Основи еволюції - Корж О.П. - 2006

Частина I. МІКРОЕВОЛЮЦІЯ

Розділ 4. Мутаційний процес як елементарний еволюційний фактор

4.3. Перегини редукціонізму

Редукціонізм являє собою дослідження певної системи шляхом її зведення до складових, які й вивчаються, а отримані результати використовуються для створення уявлення про функціонування системи в цілому. Принципи редукціонізму поряд з універсалізмом (єдині підходи до вивчення всього фізичного світу) та індуктивізмом (поширення знань про один об'єкт на всю досліджувану групу) досі залишаються визначальними в методичному забезпеченні природничих наук.

Наслідком значного захоплення редукціонізмом у XX столітті став прискорений розвиток генетики, біохімії, а потім і молекулярної біології. Активний розвиток цих напрямків біології сприяв формуванню теорій з вирішення загальнобіологічних проблем, які ґрунтуються переважно на доклітинних структурах, зокрема мутаційному процесі, майже виключаючи з пояснень інші рівні організації життя.

«Творчі» мутації. Одним з перших розробляти молекулярно-генетичний підхід до вивчення еволюційних процесів почав С. Оно, який надавав великого значення так званим нейтральним мутаціям, зокрема дуплікаціям різних компонентів спадкового матеріалу. Подальший розвиток концепції молекулярної еволюції М. Кімурою зумовив формування теорії нейтральності, або так званої «недарвінівської еволюції».

Природним підґрунтям для подібних теорій, крім нейтралізації шкідливих мутацій шляхом переведення їх у гетерозиготний стан, є селективна нейтральність багатьох мутацій, у першу чергу точкових. Виродженість генетичного коду полягає в тому, що одну й ту саму амінокислоту можуть кодувати кілька триплетів нуклеотидів. Так, синтез амінокислоти серину кодується відразу шістьма триплетами: УЦУ, УЦА, УЦЦ, УЦГ, АГЦ, АГУ. Тому заміна одного триплету внаслідок точкових мутацій на інші з наведених не викликає жодних змін у структурі відповідного білка, оскільки синтезована амінокислота залишиться без змін.

Подібні явища на молекулярному рівні приховані від дії природного добору. Відбуваються вони в достатній кількості і мають приблизно однакову швидкість у різних організмів. При накопиченні значної кількості подібних нейтральних відхилень може відбутися перехід кількості в нову якість: шляхом генетичної комбінаторики подібних мутацій зовсім випадково сформується нова ознака, яка матиме еволюційні наслідки.

М. Кімура запропонував кілька узагальнень молекулярної еволюції:

1) швидкість еволюції будь-якого білка є постійною й однаковою навіть у різних філетичних гілках;

2) функціонально менш важливі молекули або їх частини еволюціонують швидше, ніж важливі;

3) мутаційні заміни амінокислот з меншими порушеннями структури і функції білків є найбільш звичайними;

4) функціонально нові гени з'являються внаслідок дуплікацій;

5) випадкова фіксація нейтральних мутацій під час еволюції відбувається значно частіше, ніж корисних.

Назву «недарвінівська» ця теорія отримала через заперечення провідної ролі природного добору. Від нього як від елементарного еволюційного фактора не відмовляються, але вважається, що головним є саме мутаційний процес. Формування нових ознак у цьому випадку виглядає як поступове накопичення незначних відхилень від вихідного варіанта, які є нейтральними або слабко негативними, тобто нові ознаки формуються повністю на тлі мутаційного процесу.

Які заперечення викликає ця теорія? По-перше, раніше ми вже говорили про неспрямованість та випадковість мутаційного процесу. Дійсно, його еволюційна роль є дуже великою - постачання нового елементарного еволюційного матеріалу, але відбувається це спонтанно. Здавалося б, що через зростання швидкості виникнення нових мутацій внаслідок додавання нових мутагенів штучного походження та інші людські втручання в природу слід очікувати прискорення видоутворення. Насправді поки що ми не спостерігаємо сплеску в появі нових видів, а, навпаки, все більше і більше організмів набувають статусу зникаючих або перебувають під загрозою зникнення. Отже, мутації самі по собі не можуть стати самодостатнім підґрунтям еволюційного процесу.

По-друге, ми не можемо вважати мутацію нейтральною, корисною або шкідливою безвідносно до умов існування конкретного організму, про що зазначав ще І.І. Шмальгаузен. Навіть у тому випадку, коли ми не спостерігаємо жодних фенотипічних змін при генотипних перебудовах (зокрема точкові мутації), ми не можемо з повного впевненістю говорити, що подібні зміни можуть бути байдужими для їх носіїв. Ми поки що можемо не знати, у чому полягають наслідки подібних перебудов. Та сама ознака в різних умовах існування може бути як корисною, так і шкідливою, про що вже зазначалося.

Без сумніву, подібні теорії додають певного колориту еволюційним уявленням, але узагальнення слід робити досить обережно, не забуваючи про те, що різні рівні організації живої матерії можуть принципово відрізнятись один від одного.

Більше того, згідно з клітинною теорією Шванна найменшою одиницею життя досі визнають клітину.

«Егоїстичний» Докінз. Наслідком відхилення поглядів у протилежний бік від попереднього стала розроблена Р. Докінзом теорія егоїстичного гену. На переконання самого автора, ця теорія є теорією Дарвіна, але сформульована іншим способом: вона є продуктом ортодоксального неодарвінізму.

Основною тезою зазначеної теорії є те, що люди, як і будь- які інші живі організми, являють собою машини, створювані генами. Причому наголос робиться на тому, що найважливішою ознакою гена, який досягає успіху, є його обов'язковий безжальний егоїзм. Генний егоїзм, у свою чергу, дає початок егоїстичності в поведінці індивіда. Загальна любов та благополуччя виду як цілого вважаються в біологічному плані беззмістовними концепціями.

Виживання найбільш пристосованого розглядається як наслідок дії більш загального закону - виживання стабільнішого. Під час добіологічної еволюції в певний період виникають досить складні молекули, які відрізняються від попередніх здатністю до реплікації, що привносить у природу новий вид стабільності. Сучасні живі організми є машинами виживання тих самих «реплікаторів», які виникли на початку формування життя. Гени є майже безсмертними, оскільки вони завжди в тому чи іншому вигляді переходять від батьків нащадкам.

У видів, що розмножуються статевим шляхом, окрема особина є дуже великою за розмірами, але існує нетривалий час, що не дозволяє вважати її одиницею природного добору. З генетичного погляду індивіди або групи організмів є тимчасовими і нестабільними утвореннями в еволюційному масштабі часу.

Окремий організм можна вважати достатньо дискретним, доки він живе, але який же це нетривалий процес! Кожний індивідуум є унікальним; статеве розмноження це не реплікація: у природі не існує навіть двох однакових організмів. Еволюція ж, на думку Докінза, неможлива в тому випадку, коли доступним залишається тільки вибір між організмами, кожний з яких знаходиться лише в одному екземплярі.

Гени — прийнятні кандидати на роль основної одиниці природного добору завдяки своєму потенційному безсмертю. Тому основною одиницею природного добору, за Р. Докінзом, краще вважати не вид, не популяцію, не особину, а певну невелику одиницю генетичного матеріалу, тобто ген.

Гени також регулюють поведінку своїх машин виживання опосередковано, заздалегідь забезпечуючи їх необхідними інструкціями. Отже, гени повинні мати здатність, аналогічну передбаченню. Ґрунтується вона на попередньому досвіді минулих поколінь, гени яких збереглися і потрапили до сучасних нащадків. Один із способів вирішення подібних проблем полягає в тому, щоб надати машині виживання здатності до навчання.

Цитувати Докінза можна ще довго, але основний зміст його теорії, викладений вище, може вміститися практично в одному абзаці. Немає потреби й у спростуванні його думок, оскільки ці «ідеї» говорять самі за себе. Найбільше обурення і нерозуміння викликає крайній редукціонізм і наділення окремих молекул не просто властивостями живих організмів, а навіть мотиваціями, що вимагає від останніх певної поведінки. Це при тому, що досі великій кількості організмів (наприклад, усім рослинам) відмовляють у наявності поведінки взагалі.

Думки вголос

Не викликає сумніву реальність мутаційного процесу. Деякі розбіжності виникають при тлумаченні його еволюційного значення. Зрозуміло, що мінливість є невід'ємною властивістю природи, яка з часом посилюється. Але чи варто нам очікувати «супермутації» в людини, яка б дозволила вирішити всі проблеми сьогодення? Навіть якщо це буде проходити на тлі стовідсоткового егоїзму, бо, на думку деяких учених, альтруїзм є суспільним егоїзмом.

Очевидно, легше жити казками про «мутацію справедливості», яка створить «доброго і справедливого правителя», або ж вважати, що гени й так увійдуть до історії, бо хоча б невелика їх частка залишатиметься в нащадків. Однак чи слід довіряти свою долю якимось там молекулам, навіть усьому спадковому матеріалу? Може, варто спробувати хоч щось зробити? Принаймні для самореалізації.