Случайность и необходимость

Следовательно, в такой большой популяции мутация отнюдь не является исключительным явлением: это норма. Именно в более широких рамках популяции, а не отдельных особей действует давление отбора. Популяции высших организмов, конечно, не достигают размеров бактериальных популяций, однако:

а) у высших организмов, например млекопитающих, геном содержит в тысячу раз больше генов, чем геном бактерии;

б) у высших организмов количество клеточных поколений, а следовательно, и шансов на мутацию в герминальной (зародышевой) линии (то есть линии клеток от яйцеклетки к яйцеклетке или от сперматозоида к сперматозоиду) очень велико.

Это, возможно, объясняет относительно высокую частоту некоторых мутаций, вызывающих легко обнаруживаемые генетические дефекты у человека: порядка 10^–4–10^–5. Следует отметить, что приведенные значения не включают в себя мутации, которые не обнаруживаются на уровне индивида, но которые, объединившись в результате половой рекомбинации, могут приводить к ощутимым изменениям. Мутации такого рода, вероятно, имели большее значение в эволюции, чем мутации с более выраженными индивидуальными эффектами.

В общей сложности мы можем подсчитать, что в современной человеческой популяции, насчитывающей приблизительно три миллиарда человек, с каждым новым поколением возникает от ста миллиардов до тысячи миллиардов мутаций. Я привожу эти значения лишь с одной целью: дать некоторое представление о вместительности того громадного резервуара случайной изменчивости, который содержится в геноме вида – несмотря на удивительную консервативность механизма репликации.

«Парадокс» стабильности видов

Если принять во внимание масштабы этой колоссальной лотереи и скорость, с которой играет в нее природа, то необъяснимой и даже парадоксальной покажется не эволюция, а скорее стабильность «форм», составляющих биосферу. Мы знаем, что главные анатомические особенности, соответствующие основным типам представителей животного мира, дифференцировались к концу кембрийского периода, то есть 500 миллионов лет назад. Также известно, что некоторые виды оставались практически неизменными в течение сотен миллионов лет. Лингула, например, не претерпевала никаких модификаций последние 450 миллионов лет; что же касается устриц, живших 150 миллионов лет назад, то они имели такой же внешний вид и, вероятно, тот же вкус, что и те, которыми мы ужинаем сегодня[50]. Наконец, можно с уверенностью утверждать, что современная клетка с ее инвариантной базовой химической организацией (начиная со структуры генетического кода и сложного механизма трансляции) существует от двух до трех миллиардов лет – и на протяжении всего этого времени располагает мощными молекулярными сетями контроля, гарантирующими ее функциональное единство.

Необычайная стабильность некоторых видов, миллиарды лет эволюции, инвариантность базового химического «плана» клетки – все это, очевидно, можно объяснить только исключительной согласованностью телеономической системы, которая в процессе эволюции одновременно служила стимулом и тормозом и сохраняла, усиливала и интегрировала лишь крошечную долю бесконечного множества возможностей, предложенных рулеткой природы.

Со своей стороны, репликативная система, будучи не в состоянии устранить микроскопические пертурбации, которым она неизбежно и постоянно подвергается, способна лишь зарегистрировать их и предложить – почти всегда напрасно – телеономическому фильтру, посредством которого естественный отбор и оценивает их эффективность.

* * *

Простая «точечная» мутация, такая как замена одной буквы в коде ДНК, обратима. Теория говорит нам, что так должно быть, и эксперимент это подтверждает. Но любая ощутимая эволюция, как и дифференциация двух даже очень близких видов, предполагает множество независимых мутаций, последовательно аккумулированных в родительском виде, а затем так же случайно рекомбинированных благодаря «генному потоку», стимулируемому половым размножением. В силу большого числа независимых событий, которые его порождают, такое явление статистически необратимо.

Необратимость эволюции и второй закон термодинамики