Научные теории и гипотезы — они как биологические виды — либо вымирают, либо эволюционируют. Примером тому служит теория Дарвина, которая за полтора века только «выросла и окрепла».
Все началось со скандала. Работа Чарльза Дарвина «Происхождение видов», как известно, была опубликована в 1859 году и вызвала в научном мире шок. Тезисы Дарвина научная общественность долго переваривала, а в июне 1867 года в журнале North British Review вышла статья математика Флеминга Дженкина, где критиковалась главная идея Дарвина — естественный отбор как движущая силы эволюции. Главный пункт возражения Дженкина — поглощающее влияние свободного скрещивания.
«Представим себе белого человека, потерпевшего кораблекрушение на острове, населенном неграми. Наш выживший герой, возможно, станет среди них королем; он убьет очень много чернокожих людей в борьбе за выживание; он заведет очень много жен и детей, в то время как множество его подданных будут жить холостяками и умрут холостяками… Качества и способности нашего белого человека, несомненно, помогут ему дожить до глубокой старости, но даже его длинной жизни явно не хватит для того, чтобы кто-то из его потомков в каком-либо поколении стал полностью белым… В первом поколении будет несколько дюжин смышленых молодых мулатов, чей ум будет в среднем превосходить негритянский. Нас не удивит, что трон в течение нескольких поколений будет принадлежать более или менее желтокожему королю; но сможет ли поверить кто-то, что население всего острова постепенно станет белым или пусть даже желтым?» — писал Дженкин.
Кошмар, который рассеялся
— Сейчас, конечно, в Великобритании столь неполиткорректную работу никто бы никогда опубликовать не позволил, — шутит кандидат биологических наук, преподаватель МГУ имени Ломоносова Сергей Новоселов. — Но тогда она не просто была опубликована, но и получила совершенно справедливое для дарвинистов название «Кошмар Дженкина». Этот ученый на базе имеющихся знаний доказал, что наследование благоприятных признаков принципиально невозможно. «Полезные» изменения, появившиеся у отдельных особей, попросту «растворятся» в популяции, где большинство особей таких изменений не несет.
Рассеивание «кошмара» произошло сразу после того, как выяснилось, что наследственность носит дискретный характер.
— Проще говоря, родители передают потомству свои признаки не в виде «раствора», а в форме неких отдельных материальных носителей — генов, которые при смешении не изменяются, — поясняет биолог. — Иными словами, наследственная информация — это не краска. Она не может постепенно из черной стать белой или наоборот.
Теория Дарвина, дополненная генетическими знаниями, преобразовалась в синтетическую теорию эволюции (СТЭ). Да, она предполагает случайное появление новых признаков. Но причина случайности — мутации, то есть изменения, возникающие в ДНК организмов. Важно, что отдельная мутация не обязательно приводит к появлению нового признака: изменения в ДНК могут накапливаться, никак не проявляя себя. Почему? — Со временем генетики установили, что за развитие того или иного признака отвечает не один ген, а их группа, — рассказывает врач Центра репродуктивного здоровья Лариса Хруничева. — При этом, надо понимать, каждый ген участвует в проявлении нескольких признаков. Получается, что возникшая мутация может никак не влиять на признак до тех пор, пока к ней не «присоединятся» другие мутации. Таким образом, естественный отбор, открытый Дарвином, действует не на отдельные гены, а на группы генов.
Синтетическая теория эволюции сформировалась лишь в 1920–1930-е годы. А уж после того, как в 1953-м Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли структуру двойной спирали дезоксирибонуклеиновой кислоты, стало понятно еще больше. Главное — появилось понимание о материальной основе наследственности.
Развитие рывками
Дарвин считал процесс эволюции довольно плавным. Но здесь он не совсем прав.
— Ученые оценили ископаемые останки разных эпох и пришли к выводу, что эволюция двигалась скачками, — говорит Сергей Новоселов. — Появилась даже концепция «прерывистого равновесия»: чередования длительных периодов «застоя», когда изменений практически не происходит, и коротких периодов, когда живые организмы активно изменяются.
Так, по словам биолога, в кембрийском периоде (538– 485 миллионов лет назад) стимулом к ускорению развития послужила резкая смена условий окружающей среды. Хотя бытует представление, что эволюцию невозможно наблюдать воочию, на самом деле возможно даже поставить… эволюционный эксперимент в лаборатории! К примеру, ученые из Имперского колледжа Лондона выращивали пять видов бактерий на экстракте из буковых листьев — так называемом буковом чае. И за 70 поколений наблюдали серьезные изменения. Один вид не смог приспособиться к «чаю» и вымер, два успешно выжили, а еще два стали размножаться быстрее, чем в начале. Еще больше изменений произошло в смешанной культуре, при совместном культивировании разных видов бактерий.
В таких условиях бактерии изменили свой метаболизм, стали производить больше одних веществ и меньше других и даже начали использовать вещества друг друга, в результате чего разучились жить в одиночку. Продуктивность сообщества повысилась! Похожих экспериментов, к слову, ученые провели довольно много. И все они доказали: теория эволюции работает.
— Любопытно, но все новые знания, которые со временем появлялись, не только не опровергали теорию Дарвина, но прочно укладывались в ее русло, — рассуждает Сергей Новоселов. — Что лишь подтверждает тезис о том, что Дарвин — гений и многое смог предсказать.
Как работает естественный отбор:
Российские биологи провели масштабное исследование с участием рыбки колюшки. Они проследили, как колюшка, живущая в морской воде, за 30 лет приобрела генетические изменения, позволившие ей жить в пресной воде.
Это стало результатом эксперимента по заселению морской колюшки в пресноводные водоемы. И теперь биологам удалось наглядно показать, как действует естественный отбор в изменившихся условиях внешней среды.
— Это как игра в конструктор, — говорит заведующий лабораторией молекулярной биологии Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии, руководитель исследования Николай Мюге.
— Чтобы сделать корсара из торгового судна, не надо перебирать все с нуля, а нужно заменить несколько элементов: дополнительные пушки поставить, перепланировать трюм, по-другому разместить балласт, и у тебя получается пиратский корабль. И так же из морской колюшки можно сделать пресноводную. Берутся кирпичики, которые в «морском» наборе есть, просто нечасто встречаются.
Когда рыб переселяют, то эти редкие кирпичики оказываются под отбором, соответственно, они встречаются с каждым поколением все чаще и чаще, и популяция за сотню поколений становится пресноводной.
