Что ответить дарвинисту? Часть II

Но дело в том, что если не «пролетать над гнездом кукушки» (С), а рассмотреть этот пример внимательно, то первое, что мы выясним – на самом деле, бактерии кишечной палочки всегда умели кушать цитрат. Просто в природе они делают это только в выгодных для себя (особых) условиях.

В эксперименте, поставленном коллективом Ленски, бактерии искусственно пересаживались в колбы с питательной средой, где они питались глюкозой. Кроме того, в питательной среде содержался еще и цитрат (лимонная кислота).

Цитрат не усваивается бактериями кишечной палочки в присутствии кислорода. В кислородных условиях кишечная палочка использует гораздо более эффективные пути добычи энергии (более эффективные в десятки раз), чем те, которые даёт потребление конкретно цитрата. Поэтому кишечная палочка начинает использовать цитрат только в условиях отсутствия кислорода. Такая способность реализуется за счет того, что ген, который кодирует белок-переносчик цитрата (необходимый для того, чтобы бактерия стала потреблять цитрат), связан с управляющим участком ДНК (промотором), который подавляет работу гена, синтезирующего белок-переносчик цитрата, если в среде присутствует кислород.

И вот, в результате, бедные колонии бактерий на протяжении 30.000 поколений в этом эксперименте практически «сидели» на цитрате, но не могли его использовать. И только примерно на 31.000 поколении произошла соответствующая мутация – описанный выше генный комплекс (оперон), наконец, сломался. А именно, ген, кодирующий только синтез белка-переносчика цитрата, дополнительно скопировался еще и в другую область ДНК, тем самым вырвавшись из того оперона, который блокировал его работу в присутствии кислорода, и попал в оперон, не чувствительный к фактору присутствия кислорода. Поэтому этот ген стал работать всё время, то есть, соответствующий белок-переносчик цитрата начал синтезироваться бактериальной клеткой всё время. В результате, мутантные кишечные палочки начали усваивать цитрат тоже всё время – как в условиях отсутствия кислорода, так и в его присутствии.

Говоря простыми словами, произошло примерно следующее. Раньше у Вас на кухне был работающий кран. Поэтому вода из него текла только тогда, когда Вам это было нужно (когда Вы открывали этот кран). Но в какой-то момент этот кран – сломался. И теперь вода из него течет всё время. Однако в каких-то особых условиях это «новое свойство» Вашего крана может оказаться полезным. Например, теперь Вы точно не умрете от жажды, даже если у Вас связаны руки.

Вот так же и поломка генного комплекса, регулирующего потребление цитрата, оказалась полезной в специфических условиях, заданных экспериментаторами.

Таким образом, в этом эксперименте:

1). Бактерии «научились» есть цитрат не за счет возникновения каких-то новых генов, а за счет поломки уже имевшегося генного комплекса.

2). На то, чтобы сломать соответствующий генный комплекс, у бактерий ушло более 31.000 поколений! Здесь надо вспомнить, что колонии бактерий (в одной пробирке) насчитывают миллиарды особей. Тем не менее, потребовалось ждать 31.000 поколений до нужной поломки.

Что уж тогда говорить об эволюции каких-нибудь тигров или горилл, популяции которых насчитывают всего сотни особей? При этом (еще раз) речь здесь идет не о возникновении какого-нибудь нового гена, а лишь о поломке уже имеющихся генов, конкретно, о разрыве связи между геном, синтезирующим нужный белок, с его исходным опероном. В свете таких интересных подробностей, возможные перспективы воображаемой эволюции бактерии в человека по такому же (!) механизму – начинают выглядеть весьма удручающими. Наверное, можно даже сказать, что эксперимент Ленски наглядно показал невозможность такой эволюции (по механизму случайные мутации + естественный отбор). Ведь для эволюции бактерии в человека, во-первых, требуется возникновение многих тысяч принципиально новых генов. А не поломка уже имеющихся генных комплексов. А во-вторых, воображаемые предки людей были высшими животными, поэтому не могли иметь популяции размером многие миллиарды особей. Что обесценивает возможности механизма «полного перебора» просто критически.

Тем не менее, эксперимент коллектива Ленски на этом не был остановлен. Биологи продолжали наблюдать за теми бактериями, которые в результате озвученной «полезной поломки» приобрели способность потреблять цитрат. Пока они делали это еще слабо, поэтому скорость их размножения еще очень мало отличалась от бактерий, не имевших подобной мутации (Blount et al., 2008; Blount et al., 2012).