Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза
Шрифт:
Для меня этот результат был в особенности важен и знаменовал новый шаг в вирусологии и симбиологии: впервые биолог посмотрел на природу сквозь призму симбиотической методологии и сумел выделить дотоле неизвестный, явственно существующий в симбиозе вирус. Аргументы, представленные в трех наших докладах, оказались настолько убедительными, что организаторы конгресса попросили меня и Вильярреала написать две связанных друг с другом статьи, где бы определялся симбиоз с вирусами с точки зрения симбиологии и рассматривался процесс взаимодействия вируса с носителем на протяжении эволюции жизни на Земле. Обе эти статьи были опубликованы в специальном выпуске журнала «Симбиология» в 2007 году [97] .
97
Villarreal L.P. Viral persistence and symbiosis: are they related? Symbiosis 2007; 43:1–9. Ryan F.P. Viruses as symbionts. Symbiosis 2007; 44: 11–21.
Двумя
На этой же конференции историк науки Ян Сапп, основываясь на эндосимбиотической теории происхождения клетки Линн Маргулис, представил собранные воедино из многих научных дисциплин данные о различных филогенетических линиях, начиная с бактерий и археев, давших начало нынешнему разнообразию живого.
Из результатов в различных отраслях биологии, полученных за последние два десятилетия, становится все более ясным: мутации и симбиогенез — не единственные движущие силы эволюции. Возможно, наиболее важным концептуальным результатом этой конференции стало недвусмысленное заключение: за симбиогенезом и современным дарвинизмом стоят разные движущие начала. Но стало ясно также и то, что обе теории можно объединить в тесно связанное целое, где работающий на разных уровнях естественный отбор и обеспечит связь между обоими механизмами. К этому целому следует присоединить и еще два эволюционных механизма, десятилетиями пребывавших в забвении, но сейчас, в эпоху молекулярной генетики и все возрастающего понимания устройства генома и его функционирования, нуждающиеся в радикальном переосмыслении. Эти два механизма: гибридизация и эпигенетика — сыграли важную роль в эволюции; оба они отличаются концептуально и функционально от мутаций и симбиогенеза.
За два года до этой конференции «Биологический журнал Линнеевского общества» опубликовал мой обзор этих сил эволюции, озаглавленный «Конструктивные геномные модификации и естественный отбор: современный синтез» [98] . И среди докладчиков было много тех, чьи работы цитировались в моем обзоре. Слово «геномные» вместо «генетические» я употребил в названии именно затем, чтобы включить в изложение и эпигенетику, по определению не могущую быть отнесенной к «генетическим» механизмам. Слово же «конструктивные» было употреблено, чтобы подчеркнуть то, что — вопреки прежним взглядам — гибридизация и эпигенетика, сопряженные на разных уровнях с дарвиновским естественным отбором, в эволюционной перспективе также созидательны и конструктивны. Я свел воедино в одной работе четыре различные дисциплины, ибо изначальное единство симбиогенеза и мутации, на мой взгляд, — это компонент общей картины, включающей все четыре источника генной и геномной изменчивости — и эти источники вкупе с естественным отбором дают всеобъемлющее объяснение эволюционных явлений.
98
Ryan F. Р. Genomic creativity and natural selection: a modern synthesis. Biological Journal of the Linnean Society 2006; 88: 655–672
Поскольку концепция конструктивных геномных модификаций («геномной креативности») задумывалась максимально общей, она нисколько не противоречит всей массе существующих концептуальных работ по эволюции. Напротив, она указывает на возможность применения навыков и методик, характерных для какой-либо частной области, к другим областям. И хотя я ожидал встретить некоторое неприятие либо даже полное отрицание идей, изложенных в моей статье, отклик оказался совершенно иным. Коллеги восприняли ее со спокойным интересом, вызванным возможностью применить изложенное к своей работе либо переосмыслить эту работу в свете описанных в статье концепций.
Вскоре после публикации моей статьи Мартин Е. Федер, старший профессор университета Чикаго, написал сперва короткую заметку, а затем и большую статью о взаимодействии естественного отбора со всеми источниками геномной модификации — то есть сделал следующий необходимый шаг в развитии концепции конструктивных геномных модификаций [99] . Вместе взятые, его и моя работы дали достаточно полный обзор современной эволюционной биологии.
99
Feder M.E. Evolvability of physiological and biochemical traits: evolutionary mechanisms including and beyond singlenucleotide mutation. Journal of Experimental Biology 2007; 210:1653–60.
11. Пол и эволюционное древо
Гибрид — от латинского слова hybrida, обозначающего потомка домашней свиньи и дикого кабана. Так в древнем Риме называли потомков отца-римлянина и матери-варварки либо потомков свободного и рабыни.
Прославленные Ван Гогом подсолнухи — воистину чудесное явление мира растений. Родина их — Южная Америка. Первым из европейцев увидел их экзотическую красоту Франсиско Писарро. В стране инков Туантинсуйу, в современном Перу, их считали символами бога солнца и отливали из золота. Жилистый стебель, позволяющий растению поворачиваться вслед за двигающимся по небосводу солнцем, достигает трех метров в высоту, а цветок может быть диаметром в целый метр — буйство красок, пиршество желтых, оранжевых, темно-красных лепестков, окружающих центральный диск со спиральным узором цветков, из которых развиваются семечки.
Ботаник Лорен Ризеберг открыл: подсолнух — особенное растение, причем настолько особенное, что это меняет наши представления об эволюции растений, а возможно, и об эволюции животных. Заинтересовался подсолнухами он, когда работал под руководством Эдварда Шиллинга над магистерской диссертацией в университете Теннесси, изучая мексиканские разновидности подсолнухов. А позже, когда он приступил к работе над кандидатской диссертацией в университете штата Вашингтон, подсолнухи послужили ему еще раз — темой диссертации стал, как он выразился, «вызывающей много споров вопрос о возможности возникновения новых видов посредством гибридизации».
Гибрид — это результат половой связи между различными видами. Межвидовые помеси и у животных, и у растений испокон веку будили интерес натуралистов. Крепкие и выносливые мулы — гибриды лошади и осла — описаны еще в «Илиаде» Гомера. Но и Гомер, и знавшие мулов с древности китайцы были осведомлены об их бесплодности. Надо сказать, самая возможность плодотворной гибридизации противоречит предложенной в 1753 году Линнеем системе классификации живого. В основе ее — предположение о принципиальном различии видов и несмешиваемости их друг с другом. Это же предположение лежит в основе нынешней классификации живых существ. Многие эволюционные биологи и по сей день рассматривают продукт смешения видов, сколько бы он ни был энергичным и выносливым, как эволюционный тупик. Десятилетия это воззрение было краеугольным камнем современного дарвинизма, сутью его «биологической концепции вида», где вид определялся через репродуктивную изоляцию. Дарвин хорошо понимал, что гибридизация ставит под сомнение некоторые положения его теории, и оттого посвятил ей целую главу в книге «О происхождении видов». Он заметил: «Живущие в одной местности виды едва ли сохранили бы различия друг с другом, если бы могли свободно скрещиваться». Но внимательное чтение этой главы открывает неоднозначность дарвиновских взглядов.
Гибридизация приводит к радикально измененному геному потомства по сравнению с геномами родителей, поскольку, как и при генетическом симбиогенезе, сводит в геноме потомства уже готовые гены и последовательности генетически весьма различающихся существ. Конечно, в отличие от генетического симбиогенеза, геномы родителей при гибридизации родственны. Они принадлежат близкородственным видам, а не к разным царствам живого, как, например, бактерия и млекопитающее. Но не следует недооценивать различия между видами при гибридизации. Сотни генов развивались различно с тех пор, как эти виды эволюционно разошлись. И потому геном потомства будет сильно отличаться от родительского. Чтобы гибридизация стала существенной для эволюции, необходимо, чтобы гибриды были способными давать потомство, чтобы могли передавать измененный геном новым поколениям. Для этого они должны разрешить значительные генетические и репродуктивные проблемы. Но даже если проблемы и будут разрешены, будущие поколения потомков-гибридов должны быть в достаточной мере приспособленными и выносливыми, чтобы отвоевать место в экологической нише, занимаемой родителями. Либо гибриды должны обладать новыми оригинальными свойствами, позволяющими им выжить и преуспеть там, где не могут существовать виды-родители. Потому вряд ли стоит удивляться, что в двадцатом столетии большинство биологов не считали гибридизацию способной внести хоть какой-то вклад в эволюцию.