Что, если Ламарк прав? Иммуногенетика и эволюция

Традиционное, и в целом правильное, представление о генетических механизмах эволюции основано на главном предположении Чарлза Дарвина. Он считал, что изменчивость между видами и в пределах вида определяется наследственными особенностями составляющих их особей. «Орудующая» в природе «смерть-старуха» забирает слабых и оставляет наиболее приспособленных. Именно этот процесс называется естественным отбором. В колоссальной предсуществующей изменчивости, часто едва заметной, можно обнаружить, например, различия между особями по размерам тела, пищевым потребностям или по способности избегать хищников. Наиболее приспособленные выживут и передадут свои признаки потомкам. Таким образом, естественный отбор действует на имеющуюся в популяции организмов наследственную изменчивость. В современной трактовке единственный тип генетических изменений, допускаемый в данной схеме, — это случайные мутации генов в половых клетках (яйцеклетках и сперматозоидах). Именно это составляет суть оставленного Чарлзом Дарвином наследия, изложенного в его книге Происхождение видов, опубликованной в 1859 г. Это — его вклад в современные представления о механизмах эволюции, приведшей к появлению высокоорганизованных растений и животных. Основы современной неодарвинистской теории суммированы в табл. 1.1.

Теория естественного отбора доминировала в нашем мышлении и направляла развитие генетики и теории эволюции в течение большей части двадцатого столетия. Однако логически последовательный механистический принцип эволюционных изменений бьш впервые сформулирован французским биологом Жаном Батистом Ламарком в 1809 г., за пятьдесят лет до опубликования Происхождения видов Дарвина. Именно Ламарка можно считать отцом идеи превращения видов. Он не представлял себе механизма, основанного на естественном отборе, но очень четко сформулировал мысль о том, что приобретенные признаки могут быть переданы следующим поколениям — идею, которую потом долго разделяли многие биологи и философы. Попросту говоря, это означает, что изменившиеся у какого-нибудь животного размер или форма тела, например, в результате изменения питания или пищевых привычек, могут быть переданы его потомкам.

Основные положения традиционной неодарвинистской теории эволюции

• Наследственность

Генетический материал (ДНК) может передаваться неизменным от поколения к поколению.

• Мутации

Изредка в ДНК возникают стойкие изменения - мутации. Чарлз Дарвин называл такие изменения наследственной информации спортами. Например, замена А основания на G приводит к появлению новой последовательности нуклеотидов в данном участке хромосомы, и, соответственно, в информационной РНК. Это приводит к изменению последовательности аминокислот в белке и, следовательно, к изменению его структуры и/или функции. Мутации служат постоянным источником новой генетической информации, на которую может действовать отбор. Полагают, что подобные изменения последовательностей нуклеотидов редки.

• Случайная передача отцовских и материнских хромосом потомку

Оплодотворенная яйцеклетка, из которой развивается человеческий эмбрион, имеет 46 хромосом. В репродуктивных органах (семенниках и яичниках) половозрелых людей происходит особое деление клеток (мейоз), в результате которого число хромосом уменьшается вдвое (гаплоидное число 23). Гаплоидный набор хромосом упаковывается в сперматозоиды у мужчин и в яйцеклетки у женщин. При оплодотворении число хромосом восстанавливается до 46 (диплоидное число). Потомок получает от каждого из родителей 23 случайно выбранные хромосомы, которые родители в свою очередь унаследовали от своих родителей. Все яйцеклетки содержат половую хромосому одного типа, а именно Х-хромосому. В сперматозоидах содержатся либо Х-, либо Y- хромосома. Набор половых хромосом XX определяет женский пол плода, XY - мужской. Все остальные признаки детерминируются случайным сочетанием хромосом. Таким образом, наши обычные житейские наблюдения над детьми справедливы, и если нам кажется, что у «Тома мамино лицо, но папины руки!», значит так оно и есть.

• Рекомбинация

У видов, размножающихся половым путем, физический обмен (кроссинговер, или рекомбинация) между отцовскими и материнскими хромосомами, который происходит во время образования гамет (сперматозоидов и яйцеклеток), вызывает перетасовку существующих последовательностей ДНК. Этот процесс приводит к появлению новых комбинаций наследственных признаков у потомков.

• Естественный отбор и эволюция