Анна Шуряева

Записки из личного дневника

……День 8

Сегодня я специально встал пораньше, чтобы перед работой успеть почитать. Это умопомрачительно! Не помню я, чтобы когда-либо чтение настолько поглощало меня. Я сожалею, что люди должны спать, ведь столько времени я теряю, вместо того, чтобы продолжить читать. Дарвин сделал невозможное : книга «Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь» была издана в далеком 1859 году, но до сих пор она интересна, современна и популярна. Ее читают многие люди: от тех персон, кто интересуется эволюционным учением, до тех, кто просто любит хорошую художественную литературу. Это поистине шедевр! Я жажду прочитать эту книгу, я настолько заинтересован ей, что даже подумывал взять отпуск за свой счет, чтобы ничего не отвлекало меня. Дарвин сделал большой шаг вперед, намного опережая своих современников. Многие его предположения были верны, хотя в его время еще было ничего неизвестно ни про ДНК, ни про хромосомы. Прошло уже почти 156 лет с момента издания книги, а теория Дарвина до сих пор считается эволюционной классикой, она оказывает существенное влияние на развитие генетики. Споры вокруг этой теории не прекращаются до сих пор. Ну вот, теперь перейду, собственно, к 9 главе.

В этой главе Чарльз Дарвин затрагивает проблему стерильности потомков разных видов. Вообще, вид – совокупность популяций, представители которых способны скрещиваться друг с другом и репродуктивно изолированы от особей других видов. А видообразование – один из главнейших аспектов эволюции.

Он утверждает, что « эта стерильность — побочный результат различий в воспроизводительной системе родительских видов», также он считает, что данная стерильность является критерием отнесения родителей к одному виду или разным .

Проблема стерильности гибридов была освещена Меллером и Добжанским, которые предложили свою модель видообразования. Смысл данной модели таков: есть популяция, особи в ней имеют генотип ААВВ. Потом вдруг падает метеорит и проделывает в земле огромную яму, которая заполняется водой, и эта яма разделяет нашу изначальную популяцию на 2 части, которые не могут скрещиваться из-за географического препятствия. Образовавшиеся популяции живут отдельно, вот через какое-то время в первой популяции появляется геном ААВв, а во второй –АаВВ. Но пока что это никак не влияет на фертильность, если бы мы построили мост через нашу огромную яму, то особи с разных сторон все равно смогли бы скреститься. Время идет все дальше, и в первой популяции постепенно появляются особи с генотипом ААвв, а во второй – ааВВ. Вот тут-то и возникает проблема: если наши популяции смогут встретиться друг с другом, то особи с такими генотипами уже не смогут дать нормальное потомство. АаВв – либо гибриды не будут образовываться вовсе, либо будут стерильны, либо нежизнеспособны. Природа распорядилась так, что геномы особей постоянно сверяются на совместимость. После длительного изолирования и при этом невозможности сверки геномов популяции ранее одного вида могут потерять способность скрещиваться и давать нормальных потомков, даже если условия проживания были однотипны.

Дарвин разделяет «стерильность видов при первом скрещивании и стерильность происшедших от них гибридов» и при этом видит их отличие в состоянии половых органов. В первом случае они полноценны, а во втором – недоразвиты. Однако далее он утверждает, что ни фертильность, ни стерильность не может быть достоверным критерием отнесения к одному или разным видам. Сам он приводит пример с одомашненными животными: многие из них произошли от разных видов, но могут скрещиваться между собой и сохранять фертильность.

Сейчас мы знаем, что стерильность может быть связана с нарушением плоидности и, как следствие, нарушения мейоза. В наше время есть множество таких примеров, когда «механизмы несовместимости при скрещивании и восстановлении фертильности у разных межвидовых гибридных комбинаций, как правило, проявляются в неодинаковой степени, что зависит от происхождения вовлеченных в гибридизацию видов и совместимости их геномов» (Карпеченко, 1935; Шулындин, 1978). Самый известный пример – рафанобрассика- гибрид редьки и капусты. Изначально данный гибрид был стерилен,как и большинство гибридов, потому что хромосомы не могли конъюгировать, поэтому половые органы гибридов были недоразвиты. Однако советский ученый генетик- Карпеченко Георгий Дмитриевич смог искусственно восстановить способность размножаться данного гибрида – он искусственно вызвал полиплоидизацию. В итоге в каждой клетке гибрида были диплоидные наборы и редьки, и капусты, поэтому мейоз не нарушался.

К сожалению, я вынужден прервать свое чтение и идти на работу. Дарвин дал мне почву для размышления.

День 9

Уже вечер, а , значит, ничего не мешает мне читать мою любимую книгу, тем более, что завтра выходной день.

Следующая проблема, которую осветил Дарвин – явление гетерозиса в близкородственных скрещиваниях. Он провел много опытов и увидел, что часто такие гибриды намного живучее, сильнее, крепче, чем их родители. Также он приводит примеры других исследователей. Но Чарльз Дарвин не объяснил, почему это так. Он предположил, что при скрещивании близких видов фертильность намного ниже, чем при скрещивании более дальних видов, так как это нужно, чтобы избежать размножения особей, которые находятся в слишком близкой степени родства. Сейчас мы знаем, что явление гетерозиса связывают с появлением гетерозиготности и, как следствие, во-первых, может быть несколько аллельных вариантов фермента, что увеличивает его силу, во-вторых, рецессивные полулетали не проявляются в таком состоянии.

Ко всему прочему, Дарвин отметил, что степень фертильности может зависеть еще и от внешних факторов.

Как бы я ни сопротивлялся, но мои глаза закрываются, и это мешает сосредоточиться. Поэтому сегодня, пожалуй, я отложу книгу и пойду спать.

День 10

Проснулся я рано, еще до того, как на улице стало светло. Выпив горячего кофе, я сразу же сел читать полюбившуюся мне книгу.

Думаю, что сегодня я перейду к следующей главе.

Итак, Дарвин так же затронул происхождение самих видов. Он понимал, что это очень сложный вопрос и поэтому не мог дать однозначного ответа на него. Однако одно из его предположений –виды изначально существовали как разновидности. На сегодняшнее время известно 2 направления гибридогенного видообразования : аллополиплоидный – происходит удвоение хромосом и, как следствие, увеличение плоидности, гомоплоидный – число хромосом здесь то же, что и у родителей, а изоляция связана с географическими особенностями. По ним, в свою очередь, выделяют 4 типа видообразия:аллопатрическое – новый вид возникает из географически изолированных популяций, парапатрическое- на границе экологической зоны, перипатрическое-из небольшой периферической популяции и симпатрическое – внутри исходной популяции. Но есть множество механизмов, которые препятствуют межвидовому скрещиванию. Выделяют 2 группы таких барьеров: докопуляционные и послекопуляционные. Первые включают в себя такие виды изоляций:поведенческую – разные брачные ритуалы, запахи, механическую-разное строение половых органов, сезонную – размножение происходит в разные периоды и биотопную – различные местообитания у особей. Данные механизмы предотвращают потерю гамет. Послекопуляционные механизмы же включают: гибель гамет, гибель зигот, неполноценность гибридов и гибель гибридов.

Дарвин, замечал снижение плодовитости в неволе, и это так. Есть животные, которые практически не размножаются в зоопарке, какие бы хорошие условия там ни были. Это связано с психосоматической регуляцией. Однако он улавливал связь между стерильностью гибридов и стерильностью животных, которые содержатся в неволе. Дарвин утверждает, что эти оба случая не зависят от состояния здоровья. Но я считаю, что в первом случае мы сталкиваемся с генетическими барьерами, а во втором – животные переживают стресс, они сталкиваются с ограниченностью пространства и другими непривычными факторами, поэтому, как я писал ранее, что тут изменения происходят из-за психосоматики.

Сделав небольшой перерыв на обед, я продолжил изучать труд Дарвина.

Следующая важная тема, которую затронул автор «Происхождения видов..» в данной главе – реципрокные скрещивания между видами. Он заметил, что фертильность потомков, полученных при разных реципрокных скрещиваниях, может быть неодинаковая, хотя гибриды внешне не отличаются.

Дарвин приводит пример – Кельрейтер ставил такое скрещивание с Mirabilis jalapa и М. longiflora, в итоге в одном случае оплодотворение шло успешно, при смене – полная стерильность. В наше время наука продвинулась на много шагов вперед, поэтому мы уже знаем, почему при реципрокных скрещиваниях могут встречаться такие загадочные ситуации. Данное явление обусловлено ядерно-цитоплазматическим конфликтом. При скрещивании между видами происходит объединение и ядерного генома, и митохондриального , у растений – так же пластидного. Поэтому помимо ядерной несовместимости, может быть еще и цитоплазматическая. Известны случаи, когда особи несовместимы по обоим геномам.

Сейчас мы знаем и такие примеры, когда при данном типе скрещивания потомки различаютя фенотипически. Близкий пример для людей живущих в Новосибирске – лигр – это потомок отца-льва и матери-тигра. Но не многие знают, что есть тигрольвы – потомки тех же самых животных, но отец в данном случае-тигр, а мать-львица. Данные гибриды значительно различаются: лигр – самый большой представитель кошачьих, а тигролев – обычно меньше тигра и льва, у самцов лигров в подавляющем большинстве случаев отсутствует грива, однако у многих тигрольвов-самцов есть грива, правда, короче,чем у льва, у тиглонов лучше развиты органы чувств.

Однако различия в фертильности здесь тоже есть: самцы у обоих гибридов стерильны, а самки нет. Но появление потомства у лигра - намного более частое явление, чем у тигрольва. Мы видим здесь проявление правила Холдейна : «Если среди гибридных потомков двух видов один пол отсутствует, редок или стерилен, то это – гетерогаметный пол».

Одно из неправильных предположений Дарвина относится к привитым растениям. Он считал, что это вегетативные гибриды, хотя нам известно, что это не так. Сейчас нам известно про гены, хромосомы и ДНК, поэтому мы знаем, что при гибридизации должно происходить путем соединения двух генотипов. Но в случае прививок объединение генотипов не происходит, такие растения мы можем считать химерами – организмы, состоящие из генетически разнородных клеток, которые происходят от разных зигот.

И вот я дочитываю эту главу. Большая часть вещей, о которых писал Дарвин в этой главе, подтверждается и сейчас. Его предположения и утверждения по данному вопросу были правильными. Я все так же не перестаю удивляться таланту автора! Нужно быть поистине великим, чтобы сделать правильные предположения, не зная многих аспектов, которые были открыты позже. Мы видим, что межвидовая гибридизация играет огромную роль в эволюции, с помощью нее могут образовываться новые виды.