История биологии с начала XX века до наших дней

Широкое применение находит в современной биохимии принцип рекапитуляции. Раздел «Рекапитуляция» выделен в книге «Введение в сравнительную биохимию» Э. Болдуина (1948) и в книжке М. Флоркэна «Биохимическая эволюция» (1944). Проявление биогенетического закона А.В. Благовещенский (1966) усматривает в картине распределения некоторых белков в онтогенезе растений от момента оплодотворения до полной зрелости: и в онтогенезе, и в филогенезе на ранних этапах преобладают вещества с более высоким энергетическим уровнем, чем на поздних этапах. Среди главных проблем сравнительной эволюционной биохимии В.С. Гулевич (1933) выделил биохимическое изучение онтогенеза «как ускоренного и сокращенного хода филогенетического развития»[168].

На примере участия витаминов группы А в поддержании функции органов зрения Г. Уолд (1961) выявил рекапитуляцию на молекулярном уровне. Он показал, что у позвоночных наблюдается известный параллелизм онтогенеза с филогенезом: в период метаморфоза зрение лягушки Rana catesbiana базируется на использовании витамина А₂ (как у пресноводных рыб), а при завершении метаморфоза оно начинает переключаться на витамин А₁, характерный для наземных позвоночных. По свидетельству Е.М. Крепса, «закон рекапитуляции Геккеля… находит все новые и новые подтверждения, новые иллюстрации на примерах биохимической и функциональной эволюции»[169].

Крепнет убеждение, согласно которому основные биохимические системы сформировались на очень ранних этапах эволюции. Дж. Бернал, например, предлагает ограничить проблему физико-химического биопоэза стадией клетки, ограниченной мембраной, а дальнейшее исследование процесса эволюции проводить в рамках старых морфологических дисциплин, ибо эволюция простейших и высших организмов не была связана, по-видимому, с появлением принципиально новых биохимических механизмов. Аналогичной точки зрения придерживался Н. Пири (1959), по мысли которого достижение морфологической сложности кладет предел усложнению биохимической структуры.

Несомненно, многие сложные вопросы эволюционной биохимии поможет разрешить молекулярная биология. Особенно плодотворные результаты дает изучение нуклеиновых кислот (см. главу 23). Установление специфичности нуклеиновых кислот в начале 50-х годов XX в. вселило уверенность, что молекулярная биология способна открывать новые подходы к проблемам эволюции, систематики и филогении организмов. Систематика — одна из самых древних областей биологии, хорошо оснащенная теоретически и методически. Однако представители геносистематики, не отрицая того полезного, что было сделано «классической» систематикой за прошедшие столетия и не подвергая сомнению права на существование ее в будущем, продемонстрировали возможность революционизировать эту древнюю науку, предоставив в ее распоряжение новые, необычайно тонкие и точные методы (см. главу 2). Более того, как отметили А.Н. Белозерский и Б.М. Медников, метод тройного параллелизма часто не оправдывает себя в фитосистематике и практически неприменим к микроорганизмам. По их убеждению, для решения проблем систематики и филогении организмов, прежде всего низших, «необходимо создать принципиально новые методы»[170].

«Наши системы только тогда станут естественными, когда мы сможем оценивать родство организмов по родству генотипов, перейдем от систематики фенетической к систематике генетической. Это принципиально новый подход, в корне отличающийся от систематики по признакам», — так определили программу геносистематики Белозерский и Медников[171].

В 50-е годы было показано, что состав ДНК у микробов имеет таксономическое значение и что «при решении любых вопросов таксономии и филогении организмов исследование нуклеотидного состава их ДНК обязательно и необходимо»[172].

Методы геносистематики быстро прогрессируют. Было обнаружено, что определенное таксономическое значение могут иметь наличие, природа и характер распределения минорных метилированных оснований в ДНК, а также нуклеотидная последовательность ДНК[173]. Сравнительное изучение последней оказывается незаменимым подспорьем в тех случаях, когда нуклеотидный состав ДНК далеко отстоящих форм случайно совпадает (например, по составу ДНК представители губок, моллюсков, иглокожих и хордовых почти неотличимы, а представители кишечнополостных, моллюсков, ракообразных и хордовых — практически идентичны). Получены данные, позволяющие с большой долей вероятности предполагать существование прямой зависимости между степенью сблоченности пиримидинов в ДНК и высотой организации живых форм. Должны быть также упомянуты попытки использовать в таксономических целях состав и количество сателлитных ДНК, существующих в виде примеси к суммарной ДНК организмов. В этом направлении сделаны только первые шаги. Большие перспективы открывает перед таксономией метод молекулярной гибридизации, позволяющий определять величину сходных нуклеотидных последовательностей, по которой судят о родстве организмов.

* * *