Действие вместо реакции
Шрифт:
В кодирующем гене зашифрована последовательность, в которой аминокислоты необходимо соединить друг с другом, чтобы получилась специфическая молекула белка. Когда в клетке синтезируется белок определенного типа, он вступает в химические реакции и запускает особую перемену в клетке или организме. За счет создания и расщепления новых белков организм живет, развивается и реагирует на перемены среды.
Совокупность всех генов индивидуального организма называется генотипом. От того, какие именно белки зашифрованы в генотипе человека и в какой последовательности они будут
Генотип и есть те самые контуры и штрихи, о которых мы только что говорили. Он определяет строение нашего тела, цвет глаз, рост, работу органов, а также некоторые заданные шаблоны восприятия и поведения.
Совокупность всех этих измеримых свойств организма называется его фенотипом. Фенотип очень сильно зависит от генотипа. Это значит, что многие трансформации в кодирующей части генотипа приводят к специфическим фенотипическим изменениям – то есть к изменениям во внешности, устройстве и поведении.
Эволюция путем естественного отбора изобрела крайне элегантный способ, как приспособить простые и медленно меняющиеся организмы к очень сложной и динамичной среде. При зарождении нового живого существа в нем практически случайным образом перемешиваются гены его родителей (если мы говорим о половом размножении, разумеется). Кроме того, при копировании ДНК из родительских клеток в генотипе нового организма происходят случайные изменения генов, которые называются мутации.
Многие из этих случайных изменений неизбежно приводят и к изменениям в фенотипе. В итоге каждый рождающийся ребенок отличается от породивших его родителей. Естественно, эти отличия могут как сыграть ему на руку, так и сыграть против него.
Одни мутации и комбинации родительских генов вызывают явные сбои. Как правило, эти дефекты незначительны, потому что разные участки генотипа обладают различными темпами мутагенеза. Те части нашей ДНК, которые отвечают за наиболее фундаментальные процессы в организме, меняются намного реже. Их пластичность низка, и они более устойчивы к мутациям. Это весьма мудро, потому что любая резкая перемена на столь глубинном уровне скорее всего окажется фатальной. В тяжелых случаях, однако, генетическая лотерея может привести к рождению ребенка без глаз или с тремя руками, с неработающими органами или даже к его внутриутробной смерти.
Другие лотерейные билеты, напротив, несут в себе нечто полезное. Они могут повышать выживаемость ребенка и выживаемость его потомства за счет наделения его такими качествами внешности, здоровья и поведения, которые лучше соответствуют особенностям той среды, в которой он появился.
Эволюция всегда придерживается количественной стратегии в деле приспособления. Она случайным образом тасует гены и создает тысячи и миллионы вариантов, тысячи и миллионы существ, которые немного отличаются друг от друга.
Те, чьи свойства оказались полезны в той ситуации, в которой они очутились, выживают и дают больше потомства. Присутствие их генов в общем генофонде популяции и вида возрастает. Те же, чья карта легла плохо, с большей вероятностью гибнут и оставляют меньше потомства. Как следствие, их гены постепенно отсеиваются из генофонда.
Постоянные и случайные изменения в генофонде
Жизнь не может отказаться от метаморфоз и сделать ставку на некий раз и навсегда данный «хороший» набор свойств. Неизменного «хорошего» набора свойств просто не может быть. В разрезе эволюции хорошее и плохое напрямую зависят от условий, а условия меняются – и подчас крайне драматически.
Чтобы быть готовой к непредсказуемым вызовам реальности, эволюция видов непрерывно штампует бесчисленное множество разных вариантов взаимодействия с ней. Эта великая лотерея создает разных существ с разными свойствами. Мир и сам ход жизни выявят на практике, какие из них оказались хороши, а какие плохи. По эволюционной логике лучше были те, которые справились. Они передадут частичку своей удачи дальше.
Эпигенетика
Рассмотренная нами генетическая модель оставляет открытым принципиальный вопрос: как могли бы двадцать тысяч генов закодировать двести триллионов связей между нервными клетками? А ведь помимо этих связей в нашем мозге и в остальном теле плещется целый океан информации иного рода. В чашке не поместишь океан.
Генотип несоизмеримо меньше информационного богатства фенотипа, а потому он никак не может определять фенотип полностью, что особенно заметно у таких сложных существ, как люди.
В темные времена наук о человеке данное обстоятельство почти никем не было замечено. Кроме того, не было известно, что в нашей ДНК содержится лишь 20 000 кодирующих генов. Полагали, что их намного больше. Тогда еще не было возможности объяснить механизм повышенной индивидуальной пластичности нашего мозга и личности. В результате, само существование такого механизма отрицалось.
Казалось, будто мы предрасположены своими генами лишь к чему-то одному. В соответствии с господствовавшими представлениям, Сократ не имел выбора, становиться ли ему добродетельным и мудрым или же быть полной противоположностью этого. Он изначально имел в себе задатки добропорядочного гражданина, философа и просветителя и никакие иные, так что Зопир в своем суждении допустил грубую ошибку. ДНК и замыслы природы воспринимались предельно линейным набором инструкций, подобно партийному распоряжению, оставляя крайне малое пространство для свободы.
Затем, в 1990-х годах, была сделана череда открытий, развенчавших эти взгляды. Древние философские истины тем самым не просто подтвердились, но и были помещены в область строгого научного знания.
Стало понятно, что гены есть лишь набросок будущей картины. И вовсе не в них хранится все богатство деталей и красок, игра света и тени, оттенки и градиенты, а также все наши возможные метаморфозы.
Последний скачок в научном понимании человеческой изменчивости был связан с оформлением такого раздела генетики, как эпигенетика. Этимологически греческая приставка эпи- означает «сверх», «помимо», «в добавление к». В полном соответствии с этим значением эпигенетика изучает в первую очередь два рода явлений.