О ламарковском наследовании часто говорят с насмешкой. Ламарк считал, что использование какого-то признака способствует его передаче следующим поколениям, а неиспользование снижает вероятность передачи.
Ламарк был великим ученым и выдвинул ряд великолепных идей, способствовавших развитию биологии в XVIII и XIX веках. Однако он был неправ относительно того, что эволюция происходит за счет приобретения и использования признаков. Многие великие ученые в чем-то ошибались.
Дарвиновская теория эволюции за счет слепого механизма естественного отбора вытеснила идею Ламарка, но только после смерти последнего. Сам Дарвин поддерживал идею Ламарка в отношении наследования некоторых признаков. В 1868 году он выдвинул гипотезу, что неполовые клетки растений могут воспринимать внешние сигналы и в результате выделяют «геммулы», которые накапливаются в зародышевых клетках, за счет чего растение может производить потомство, перенявшее жизненный опыт родителей. Август Вейсман проверил аналогичную гипотезу в экспериментах на мышах. Он отрубил хвосты 68 мышам в пяти поколениях. Все мышата (числом 901) родились с хвостами. Вейсман проверял возможность наследования не «используемого», но все же приобретенного признака. Впрочем, как не преминул заметить генетик Стив Джонс, евреи практикуют версию этого эксперимента уже на протяжении нескольких тысячелетий, но еще ни разу на свет не появился мальчик без крайней плоти.
Ламарковская идея наследования приобретенных признаков была лишь гипотезой, и эта гипотеза оказалась ошибочной. Гены в половых клетках каждого из родителей закладываются до зачатия потомства, а изменения в ДНК, приводящие к эволюции видов, происходят в процессе зачатия.
На первый взгляд может показаться, что исследования на мышах и крысах, а также те немногие данные, которые имеются у нас относительно передачи приобретенной информации у человека, противоречат сути эволюционной теории. Но так ли это? Возможно, что не так. Если бы приобретенные изменения были окончательными, мы бы оказались в тупике. Но, учитывая, что у мышей приобретенные модификации закреплялись всего на несколько поколений, эти результаты оказываются весьма интересными и не подрывают основ эволюционной теории.
Пока мы не знаем, как долго длится действие подобных изменений у человека – мы слишком медленно растем и долго живем. Сторонники креационизма используют эпигенетику для доказательства ошибочности теории Дарвина и справедливости теории Ламарка. Но дело в том, что эпигенетические изменения временны и не затрагивают последовательность ДНК, а именно с ней имеет дело естественный отбор. И даже те немногие наследуемые эпигенетические модификации, о которых мы знаем, не очень предсказуемы и далеко не всегда полезны.
Внуки жителей Оверкаликса, переживших голод, жили дольше, однако внучки женщин, живших в тот же период, напротив, имели меньшую продолжительность жизни, чем в среднем. Какой вывод? Никакого. Нужны новые данные. И даже если в один прекрасный день мы сможем доказать, что эпигенетические метки наследуются, не исчезают в следующих поколениях и, следовательно, могут быть предметом естественного отбора, это будет лишь капля в основном потоке эволюционного процесса. Назовите мне один надежный пример эпигенетической эволюции, и я приведу вам миллиард примеров дарвиновской эволюции.
Гуру нового времени и легковерные журналисты представляют эпигенетику как способ изменения жизни, исходя из ложной идеи о том, что гены – это рок, судьба, а эпигенетические модификации, появляющиеся благодаря смене образа жизни, например, обращению к медитации, «позволяют нам оказывать практически безграничное влияние на собственную судьбу», как говорит Дипак Чопра[107].
Я полагаю, отчасти дело в терминологии: что мы подразумеваем под словом «судьба»? Если «судьба» заключается в том, чтобы переварить обед, тогда эпигенетика напрямую связана с судьбой. Если вечером вам суждено отправиться спать, ваши эпигенетические метки изменяются соответствующим образом. Есть и другие, возможно, менее тривиальные эпигенетические модификации. Метилированию могут подвергаться гены, связанные с развитием рака, и существуют лекарства, отменяющие эпигенетическую маркировку и, тем самым возвращающие активность мутированных генов. Все это важная часть биологии, которой ученые будут заниматься в ближайшие годы. Но на основании единичных и немасштабных исследований не следует делать выводы о передаче эпигенетических изменений другим поколениям, а следует подтвердить эти результаты.
А пока давайте признаем эпигенетику тем, что она есть: удивительной и важной частью биологии, пока еще только развивающейся и требующей серьезных контролируемых исследований. Эта наука – не волшебство, не новость и не ересь. Она не отменяет теорию Дарвина и не наделяет человека сверхъестественной властью над его собственной жизнью и судьбой. Эпигенетика – естественный элемент нашего непрекращающегося поиска ответов на загадки бытия. Сейчас появляются все новые и новые технологии, позволяющие анализировать эпигенетические эффекты. И это увлекательная, важная и нужная работа. Но пока мы ищем разгадки на загадки природы, не стоит забывать, что мистицизму нет места в науке.
7Краткое введение в будущее человечества
Поздравляю, друг мой! Всех нас интересует будущее, поскольку именно там вы и я проведем остаток жизни! И помни, друг, что подобные события в будущем будут влиять на нашу жизнь.
Однажды телережиссер задал мне очень важный вопрос: «Когда люди научатся летать?» Телевидение начало выпускать новый сериал, герои которого имели мутации в ДНК, даровавшие им удивительную способность летать, владеть телекинезом, перемещаться во времени, читать мысли и прочее, что делало их похожими на мутанта X из комиксов издательства Marvel. Режиссера интересовала научная программа, которая могла бы подкрепить идею фильма. Какие-то реальные данные о невероятных человеческих возможностях и об их эволюции.
Я ответил, не задумываясь: мы уже умеем это делать. Я люблю комиксы, читаю их до сих пор и за последние 30 лет потратил (или, если хотите, растратил) массу свободного времени в рассуждениях о возможностях супергероев. Однако мой ответ был основан вовсе не на способностях вымышленных героев. Я выдал целую речь на тему о том, как эволюционировал наш мощный креативный мозг, способный предвидеть и планировать будущее, творить и изобретать и позволивший нам многократно выбираться из тисков естественного отбора.
Начав готовить пищу, мы переделали свой желудок, избавив его от необходимости расщеплять слишком прочные молекулы, поскольку еще до попадания в организм они частично разрушаются благодаря нашему уникальному умению пользоваться огнем.
Мы обошли многие неприятные моменты, связанные с жизнью кочевников, охотников и собирателей, начав строить жилища и приручив растения и животных. И это изменило нашу культуру, технологию и даже гены (см. главу 2).
Мы практически ликвидировали заболевания, уничтожавшие человеческие популяции в прошлом – чуму, малярию и прочие напасти. Когда-то оспа ежегодно уносила жизни сотен тысяч человек. После 1980-х годов, благодаря вакцинации, об этой болезни практически не слышно. Кажется, такая же судьба ожидает полиомиелит, который останется предметом интереса лишь для историков. Эти виды эволюционных факторов отбора были устранены благодаря изобретательству, науке и технологии, эволюция которых сопровождает нашу собственную эволюцию.
«Когда мы сможем летать? Да мы делаем это постоянно!» У меня было лирическое настроение. Мы придумали аэропланы, вертолеты и космические ракеты, а вскоре обзаведемся портативными летательными аппаратами. Мы ходили по Луне, а вскоре сыновья и дочери Земли прибудут на другие планеты, как супергерой Кал-Эл с планеты Криптон прибыл на Землю. «Мы с вами уже супергерои».
Кажется, моему собеседнику эти слова понравились, и он уточнил: «Так вам кажется, что в ближайшие столетия мы научимся летать?»
Я прикончил пиццу, поблагодарил его и ушел. На самом деле конечности сильно изменяются в ходе эволюции. В целом план тела всех животных примерно одинаковый, что указывает на общность происхождения. И гены, сообщающие, что «здесь должна быть нога», тоже примерно одинаковы у всех видов животных, имеющих ноги. Эти так называемые гены Hox определяют расположение всех частей тела, и их мутации и дополнительные копии как раз и обеспечивают вариации формы тела практически всех животных. У насекомых обычно шесть ног, у пауков восемь, а вот у многоножек и разного рода ползающих существ их множество. Но все они возникли в результате удвоения последовательности генов, обеспечивающих стандартный набор из шести ног у большинства мелких членистоногих.
Крылья летучей мыши и крылья птицы выполняют одну и ту же функцию, но эволюционировали разными путями. Ученые называют это «конвергентной эволюцией». Сотню миллионов лет назад передние лапы каких-то из динозавров изменили форму, и динозавры смогли совершать планирующие движения, а из кости стали полыми и легкими. Перьями эти динозавры, включая знаменитого Tyrannosaurus rex и других, на взгляд более симпатичных, а на деле еще более страшных и огромных хищников, обзавелись задолго до того, как научились летать, и процесс освоения неба длился для них миллионы лет.
Млекопитающие отделились от динозавров значительно раньше, и крохотные грызуны, давшие начало 1240 видам летучих мышей на протяжении десятков миллионов лет не умели летать и никогда не имели перьев. По структуре крылья птиц и летучих мышей похожи, но все же различаются. Оба варианта – адаптация передних конечностей, а это означает, что корень этого приобретения кроется не в полете, а в общем происхождении четырех конечностей. Передние конечности – гомологи: одинаковые кости с характерной морфологией. Но в качестве инструмента для полета крылья птиц и летучих мышей, говоря техническим языком эволюционной биологии, не гомологи, а аналоги, как крылья насекомых и самолетов. Крылья птиц и летучих мышей имеют с крыльями насекомых лишь функциональное сходство, но между собой они похожи по структуре – по наличию аналогичных костей, и то же самое можно сказать о плавниках дельфинов и копытах лошадей, что еще раз указывает: и то и другое – изменившиеся конечности четвероногих существ. Но разное строение крыльев говорит о разных путях их эволюционного развития. Поэтому нам, чтобы обзавестись крыльями, понадобится либо отказаться от кистей рук и предплечий, либо обзавестись дополнительной парой конечностей. Однако для таких превращений нет необходимого эволюционного давления. Еще важнее, что не существует «генов крыла», и, чтобы обзавестись крыльями, нам в утробе матери пришлось бы пережить значительное превращение, сопровождающееся большим расходом энергии, так что этого не будет и быть не может.