Век генетики: эволюция идей и понятий

Поучительным примером тонкого соотношения между правильностью и точностью может служить полемика В. Иогансена с Ф. Гальтоном и К. Пирсоном, основателями биометрии. Последние еще до Г. Менделя на основании одних только статистических методов предложили свою концепцию наследования признаков, которая оказалась ложной в отношении чистых линий. Вывод В. Иогансена: "В каждом отдельном случае статистической обработке должен предшествовать биологический анализ, иначе общий результат окажется биологическим не ценным, т. е. лишь "статистической ложью". Математика должна оказывать помощь, а не служить в качестве руководящей идеи" (Иогансен, 1933, с. 103).

Существуют определенные пределы необходимости устанавливать точность фактов. М. Полани приводит поучительный пример из истории физики. В 1914 г. У. Т. Ричардсу присудили Нобелевскую премию за высокоточное определение атомных весов, и с тех пор его результаты никогда не оспаривались. Однако после открытия изотопов, входящих в состав разных природных элементов в разных соотношениях, ценность подобных расчетов резко изменилась. И в 1932 г. Фредерик Содди писал, что подобные измерения "представляют интерес и значение не больше, чем если определить средний вес коллекции бутылок, из которых одни полные, а другие в той или иной мере опорожнены" (цит.: Полани М., 1985, с. 198).

Подобная же ситуация случилась в геносистематике — направлении, появившемся в 60-е годы и основанном на приложении молекулярных методов сопоставления степени сходства и различия в структуре ДНК и белков у разных видов. На бактериях было показано, что метод гибридизации ДНК позволяет количественно оценить степень сходства двух нитей ДНК и долю гомологичных последовательностей. В середине 70-х годов господствовало убеждение: что верно для бактерии, то верно для слона. Имплицитно основываясь на этом принципе, было выполнено множество работ по тотальной гибридизации препаратов ДНК на высших организмах (эукариотах) с целью сопоставить характер эволюции на уровне ДНК и морфологическом. Предполагалось, что любые изменения в ДНК имеют эволюционные последствия, и причем они первостепенны, важнее морфологических и иных. Однако, когда было выполнено множество опытов по оценке сходства тотальной ДНК, неожиданно стало ясно, что у эукариот до 90 % генома могут составлять не входящие в состав генов повторенные последовательности, количество и топография которых могут значительно варьировать даже у разных особей одного вида. И таким образом точный молекулярный метод тотальной гибридизации ДНК стал давать сбои в смысле правильности и надежности его использования для оценки филогенетического родства организмов (Антонов, 1983).

Сходные трудности выявились и при использовании белковой таксономии или сопоставлении аминокислотных последовательностей определенных белков. Концептуальный анализ методов геносистематики привел одного из инициаторов этого направления к справедливому выводу: "Без знания основных принципов эволюции ДНК мы никогда не сможем выяснить закономерности эволюции белков, а стало быть, и отличить факт от артефакта в белковой таксономии. Многообразие эволюции генотипов может проявляться в непредсказуемых отклонениях скорости накопления изменений в структуре индивидуальных белков в отдельных филетических линиях" (Антонов, 1983, с. 54).

Когда же эта трудность была осознана и точные методы были применены к сопоставлению заведомо консервативных фракций рибосомной РНК, то в лаборатории Карла Везе в США было сделано выдающееся открытие: выделение архебактерий в новое царство живых организмов (Woese, 1987). В дальнейшем К. Везе обосновал необходимость построения новой системы живых организмов на Земле. Он предложил концепцию новой высшей таксономической единицы (выше царства), названной "домен" (domain). Три основных домена таковы: Bacteria, Archaea и Eucarya. Каждый из доменов включает два или более царств (Woese, Kandler, Wheelis, 1990).