Знание-сила, 2000 № 04 (874)

Что же это значит – молекулярный механизм эволюции? Мы все знаем, что эволюция видов происходит в результате появления случайно изменившихся особей и естественного отбора из их числа тех, которые лучше приспособлены к меняющимся условиям окружающей среды. Но это, так сказать, «макроопределение». Несомненно, процесс появления «изменившихся особей» начинается с каких-то молекулярных изменений, ведь все признаки той или иной особи того или иного вида диктуются генами. Соответственно, и все изменения этих признаков должны начинаться на уровне генов, то есть на молекулярном уровне. Сегодня уже известно, что основной причиной таких изменений являются так называемые мутации. Мутация – это случайное изменение какого-то гена, вызванное радиационным, химическим или иным повреждением. Поскольку каждый ген управляет образованием того или иного клеточного белка или его части (а уже через эти бел км – признаками организма в целом), то мутация в гене чаще всего ведет в конечном счете к некоторому искажению его белка – в случае так называемой микромутации, как правило, к «точечному» искажению, попросту говоря – к замене одной определенной аминокислоты на другую. Последствия такой замены могут быть как очень вредными или даже смертельными для организма, если они затрагивают очень важное звено, либо же безвредными – нейтральными, а изредка (по счастливой случайности) даже полезными для лучшей адаптации к среде.

Все сказанное не объясняет, однако, как же все-таки происходит эволюция. Поясню на примере, в чем тут закавыка. Даже самый беглый взгляд на эволюцию биологических видов убеждает в том, что она ускоряется в условиях стресса, то есть ситуации, возникающей в результате резкого и неблагоприятного изменения внешних условий. Это хорошо известно, например, по отношению к бактериям. Попадая в ситуацию физиологического стресса, вызванную, например, голоданием или появлением в окружающей среде антибиотиков, они очень быстро отвечают на эту угрозу появлением множества новых мутантных разновидностей, среди которых обнаруживаются особи, успешно выживающие в новых условиях (становясь, например, резистентными к антибиотикам или приобретая способность усваивать прежде несъедобную пищу). Трудно представить себе, что именно в этих условиях мутации, которые и ведут в конечном счете к появлению новых разновидностей бактерий, почему-то резко учащаются, ведь мутации – явления случайные, не приурочены же они именно к нужному моменту! Но еще труднее представить, что бактерии каким-то чудом «целенаправленно отвечают» на возникшую потребность приспособиться и выжить. Несомненно, должен существовать какой-то скрытый молекулярный механизм, который сам собою включается в условиях стресса, и – что увеличивает частоту мутаций? Каким образом? Загадка.

Между тем поведение бактерий – далеко не единственный пример «ускоренной» эволюции в условиях стресса. Наука палеоантропология знает другой такой случай. Сегодня многие палеоантропологи считают, что аналогичным образом произошел один из важнейших этапов в эволюции дальних предшественников человека – от так называемых австралопитеков к собственно гоминидам. Те из австралопитеков, которые от чисто растительного рациона перешли к мясной пише, должны были выходить из лесов в открытые африканские саванны, чтобы найти себе там такую пищу (остатки недоеденных хищниками животных), и в ходе таких поисков порой забредали в изолированные от окружающего мира долины или ущелья. Там, оказавшись в трудных условиях, угрожавших их выживанию, они, по мнению палеоантропологов, эволюционировали (адаптировались) быстрее, чем те группы австралопитеков, которые оставались в привычных условиях леса и не нуждались в такой адаптации. Чем дольше была изоляция, тем больше накапливалось в группе таких эволюционных изменений, пока она окончательно не превратилась в новую, более совершенную группу Гомо.