Знание - сила, 2005 № 09 (939)

Давно вошедшая в учебники схема превращения одинаковых сегментов предполагаемых предков насекомых (вроде многоножек) в такие разные части тела, как 1рудь и брюшко, основана на том, что при последовательном выпадении генов двух генетических комплексов (Antennapedia и Bithorax) сегменты становятся одинаковыми, такими, как у многоножек. Обратив эту операцию во времени и снабдив каждый ген положительным вкладом в какие-нибудь компоненты приспособленности, получаем сегментацию тела насекомых под действием отбора.

Схема эта куда разумнее и последовательнее, чем может показаться при кратком изложении (Кролик вообще последователен). Выпадение (выключение) генов не создает новый тип сегмента, а просто переносит признаки с одних (брюшных) сегментов на другие (грудные), то есть совершенно так же, как в случае со щетинками, создает новые комбинации признаков. Из того, что обратная операция (включение генов) должна изменять признаки только определенных сегментов, тех, которые ближе к голове, следует, что у предков насекомых эти сегменты уже отличались от расположенных вслед за ними, только по другим признакам. Кролик добавит, что они и не могли не отличаться, потому что всегда находились на разном расстоянии от головы (официально это называется теорией позиииональной информации), но только мы не видели этого до тех пор, пока не появились гены, способные это ощутить. Поэтому, по мнению Кролика, между однородной и неоднородной сегментациями тела нет качественного различия.

Пуху нелегко доказать — тем более что он вообше не умеет доказывать, — что структуры существуют независимо от признаков и их комбинаций, которые различает отбор. В математической теории самоорганизации физических систем имеется простой и понятный Пуху критерий, позволяющий отличать новые структуры от новых комбинаций признаков. Между исходно неразличимыми частями возникают различия, но не потому, что у какой-то из них появились новые признаки, а потому, что части системы оказались на новых местах, которых не было прежде.

У эволюционистов-морфологов, которые думают об отборе примерно столько же, сколько эволюционисты- генетики о структурах, есть понятие гомологии, означающее, что орган, несмотря на все его отличия, можно считать «тем же самым органом» (крыло и конечность у позвоночных животных), если он развивается в таком же окружении, то есть на том же самом месте. Отсутствие гомологии между данной формой и тем, что имелось у предков, служит критерием возникновения новой структуры. Это необходимое, но еще недостаточное условие новизны. Биолог должен добавить, что различие между новой и исходной структурами не имеет функциональной нагрузки, то есть адаптивного значения, и имеет нулевую наследуемость. В противном случае возникновение новой структуры пришлось бы отнести на счет отбора, что невозможно, потому что для отбора их просто не существует.

На самом деле это очень скользкое место, потому что и то, и другое очень трудно доказать и едва ли биолог будет этим заниматься. Всегда можно сказать, что если появление новой области не имеет адаптивного значения для данной среды, то оно может проявиться в какой-нибудь другой среде (это называется преадаптацией). Что же касается наследуемости, то всегда можно сказать, что не получили ее просто из-за недостаточной точности измерения.

К этому Кролик добавит, что если отличие одной структуры от другой не имеет ни адаптивного значения, ни наследуемости, то в биологическом смысле его просто не существует, и вот туг он будет не прав. Различие есть, но проявляется оно только в организации изменчивости, то есть в том, что при прочих равных условиях у новой структуры появляются направления изменчивости, невозможные для другой структуры.

Такого рода изменчивость не укладывается ни в одну из обычных категорий изменчивости, с которой, как считается, работает отбор. Вопрос, очевидно, состоит в том, может ли такая изменчивость служить материалом для эволюции, то есть содержится ли в ней какая-либо информация о дальнейшей судьбе того места, где она возникла.

На языке Кролика это означает, что, когда речь идет о структурах, материалом для отбора оказываются признаки, имеющие нулевую наследуемость и нулевое же адаптивное значение и узнаваемые только по характеру своей изменчивости. Как может происходить такой отбор — предмет для особого разговора.

Марина Фридман

Генетика - наука. Просто надо думать