Журнал «Вокруг Света» №11 за 2007 год

И все-таки, в одном частном случае — среди микроорганизмов — ученые считают, что им удается видеть и регистрировать ход эволюции. В ответ на изобретение новых антибиотиков против болезнетворных бактерий возникают штаммы (группы микроорганизмов с четкими физиологическими особенностями), устойчивые к действию этих лекарств. С первой половины XX века идет постоянная гонка: медикам приходится все время изобретать новые лекарственные средства, которые быстро теряют эффективность из-за ускоренной эволюции микробов. Единственное, что останавливает от того, чтобы считать ее зримым процессом видообразования, — невозможность применить к бактериальному штамму понятия «вид». Стандартное определение гласит, что вид — это совокупность организмов, неспособных к скрещиванию с особями других видов или дающих при таких скрещиваниях бесплодное потомство. Но оказалось, что штаммы, относящиеся к одному и даже разным видам бактерий, могут обмениваться генетическим материалом друг с другом. Это явление назвали горизонтальным переносом генов. Благодаря миграции генов достижения одного вида микроорганизмов становятся доступными для другого — такую форму эволюции назвали ретикулярной, или сетчатой, чтобы подчеркнуть ее отличие от «классической», то есть древовидной, куда бактерии, похоже, не вписываются. Образно говоря, для бактерий нельзя построить эволюционное древо с общим корнем — у них родственные связи образуют запутанную сеть.

Парадоксы развития

Еще один феномен, который пока трудно объяснить с эволюционной точки зрения, — это сложность строения живого организма. Как, например, мог образоваться такой совершенный орган, как глаз? Дарвин, который хорошо знал зоологию и анатомию, на этот вопрос отвечал так. Органы, способные воспринимать свет, есть даже у самых простейших существ. Поэтому глаза можно выстроить в ряд по мере усложнения: от простых пигментных пятен или выстланных пигментом прозрачных кожных мешочков ланцетника до сложных фасеточных глаз насекомых и совершенной оптической системы человеческого глаза. Причем такой ряд легко создать и на основе глаз зародышей, что будет иллюстрацией к процессу их развития. Ну а какие преимущества в конкурентной межвидовой борьбе дают хорошо работающие глаза тем, у кого они есть, вряд ли нужно перечислять. Гораздо труднее оказалось для Дарвина объяснить происхождение электрических органов у рыб. Но если бы ему было известно, что почти все физиологические процессы имеют электрическую природу, он с легкостью это сделал бы.

Тем не менее проблема осталась — на молекулярном уровне. Даже у наиболее простых бактерий есть около 200 генов, каждый из которых состоит из сотен или тысяч нуклеотидов. Каждый ген отвечает за какую-то жизненно необходимую функцию, например за построение элементов клетки, производство и починку молекул ДНК, за транспорт пищи в клетку. Американский биохимик Майкл Бихи назвал это свойство живой системы «неуменьшаемой сложностью», из которого следует, что первая клетка должна была появиться сразу с двумя сотнями генов, чтобы стать жизнеспособной. Кстати, этот пример часто используют критики теории эволюции. Они говорят: раз биологи сами пришли к такому парадоксу, значит, они отрицают дарвинизм. В логике такой прием называется подменой тезиса и свидетельствует об ошибочном выводе — разумеется, ученые не отрицают дарвинизма, они ищут пути обхода «неуменьшаемой сложности». Действительно, случайное возникновение даже самой элементарной клетки путем перебора химических соединений маловероятно. Но мы мало знаем о том, как была организована ранняя жизнь на Земле и какие пути могли привести к возникновению клетки.

Проблему представляет собой и сложность многоклеточных организмов с десятками тысяч генов. Ведь материала, с которым «работает» естественный отбор, может не хватить. Особенно среди крупных животных, исчисляемых всего лишь тысячами особей, таких как киты или слоны. В 1957 году английский генетик Джон Холдейн рассчитал, что для замены в популяции каких-либо организмов только одного признака необходимо вести отбор в 300 поколениях — а признаков-то (генов) десятки тысяч! Возможно ли при такой маленькой скорости эволюции возникновение новых видов, различающихся не по одному, а по целому комплексу признаков? Позднее это затруднение назвали «дилеммой Холдейна». Кажущуюся невозможность удается преодолеть, если сменить математическую модель и отказаться от посылки, что признаки эволюционируют независимо друг от друга. Половой процесс и связанный с ним обмен генами может объединять в одной особи множество нежелательных признаков и позволяет выбраковывать их существенно быстрее, чем предполагалось в модели Холдейна.