни возникло не эволюционным путем. А между тем я знаю, что было проведено множество экспериментов, показавших, что в совершенно естественных условиях, таких как, скажем, космический вакуум или поверхность метеоритов, или выборосы вулканов и так далее, и так далее, практически в любых подобных условиях происходит отбор устойчивых структур химических соединений. И, в принципе, совершенно понятно, каким именно образом в конце концов отбираются соединения не только устойчивые, но и способствующие формированию новых молекул тех же соединений. Это то, что в химии называется автокатализом. Когда молекула способствует образованию таких же молекул, как она сама. К сожалению, насколько я могу судить, наши современные биохимики сейчас занимаются совершенно иным спектром задач, очень далеким от исследований автокатализа. И поэтому создался вот такой психологический разрыв.
Кравецкий:
- Тут можно сказать, что не то чтобы биологи дистанцируются от этого. Просто это был вопрос терминологии. Не сразу стало понятно, что происхождение жизни, то есть абиогенез, шел такими же путями, как эволюция, только на других носителях. Сначала предполагались какие-то иные пути. Поэтому это разделили на две части. Эволюция – это развитие живого, абиогенез – это появление живого. Рано или поздно они, естественно, сольются. Потому что, как вы правильно сказали, сейчас уже вполне понятно, что появление живого шло примерно такими же путями, просто начиналось с менее сложных молекул и с менее сложных процессов. То есть процессы, может быть, нам кажутся более сложными, имеется в виду с химической точки зрения.
Вассерман:
- Вообще говоря, самые, пожалуй, сложные молекулы, способные вызывать вот этот самый автокатализ, это молекулы рибонуклеиновой кислоты, которые используются в высокоразвитых организмах как носители наследственной информации между основным ее депо – ядром клетки – и белковыми структурами той же клетки. Но есть и простые организмы, в которых эти самые рибонуклеиновые кислоты заодно работают и как носитель информации. И вот, насколько я помню, несколько десятилетий назад химики пришли к выводу, причем именно химики, что в определенных условиях эти самые молекулы РНК могут способствовать построению своих точных копий, даже без сложных белковых систем - ферментов, просто из раствора. Конечно, эффективность такого копирования очень низкая. И вероятность ошибок соответственно высокая. Но тем не менее, получается, что до наших дней дошло элементарное звено первичного перехода между неживыми и живыми структурами.
Кравецкий:
- Тут можно сказать, что это даже хорошо. Если к природе применимо такое слово, как «хорошо» или «плохо». На первом этапе нам, наоборот, нужна большая вариабельность. Это потом надо нам снизить количество мутаций, количество ошибок копирования, чтобы значительную роль начал играть уже отбор. А на первом этапе нам надо получить некое разнообразие изначальное. В этом случае нам повезло, скажем так. То, что на ранних этапах они копировались с большим количеством ошибок.
Вассерман:
- Более того, оказалось, что РНК благодаря своему значительному размеру и, соответственно, значительному диапазону вариантов, в принципе, могут формироваться такие варианты РНК, которые способствуют формированию чего-то типа белков. Почему говорю «чего-то типа», потому что современные белки состоят, как правило, из компонентов достаточно сложных. Но есть простейшие аминокислоты, компоненты белковых цепочек. И вот кристаллизации таких простых цепочек уже белкового типа РНК тоже могут способствовать. Так что, не вдаваясь в дальнейшие биохимические тонкости, которые я сам помню довольно смутно, могу только сказать, что, по-видимому, ключевым моментом перехода от неживой химии к живой были именно молекулы РНК. С одной стороны, достаточно сложные, чтобы способствовать разным весьма хитрым химическим процессам, а с другой стороны, дос
United States
