Величайшее Шоу на Земле: свидетельства эволюции.
Шрифт:
Ничто из этого не должно принижать крайне важной верхушки айсберга — меньшинство мутаций, которые не нейтральны. Именно они отбираются, положительно или отрицательно, в эволюции усовершенствования. Это те мутации, эффекты которых мы фактически видим — и естественный отбор их «видит» тоже. Это те мутации, отбор которых придает живым существам их поразительную иллюзию дизайна. Но, когда мы говорим о молекулярных часах, нас интересует остальная часть айсберга — нейтральные мутации, которых большинство.
С течением геологического времени геном подвергается ливню износа в форме мутаций. В той небольшой части генома, где мутации действительно имеют значение для выживания, естественный отбор скоро избавляется от плохих и благоприятствует хорошим. С другой стороны, нейтральные мутации просто накапливаются, безнаказанно и незаметно для всех, кроме молекулярных генетиков. И теперь мы нуждаемся в новом техническом термине: закрепление [или фиксация]. У новой мутации, если она по-настоящему новая, будет низкая
Закрепление имеет значение для молекулярных часов, потому что «закрепившиеся» гены — это гены, на которые мы смотрим, когда сравниваем двух современных животных, чтобы попытаться оценить, когда произошел раскол между их предками. Закрепившиеся гены — это гены, характеризующие вид. Это гены, которые едва ли не универсальны в генофонде. И мы можем сравнить гены, закрепившиеся у одного вида, с генами, закрепившимися у другого, чтобы оценить, насколько недавно разделились два вида. Есть осложнения, в которые я не буду вдаваться, потому что мы с Иеном Вонгом в полной мере обсуждали их в эпилоге к «Рассказу Бархатного Червя». С оговорками и с различными важными корректирующими факторами, молекулярные часы работают.
Так же, как радиоактивные часы тикают с весьма различными скоростями, с периодами полураспада в пределах от долей секунды до десятков миллиардов лет, так же различные гены обеспечивают удивительный диапазон молекулярных часов, подходящих для определения времени эволюционных изменений в масштабах от миллиона до миллиарда лет и всех промежуточных периодов. Так же, как у каждого радиоактивного изотопа есть свой характерный период полураспада, так же у каждого гена есть характерная скорость обновления — скорость, с которой новые мутации обычно фиксируются благодаря случайности.
Для генов гистонов характерно обновление со скоростью одной мутации в миллиард лет. Для генов фибринопептида в тысячу раз быстрее, со скоростью обновления в одну новую мутацию, закрепляющуюся за миллион лет. Цитохром-C и набор генов гемоглобина имеют промежуточные скорости обновления, со временем фиксации, измеряемой в пределах от миллионов до десятков миллионов лет.
Ни радиоактивные, ни молекулярные часы не тикают размеренно, как маятниковые или ручные часы. Если бы Вы могли слышать их тиканье, они бы звучали как счетчик Гейгера, собственно для радиоактивных часов счетчик Гейгера — именно то, что Вы бы использовали, чтобы их услышать. Счетчик Гейгера не тикает размеренно, как часы; он тикает беспорядочно, странными, запинающимися порывами. Так звучали бы мутации и фиксации, если мы могли бы услышать их в очень большом геологическом масштабе времени. Но независимо от того, запинается ли он как счетчик Гейгера или тикает метрономом как часы, важная особенность хранителя времени в том, что он должен тикать с известной средней скоростью. Так действуют радиоактивные часы, и так действуют молекулярные часы. Я представил молекулярные часы, сказав, что они исходят из факта эволюции и поэтому не могут использоваться в качестве ее доказательства. Но теперь, поняв, как работают эти часы, мы можем видеть, что я был слишком пессимистичным. Само существование псевдогенов — бесполезных, нетранскрибируемых генов, которые имеют заметное сходство с используемыми генами — является прекрасным примером способа, которым животные и растения носят в себе свою историю, написанную повсюду в них. Но это — тема, которая должна подождать до следующей главы.
ГЛАВА 11. История написанная повсюду в нас
Я начал эту книгу, представив профессора латыни, который вынужден тратить время и энергию, защищая предположение, что римляне и их язык когда-либо существовали. Давайте вернемся к этой мысли и спросим, каковы действительные свидетельства в пользу Римской Империи и Латинского языка. Я живу в Британии, где, как и в остальной Европе, Рим оставил свою подпись повсюду на карте, вырезав свои пути в ландшафте, вплел свой язык в наш и свою историю в нашу литературу. Пройдите вдоль стены Адриана,
Живые организмы тоже имеют историю, записанную повсюду в них. Они ощетинились биологическим эквивалентом римских дорог, стен, монументов, глиняных черепков и даже древних надписей, вписанных в живую ДНК, готовую быть расшифрованной исследователями.
Ощетинились? Да, буквально. Когда вам холодно или вы жутко напуганы, или впечатлены бесподобным искусством сонетов Шекспира, у вас проявляется гусиная кожа. Почему? Потому, что ваши предки были обычными млекопитающими с шерстью повсюду, и она поднималась и опускалась под чутким руководством системы терморегуляции тела. Слишком холодно, и волосы выпрямлялись, утолщая захваченный слой изолирующего воздуха. Слишком жарко, и мех опускался, чтобы позволить теплу лучше отводиться. В более поздней эволюции система поднятия волосков была перехвачена для целей социальной коммуникации и оказалась задействованной в «Выражении эмоций», и Дарвин был первым, кто оценил это в книге с таким названием. Я не могу удержаться, чтобы не поделиться несколькими строками — зрелого Дарвина — из той книги:
М-р Сёттон, один из культурных сторожей Зоологического сада, внимательно наблюдал по моему поручению за шимпанзе и орангутаном; он утверждает, что при внезапном испуге, например, во время грозы, а также когда их дразнят и они сердятся, у них поднимается шерсть.
Я видел одного шимпанзе, который испугался при виде черного угольщика; шерсть на всем его теле стала дыбом…
Я поместил в клетку обезьян чучело змеи, и тотчас у нескольких видов обезьян шерсть стала дыбом…
Когда я показал чучело змеи одному пеккари, то у него удивительным образом взъерошилась шерсть вдоль спины; то же самое наблюдается у кабана в состоянии ярости.
Загривок ощетинивается при гневе. При испуге, волосы встают для того, чтобы увеличить видимый размер тела и испугать опасных соперников или хищников. Даже мы, голые обезьяны, по-прежнему имеем оборудование для поднятия не существующей (или едва существующей) шерсти, и мы называем ее гусиной кожей. Оборудование поднятия волосков — это рудимент, нефункциональный реликт чего-то, что выполняло полезные функции у наших давно умерших предков. Рудиментарные волосы — это один из многих примеров записей истории, написанной везде в нас. Они представляют собой убедительное свидетельство того, что эволюция имела место, и снова речь идет не об ископаемых, а о современных животных.
Как мы видели в предыдущей главе, где я сравнил дельфина с близкой по размерам рыбой, такой как дорадо, вам не придется копать очень глубоко внутрь него, чтобы вскрыть его историю жизни на суше. Несмотря на его обтекаемую, подобную рыбе внешность, и несмотря на тот факт, что теперь свою жизнедеятельность он полностью проводит в море и вскоре бы умер на берегу, у дельфина, а не у дорадо, «наземное млекопитающее» вплетено в самую его основу. Он имеет легкие, а не жабры, и утонет, как и любое наземное животное, если есть препятствие для доступа воздуха, хотя он может задерживать свое дыхание гораздо дольше, чем наземное млекопитающее. Его воздушный дыхательный аппарат изменился множеством способов, чтобы соответствовать его водному миру. Вместо того, чтобы дышать как любое нормальное наземное млекопитающее через две небольших ноздри на кончике его носа, у него единственная ноздря на верху его головы, позволяющая ему дышать, едва высовываясь над поверхностью. Это «дыхало» имеет герметичный непроницаемый клапан, предохраняющий от попадания воды и сводящий к минимуму время, необходимое для дыхания. В 1845 году в сообщении Королевского общества, которое Дарвин, как его член, вполне вероятно читал, эсквайр Фрэнсис Сибсон писал: «мышцы, которые открывают и закрывают дыхало, и которые действуют на различные мешочки, формируют один из наиболее сложных и наиболее изящно прилаженных частей аппарата, которые только представляют природа и искусство. Дыхало дельфина идет на большие ухищрения, чтобы исправить проблемы, которые никогда не возникли бы вообще, если бы он дышал жабрами, как рыбы. И многие из деталей дыхала можно рассматривать как исправления ко вторичным проблемам, которые возникли, когда воздухозаборник мигрировал от ноздрей к макушке. Настоящий проектировщик с самого начала бы запланировал его на макушке, если бы он все таки не решил пойти иным путем, отбросить легкие и перейти на жабры. В этой главе мы будем непрерывно находить примеры эволюции, исправляющей начальную «ошибку» или реликт истории компенсирующими или подправляющими заплатками, а не возвращаясь к назад к чертёжной доске, как поступил бы настоящий проектировщик. В любом случае, тщательно продуманный и сложный вход в дыхало — красноречивое доказательство отдаленного сухопутного происхождения дельфина.