Шанс есть! Наука удачи, случайности и вероятности

Еще больше подтверждений существования пределов естественного отбора приносит исследование геномов, которые буквально усеяны результатами (и продуктами) деятельности случая. Несмотря на многочисленные заявления об обратном, по большей части геном человека представляет собой всего-навсего мусор. Этот мусор накапливался из-за того, что у естественного отбора не хватало сил его выбросить, утверждает Майкл Линч, биолог-эволюционист из Индианского университета в Блумингтоне. В малых популяциях даже слегка вредоносные мутации способны распространиться по всей популяции просто из-за случайных факторов.

Имеет ли значение такой генетический дрейф? Имеет. По крайней мере, иногда. Так, Джо Торнтон из Чикагского университета перевел воображаемые стрелки часов назад и реконструировал эволюционный процесс, чтобы посмотреть, могла ли эволюция обернуться по-другому. Вспомните «Парк юрского периода». Правда, Торнтон воссоздавал не вымерших животных, а древние белки. Его научная группа начала работу с живых позвоночных, причем каждое обладало своей версией гена, кодирующего белок, который, в свою очередь, способен детектировать кортизол – «гормон стресса». Сравнивая версии генов, группа смогла выяснить, как этот белок эволюционировал на протяжении сотен миллионов лет – из другого белка, который умел обнаруживать другой гормон.

Затем группа Торнтона пошла еще дальше. Она синтезировала некоторые из этих древних белков и попыталась на практике установить, какое влияние оказывала каждая из соответствующих мутаций. Процесс перехода к детектированию кортизола занял в общей сложности пять мутаций: две – на то, чтобы научиться распознавать кортизол, а три – чтобы «забыть» гормон, который детектировался раньше.

Но когда группа проделала лишь эти пять изменений, она дестабилизировала белок и нарушила его структуру. Как выяснилось, переход к кортизолу оказался возможен лишь благодаря тому, что предварительно произошли две другие мутации, стабилизирующие белок. Но эти «разрешающие» (дополнительные, факультативные) мутации не оказывали никакого непосредственного воздействия на процесс эволюции белка. Они наверняка произошли случайно, а не благодаря естественному отбору.

«Как нам представляется, разрешающие мутации словно открыли двери, предоставив эволюции возможность идти по путям, которые без этих мутаций остались бы недостижимыми», – поясняет Торнтон. Похоже, существует лишь один способ, каким отворяется дверь, ведущая к связыванию кортизола. Торнтон проверил тысячи других мутаций, однако ни одна из них не сумела такое проделать. «В окружении этого белка-прародителя не нашлось больше ничего, что открывало бы эту дверь», – замечает Торнтон.

По мнению Торнтона, ход эволюции часто (хотя и не всегда) зависит от таких вот случайных событий, кажущимися незначительными и несущественными. В этом смысле, говорит он, эволюция во многом похожа на нашу жизнь: без особых раздумий приняв решение пойти на одну вечеринку вместо другой, мы внутренне убеждены, что ни к каким серьезным последствиям это решение не приведет. Между тем не исключено, что именно на этой вечеринке вы встретите своего будущего мужа (жену), тем самым изменив течение всей своей жизни.

Впрочем, тот факт, что мы познакомились с одним человеком и не познакомились с другим, редко меняет ход истории. Хотя все упомянутые исследования вроде бы заставляют предположить, что случай играет более значительную роль в эволюции, чем обычно считают, возникает немаловажный вопрос: насколько большую разницу он вносит в долгосрочной перспективе? Конкретные особенности путей, избираемых эволюционирующими популяциями, могут в существенной степени зависеть от случая, однако все равно приводить к сходным результатам. К примеру, существует лишь ограниченное число способов летать или плавать, вот почему независимые эволюционные маршруты зачастую приводили к развитию схожих крыльев и плавников. Если бы торнтоновский белок не научился в процессе эволюции связывать кортизол, такую способность мог бы, по-видимому, приобрести какой-нибудь другой белок.

Есть много примеров конвергентной («сходящейся») эволюции такого рода. Так, арктические и антарктические рыбы в ходе эволюции независимо обзавелись белками-антифризами, которые действуют сходным образом. А некоторые эволюционные линии змей независимо выработали идентичные методы борьбы с ядами, которые выделяют поедаемые этими змеями тритоны.

А вот в Карибском море, на Больших Антильских островах, эволюция, по сути, отдельно происходила на каждом из четырех островов – и всякий раз ее результаты оказывались схожими. На каждом острове живут длинноногие ящерицы-анолисы, бегающие по земле; коротконогие ящерицы, лазающие по веткам; ящерицы с большими подушечками пальцев, умеющие прилипать к листьям. Но все ящерицы на каждом острове, судя по всему, произошли от одной популяции-основательницы, а значит, далее эти ящерицы независимо эволюционировали, чтобы заполнить набор экологических ниш, сходный для всех островов.