Муратов Петр Юрьевич. Было ли у нас время для эволюции?

БЫЛО ЛИ У НАС ВРЕМЯ ДЛЯ ЭВОЛЮЦИИ?

Вместо предисловия

Уважаемый Любознательный Читатель! Если тебе интересны вопросы науки, эта статья для тебя! Если ты, споткнувшись о цифры и формулы, решишь, что материал слишком сложен, не пугайся: он не труднее обычной статьи научно-популярного журнала "Наука и жизнь", а уровня знаний по биологии в пределах программы средней школы для понимания будет вполне достаточно. Расчитай, дочитай до конца -- и будешь приятно удивлен и своей любознательности, и умению понять некоторые интересные вещи.

Впервые этот материал был анонсирован мною в первой части "Сказов про бизнес" (рассказы сибирского предпринимателя) более четырех лет назад. Часть так и называлась: "Сказ про сферы деятельности и друга моего Рудаля, оные прошедший".

Пару слов о нас, корешах-татарстанцах. Оба родились в Татарстане: я -- в Казани, Рудаль -- в Сабинском районе. Оба с разницей в курс закончили биофак Казанского университета, физиолого-генетический поток (я -- кафедру микробиологии, он (с отличием) -- кафедру генетики). Оба получили государственное распределение во Всесоюзный НИИ Молекулярной биологии НПО "Вектор" под Новосибирском (наукоград Кольцово, недалеко от Новосибирского Академгородка). Я успел защититься, Рудаль -- нет, зато он раньше меня дорос до должности старшего научного сотрудника, хотя и без ученой степени. Впрочем, всё это подробно изложено в "Сказах".

Да, судьбе угодно было распорядиться таким образом, что из науки нам обоим пришлось уйти -- "спасибо" лихим девяностым. Но биология-матушка, как первая любовь, "навсегда осталась в наших сердцах"... Ведь быть бывшим биологом так же невозможно, как, к примеру, бывшим русскоязычным. Это -- навсегда. Изредка перелистывая свой "диссер", защищенный более двадцати лет назад, грустно вздыхаю: надо ж, черт возьми, умный-то какой был (обычно в постах и электронных письмах в этом месте ставится "смайлик")...

Далее цитирую концовку эпилога первой части упомянутого "Сказа": "образованность и научное прошлое Рудаля материализовались еще в одной неожиданной сфере приложения его могучего интеллекта: новаторском развитии теории эволюционного процесса. Весь длительный период "хождения в бизнес", который Рудаль, как и я, считает вынужденным явлением, он не "выключал" головы, обдумывая на досуге серьезнейшие вещи. На моих глазах Рудаль сперва изложил постулаты, а затем набросал, в виде статьи, тезисы новой теории "абсолютно шумового гена". Я не исключаю, что это произведет, извините за каламбур, революцию в теории эволюции, и его имя прогремит и без моего Сказа".

Сколько раз мы сидели с ним в его берлоге и, хлебнув пивка и небрежно сдвинув в сторону вороха накладных и счетов-фактур, "скрещивали шпаги" за теорию эволюции! Сколько раз, словно перескочившие на другую орбиту электроны, забывались, отрешившись от круговерти текущих дел. И чем выше был взлет мысли, тем тягостнее возвращение в рутинную повседневность коммерции... Но... жизнь -- есть жизнь.

И вот итог -- эта статья! Я вовсе не претендую на соавторство, мне просто приятно осознавать, что в процессе споров, видимо, подбрасывал кое-какую пищу для размышлений моему любимому татарину, а потом что-то советовал, редактировал статью, малость адаптировал ее для небиологов.

Дальше почти что по Булгакову: "настал час, когда надо было покинуть тайный приют и выйти в жизнь..." Нет, жизнь на этом, в отличие от Мастера, "не закончилась". Но как заставить во всеуслышание прозвучать эту статью? Я дольше Рудаля проработал в науке, потому и связей имел побольше -- по десяткам электронных адресов полетели письма со статьей. Среди адресатов были и весьма уважаемые биологи и химики с докторскими степенями и профессорскими должностями. Многие, большое спасибо, откликнулись. Общий тон ответов был следующим: "М-да, интересные мысли, автор -- молодец! Надо же, погрязнув в коммерции, сохранил способность мыслить! Но кто ж всё это проверит?" И всё.

Понятно, что проверка любой гипотезы требует экспериментальных подтверждений, ибо общеизвестно: "суха теория, мой друг..." В нашем случае для этого потребовалась бы работа, как минимум, хотя бы одного научно-исследовательского института. Кто же станет этим заниматься? Тем более, что автор не академик и даже не олигарх. Стоит также отметить: никто из откликнувшихся адресатов теорией эволюции профессионально не занимался -- у меня попросту нет таких знакомых. Хотя в среде биологов самых разных научных дисциплин всегда считалось хорошим тоном порассуждать за эволюцию -- это сродни неистребимому желанию образованных людей поговорить в хорошей компании, особенно "под этим делом", за историю и политику. Правда, генетики, к числу которых причисляет себя Рудаль, всегда критически и скептически относились к теории Дарвина.

Потом, как нередко водится, всё это потихоньку заглохло -- жизнь, знаете ли, засасывает, а время напластывает. Однако не зря пелось в песне: "Комсомольцы -- беспокойные сердца, комсомольцы всё доводят до конца" -- состояли же мы оба когда-то в рядах ВЛКСМ! И я вновь решил встряхнуть Рудаля: переведи, говорю, статью на английский и разошли в иностранные журналы -- не всегда везет с "пророками в отечестве своем". Ну а я, дескать, баловень пера, попробую, в свою очередь, всколыхнуть широкую читательскую аудиторию на литературных сайтах. Что получится -- не знаю. Поблагодарят ли "за попытку" -- тоже не знаю. Посмотрим.

Муратов П.Ю., 2015 год

Итак...

БЫЛО ЛИ У НАС ВРЕМЯ ДЛЯ ЭВОЛЮЦИИ?

Кадыров Р.Г.

Данная статья не основана на экспериментальных данных.

Она основана на несколько ином взгляде на некоторые общие и широко известные факты и цифры. Меня удивляет, что я никогда не встречался именно с таким взглядом на природу вещей, хотя идея лежит как будто бы на поверхности, и эта идея почти сразу же приводит к совершенно неожиданным выводам.

Основные цифры

Известно, что общее число генов человека равно примерно 30 000, известно также, что геном человека содержит примерно 3,3 миллиарда нуклеотидных пар, но при этом только около 5% генома содержит гены, то есть средний ген содержит примерно 5 000 нуклеотидных пар - "генных букв". Поэтому если средний ген представить в виде страницы книги, то это будет примерно похоже на страницу энциклопедии - страница довольно большого формата, набранная мелким шрифтом.

В ходе многочисленных экспериментов было установлено, что вероятность мутации одного гена человека в одном поколении равна примерно 0,00001 (1/10⁵). Умножая это число на примерное число генов человека - 30 000, хотя это и не совсем корректно с точки зрения теории вероятностей, делается вывод: примерно треть всех половых клеток каждого человека несет новую мутацию. Вначале хочется закричать от ужаса: кругом мутанты! Но потом успокаиваешься - с другой стороны, зато какой богатейший материал для естественного отбора! Да еще если учесть тот факт, что древний человек возник примерно один миллион лет назад, а, может быть, и два миллиона лет назад, то кажется вполне справедливым расхожее хрестоматийное выражение, типа "и так постепенно, за миллионы лет эволюции, за счет постепенного накопления самых незначительных изменений, которые давали бы хоть небольшое преимущество для выживания вида, и т.д. и т.п."... Вполне справедливыми кажутся идеи, что "время для эволюции у нас было".

И наоборот, удивляет способность многих животных, скажем, крокодилов, оставаться практически неизменными в течение многих миллионов лет, и это при таком-то огромном количестве мутаций! Объясняют это тем, что естественный отбор играет двоякую роль: с одной стороны - творческую, новаторскую, с другой - стабилизирующую, удаляя из популяции почти все мутации, особенно если популяция оказалась "удачной" и если условия ее существования мало менялись.

Поведение единичного гена человека в ходе эволюции

Рассмотрим, однако, ситуацию более детально, и, для начала, возьмем всего один-единственный ген. Прежде, чем приступить к анализу, сделаем еще некоторые теоретические допущения.

-- Будем считать, что древний человек возник ровно один миллион лет назад.

-- Древний человек возник от очень небольшого числа прародителей. Лучше всего, от двух - предположим даже, Адама и Евы. Будем считать, что, по крайней мере, наш единичный ген был одинаковым у всех представителей первой популяции первых людей.

-- Будем считать, что среднее время одной генерации человека составляет ровно двадцать лет. Это означает, что за один миллион лет сменилось 50 000 поколений. Отсюда также следует, что каким бы сложным и запутанным ни было генеалогическое древо каждого из ныне живущих людей, каждый является потомком Адама и Евы в пятидесятитысячном поколении.

Зададимся вопросом, что произошло бы с нашим единичным геном за один миллион лет (т.е. за все время существования человека, как биологического вида), если бы по этому гену не велся стабилизирующий отбор?

Первое впечатление - такой ген при таком количестве мутаций да еще за миллион лет должен быть просто разнесен в клочья, разрушен до неузнаваемости и должен представлять из себя полную бессмыслицу. Если опять же сравнить ген со страницей книги, то за миллион лет непрерывных бомбардировок со стороны мутаций такая страница должна была бы выглядеть как совершенно бессмысленный набор букв.

Можно ли надеяться найти данный единичный ген в первозданном виде хотя бы у одного из ныне живущих людей?

А какова вероятность того, что, скажем, лично у меня данный единичный ген сохранился в первозданном, так сказать, "идеальном", виде и не испытал ни одной мутации за все миллион лет, пока меняли друг друга все пятьдесят тысяч поколений моих непосредственных предков? Кажется, что вероятность этого события должна быть ничтожно малой.

И все же проверим.

Вероятность мутации этого гена в одном поколении равна 0,00001. Вероятность же того, что данный ген в одном поколении одного человека не испытает ни одной мутации равна 1 минус 0,00001, то есть 0,99999. Вероятность того, что "идеальный" ген не испытает ни одной мутации в двух последовательных поколениях одного человека - 0,99999*0,99999. А вообще, чтобы определить вероятность того, что "идеальный" ген не испытает ни одной мутации в N поколениях, необходимо 0,99999 возвести в степень N - в нашем случае N=50 000 (количество поколений за миллион лет существования человека, как биологического вида). Итак, считаем.

Получаем, что 0,99999⁵⁰⁰⁰⁰=0,60 (не совсем 0,60, но очень близко к этому).

Не знаю, как вы, но я просто остолбенел от этой цифры.

Что означает эта цифра?

Это значит, что у 60% ныне живущих людей данный, изначально заданный единичный ген ни разу не испытал ни одной мутации за все один миллион лет эволюции, которые были отведены человеку. Он пришел к ним напрямую ("от Адама и Евы"), и даже при отсутствии стабилизирующего отбора, отсеивающего мутации, "идеальный" ген сохранился в первозданном, "идеальном" виде у 60% особей биологического вида "человек", и это при том, что я "молча" принял человека за существо гаплоидное (с одинарным набором хромосом) - так часто делают в популяционной генетике для упрощения анализа. Если все же вспомнить, что человек является диплоидным, то ситуация станет еще более драматической: "идеальный" ген можно будет обнаружить хотя бы в одной из двух хромосом примерно у 84% людей!

Смешивание популяций

Точно такую же картину мы получим по всем 30 000 генам человека.

И вот - крамольный вопрос.

А что было бы, если бы мы взяли, скажем, тысячу или миллион самых первых потомков Адама и Евы, включая и их самих, и "впрыснули" бы их в современное общество?

Смогли бы мы их каким-то образом выявить?

Ведь их геномы оказались бы сформированы из генов, которые и сегодня являются самыми массовыми в популяции.

Ответ выглядит очевидным - мы не смогли бы их как-то "вычислить" в современной популяции человека, они "растворились" бы среди нас, так как обладали бы самыми распространенными признаками - самым средним ростом и весом, самым массовым цветом кожи, глаз и т.д. Другими словами, при смешивании двух популяций - первозданной, исходной, которая существовала один миллион лет назад, и нынешней, спустя миллион лет, мы не смогли бы их разделить.

На крамольный вопрос следует дать крамольный ответ:

Популяция человека осталась практически неизменной с момента своего возникновения. Причем, с математической неизбежностью.

Конечно, современная популяция оказалась бы гораздо более разнообразной, в сравнении с почти однородной первозданной, но последняя входила бы, практически, на равных правах в современную популяцию.

Далее. Если бы мы поступили наоборот: набрали бы миллион "добровольцев" из современного общества и "впрыснули" бы их в первозданную популяцию, то дикари прошлого вполне сумели бы переловить многих из них. Пожалуй, их бы еще и съели. Но дикари все равно съели бы их как людей, они все равно считали бы их людьми, но только чужаками, уродцами. Но вот если бы кто-нибудь из этих дикарей вступил в законный брак с кем-либо из "добровольцев", то от этого брака родились бы вполне нормальные и здоровые дети, которых легко взяли бы в современный детский сад.

Первым и самым очевидным возражением против моей идеи со стороны любого эволюциониста будет следующее: "Вы забыли про отбор. А отбор-то существует".

Нет, не забыл. Но прежде, чем перейти к анализу влияния отбора, рассмотрим один из прикладных аспектов предложенной идеи, а именно - метод точного определения времени происхождения биологического вида.

Период полураспада абсолютно шумового гена и его использование

для точного определения времени происхождения вида

В физике существует понятие "абсолютно черного тела".

В генетике предлагаю ввести аналогичное понятие "абсолютно шумового гена - АШГ". Такой ген, точнее, такой участок ДНК, должен отвечать следующим требованиям-допущениям:

- он не должен транскрибироваться;

- он не должен участвовать в каких-либо других видах жизнедеятельности клетки или организма;

- он никак не должен проявляться в фенотипе;

- он никак не должен влиять на выживаемость;

- он должен быть подвержен свободной "бомбардировке" со стороны мутаций.

Возможно ли существование подобных АШГ?

С точки зрения логики - да. Почему?

Во-первых, исследования генома человека показали, что только 5% генома несут гены. Остальные 95% - темная неизвестность. Скорее всего, процент полезной части генома возрастет в процессе исследований, но вряд ли существенно, во всяком случае, он никак не должен приблизиться к 100%. Значит, в пределах этих 95% совершенно пустых участков ДНК вполне могут существовать АШГ.

Во-вторых, размер генома человека, и вообще, млекопитающих, не является самым большим в природе. У некоторых гораздо более низкоорганизованных живых существ геном больше! Значит, хотя бы у них должны существовать совершенно бесполезные участки генома, а значит, должны содержаться "абсолютно шумовые гены".

В-третьих, в геномах всех живых существ обнаруживаются повторяющиеся последовательности. Любая из единожды летально нарушенных таких последовательностей может превратиться в АШГ, так как она перестанет выполнять свои функции, но это никак не приведет к гибели организма или вида: ее функцию будут выполнять многочислен-ные "дублеры" этой летально нарушенной последовательности.

Предположим, однако, что такой АШГ существует у биологического вида "человек" и он обнаружен. Скажем, участок "пустой" ДНК между двумя четко установленными генами.

Предположим также, что этот участок ДНК имеет такой размер, что вероятность точечной мутации в его пределах равна средней вероятности спонтанной мутации на один ген человека в одном поколении - 0,00001.

Понятно, что с каждым поколением такой ген под действием мутаций начнет рассыпаться, но, как уже было показано в первой части статьи, он будет рассыпаться настолько медленно, что его распад можно использовать для определения времени появления вида на глубину до десятков тысяч генераций - для человека это измеряется в миллионах лет.

Конкретный способ использования АШГ для датирования времени происхождения вида в числе генераций должен выглядеть примерно так:

-- Прежде всего, выявляется участок ДНК, отвечающий требованиям к АШГ.

-- Из популяции человека (или другого живого существа) отбирается достаточно репрезентативная выборка - не менее 1000 особей.

-- Определяется последовательность нуклеотидов данного АШГ для всей выборки, причем только для одной из пары хромосом, неважно, для какой.

-- Если идея изначально была верна, то должна получиться примерно следующая картина (для человека, если он действительно возник один миллион лет назад) - примерно у 60% особей анализируемый АШГ должен быть совершенно одинаковым. У оставшихся 40% особей должны быть единичные, реже двойные или тройные точечные мутации в самых разных местах АШГ. При этом частота даже самой распространенной из этих мутаций должна быть очень небольшой - не более 0,5 - 1%. Образно это можно представить так: возвышается остов разрушающегося высотного здания, от ста этажей которого осталось шестьдесят, а вокруг валяются груды кирпичей от бывших сорока этажей, не выше первого этажа.

Не буду пугать читателя математическими формулами, скажу только, что АШГ будет вести себя точно так же, как ведут себя радиоактивные изотопы.

Для него будет существовать свой "период полураспада".

Проще говоря, если за число генераций N от 100 этажей нашего "здания" осталось 50 этажей, то за последующие N генераций останется 25, еще за следующие N генераций - 12,5 и т.д.

Посчитав число сохранившихся "этажей", легко вычислить, сколько потребовалось бы поколений для того, чтобы произвести такие "разрушения", а, умножив число поколений на время генерации данного вида, можно определить время возникновения вида в годах.

Ноев ковчег

Но. Есть одно "но".

На самом деле, при помощи такого метода мы определим, скорее всего, не истинное время возникновения вида, а время его последнего прохождения через "горлышко бутылки" своей эволюции, то есть, то время, когда в последний раз в истории вида он, в силу каких-то обстоятельств, оказывался на грани исчезновения и его численность сокращалась до нескольких особей (или нескольких десятков особей). В таком случае, с большой вероятностью должен был сохраниться только первоначальный вариант АШГ.

Но нет худа без добра: зато у нас появился чисто генетический способ проверить, а был ли Ноев ковчег?

Если Ной взял с собой "каждой твари по паре", то все "твари" одновременно прошли через то самое пресловутое "горлышко бутылки".

Нам остается при помощи описанного выше метода проанализировать АШГ у разных видов животных и растений. И если выяснится, что все ныне живущие виды действительно одновременно прошли через "горлышко бутылки", то это будет означать, что всемирный потоп был! Если же нет, тогда станет немножко грустно...

Во всяком случае, гораздо легче искать Ноев ковчег в генетической лаборатории, нежели на заснеженных склонах горы Арарат.

Влияние отбора

Как мы выяснили ранее, сам по себе мутационный процесс не способен существенно изменить популяцию, по крайней мере, человека за период примерно в миллион лет. В результате мутаций может возникнуть разнообразие, но первоначальные гены все равно будут составлять львиную долю в популяции, превосходя суммарную долю всех мутантных генов, даже если в популяции будут сохранены все до единой мутации, которые когда-либо происходили внутри популяции.

Конечно же, в природе этого никогда не происходит, на самом деле сохраняется едва ли одна из тысячи мутаций.

Мы в ходе мысленного эксперимента сохранили все мутации, но даже это не смогло поколебать генофонд популяции, даже в течение миллиона лет, если речь идет о человеке или другом живом организме, время одной генерации которого сравнимо с цифрой 20 лет.

Считается, что из этого равновесного состояния популяция выходит в результате естественного отбора. Для описания изменений частот генов в популяции были предложены различные математические модели и формулы, при одном взгляде на которые у нормального человека пропадает желание жить...

Формулы эти вполне корректны и точны. Они очень хорошо подходят для описания различных изменений и колебаний внутри популяций. Лично я нисколько не боюсь математики, но, жалея обыкновенного любознательного читателя, попробуем рассуждать по принципу - минимум математики, максимум логики.

Для начала опять проанализируем поведение единичного гена, одного из тридцати тысяч или более в геноме человека.

Влияние отбора на единичный ген человека

Как мы условились, в "первозданной" популяции наш единичный ген был одинаковым у всех ее представителей.

Если мы хотим изменить популяцию по данному изначально заданному гену, нам необходимо дождаться двух событий:

А) внутри этого гена должна произойти мутация;

Б) эта мутация должна вытеснить "первозданный" ген.

Здесь необходимо остановиться.

Возникает очень серьезный вопрос: а должен ли мутантный ген вытеснить "первозданный ген" полностью?

Первое. Предположим, что мутантный и первозданный гены находятся в состоянии "мирного сосуществования". Это будет означать, ни много ни мало, что оба аллеля (варианта генов) оставят нас в рамках популяции "человек".

Даже если в пределах нашего единичного гена произойдет миллион мутаций, но при этом первозданный ген все равно будет обеспечивать принадлежность к виду "человек", то грош цена этому миллиону мутаций в смысле образования нового вида. В таком случае, как первоначальный ген, так и его мутантные варианты, будут представлять из себя лишь материал для разнообразия внутри одного и того же биологического вида - "человек", что, скорее всего, и имеет место в действительности.

Поэтому, если мы хотим добиться образования нового вида, хотя бы по одному из генов, мы должны добиться полного вытеснения его первоначального варианта.

Более того, размах мутации также не может быть совсем уж большим.

Предположим, что среди многочисленных стад бизонов в Северной Америке возник совершенно новый мутант - скажем, "жираф". Мало того, что это само по себе представляется маловероятным, но для новоиспеченного вида возникает новая проблема: а как ему, бедняге, размножаться, ведь со своими предками "в ЗАГС он уже пойти не может"? Для того чтобы такая "мегамутация" имела шанс на сохранение, необходимо, чтобы в нужном месте в нужный час возникла точно такая же мутация, причем у особи противоположного пола. Да еще необходимо, чтобы они "соизволили" скреститься, дать плодовитое потомство для закрепления этой мутации, причем новоявленная мутировавшая особь не должна погибнуть "жирафенком". Всё это представляется совсем уж невероятным. Сам Дарвин, смутно догадываясь о проблемах с "мегамутациями", как мог, открещивался от слишком больших вариаций внутри популяции, еще даже не зная, на тот момент, такого термина (он возникнет позже).

Словом, если говорить серьезно, в пределах одного гена должно возникнуть минимум две последовательных мутации, чтобы эффективно оградить новый вид от родительского. Первая мутация способна свободно скрещиваться с родительским геном, поэтому имеет шанс на размножение, вторая мутация может свободно скрещиваться с первой мутацией, но уже не может скрещиваться с родительским геном.

Второе. Предположим, что в рамках нашего единичного гена возникло сразу две мутации, обе полезные, обе совершенно необходимые. Предположим также, что обе мутации имеют безудержную тягу к размножению. Начав свое распространение с двух концов популяции, эти две мутации когда-то обязательно встретятся, возникнет дилемма: кто должен взять верх (так называемая дилемма Холдейна)? Две мутации в одном гене не могут захватить всю популяцию одновременно. Невозможно одновременно лысеть и повышать кучерявость. Если мы хотим сохранить обе мутации, они должны захватить популяцию последовательно, друг за другом.

То же самое относится к мутациям, находящимся в разных генах. Невозможно вести эффективный отбор по двум разным признакам одновременно, иначе получим кашу - в популяции будут присутствовать все гены, как первоначальные, так и мутантные, и все будут укладываться в рамки вида "человек".

Попробуем оценить, сколько поколений потребуется для того, чтобы мутантный аллель вытеснил полностью свой родительский вариант. Как я уже говорил, в популяционной генетике данный вопрос исследован весьма подробно. Но "мы пойдем другим путем". Мы пойдем таким путем, какого в природе не бывает, мы создадим себе самые жесткие условия, которые только можно придумать.

Среди эволюционистов принято придавать очень большое значение фактору изоляции.

Это и понятно. Во-первых, факты говорят о наличии совершенно уникальных видов на изолированных островах, во-вторых, совершенно понятно, что в изолированной (а значит немногочисленной) популяции новый мутантный ген быстрее захватит всю популяцию.

Но опять возникает коллизия: в малочисленной популяции гораздо больше шансов на то, чтобы мутантный ген захватил всю популяцию, но гораздо меньше шансов, чтобы нужная мутация возникла вообще.

Если говорить не об одной мутации, а о целой "команде" мутаций, то сама интуиция подсказывает, что должно существовать какое-то оптимальное количество особей популяции, которое обеспечивало бы, с одной стороны, возможность возникновения нужных мутаций, с другой стороны, возможность их распространения на всю популяцию.

Мы не будем здесь заниматься исследованием этого вопроса, тем более, что кто-то когда-то этот вопрос уже наверняка исследовал. Мы примем без доказательств тот факт, что наиболее оптимальной является численность популяции в 100 000 особей. При вероятности возникновения спонтанных мутаций один к 100 000 на один ген на одно поколение, будем считать, что нужная мутация в данной популяции будет возникать сразу, по мере необходимости, чего в природе, конечно же, не бывает.

Отбросив все математические формулы, предположим, что единожды возникшая мутация будет распространятся в популяции в геометрической прогрессии, с каждым поколением удваивая свою частоту. Между прочим, это будет означать, что когда мутантный ген захватит половину популяции, то уже в следующем поколении он вытеснит полностью родительский ген и останется единственным в популяции.

"Так не бывает! - вскричат эволюционисты. - Такого жесткого отбора не может быть в природе вообще!"

Сам знаю, что не бывает, но у нас пусть будет.

Несложно посчитать, что при таких жестких условиях отбора мутантный ген захватит всю популяцию из 100 000 особей через 17 поколений. Плюс потребуется одно поколение для того, чтобы мутация сперва возникла вообще. Округляем, получаем 20 поколений на полное вытеснение новой мутацией первоначального гена.

Как мы уже установили ранее, новая мутация должна полностью вытеснять первоначальный ген - только тогда будет обеспечено эффективное видообразование, при этом новые мутации не могут захватывать власть в популяции одновременно, они должны следовать друг за другом. Если в природе будут сохраняться все гены, как мутантные, так и родительские, то мы получим полную кашу, которую, по-видимому, сейчас и наблюдаем в природе на примере вида "человек".

Если все эти рассуждения были верны, то в популяции вида "человек" в течение одного миллиона лет могло закрепиться (с полным вытеснением генов Адама и Евы) максимум 2500 мутаций (результат деления 50000/20).

Достаточно ли мутаций для видообразования?

2 500.

Это вторая цифра после 0,60, которая лично у меня вызвала просто потрясение.

2 500.

Много это или мало?

Еще и еще раз хочу напомнить, что 2 500 мутаций - это те мутации, которые полностью вытеснили из популяции первозданные гены. Общее количество всех остальных мутаций, конечно же, огромно. Они миллиардами вбрасываются в популяцию, но также миллиардами из нее вымываются, не оставляя следа, вместе со своими немногочисленными, зачастую единичными, носителями. Либо сохраняются в качестве аллелей первозданных генов, обеспечивая огромное разнообразие внутри вида "человек", но обладатели всех этих мутаций остаются в рамках вида.

Итак, много это или мало?

Попробуйте на одной странице энциклопедии сделать 2500 осмысленных замен, так, чтобы данная страница стала напоминать страницу из другой энциклопедии. Хорошо, одну страницу так изменить можно, но их минимум 30 000 на каждого человека, 30 томов энциклопедий по 1000 страниц - целая библиотека, не каждый человек за всю жизнь столько прочитает.

Можно предположить, что данные мутации являются очень значительными, и каждая в одиночку способна радикально изменить целый ген. Но тогда придется отказаться от идеи "постепенного накопления самых незначительных вариаций". И товарища Энгельса с его "влиянием труда на становление человека" придется отправить на пенсию. Если не куда подальше, пусть отдохнет - заслужил.

И еще. В таком случае придется признать, что не так уж сложно искусственно создать новый вид даже уровня вида "человек". Действительно, неужели настолько сложно было бы при помощи методов генетической инженерии создать эти требуемые 2 500 мутантных генов и ввести их в геном исходного вида?

2 500.

Когда я получил эту цифру, мне стало совершенно ясно, что ни мутации, ни мутации в совокупности с отбором не могут обеспечить эффективного видообразования. Во всяком случае, не могут обеспечить постепенность видообразования.

И вспомнилось студенчество.

"Воспоминания о студенчестве"

Когда-то, еще будучи студентом, я поделился с одним своим товарищем (прим. П.М.: речь идет обо мне, автор подкалывает -- таким было первоначальное название моей книги "Встретимся на "Сковородке" (воспоминания о Казанском университете) мыслями, что при изучении дарвинизма (эволюционной теории) у меня возникают те же ощущения, что и при изучении научного коммунизма, а именно: что-то здесь не так.

После того, как он в очередной раз добросовестно взахлеб пересказал мне основные положения Дарвина, я спросил его:

- Ну, хорошо. Представь, что ты пришел в огромную библиотеку. Миллионы томов. Ты спрашиваешь директора: откуда такое богатство? А он тебе говорит: "Вы знаете, любезный, у нас раньше всего этого добра не было. Была только одна книга - "Война и мир". Но у нас были миллиарды машинисток и несколько миллиардов лет в запасе. Машинистки перепечатывали и перепечатывали "Войну и мир". Естественно, иногда ошибались. Глупые ошибки мы отбрасывали, но подающие надежду - оставляли. Затем машинистки перепечатывали уже ошибочные, но "подававшие надежду" варианты. И... опять ошибались. И все это повторялось и повторялось. "И так постепенно, за миллионы лет эволюции, в результате постепенного накопления самых незначительных изменений", из одной книги "Война и мир" родились и "Евгений Онегин", и "Братья Карамазовы", и даже "Идиот".

Я спросил товарища: ты бы в это поверил?

- Никогда бы не поверил.

- А вот в теорию Дарвина ты, дружище, веришь...

И еще одна мысль не давала мне покоя в отношении теории Дарвина.

Правильная идея, если она действительно правильная, сразу же дает революционный взрыв открытий и изобретений. Полвека прошло с открытия радиоактивности - и уже взорвали атомную бомбу. Не прошло и ста лет с открытий Менделя - уже расшифровали структуру ДНК и генетический код. Считай, всего "позавчера" обнаружили радиоволны - как, глядишь ты, уже тебе и цифровое телевидение, и сотовые телефоны.

Книга Дарвина была опубликована более 150 лет назад, а мы и сейчас топчемся на том же самом месте. Кроме суперзаумных слов и громоздких терминов ничего нового не придумано. Ни-че-го. Между прочим, зачастую сама по себе сложность терминологии говорит о слабости идеи...

Новое прочтение старой информации

Будем условно считать, что нам удалось доказать, что временного отрезка в один миллион лет совершенно недостаточно для того, чтобы мутации, даже в сочетании с отбором, могли существенно изменить популяцию человека или другого живого существа, время одной генерации которого сравнимо с временем генерации человека.

Могут возразить, что достаточно лишь расширить временной интервал и тогда все встанет на место.

Но не все так просто.

Во-первых, слишком уж сильно расширить временной интервал не удастся - ведь самые первые млекопитающие возникли всего около 70 миллионов лет назад.

Во-вторых. Представим, что нам удалось доказать, что какое-то событие (скажем, падение метеорита на определенный остров) совершенно невозможно за период длиной в один год. Можем ли, мы в таком случае, ожидать, что временного отрезка длиной в 70 лет будет достаточно, чтобы на этот остров упали тысячи и тысячи метеоритов? Нет, конечно.

Могут возразить, что человек - существо уникальное. То, что справедливо в отношении человека, не является справедливым для других живых организмов.

Тоже очень спорный вопрос. Скажем, для таких животных, как слоны, носороги, жирафы ситуация выглядит еще более безнадежной. Этих животных только в силу их размеров никогда не могло быть много, их поколения меняют друг друга также очень медленно. У них было еще меньше шансов на "постепенное накопление самых незначительных вариаций". Тем не менее, они все-таки как-то возникли...

Возникали и исчезали многие другие виды животных. Как будто бы из ниоткуда возникли, прошли по эволюционной арене и также внезапно исчезли, как призраки, как немые тени прошлого, не только мамонты и мастодонты, но и саблезубые тигры, и гигантские олени, и ужасные волки...

То, что новые виды возникают - бесспорный факт.

Но невозможно отделаться от стойкого ощущения, что возникают они не так, как предположил старик Дарвин, а как-то по-другому, как-то значительно проще, и намного-намного быстрее... Как это происходит, я не знаю.

Могу предложить лишь гипотезу.

К этой идее меня "подтолкнули" насекомые, которые, как известно, имеют достаточно непростые жизненные циклы. Скажем, обычная муха может иметь облик одноклеточного жгутикового организма (сперматозоид), кольчатого червя (личинка), куколки, и наконец, взрослой мухи.

Получается, что один и тот же геном может быть реализован в форме самых разных живых существ, часто совершенно непохожих друг на друга. Тогда я спросил себя: а является ли перечисленный список различных форм исчерпывающим?

Может быть, геном мухи может дать начало еще десятку-другому живых существ, если только нажать правильную кнопку?

А может быть, это справедливо не только для мухи, других насекомых, многих паразитов, но для всех живых существ вообще?

Ведь даже человеческий геном может быть прочитан таким образом, что результатом подобного прочтения явится одноклеточный жгутиконосец? Что если процесс видообразования заключается не в постепенном накоплении незначительных изменений, а в новом прочтении уже имеющейся информации? Что если виды образуются одним рывком, почти молниеносно, захватывая при этом какое-то свободное равновесное состояние, как в физике электроны занимают свободные стабильные орбиты?

И что было бы, если бы мы собрали гены, которые были найдены совместными усилиями всех живых существ за все время эволюции. Если бы мы собрали их в одном геноме, насколько огромным бы он оказался? Может быть, ситуация была бы как с каким-то крупным языком человека? Словарь такого языка велик, но все же конечен. При этом по размерам вполне сравним со многими книгами, которые написаны на основе этого словаря.

Например, человек отличается от шимпанзе только двумя процентами генов. Возможно, очень многие из этих генов, которые отличают человека от шимпанзе, мы могли бы "насобирать" у других человекообразных обезьян, ныне живущих или вымерших.

А если все эти гены могли бы так "насобирать"? Тогда для создания человека достаточно было бы взять за основу геном шимпанзе и "доукомплектовать" недостающими генами, позаимствовав их в готовом виде у некоторых других человекообразных обезьян...

В таком случае пришлось бы признать, что вся или почти вся информация, необходимая для возникновения вида "человек", уже существовала в природе, правда, в слегка распыленной форме.

Может быть, возможным было бы создать один универсальный (максимальный) геном, единый для всех живых существ. В таком случае разное прочтение этого единого генома и обеспечило бы всё разнообразие живых существ на Земле...

__________________________________________________________________

По идее, на этом месте в статье, адресованной серьезным людям, интересующимся наукой, можно было бы и остановиться. Однако, слаб человек... Иногда очень хочется просто пофантазировать, а потому - не обессудьте.

Снежный человек

Осталось ответить на вопрос, кто же он такой, этот снежный человек или Йети?

Мне кажется, после прочтения данной статьи даже детки смогут уверенно утверждать, что снежные люди - это... пережившие метаморфоз заблудившиеся охотники!

Охотники часто теряют дорогу и не могут выбраться к людям. Очень и очень многие из них при этом гибнут от холода и голода. Но изредка, в одном случае из тысячи, вдруг находится охотник, который обнаруживает в себе просто невиданную, нечеловеческую жажду жизни. Забившись в какую-то берлогу под корнями дерева, этот охотник никак не хочет примириться со смертью. Он уже почти остыл, сердце почти не бьется, сознания уже нет, но он продолжает и продолжает бороться за жизнь. И вдруг под влиянием нечеловеческого холода и голода, в пограничном состоянии между жизнью и смертью, его умирающий мозг вырабатывает несколько молекул, которых никогда раньше не было. Их всего-то - несколько, зато эти "несколько молекул" запускают целую лавину биохимических реакций, подобно простому хлопку ладоней, который может вызвать сход лавины в горах.

Охотник переживает самый настоящий метаморфоз.

В результате, через несколько недель из берлоги выползает невиданное существо: со звериной внешностью и зверским аппетитом. Он не просто покрылся шерстью и приобрел звероподобный вид, он стал юным.

Точно также от состарившихся гусениц и других отживших свое личинок всегда возникают юные бабочки, стремительные стрекозки и т.д. (и куда только деваются всевозможные шлаки, свободные радикалы, вредные мутации, накоплением которых часто и не всегда успешно пытаются объяснить процесс старения?).

Наш юный снежный человек забыл свое прошлое. Он забыл всё, абсолютно всё, даже свою бывшую жену! Почему же так редко встречаются снежные люди? Так ведь они как раз и возникают в самых диких местах! Если бы ему легко было найти дорогу к людям, он нашел бы ее еще тогда, когда был тем самым заблудившимся охотником... Заметьте, что снежные люди всегда возникают примерно в одних и тех же условиях: Северный Урал в России, Гималаи в Непале, Скалистые Горы в Северной Америке...

Почему число снежных людей столь ограничено? Так ведь им же невозможно размножиться! Охотники - почти всегда мужчины. Очень непросто вообще встретить в жизни охотника-женщину. Да еще чтобы она заблудилась, да еще пережила метаморфоз... Трудно, не спорьте, трудно это...

Но нельзя отказать представительницам прекрасной половины человечества в том, что они никогда не обнаруживают в себе такой же жажды жизни. К несчастью, они иногда тонут. Большинство при этом гибнет. Но иногда...

Как мы знаем, у человека даже сохранились гены, отвечающие за образование жаберных щелей - они "обнаруживают себя" на определен-ных стадиях формирования эмбриона. Иногда рождаются хвостатые дети, которые могут так всю жизнь и прожить... И наверняка где-то в глубокой "заначке" генома дремлют гены, отвечавшие за образование чешуи у рыб...

Дальше все понятно. И вот уже из глубин океана раздаются призывные песни сирен. И вот уже многие матросы в порыве страсти прыгают за борт, обнаруживая в себе, к сожалению, не дикое желание жизни, а дикое желание чего-то совсем другого. Но в итоге, бедняги, тонут, оставляя несчастных сирен все такими же безутешными...

У снежных людей, тоже к сожалению, совсем другая проблема. Представительницы прекрасного пола предпочтут, скорее, умереть, нежели пережить подобный метаморфоз и делать ЭТО с такими мохнатыми и вонючими...

В итоге, из-за этих пустячных проблем чисто психологического плана мы никак не можем дождаться, когда же на наших глазах произойдет возникновение двух новых, хороших, с биологической точки зрения, видов - "Человек снежный" и "Русалка земноводная"!

На самом деле, я вовсе не претендую на оригинальность. Первыми возможность метаморфоза человека осознали индийские йоги. Они почувствовали это если не разумом, то сердцем. Они рассматривают человека всего лишь как личинку другого существа, про себя же они надменно возомнили, что являются уже "куколками". Вот и стараются всеми правдами и неправдами загнать себя в транс, нирвану, анабиоз, лишь бы пережить метаморфоз и переселиться не только душой, но и телом в какое-то другое существо...

И именно так всё и происходит в природе.

Хотите - верьте, хотите - нет.

Хотите - плачьте, хотите - смейтесь.

А хотите - думайте.

Новосибирск, январь 2011 г.

Комментарии: 2, последний от 03/11/2015. © Copyright Муратов Петр Юрьевич (petermuratov@yandex.ru) Размещен: 01/05/2015, изменен: 01/05/2015. 45k. Статистика. Статья: Проза Скачать FB2		Ваша оценка:
Аннотация: Интереснейший взгляд на теорию эволюцию, изложенный научно-популярно. Для всех интересующихся вопросами науки.

Муратов Петр Юрьевич : другие произведения.

Было ли у нас время для эволюции?