Читаем Перспективы отбора. От зелёных пеночек и бессмысленного усложнения до голых землекопов и мутирующего человечества полностью

Система предельно упрощена по сравнению с природными сообществами микроорганизмов. Во-первых, бактерии размножаются в монокультуре, что позволяет абстрагироваться от межвидовых взаимодействий. По крайней мере, Ричард Ленски и его коллеги надеялись, что позволяет (см., однако, Исследование № 3). Во-вторых, питательная среда бедная, в ней мало пищи, поэтому плотность микробного населения в колбах остается низкой. Это минимизирует влияние бактерий друг на друга посредством выделения тех или иных веществ. В-третьих, популяции бесполые: они лишены средств для горизонтальной передачи генов, так что те передаются только вертикально — от родителей потомкам.

С одной стороны, все эти упрощения делают эксперимент несколько оторванным от реальности. С другой же — позволяют получать понятные, однозначно интерпретируемые результаты. Цель эксперимента — изучить самые фундаментальные эволюционные процессы (мутагенез, отбор, генетический дрейф, адаптацию к среде) в чистом, так сказать, виде. «Сложности» можно будет добавлять потом, по мере необходимости, когда станут понятны основы.

В 2013 году Ленски и его коллеги сообщили об очередном важном результате (Wiser et al., 2013). Ученые сосредоточились на росте приспособленности в подопытных популяциях. Приспособленность, напомним, оценивается как скорость размножения бактерий в стандартных условиях эксперимента по сравнению с предковым штаммом, который сохраняется в замороженном состоянии, так что его в любой момент можно разморозить и использовать в опытах.

В трех из двенадцати популяций в ходе эксперимента произошли настолько радикальные эволюционные изменения, что сравнивать их приспособленность с другими линиями стало трудно. В одной популяции развилась способность использовать в пищу цитрат, присутствующий в среде как вспомогательное вещество. Обычные кишечные палочки питаться им не могут. Это привело к резкому росту плотности популяции. Две другие разучились образовывать колонии на агаре. Из-за этого ученые не смогли применить к ним стандартную методику оценки скорости роста. Поэтому поздние этапы эволюции этих трех популяций были исключены из анализа (а ранние учитывались). Между прочим, во всех трех популяциях закрепились так называемые аллели-мутаторы, то есть аллели, несущие мутации, которые повышают темп мутагенеза (см. ниже).

Ранее было показано, что на протяжении первых 20 000 поколений приспособленность росла с замедлением. Что будет дальше? Следует ли ожидать выхода на плато, то есть достижения постоянного уровня приспособленности, или же плато не получится и приспособленность будет продолжать понемногу расти? Этот вопрос — достижим ли вообще предел приспособленности — очень важен для биологов-теоретиков, ведь речь, по сути, идет о границах творческих возможностей эволюции.

Для начала ученые сравнили приспособленность бактерий из поколений № 40 000 и 50 000. Оказалось, что в среднем подопытные популяции за период смены 10 000 поколений повысили свою приспособленность на целых 3 %. Таким образом, даже после 40 000 поколений адаптация не прекратилась: микробы все еще продолжают накапливать полезные мутации и повышать свою приспособленность.

Затем исследователи проследили траекторию роста приспособленности, заставляя замороженных на разных этапах эксперимента микробов соревноваться с предками (рис. 1.1).

Статистический анализ полученных данных показал, что изменения приспособленности соответствуют степенной модели с неограниченным (хотя и замедляющимся) ростом. Это значит, что приспособленность вовсе не собирается выходить на плато. Иными словами, бактерии, по всей видимости, не намерены останавливаться на достигнутом. Несмотря на долгую жизнь в одних и тех же условиях, у бактерий все еще время от времени закрепляются новые мутации, в данных условиях полезные (напомним, что в эволюционной биологии слово «полезный» обычно используется в смысле «повышающий приспособленность»).

рис. 1.1. Рост приспособленности бактерий за 50 000 поколений. Точками (первые 20 000 поколений) и кружочками (следующие 30 000 поколений) показаны усредненные значения по всем подопытным популяциям. По вертикальной оси — относительная приспособленность (скорость роста по сравнению с предковым штаммом). Пунктиром показаны предсказания моделей: гиперболической (приспособленность асимптотически стремится к предельному уровню; нижняя кривая) и степенной (неограниченный, хотя и замедляющийся рост приспособленности). Параметры моделей основаны на данных по первым 20 000 поколений. Видно, что гиперболическая модель хуже предсказывает динамику приспособленности за последующие 30 000 поколений, чем степенная. По рисунку из Wiser et al., 2013.

Перейти на страницу:

Все книги серии Книжные проекты Дмитрия Зимина

Достаточно ли мы умны, чтобы судить об уме животных?
Достаточно ли мы умны, чтобы судить об уме животных?

В течение большей части прошедшего столетия наука была чрезмерно осторожна и скептична в отношении интеллекта животных. Исследователи поведения животных либо не задумывались об их интеллекте, либо отвергали само это понятие. Большинство обходило эту тему стороной. Но времена меняются. Не проходит и недели, как появляются новые сообщения о сложности познавательных процессов у животных, часто сопровождающиеся видеоматериалами в Интернете в качестве подтверждения.Какие способы коммуникации практикуют животные и есть ли у них подобие речи? Могут ли животные узнавать себя в зеркале? Свойственны ли животным дружба и душевная привязанность? Ведут ли они войны и мирные переговоры? В книге читатели узнают ответы на эти вопросы, а также, например, что крысы могут сожалеть о принятых ими решениях, воро́ны изготавливают инструменты, осьминоги узнают человеческие лица, а специальные нейроны позволяют обезьянам учиться на ошибках друг друга. Ученые открыто говорят о культуре животных, их способности к сопереживанию и дружбе. Запретных тем больше не существует, в том числе и в области разума, который раньше считался исключительной принадлежностью человека.Автор рассказывает об истории этологии, о жестоких спорах с бихевиористами, а главное — об огромной экспериментальной работе и наблюдениях за естественным поведением животных. Анализируя пути становления мыслительных процессов в ходе эволюционной истории различных видов, Франс де Вааль убедительно показывает, что человек в этом ряду — лишь одно из многих мыслящих существ.* * *Эта книга издана в рамках программы «Книжные проекты Дмитрия Зимина» и продолжает серию «Библиотека фонда «Династия». Дмитрий Борисович Зимин — основатель компании «Вымпелком» (Beeline), фонда некоммерческих программ «Династия» и фонда «Московское время».Программа «Книжные проекты Дмитрия Зимина» объединяет три проекта, хорошо знакомые читательской аудитории: издание научно-популярных переводных книг «Библиотека фонда «Династия», издательское направление фонда «Московское время» и премию в области русскоязычной научно-популярной литературы «Просветитель».

Франс де Вааль

Биология, биофизика, биохимия / Педагогика / Образование и наука
Скептик. Рациональный взгляд на мир
Скептик. Рациональный взгляд на мир

Идея писать о науке для широкой публики возникла у Шермера после прочтения статей эволюционного биолога и палеонтолога Стивена Гулда, который считал, что «захватывающая действительность природы не должна исключаться из сферы литературных усилий».В книге 75 увлекательных и остроумных статей, из которых читатель узнает о проницательности Дарвина, о том, чем голые факты отличаются от научных, о том, почему высадка американцев на Луну все-таки состоялась, отчего умные люди верят в глупости и даже образование их не спасает, и почему вода из-под крана ничуть не хуже той, что в бутылках.Наука, скептицизм, инопланетяне и НЛО, альтернативная медицина, человеческая природа и эволюция – это далеко не весь перечень тем, о которых написал главный американский скептик. Майкл Шермер призывает читателя сохранять рациональный взгляд на мир, учит анализировать факты и скептически относиться ко всему, что кажется очевидным.

Майкл Брант Шермер

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература
Записки примата: Необычайная жизнь ученого среди павианов
Записки примата: Необычайная жизнь ученого среди павианов

Эта книга — воспоминания о более чем двадцати годах знакомства известного приматолога Роберта Сапольски с Восточной Африкой. Будучи совсем еще молодым ученым, автор впервые приехал в заповедник в Кении с намерением проверить на диких павианах свои догадки о природе стресса у людей, что не удивительно, учитывая, насколько похожи приматы на людей в своих биологических и психологических реакциях. Собственно, и себя самого Сапольски не отделяет от своих подопечных — подопытных животных, что очевидно уже из названия книги. И это придает повествованию особое обаяние и мощь. Вместе с автором, давшим своим любимцам библейские имена, мы узнаем об их жизни, страданиях, любви, соперничестве, борьбе за власть, болезнях и смерти. Не менее яркие персонажи книги — местные жители: фермеры, егеря, мелкие начальники и простые работяги. За два десятилетия в Африке Сапольски переживает и собственные опасные приключения, и трагедии друзей, и смены политических режимов — и пишет об этом так, что чувствуешь себя почти участником событий.

Роберт Сапольски

Биографии и Мемуары / Научная литература / Прочая научная литература / Образование и наука

Похожие книги

Эволюция человека. Книга II. Обезьяны, нейроны и душа
Эволюция человека. Книга II. Обезьяны, нейроны и душа

Новая книга Александра Маркова – это увлекательный рассказ о происхождении и устройстве человека, основанный на последних исследованиях в антропологии, генетике и психологии. Двухтомник «Эволюция человека» отвечает на многие вопросы, давно интересующие человека разумного. Что значит – быть человеком? Когда и почему мы стали людьми? В чем мы превосходим наших соседей по планете, а в чем – уступаем им? И как нам лучше использовать главное свое отличие и достоинство – огромный, сложно устроенный мозг? Один из способов – вдумчиво прочесть эту книгу.Александр Марков – доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Палеонтологического института РАН. Его книга об эволюции живых существ «Рождение сложности» (2010) стала событием в научно-популярной литературе и получила широкое признание читателей.

Александр Владимирович Марков

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература
Суперпамять
Суперпамять

Какие ассоциации вызывают у вас слова «улучшение памяти»? Специальные мнемонические техники, сложные приемы запоминания списков, чисел, имен? Эта книга не предлагает ничего подобного. Никаких скучных заучиваний и многократных повторений того, что придумано другими. С вами будут только ваши собственные воспоминания. Автор книги Мэрилу Хеннер – одна из двенадцати человек в мире, обладающих Сверхъестественной Автобиографической Памятью – САП (этот факт научно доказан). Она помнит мельчайшие детали своей жизни, начиная с раннего детства.По мнению ученых, исследовавших феномен САП, книга позволяет взглянуть по-новому на работу мозга и на то, как он создает и сохраняет воспоминания. Простые, практичные и забавные упражнения помогут вам усовершенствовать память без применения сложных техник, значительно повысить эффективность работы мозга, вспоминая прошлое, изменить к лучшему жизнь уже сейчас. Настройтесь на то, чтобы использовать силу своей автобиографической памяти!

Герасим Энрихович Авшарян , Мэрилу Хеннер

Детская образовательная литература / Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Самосовершенствование / Психология / Эзотерика
Эволюция и прогресс
Эволюция и прогресс

Автор вводит читателя в круг наиболее интригующих вопросов эволюционной биологии. До сих пор эволюционный прогресс остается предметом бурных, даже ожесточенных споров. По существу, всех биологов можно разделить на сторонников и противников идеи этой формы прогресса. Эволюцию живых организмов обычно связывают с ростом их сложности и степени совершенства, однако до сих пор нет строгих критериев этой оценки. Главная мысль, развиваемая автором, состоит в том, что основные атрибуты прогресса — усложнение строения и повышение уровня надклеточной организации — являются лишь следствием постоянно идущего отбора на повышение эволюционной пластичности видов.Книга предназначена для биологов широкого профиля, а также всех интересующихся вопросами эволюции живых существ.

Владимир Александрович Бердников

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература / Биология / Научпоп / Образование и наука / Документальное