История биологии с начала XX века до наших дней

Морфологи (Г. Симпсон, 1962, и др.) справедливо упрекали биохимиков за неоправданно широкое истолкование данных по таксономии биополимеров как показателя эволюции организмов. Некоторые молекулы маловариабельны и поэтому не могут служить хорошим объектом для филогенетических исследований. Те же молекулы, которые могут служить удобной моделью для этой цели, как, например, гемоглобин или цитохром C, дают материал для суждения об их таксономии или филогении, но окончательные выводы могут быть сделаны только в том случае, если знания об эволюции данной молекулы будут подчинены анализу эволюции целостных организмов.

Эволюция любой биохимической структуры или механизма может быть понята только с позиций теории естественного отбора. Не составляет исключения и ДНК, в которой заключена наследственная информация. Существует и противоположная точка зрения, получившая отражение в концепции «недарвиновской эволюции» (Д. Кинг, Т. Джукс, 1969). Как полагают Кинг и Джукс, не обязательно, чтобы все или большинство эволюционных изменений в ДНК были обязаны естественному отбору. Существует значительная свобода для случайных генетических изменений на молекулярном уровне, не влияющих на приспособленность организма. Подобные селективно нейтральные мутации фиксируются через механизм случайного генетического дрейфа. По Кингу и Джуксу, естественный отбор — это скорее «издатель», чем «сочинитель» генетической информации. Близкую точку зрения развивает С. Оно (1970)[165]. Заслугой Оно является попытка вскрыть генетические механизмы прогрессивной эволюции, опираясь на новейшие достижения молекулярной биологии в целом и молекулярной генетики в особенности. Оно обосновал идею зависимости между увеличением генома и прогрессивной эволюцией и попытался найти ответ на один из сложнейших вопросов эволюционной биологии — как возникают новые гены и как они воздействуют на процесс эволюции? Однако Оно абсолютизировал представления молекулярной биологии и это обстоятельство послужило причиной неправильной трактовки им роли отбора в эволюции. По мнению Оно, отбор не создает ничего нового, это сила чисто консервативная. Подлинно новое возникает благодаря мутациям, появлению новых генов с новыми функциями. Эволюция генома рассматривается Оно в отрыве от организма, хотя можно с уверенностью сказать, что в эволюции генома наверняка отразилась эволюция целостной организации живых существ, протекавшая по законам естественного отбора.

Концепции недарвинской эволюции не находят поддержки. В эволюционной биохимии все прочнее устанавливается принцип целостного подхода к эволюционному процессу. По справедливому замечанию Д. Грина и Р. Гольдбергера, отбор в процессе эволюции «действует не на уровне молекул, а на уровне популяций организмов»[166].

В 40-х годах XX века многие исследователи отмечали, что эволюционная биохимия делает лишь первые шаги и не оформилась еще в самостоятельное научное направление. С тех пор, однако, положение изменилось. Уровень, достигнутый современной биохимией, настоятельно требует эволюционного осмысления огромного фактического материала. «Любое исчерпывающее представление о биохимической структуре, — пишет Дж. Бернал, — приобретает смысл только в том случае, если имеется гипотеза возникновения этой структуры. Такая гипотеза столь же необходима для современной биохимии, как сто лет назад была необходима идея об эволюционном древе для биологической систематики»[167].

Методы эволюционной биохимии.

Прогресс эволюционной биохимии неотделим от поисков новых методов исследования.

Представление о биохимии древнейших форм жизни в настоящее время базируется преимущественно на данных сравнительной биохимии современных организмов. Палеобиохимия сделала первые самостоятельные шаги в 20-е годы XX в. (Я.В. Самойлов). Изучение органического состава ископаемых костей, раковин, углеродсодержащих осадочных пород приводит к выводу о глубокой древности многих веществ (хлорофилл, аминокислоты;. На протяжении длительных геологических периодов оставались неизменными некоторые белки. Для познания биохимии ископаемых организмов большие возможности открывают изотопные измерения. Методами химического анализа были обнаружены и определены аминокислоты в остатках динозавра, жившего в меловой период (П. Эйбелсон), в коже амфибий пермского периода (Т.В. Дроздова), в скелете рыб из олигоценовых отложении (Т.В. Дроздова, А.В. Коченов), у палеозойских граптолитов (С.М. Майская, Т.В. Дроздова) и пектин у ископаемых организмов, найденных в горючих сланцах (А.П. Виноградов, Е.А. Бойченко).

Сравнительная биохимия широко использовала методы серодиагностики. Реакция преципитации использовалась для выяснения филогенетических отношений как в ботанике, так и в зоологии. На основании данных серодиагностики создавались даже целостные филогенетические системы примером чему может служить система растительного мира К. Меца (см. главу 2). Несмотря на критику, серологические методы продолжают сохранять известное значение в сравнительно-филогенетических исследованиях.