Дарвин на отдыхе. Размышляем над теорией эволюции

В основе генетики лежат работы австрийского монаха Иоганна Грегора Менделя, опубликованные в 1866 году. В то время они не привлекли внимания научного сообщества. Он показал, как физические характеристики растений могут передаваться из поколения в поколение неизменными частицами, даже если их воздействие иногда скрыто (знаменитые доминантные и рецессивные признаки, которые на примере желтых и зеленых, гладких и морщинистых горошин преподают в школе). В конце XIX века три ботаника независимо друг от друга заново открыли «законы Менделя» и заложили основы генетики.

Тогда ген определили как базовую единицу наследственности, определяющую конкретный признак живого организма (см. также главу 4). Биологи различают генотип – комплекс генов конкретной особи – и фенотип – ее внешний вид или функционирование. Каждый ген присутствует в популяции в различных формах, получивших название аллели, которые могут проявляться в различных признаках: цвет кожи или глаз, форма отдельного органа, физическая или физиологическая аномалия. Эти вариации составляют полифморизм данного вида.

Казалось, новая наука оспаривала идеи Дарвина, потому что описывала, как аллели переходят неизменными из поколения в поколение, что объясняет сходство детей с их родителями. Дарвинизм же вел речь, напротив, о вариациях, которые, проявляясь, закладывают основы для новых видов. Консервация против эволюции. Дарвин так и не узнал о механизмах, открытых Менделем, и никто не может сказать, удалось бы ему интегрировать их в свою теорию, по крайней мере до того, как появился термин мутация.

В 1911 году Томас Морган (в 1933 году он получит Нобелевскую премию по медицине) доказал, что гены переносятся хромосомами, иногда изменяясь в ходе мутаций, которые приводят к появлению новых аллелей. Экспрессия генов, их трансляция на анатомическом или физиологическом уровне кажется сложным процессом, но вскоре выяснилось, что мутации прекрасно соответствуют тому поведению, которое ожидал увидеть Дарвин. С одной стороны, мутации проявляются случайно, вне зависимости от образа жизни животных или событий, произошедших с ними за время жизни. С другой – они передаются из поколения в поколение хромосомами. Другими словами, мутации и их воздействие в точности соответствовали характеристикам дарвиновских вариаций.

Неодарвинизм, «синтетическая теория эволюции»

В 1930-е годы одно из направлений генетики занялось темой распределения генов в популяции и их изменением с течением времени. Популяционная генетика и стала связующим звеном между изначальным дарвинизмом и генетикой.

Изучение актуальных популяций позволяет тестировать действие селекции на большой выборке, в нескольких поколениях. Для своих экспериментов по передаче мутаций Томас Морган выбрал дрозофил, или «уксусных мушек». Мы можем часто видеть их кружащимися над спелыми фруктами у нас на кухне. Это насекомое легко разводить, у него всего за две недели появляется новое поколение. Благодаря 25 поколениям в год они дают прекрасную модель для отслеживания эволюции в популяции.

Две дрозофилы

Дарвин объяснял наличие на островах бескрылых птиц отбором, произведенным ветром. По его мнению, крылатых особей уносило бурей, тогда как бескрылые особи оставались на земле в безопасности. В 1936 году французский биолог Филипп Леритье (1906–1994) предложил проверить эту гипотезу на дрозофилах, выращенных в стенах лаборатории Роскофф, в Бретани. Буквально за несколько дней мушки-мутанты с рудиментарными (атрофированными) крыльями, неспособные летать, составили большинство в популяции. А мушек с обычными крыльями действительно сносило ветром, и большинство их просто исчезло. Леритье сделал вывод: «Бескрылость насекомых, обитающих в условиях наличия морского ветра, оказывается полезным увечьем, и мы предполагаем, что если бы в результате случайной мутации у некоторых видов это проявилось, то отбор поддержал бы такую мутацию». Так была экспериментально подтверждена гипотеза Дарвина.

«Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции».

Феодосий Добжанский, 1973