Река, выходящая из Эдема: Жизнь с точки зрения дарвиниста

Тот «абзац» в наших генах, где описывается белок под названием «цитохром c», имеет длину 339 букв. Человеческий цитохром c отличается от цитохрома c лошадей, наших весьма дальних родственников, двенадцатью буквами. И только одной буквой он отличается от цитохрома c обезьян (нашей несомненно близкой родни). Одна буква отличает лошадей от ослов (их очень близких родственников), и три — от свиней (родственных им в несколько меньшей степени). Сорок пять буквенных замен отделяет человека от дрожжей, и столько же — дрожжи от свиньи. В том, что две эти величины одинаковы, нет ничего удивительного, ведь если двигаться назад по реке, ведущей к человеку, то она соединится с рекой, ведущей к свиньям, намного раньше, чем их общая река сольется с рекой, ведущей к дрожжам. Тем не менее имеется и маленькая нестыковка. Количество буквенных замен, которыми лошади отличаются от дрожжей, равняется не сорока пяти, а сорока шести. Это не означает, что дрожжи связаны со свиньями более близким родством, чем с лошадьми. И свиньи, и лошади, как и все позвоночные — да и вообще все животные, — родственны дрожжам в абсолютно равной мере. Возможно, какое-то дополнительное изменение произошло с лошадиным племенем уже после того, как его относительно недавние предки отделились от предков свиней. Это несущественно. В целом число буквенных замен в цитохроме c, которыми разные живые существа отличаются друг от друга, неплохо соответствует уже имевшимся у нас представлениям о том, как должно было ветвиться эволюционное древо.

Итак, согласно теории молекулярных часов, любой отдельно взятый участок генетического текста меняется на протяжении миллионов лет с более или менее постоянной скоростью. В случае с сорока шестью буквами, различающимися у лошадей и у дрожжей, считается, что примерно половина этих различий возникла в ходе эволюции от общего предка к современным лошадям и еще примерно половина — в ходе эволюции от общего предка к современным дрожжам (очевидно, что на оба этих эволюционных пути было потрачено одно и то же количество миллионов лет). Такое предположение может на первый взгляд показаться неожиданным. В конце концов, есть основания думать, что этот общий предок был больше похож на дрожжи, чем на лошадь. Разрешить затруднение помогает гипотеза, которую смело предложил выдающийся японский генетик Мотоо Кимура и которая приобретает все большее и большее признание. Состоит она в том, что основная масса генетических текстов может сколько угодно подвергаться искажениям, но смысл текста будет при этом оставаться неизменным.

Тут уместна аналогия с изменениями шрифта в напечатанном предложении. «Лошади — это млекопитающие». «Дрожжи — это грибы». Смысл обоих высказываний доходит до нас совершенно ясно, несмотря на то что каждое слово напечатано своим шрифтом. Один миллион лет за другим молекулярные часы отсчитывают время чем-то вроде такого вот бессмысленного варьирования шрифта. Те изменения, которые служат материалом для естественного отбора и которые заключают в себе различия между лошадью и дрожжами, — изменения смысла предложений — это только верхушка айсберга.

Некоторые молекулы «тикают» быстрее, чем прочие. Цитохром c эволюционирует относительно медленно: примерно одна буквенная замена в двадцать пять миллионов лет. Дело тут, вероятно, в том, что жизненно необходимое для организма функционирование цитохрома c напрямую связано с точной структурой этого белка. Большинство изменений в молекуле, требования к форме которой столь высоки, не допускается естественным отбором. Другие же белки — например, так называемые фибринопептиды, — хотя они тоже важны, одинаково хорошо справляются со своими задачами, имея самую разную форму. Фибринопептиды участвуют в свертывании крови, и большинство изменений их структуры никак не сказывается на их роли в этом процессе. Частота мутаций в этих белках равна приблизительно одной замене в шестьсот тысяч лет, то есть более чем в сорок раз выше, чем у цитохрома c. Таким образом, фибринопептиды не годятся для восстановления информации о далеких предках, но зато они могут быть полезны, чтобы реконструировать родословные в более мелком масштабе — к примеру, внутри класса млекопитающих. Существуют сотни различных белков, каждый из которых меняется со свойственной только ему скоростью и может быть независимо использован для построения генеалогических деревьев. Древо во всех случаях получается примерно одно и то же, и это, кстати, является неплохим доказательством теории эволюции — если только тут нужны еще доказательства.