Мария Сбоева

Диалог по мотивам «Происхождения»

Действующие лица:

Игорь Даровский – студент-аспирант 3 года обучения, специальность – генетика. Научные интересы: молекулярная биология, эволюция, зоология. Человек язвительный, но в целом дружелюбный. Сосед по комнате В. Степанцева.

Влад Степанцев – студент-аспирант 1 года обучения, специальность – физика элементарных частиц. Научные интересы: радиофизика, астрофизика, физика ускорителей. Характер мягкий, спокойный. Сосед по комнате И. Даровского.

Влад Степанцев лежал на кровати и задумчиво смотрел в потолок, о чем-то тяжело задумавшись. Спустя пару минут он резко сел, выпрямился и обратился к другу, который что-то расслабленно читал:

- Ты, наверное, будешь надо мной смеяться, но вчера я весь вечер ломал голову над, казалось бы, совершенно нелепой задачей. Вот смотри, нам еще со школы твердили, что киты и дельфины такие же млекопитающие как кошки, собаки или мы с тобой, верно?

- Конечно, и что тебя так смущает? – Даровский немного удивился такому вопросу – они друг с другом крайне редко разговаривали о науке, так как обычно это заканчивалось взаимным непониманием и быстрым переходом на другую тему.

- Я одной вещи не могу понять. Вполне естественно было бы их отнести к рыбам – у них есть плавники, живут они под водой, форма тела у них соответствующая. Вот я и решил почитать, что пишут в интернете по этому поводу. Предполагают, что они произошли от парнокопытных! Это же вообще невозможно себе представить! Скажи мне, как вообще биологи дошли до такой мысли? И вообще, имеет ли эта вся ваша классификация какой-то смысл? Потому что я, как и любой здравомыслящий человек, назвал бы кита рыбой – они же похожи.

- Ты не обижайся, конечно, но у тебя биология в школе вообще была?

- Была, конечно, - Степанцев ощутимо смутился, - Но мне она тогда довольно занудной казалась, мы только и делали, что параграфы пересказывали. Я вот вместо нее в лаборантскую к физику бегал – он нам опыты показывал.

Даровский почувствовал легкий укол обиды за любимую науку, но стерпел и тяжело вздохнул, понимая, что работы предстоит немало.

- Твой вопрос, на самом деле, не глупый, а вполне естественно возникающий у человека, который не знаком с эволюционным учением. Я попробую объяснить тебе основные моменты, но придется начинать с самого начала, так что разговор будет долгий. Готов слушать? Если что-то непонятно будет, задавай вопросы.

- Конечно, готов, - оживленно ответил Степанцев, - Иначе я бы к тебе и не пришел.

- Наверняка ты знаешь, кто такой Дарвин.

- Конечно, что ты меня за дурака держишь?

- Не обижайся. В его основополагающем труде – «Происхождении видов» - как раз есть целая глава, посвященная твоему вопросу. Дарвин размышлял о том, что лежит в основе биологической классификации (а слабенькие попытки ее создать были еще во времена Аристотеля) и каким принципам она подчиняется, а также стремился установить связь между ней и собственной теорией. Так, он отвергал искусственную классификацию биологических объектов по малому количеству признаков – как мы классифицируем химические элементы, например. Он стремился к созданию естественной классификации, но тут возникал как раз тот подводный камень, на который ты наткнулся. Дарвин совершенно верно подмечал, что совершенно очевидно для нашего с тобой ума будет группировать и классифицировать организмы по внешнему сходству (это к вопросу о китах и рыбах). Но это в корне неверно и, по его мнению, рано или поздно заведет нас в тупик, что, собственно, и произошло после принятия теории эволюции и развития биологических методов анализа. Дарвин же предложил совершенно замечательную и, главное, естественную идею – классифицировать живые организмы не по внешним признакам, а по их родству. Почему это куда более удачно? Просто потому, что сходство между твоим китом и рыбами или между птицами и летучими мышами – вещь вторичная, появившаяся в результате адаптивных изменений. Понимаешь, к чему я клоню?

- Более или менее, - Степанцев сосредоточенно почесал подбородок, - То есть, кит похож на рыбу только из-за того, что он приспособился жить в водной среде, поэтому их друг с другом сравнивать нет никакого смысла – мы лишь приписываем им общность с нашей «искусственной» точки зрения. Это как со звездами – с Земли они нам кажутся одинаковыми, но это на самом деле это лишь из-за того, что они слишком далеко, чтобы невооруженным взглядом заметить различия.

- Философскую идею ты понял, - засмеялся Даровский, - Видишь, что-то со школы все-таки ты помнишь. Если мы говорим о такой классификации по родству (если умнее, то генеалогической классификации), то вполне логично спросить о том, как именно мы будем устанавливать это родство, правильно? Во-первых, Дарвин говорит, что лучшими для классификации будут признаки, которые имеют малое физиологическое значение.

- Вот тут я что-то не понял. Если они имеют малое значение, тогда зачем, прости мою недалекость, их учитывать?

- Ты же понял, что адаптивные признаки нас не устраивают – они дают только иллюзию родства. Таким образом, нас не будут устраивать признаки, «подвижные» в эволюции, а именно самые важные физиологически для существования в данной среде. То есть нам нужно выбирать такие признаки, которые будут более или менее постоянными в течение эволюционного процесса. Дарвин приводил довольно неплохой пример про утконосов – что если бы эти странные создания были бы покрыты перьями, а не шерстью, то вряд ли это как-то серьезно сказалось бы на их жизнедеятельности, но зато дало бы биологам основание предположить их родство с птицами.

- Допустим, понял. Но мы же не могли бы только из-за перьев сказать, что утконос – птица?

- Что правда, то правда. Поэтому Дарвин настаивал на том, что классификация по единственному признаку – полная ерунда, потому что нет таких признаков, которые бы всегда оставались постоянными. Поэтому он предлагает брать целый набор признаков, даже если среди них нет ни одного существенного.

- Это ведь довольно очевидно?

- Да, так и есть, но для меня очевидно то, что у кита с рыбой не больше общего, чем у тебя с королевой Англии, - язвительно захихикал Даровский.

- Ну что ты издеваешься-то, я же не биолог, - Влад насупился и слегка обиженно уткнулся в чашку с кофе.

- Ладно, не злись, - попытка к разряжению обстановки увенчалась успехом, и Степанцев немного расслабился, - Вернемся к нашим баранам. По сути, подобный подход Дарвина – чисто морфологический, то есть, основывается лишь на строении и форме значимых органов или тканей. Этот способ позволяет при рассмотрении признаков и комбинаций признаков находить их промежуточные формы, а это, в свою очередь, устанавливать границы групп, в которые мы объединяем организмы. Ну и, в конце концов, долгое время он был практически единственным, позволявшим анализировать и классифицировать живые объекты.

Сейчас, конечно, все несколько по-другому – мы узнали, как «записывается» наследственность, что и позволяет нам сегодня с огромной точностью установить родственные связи между какими-то группами. Предполагается, что в «узлах» эволюции у предка какой-нибудь современной формы случались ошибки в ДНК – мутации, которые, в свою очередь, вели к какому-либо изменению в синтезе белка.

- Про это я слышал. Что с ДНК списывается РНК, а с нее синтезируется белок, который потом выполняет какую-то свою функцию в клетке, - Влад был по-детски рад тому обстоятельству, что у него присутствуют хоть какие-то познания в биологии.

- И это совершенно верно. Очень хорошо, что ты это понимаешь – это основополагающий принцип, не постесняюсь сказать, всей биологии! Итак, «хорошие» мутации, то есть полезные для организма в данных условиях среды, остаются в потомстве – их носитель радостно размножается, получив какое-то преимущество. «Плохие» мутации уходят из популяции, убивая своего носителя или снижая его плодовитость (их, конечно, гораздо больше). Есть и «бесполезные» мутации, которые не имеют никакого адаптивного значения, и просто «дрейфуют» в популяции, проявляясь то чаще, то реже. Это просто матстатистика. Но что-то я маленько отвлекся. Собственно, новые методы расшифровки и сравнения молекул ДНК и белков у разных организмов помогли ученым обнаружить то самое родство организмов. Удивительно, насколько Дарвин оказался проницателен, ничего не зная ни о ДНК, ни о законах наследования.

Игорь даже не заметил, насколько его увлекла эта беседа – было приятно вспомнить эволюцию, да и здорово разговаривать с человеком о биологии, когда ему действительно интересно.

- Это и вправду интересно. Допустим, я понял, почему вы, биологи, пользуетесь такой, казалось бы, странной классификацией, но давай поподробнее про китов и парнокопытных. Я понял, что можно было установить их родство с помощью сравнения ДНК, но ведь о том, что киты – млекопитающие, стало известно гораздо раньше, чем ДНК вообще открыли. Значит, должны быть какие-то признаки, которые навели ученых на такую мысль?

- Да, ты прав. Вообще, всегда есть некоторые признаки, которые у всего класса (например, млекопитающих) будут сходны по строению и организации, пусть и не похожи абсолютно. Такие органы, например, называются гомологичными. Вообще-то, они могут сильно различаться по форме, размерам, но всегда будут иметь, например, ту же принципиальную схему сочленений. Это объясняется последовательностью небольших модификаций в ходе эволюции. Представь себе: мы взяли пластилиновый макет кошачьей лапки. Тут немного поменяли длину предплечья, потом – его толщину и кривизну, изменили форму пальцев, укоротили и развели их в стороны, выгнули плечо. В итоге мы получили что-то напоминающее нашу с тобой руку. Вот так примерно и происходило в процессе эволюции – самые принципиальные части (лучевая, локтевая, плечевая кости, пальцы, пясть) остались на месте, они просто поменяли свою форму. То же самое касается крыльев летучих мышей, ног лошадей, роющих лапок крота и, конечно, ласт кита или дельфина. Когда мы начнем рассматривать строение костей ласт, то мы сразу же заметим, что по сравнению с рыбьими плавниками они построены совершенно по-другому, причем подозрительно схоже с лапами известных нам млекопитающих. Просто внешние параметры костей изменились в ходе приспособления к водной среде удивительно сильно, причем приспособление это было вторичным – они сошли с суши и научились жить в воде. Такие «совпадения» называют параллелизмом, и они, вообще-то, часто сильно мешают исследователям в их намерениях классифицировать такой вид.

- Но то, что похоже по строению, должно как-то похоже развиваться? – робко предположил Степанцев.

- Именно! А ты думаешь в правильную сторону, - ухмыльнулся Даровский, - Эмбриология, наука о развитии организмов, приходит на помощь эволюции. Вообще, уже достаточно давно было замечено, что даже самые далекие друг от друга виды практически неотличимы на ранних эмбриональных стадиях развития, зато по мере развития они приобретают специфические для своей группы характеристики и становятся очень разными. Еще важное наблюдение – например, ноги ящериц и млекопитающих развиваются из одной и той же формы. Это естественно натолкнуло исследователей на мысль, что эмбриональное развитие отражает некоторое родство между группами. Чуть позже Дарвина сформулировали биогенетический закон, который гласит, говоря человеческим языком, что индивидуальное развитие организма повторяет его историческое развитие, то есть он, грубо говоря, с момента зачатия проходит все стадии эволюции.

- Да ты что! – в сердцах воскликнул Влад.

- Правда, здорово? Более того, сейчас стало известно, что уже в тот момент, когда яйцеклетка и сперматозоид сливаются, программируется дальнейшее развитие эмбриона. В получившейся клетке-зиготе происходит перераспределение определенных веществ – детерминант, что и определяет дальнейшую судьбу ее дочерних клеток.

- То есть, можно, так сказать, построить карту этой клетки?

- Ты меня просто поражаешь. Да, ты опять совершенно прав! Сейчас существуют карты эмбрионов (они называются презумптивными), которые отражают дальнейшую судьбу их участков. Но мы с тобой немного отвлеклись. Говоря об эмбриональном развитии, я вспомнил одну немаловажную вещь. Помнишь, что такое рудимент?

- Не особо, честно говоря. Это что-то ненужное?

- В целом, да. Это нефункциональные органы или их части, которые достаются нам от предков в качестве наследства. Пример простой – соски у особей мужского пола, или маленькие косточки в районе задней части тела у тех же китов, которые являются недоразвитыми тазовыми костями. Еще у зародышей китов обнаруживаются зачатки зубов, которые к взрослому состоянию утрачиваются. Это объясняется просто – орган не используется организмом, отчего его функция угасает. При этом гены, ответственные за его развитие, все равно присутствуют и передаются из поколения в поколение, хоть и их функция становится «урезанной» или исчезает совсем. Таким образом, рудименты – своеобразный отголосок прошлого данного вида, и их наличие может использоваться для установления родства. В принципе, я вроде бы рассказал все, что хотел. Надеюсь, я ответил на твои вопросы?

Повисло недолгое молчание. За увлекательным разговором друзья не заметили, что на улице наступили сумерки, и в окно теперь бился рыжий весенний закат.

- Ну, я хорошо усвоил одну вещь, - Влад глубоко вздохнул и потянулся, - Надо было ходить на уроки биологии!..