Однако умозрительные и преимущественно спекулятивные исследования эволюции, доминирующие в научных и около-научных кругах, рассматривают исключительно естественный отбор как единственного полномочного обладателя прав на видообразование. Интересно, что при таком подходе необходимым является объяснение того, отчего вообще животные и растения имеют тенденцию изменяться. Такую тенденцию приходится принимать как данность. Увеличение приспособленности к условиям среды также не может быть ответом, так как при этом остается непонятным, почему остаются более примитивные виды и одновременно виды прародители каждого конкретного улучшенного вида. Если же отвечать, что прародители остаются в старой экологической нише, а новый вид приобретает и новую нишу, то тогда снова ответа на вопрос нет: откуда тенденция развиваться?
В такой ситуации любое исследование (иногда весьма далекое от предмета в целом), любая находка начинают укладываться в общепринятую модель, тогда как сама модель не имеет эмпирической базы и критически не рассматривается. В нее просто верят. Эта книга -- как раз обратный подход: чрезвычайно обширный эмпирический материал, достаточно накопившись, начинает обобщаться в виде модели-теории, как можно шире охватывающей данные. Таким образом, автор идет по пути истинной естественно-научной дисциплины, с которой, ко всему прочему, становится тяжелее спорить.
"Новшество, не отбор, главная отправная точка эволюционной изменчивости. Без изменения и новшества, отбор не может осуществляться."
Отбор -- это сугубо внешняя характеристика. Каждый знает, что среда влияет на все в этом мире, тем более когда речь идет о пластичной живой материи. Каждый может заметить это в себе: "с волками жить - по-волчьи выть", "каждый кулик свое болото хвалит" и т.д. С другой стороны, как происходит это формирование средой зависит еще и от внутренних свойств живой материи, ее податливости внешним воздействиям, ее способности наследовать изменчивость. Именно эти внутренние свойства являлись до сих пор главным источником спекуляций. Свойствам этим приписывалась случайная природа, которая якобы подтверждалась редкими случаями исследований, где случайность имела место быть (хотя любая случайность может быть просто недостатком знания). Так, к примеру, ДНК и ошибки ее репликации, открытые лишь во второй половине 20 века, усилили дух случайности и ее последствий для формирования новых функций, органов и видов. Однако огромный накопленный опыт в генетике и молекулярной биологии нашего века начинает свидетельствовать в пользу обратного: нацеленное активное изменение материала наследственности самой клеткой есть факт, с которым нужно смириться и который требует пересмотра нашей интерпретационной модели.
Ч. Дарвин писал в "Происхождении видов..." (Глава 6): "Если бы могло быть продемонстрировано, что какой-либо сложный орган, существовавший или существующий, не мог быть сформирован многочисленными, последовательными, мелкими изменениями, моя теория бы абсолютно расстроилась. Но я не могу найти ни одного подобного случая."
Возможно ли вообще показать такое? Конечно, сначала необходимо определиться с тем, что такое "многочисленные" (насколько много) и "мелкие" (насколько мелко) в каждом отдельном случае "сложного органа", чтобы ответить на этот вопрос. Важным является, однако, то, что сам вопрос, спровоцированный Дарвином, не есть очередная софистская уловка, на которую заранее нельзя ответить ни положительно, ни отрицательно. Этот вопрос может найти положительный ответ, по крайней мере если кому-то удастся показать несколько серьезных модификаций, приводящих к сложному органу и не требующих миллионов лет. Этого было бы достаточно самому Ч. Дарвину, который не играл в философские игры и показал этим (научную) скромность своего вклада.
Нам приходится признавать вместе с автором, что в обществе, как в научном, так и в около-научном, случайная и беспорядочная природа наследственности является доминирующей парадигмой.
Рьяная защита случайной природы наследственности в кругу биологов кажется, как минимум, странной в свете многочисленных эмпирических данных, указывающих на то, что мутационный процесс связан с высоко организованной активностью клетки по направленному изменению материала наследственности. Активное изменение последовательности ДНК имеет свои механизмы и закономерности, с которыми нельзя не считаться. Наука так сильно сплелась с жизнью, что обычному ученому стало тяжело разделить, где есть научный факт, а где -- научно-обоснованная идеология, с присущими ей спекулятивными выводами.
Современная "научная" мысль развилась настолько, что привела к неприемлемому догматизму (!) в научных круга: любая попытка объяснить наследственность не случайными факторами рассматривается как "ересь" (некоторым авторам доводилось видеть случаи, когда редактор научного журнала отвечал именно таким словом на подобные утверждения). "Но способность изменяться есть сама по себе адаптация (к среде)." Если организм получает возможность более эффективно изменяться в ответ на меняющиеся условия среды, он получает неоспоримое преимущество перед другими, и это также может быть объектом естественного отбора.
"Способность живых организмов изменять свою собственную наследственность не подвергается сомнению. Наши нынешние представления об эволюции обязаны учитывать это фундаментальное свойство жизни."
Еще до открытия ДНК и бума генетической инженерии и генетики, связанного с этим открытием, активно приобретаемая наследственность получила признание в цитогенетике (в особенности через работы Барбары МкКлинток) в 1930-1960 гг. Эра ДНК только подтвердила те ранние исследования и показала универсальную природу явления, распространяющегося на все виды и формы живых организмов. "Естественная генетическая инженерия" -- ответственна за изменение и формирование молекул ДНК.
Так мы встречаем первое упоминание термина "естественная генетическая инженерия". Как и искусственная, осуществляемая с помощью человека, генетическая инженерия, естественный ее аналог -- явление, объединяющее всю возможную деятельность живых организмов по активному манипулированию и изменению собственного материала наследственности. Удивительно, но это свойство, неотъемлемо присутствующее во всех живых организмах, тяжело воспринимается в официальных кругах научного сообщества. Даже сегодня это является неприемлемой ересью, когда преподносится биологам.
Питер Медавар однажды сказал, что наука есть искусство объяснимого, имея в виду тот факт, что мы продвигаемся в науке лишь в тех областях, в которых налажена техника и методология и которые обладают более или менее стройной теорией. Мы чрезмерно фокусируем свое внимание на разрешимых вопросах и поддающихся решению задачах, проецируя при этом знание этих областей на все, что мы не изучаем, не касаемся в своих исследованиях, на что не имеем теорий.
Аналогично в вопросе наследственности: "как человек, ищущий потерянные ключи под светом фонарного столба, мы полностью концентрируем свои мысли о наследственности на последовательностях ДНК, потому что наши возможности чтения и манипулирования ДНК лежат в основе современной биотехнологии." Однако, мы не должны забывать, что не вся наследственность объясняется молекулами рибонуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Профессор Шапиро замечает, что все исследования по внедрению новой генетической информации в клетку вплоть до сегодняшнего дня были обусловлены наличием нетронутой клеточной структуры. Следовательно, нет полных оснований утверждать, что только ДНК или РНК содержат всю информацию о наследственности.
Рудольф Вирхов еще в 1858 году заметил "omnis cellula e cellula" ("каждая клетка из клетки"). Мы не осознаем полностью роли клеточных структур в формировании наследственности. Так, например, у млекопитающих, мы знаем, сперматозоид и яйцеклетка составляют те не ДНК-овые факторы, которые влияют на развитие зиготы в развивающийся зародыш. Отсюда следует важность структуры яйцеклетки для передачи наследственной информации у всех "высших" организмов.
Автор предлагает лишь несколько примеров не ДНК-овой наследственности в этой части введения. Так Трейси Соннеборн (Tracy Sonneborn) в свой работе показал наследование клеточного кортекса, не зависимое от генома [1-4]. Прионы являются унаследованной формой белков, которые кодируются теми же самыми последовательностями ДНК [5,6]. Также автор подчеркивает важность так называемых "эпигенетических" изменений комплексов ДНК, РНК и белков и их передачи по наследству [7].
"Помимо этих нескольких примеров мы несомненно откроем новые стороны клеточной наследственности в ближайшем будущем. Вероятно, наследственность на основе ДНК займет окончательно свое более скромное место в нашем понимании наследования в грядущем 21-м веке."
Новая парадигма наследственности сменяет прежнюю, что удивительным образом совпадает с изменениями нашего человеческого общества. Механистическая концепция наследования признаков сменяется информационной, в которой направленное изменение материала наследственности самими организмами не кажется столь необычным. Молекулярная биология, призванная с самого начала раскрыть все физические и химические механизмы жизни, на самом деле привела к раскрытию обширных сенсорных и сигнальных сетей, без которых не может обойтись ни один мало-мальски важный процесс в клетке (метаболизм, рост, клеточный цикл и т.д.). В какой бы то ни было области молекулярной биологии, когда процесс подвергался тщательному исследованию, это приводило к выявлению неимоверного количества ключевых факторов, молекул и взаимодействий. Таким образом, биология перешла из разряда механистических дисциплин в разряд информационных, где взаимодействие специалистов из весьма различных областей является простой необходимостью.
Парадигма наследственности поменялась: "вместо клеточных и организменных свойств, пропечатанных в все определяющем геноме, мы сегодня понимаем, как клетки управляют экспрессией, репродукцией, передачей и реорганизацией молекул ДНК. Ключевые вопросы эволюции больше не концентрируются на том, можем ли мы установить связи между различными организмами [...] Сегодня, мы больше заинтересованы понять, как новые сложные функции и возможности появились в эволюции и помогли мириадам организмов выжить, размножиться, породить многообразие и изменить среду обитания на протяжении как минимум 3,5 миллиардов беспокойных лет истории Земли."
"Применяя информационный подход к геному, мы можем заключить, что системная инженерия является гораздо лучшей метафорой эволюционному процессу, нежели общепринятый взгляд на эволюцию как на отбор-ориентированный случайный процесс в бесконечном пространстве возможных ДНК конфигураций."
"Цель этой книги познакомить вас с ранее немыслимыми, но ныне хорошо задокументированными аспектами клеточной биологии и генетики для того, чтобы вы были готовы к сюрпризам, которые с неизбежностью готовит нам эволюционная наука 21-го века."
Литература (полный список литературы здесь):
- [1] Sonneborn, T.M. Partner of the Genes. Sci Am 183, 30-39 (1950).
- [2] Sonneborn, T.M. The determination of hereditary antigenic differences in genically identical Paramecium cells. Proc Natl Acad Sci USA 34, 413-8 (1948).
- [3] Sonneborn, T.M. Genetics of cell-cell interactions in ciliates. Birth Defects Orig Artic Ser 14, 417-27 (1978).
- [4] Beisson, J. Preformed cell structure and cell heredity. Prion 2, 1-8 (2008)
- [5] Prusiner, S.B. Prions. Sci Am 251, 50-59 (1984).
- [6] Sindi, S.S. and Serio, T.R. Prion dynamics and the quest for the genetic determinant in protein-only inheritance. Curr Opin Microbiol 12, 623-30 (2009).
- [7] Holliday, R. A different kind of Inheritance. Sci Am 260, 60-73 (1989).
Комментариев нет :
Отправить комментарий