Эволюция

 

Андрей сидел в лаборатории и, почти машинально нажимая на кнопки компьютера,  просматривал новую информацию по генетике. Наконец он заметил нечто весьма интересное и погрузился в работу. Вошёл профессор Лебедев.

- Сидишь? - спросил он.

- Сижу, - ответил Андрей.

- Закончил обработку статистики?

- Закончил.

- Тогда давай посмотрим, что получилось.

- Знаете, Леонид Иванович, кажется, мне удалось полностью расшифровать роль шестьсот восемьдесят шестого гена в карте 23-ей Y-хромосомы. До сих пор нам не совсем была ясна его функция. А он, оказывается, влияет на предстательную железу мужчины, на выработку тестостерона.

- Ну-ка, ну-ка, показывай, это интересно.

И они углубились в изучение обнаруженной взаимосвязи.

- Очень даже возможно,  - заключил профессор после часа работы. – Возможно, ты сделал открытие.

- Ну что вы! Так уж и открытие?

- Да, да, пусть небольшое, но всё-таки открытие. Конечно, всё это надо ещё раз как следует проверить и подтвердить экспериментально, но открытие может состояться. Ты не бросай эту работу.

- Мне одному, наверное, с ней не справится, - неуверенно произнёс Андрей. - Я не знаю, как всё это оформить.

- Ну, если ты не против, я буду помогать тебе. Согласен?

- Конечно, буду очень признателен.

- А как же тебе удалось обнаружить эту взаимосвязь?

- А вот по этой мутации. По-моему это редкий случай, когда мутация положительна. У этого студента повышена секреция предстательной железы. Из-за неё активность сперматозоидов очень высокая. Даже через неделю они сохраняли хорошую подвижность, вместо одного - двух дней. Я связал это с мутацией триплета и проверил по электронной картотеке. Оказалось, что во всех случаях этой мутации отмечалось увеличение активности сперматозоидов, что, как известно, является следствием воздействия на них гормонов предстательной железы.

- Да, действительно, эту мутацию можно считать положительной. И влияет она, по-видимому, не только на подвижность сперматозоидов, но и на активность физиологических процессов в организме. Ты знаешь этого студента? Как он учится? Какой у него характер?

- Это третьекурсник, Гена Соколов. Хороший парень. Хорошо учится, спортсмен. Очень активный, доброжелательный. Недавно женился. Жена беременна.

- А каких-то особых способностей не отмечается?

- Неплохо рисует, играет на гитаре, остроумен.

- Вот видишь, налицо все признаки творческой одарённости. Это не случайно. Неплохо бы закрепить эту мутацию в потомстве.

- Да, но как это сделать? Ведь далеко не всегда положительные мутации закрепляются в потомстве, поскольку второй половой партнёр обычно их не имеет. Получаются гетерозиготные аллели и не известно, чей ген возьмёт верх. Ведь не секрет, что у гениальных поэтов, художников, композиторов дети обычно не имеют таких талантов.

- В данном случае всё зависит от того, кто родятся у этого Гены. Если мальчик, то он наверняка унаследует этот мутантный ген от папаши вместе с Y-хромосомой. И тот всегда будет доминантным, поскольку Y-хромосома единственная в клетке, ей нет парной женской. Так что во всех случаях стойкой мутации Y-хромосомы, она обязательно передастся потомству мужского пола. А вот если родится девочка, тогда эта мутация будет потеряна безвозвратно. А жаль! - заметил Леонид Иванович.

- Надо бы подсказать этому студенту, чтобы "стругал" только мальчишек, - пошутил Андрей.

- Верно. Но заметь также, что у мальчиков X-хромосома всегда материнская и все наследственные признаки определяемые ею, обязательно будут доминантными, т.е. ребёнок обязательно возьмёт их от матери. Таким образом, мальчики всегда наследуют часть признаков от отца, а часть от матери. А вот девочка теоретически может быть полностью похожа на мать! Ведь она имеет две X-хромосомы, и если доминантной окажется вся материнская часть хромосомного набора, то дочь будет копией своей мамы. Конечно, в природе такое невозможно из-за кроссинговера при мейозе, но внешне бывают дочери очень похожие на мать.

- Это понятно. А вот как быть с доминантностью по другим хромосомам? Если, скажем, нужно закрепить положительную мутацию в потомстве, а она рецессивна?

- Ну, на этот счёт весьма показательны успехи генетики в животноводстве. Там с помощью особых операторных генов, гормонов и индукторов с АМР подавляют те участки генома отца или матери, которые необходимо выключить в процессе развития эмбриона. В результате оказываются включёнными только те участки молекулы ДНК, которые производят необходимые нам белки и организм животного наследует только отцовские или только материнские качества генотипа.

- Так это у животных. А у человека же этого пока не делают!

- Почему не делают? Делают! Таким образом, лечат некоторые заболевания связанные с генными или хромосомными мутациями. В результате ребёнок развивается без патологии.

- Да, но это касается только больных детей, а у здоровых ведь не выявляют мутантные гены и  не подавляют их, если нет явной угрозы их жизни. Тем более  не  выявляют положительные мутации и не закрепляют их в потомстве. А это ой как нужно!

- Согласен, но до этого, как говорится "ещё руки не дошли". Да и не знаем мы всех возможных мутаций и их последствий для организма. Сейчас нам известны около 50 тысяч точечных триплетных мутаций, последствия которых достаточно хорошо изучены, а возможное число мутаций - несколько миллионов. Так что тут работы ещё ого-го!

- Спасибо, обрадовали, Леонид Иванович, но, в общем-то я это знал, только хотелось бы побыстрее всё закончить, во всём разобраться.

- Ну, вы и так уже немало сделали с Сергеем. А положительную мутацию при желании можно закрепить методом клонирования. Так можно создать любое количество "Энштейнов", "Моцартов", "Рембрантов" или "Лобачевских" из современных гениев в области науки и искусства, причём, из обычной соматической клетки.

- Да, но где гарантия, что не родится урод? Ведь соматические клетки имеют множество мутаций. У некоторых из них вообще часть генома отсутствует.

- Вот потому гениев пока и не размножают клонированием. Но когда мы научимся проверять весь геном человека на наличие вредных и полезных мутаций, научимся отсекать вредные, тогда можно будет выращивать гениев в пробирке. В принципе это уже и сейчас можно делать, но рискованно! А вот в будущем, наверняка, будут выведены чистые линии мужчин и женщин, которые дадут начало новым поколениям абсолютно здоровых людей. Это будут умные, талантливые, красивые, а главное счастливые люди!

- Да, ради этого стоит работать. Но всё-таки хотелось бы, чтобы здоровые люди рождались естественным путём, а не из пробирок. Надо постараться уменьшить число вредных мутаций и научиться закреплять положительные.

- Согласен. И это можно сделать уже сегодня. Половые железы мужчин являются копировальной машиной, которая непрерывно, начиная с 13-ти лет и до глубокой старости производит копии его генетического кода в виде сперматозоидов. Но бесперебойная работа этой биологической машины зависит от состояния организма, от его возраста и здоровья. Она копирует не точно, а с ошибками. В молодости этих ошибок мало, под старость - намного больше.

У женщины, как ты помнишь, закладка яйцеклеток происходит лишь в период её внутриутробного эмбрионального развития. Яйцеклетки закладываются в обоих яичниках в количестве 100 - 200 тысяч штук и до наступления половой зрелости девочек просто хранятся там без каких-либо изменений. Из-за огромного количества яйцеклеток их с избытком хватает на весь детородный период женщины, т.е. до 50 лет. Но в процессе хранения тоже возможны повреждения генома вследствие болезней, пищевых отравлений, проникающей радиации, которая всегда присутствует в виде естественного радиационного фона Земли. Отсюда появляется генетический брак, который накапливается с возрастом. Статистика располагает многочисленными данными, говорящими о том, когда именно появляется больше всего хилых, ослабленных детей, а то и просто уродов или дебилов. Это слишком ранние браки, в период от 12 до 13-ти лет, когда половые органы и вся система деторождения девочки ещё только развиваются. Это и слишком поздние браки, когда женщине уже за 40, а мужчине за 60. И, наконец, это период болезни человека. Не случайно у больного сразу же исчезает половой инстинкт. Организм, природа, защищаются от появления нездорового потомства. Наркоманы, алкоголики также имеют много шансов родить дебила, а вот гения родить им уже не грозит. Гении появляются в основном при поздних браках у ещё достаточно здоровых и одарённых мужчин с довольно молодыми женщинами. По-видимому, развитие определённых способностей у мужчины сказывается на функционировании всех систем его организма. Они как бы перестраиваются в результате тренировок и постоянных упражнений в музыке, живописи или занятий умственным трудом. Происходят определённые гормональные сдвиги, влияющие на работу семенников мужчины. Под их воздействием перестраивается не сам генетический код, но смещается активность различных участков генома, влияющая в дальнейшем на способности ребёнка. Рождаются дети с очень активным мозгом, совершенной нервной системой. Поэтому они обладают, как правило, не одним, а многими талантами. Природа мудро позаботилась о том, чтобы через мужчин потомству могли передаваться благоприобретённые навыки и способности, а через женщин - генетическая устойчивость и стабильность. То же самое мы видим и в мире животных. Впрочем, это уже отдельный разговор. Если хочешь, мы можем его продолжить.

- Согласен, - кивнул  Андрей.

- Тогда заглянем немного в историю.

Были в истории Земли периоды, когда устойчивость генетического кода в значительной мере нарушалась у многих или у большинства животных. Это происходило во времена великих катаклизмов, когда достаточно быстро менялся климат Земли или появлялись новые опасные микробы, вирусы, вызывавшие массовые эпидемии. В такие периоды мутации генома происходили повсеместно и многие виды животных и растений вымирали. Животный и растительный мир Земли значительно обеднялся. Но в то же время возникали новые более жизнеспособные формы животных и  растений, новые их виды, которые затем быстро размножались, вытесняя более старые, консервативные формы живого.

Эволюцию живого на Земле не следует рассматривать как постепенный и равномерный процесс. Это скорее ряд катаклизмов со сравнительно коротким историческим периодом, когда происходила смена форм жизни. Любое новое в природе, как, впрочем, и в технике, всегда развивается сначала быстро, потом развитие замедляется, когда достигнуто определённое совершенство, а затем и вовсе прекращается. Когда же условия жизни вновь изменятся, этот, прежде устойчивый генотип, начинает вымирать, и появляются новые генотипы животных и растений, способные жить в новых условиях. Они окончательно и быстро, по историческим меркам, вытесняют старые.

- Но если происходили многочисленные и глобальные мутации в период природных катаклизмов, то должны были появиться масса неудачных, нежизнеспособных форм растений и животных. Масса генетического брака. Но археологи почему-то не находят его при раскопках, - возразил Андрей.

- А как они могут найти этот брак, если выживают и дают потомство только удачные мутанты? Неудачные исчезают бесследно и очень быстро в историческом масштабе.

- Но эволюция предполагает постепенное, плавное развитие форм живого. Постепенный переход от одного генотипа к другому. Значит, должны были сохраниться промежуточные формы полурыбы - полуящерицы, полурыбы - полуптицы. Однако, до сих пор не найдено этих переходных форм. Как вы объясните это, Леонид Иванович?

- А это весьма просто объясняется тем, что эти переходные формы занимали исторически малый промежуток времени. Они быстро, за несколько тысячелетий, достигали совершенства, а затем существовали миллионы лет, почти не меняясь, до нового качественного скачка эволюции, до новых катаклизмов. Те немногочисленные останки животных и растений, которые мы находим в отложениях пород, лишь ничтожная часть того, что было когда-то в природе. Это всё равно, что пытаться постичь толстую книгу, взяв наугад из неё несколько слов или фраз. Палеонтологическая летопись полна пробелов. Лишь отдельные группы ископаемых позволяют проследить переходы от одного класса животных к другому. Так, в частности, кистепёрые рыбы явились мостиком между рыбами и земноводными; лабиринтодонты - между земноводными и пресмыкающимися; зверообразные - мостик между рептилиями и млекопитающими, археоптерекс соединяет пресмыкающихся и птиц. Так что ты, Андрей, не совсем прав. Некоторые переходные формы всё же сохранились.

- В данном случае я согласен, - кивнул Андрей. - Но мне не понятно как, например, могла существовать полуптица? Ведь появление полукрыла или зачатков крыльев не даёт никаких преимуществ их владельцу. Наоборот, он теряет передние конечности и становится просто уродом, который не должен выжить в эволюции. По-моему, крыло должно было возникнуть сразу достаточно совершенным. Одновременно должна быть создана совершенная система управления крылом в полёте, а также перестроиться весь скелет, хвост, кости. Ведь всё это единая система! И не возникни всё сразу - система не работоспособна и бесполезна. Значит, всё должно было возникнуть вдруг и одновременно! Тогда получается, что из яйца динозавра вдруг вылетел птеродактиль! Но это противоречит концепции эволюции - постепенного перехода от одной формы живого к другой.

- С птицей вопрос довольно сложный, но и на него можно ответить. Ты, конечно, знаешь о современных летучих рыбах? Они имеют удлинённые передние плавники. Спасаясь от врагов, рыбы разгоняются под водой до скорости 50 - 60 км/ч, затем выныривают из воды и пролетают по воздуху 150 - 300 метров быстро махая этими плавниками-крыльями. В древности разных видов таких "крылатых" рыб было значительно больше. Некоторые из них жили в пресноводных водоёмах. Водоёмы летом пересыхали, превращаясь в болота и мелкие озёра. Кистепёрые рыбы, одни по суше, а другие по воздуху, переползали, перепрыгивали и перелетали из одного водоёма в другой. Те, которые ползали, постепенно превратились в ящериц, крокодилов и динозавров. А те, которые прыгали, пытались летать, превратились в речных и болотных археоптериксов, а затем и в птеродактелей - летающих ящеров.

Сначала они летали плохо, но и это давало им преимущества. Они могли выпрыгивать из воды и перелетать из водоёма в водоём, из лужи в лужу. Настигать добычу на берегу и в болоте. Имеющие более длинные крылья летали лучше и имели больше шансов выжить. Так постепенно, но достаточно быстро с точки зрения эволюции, их передние плавники удлинялись, превращаясь в настоящие перепончатые крылья. Одновременно происходила перестройка всего организма. Постоянная тренировка приводила к активизации тех генных структур, которые несли в себе новые положительные качества. Одни структуры становились активными, другие подавлялись или выключались вовсе. На старые генетические комплексы накладывались новые. Вот откуда взялась огромная избыточность генетического кода у всех млекопитающих.  Можно с уверенностью сказать, что в каждом из нас сидит динозавр!

Эволюция как река, текла извилистыми и непредсказуемыми путями из прошлого в будущее, петляя между холмами катаклизмов, заполняя экологические озёра и долины. Она то ускоряла свой бег, извиваясь узким ручьём на каменистых перекатах истории, то замедляла его, разливаясь озёрами жизни и заполняя ими целые благодатные эпохи. И невозможно дважды войти в эту реку, невозможно повторить этот путь, полный неожиданных поворотов, зигзагов и ускорений. Если бы жизнь на Земле зародилась заново, она, несомненно, пошла бы другим руслом. Как не бывает двух одинаковых рек, так не может быть двух одинаковых эволюций.

- Значит, жизнь на нашей планете уникальна? Нигде во Вселенной не может быть другой такой же планеты с похожими формами жизни? - спросил Андрей.

- Белковая форма жизни, несомненно, существует во Вселенной везде, где создаются для этого подходящие условия, но формы её существования, виды животных и растений, несомненно, отличаются от наших, земных. Возможно сходство только на самом нижнем уровне, на уровне бактерий и вирусов, а также на уровне одноклеточных водорослей типа хлореллы. Впрочем, внешнее сходство может быть и на уровне некоторых животных и растений, но только внешнее. Их внутреннее строение, их генетический код будут совершенно иными. Жизнь во Вселенной действительно уникальна и бесконечно разнообразна, и мы лишь малая её частичка, затерявшаяся в бесконечных просторах космоса.

- Да… Печально, но это видимо так, – согласился Андрей.