сложный многоклеточный и даже разумный организм.
И впрямь наша зародышевая клетка заключает в себе «летопись» истории жизни на планете. И, превращаясь в организм, раскрывая потенцию, заложенную в нее, она демонстрирует нам, как в быстро прокручиваемой киноленте, последовательно длинный ряд предков. Онтогенез — индивидуальное развитие повторяет филогенез — эволюцию живой материи.
Что же подсказывает оплодотворенной клетке, какие стадии следует ей пройти, на какой остановиться, раскрывшись в сложнейший, столь не похожий на первоначальную клетку организм — в муху, в крокодила, в человека? Полная информация, надо думать, с самого начала была заключена в ней, закодирована в хромосомной структуре. Естественно, в рыбьей икринке заключена большая информация, чем в зародыше медуз, возникших на планете гораздо раньше, но меньшая, чем, скажем, в курином зародыше.
Значит, все развитие живой природы можно рассматривать как процесс накопления наследственной информации — но, конечно, не строго арифметического прибавления к уже имеющейся. Современные трехпалые амфибии раньше были пятипалыми, и естественно было бы предположить, что у зародыша лягушки закладываются поначалу пять пальцев, два из которых затем редуцируются. Так и полагали, пока не выяснили, что три пальца закладываются изначально. Ген пятипалости, возможно, трансформировался, но еще на молекулярном уровне, и эту трансформацию, вероятно, можно проследить.
Почему я утверждаю это? Потому что накопление генетической информации — свойство, настолько общее для всей живой материи, что можно будет когда-нибудь расположить все биологические формы по восходящей (разумеется, с боковыми тупиковыми ответвлениями) в зависимости от содержащейся в каждой из них информации. Так, по некоторым современным подсчетам, сравнивая бактерию и млекопитающее, мы видим возрастание общего объема генетической информации примерно в 100 тысяч раз…
Здесь невольно напрашивается аналогия с Периодической системой Менделеева, где элементы располагаются по возрастающей сложности в зависимости от заряда их атомных ядер…
Итак, эволюция есть процесс накопления информации. Схематически это можно представить как неуклонное наращивание генной цепочки, хотя действительность гораздо сложнее. У некоторых видов содержание ДНК в клетках больше, чем у человека. Так что нельзя, по-видимому, отождествлять информацию с ее химическим носителем — молекулой впрямую, как нельзя выбрать содержательную книгу лишь по ее толщине.
Здесь мы подошли к щекотливому моменту. В свое время псевдонаучная демагогия Трофима Лысенко привела к тому, что биологи до сих пор всеми силами открещиваются от какой бы то ни было возможности — хотя бы теоретической — влияния образа жизни на наследственность. Но вот энтомолог-практик Г. Шапошников, доктор биологических наук, как-то случайно нарушил это табу. Изменив питание тлей, он вывел неизвестный природе вид этих насекомых. Работа была опубликована в авторитетном энтомологическом обозрении, докладывалась на международном конгрессе.
Сам ученый не делал никаких теоретических выводов из установленного им факта, но похоже все- таки, что именно среда (в данном случае питание) привела к кардинальной изменчивости организма. Причем благоприобретенные признаки переходят следующим поколениям, наследуются. Более того, новая форма тлей, как и положено отдельному виду, потеряла способность производить потомство со своими столь недавними предками.
Новый вид, выведенный путем внешних воздействий? Собственно, почему бы и нет? (Хотя случай с тлями может на поверку оказаться в конце концов ошибкой). Один из создателей первых компьютеров Джон фон Нейман математически строго показал, что самовоспроизведение машины возможно, если в нее заложена соответствующая программа. Но для того чтобы дочерняя машина воспроизвела очередную, в машине первого поколения должно быть предусмотрено устройство, копирующее программу и вводящее ее потомку.
То есть смена поколений, подобная биологической, невозможна без раздельных операций — воспроизведения программы и построения «тела». Первое — генотип, совокупность наследственных признаков организма, второе — фенотип, их реализация в готовом «сооружении». Понятно, то и другое не соединишь безусловным знаком равенства. Фенотип есть реализация генотипа в конкретных условиях среды: какие-то частности могут недопроявиться, исказиться, вовсе исчезнуть.
Но развитие организма есть постоянное взаимодействие его наследственной структуры и внешних факторов. Половые железы, как и все системы организма, строятся из «фенотипической» ткани, то есть из клеток, так или иначе взаимодействовавших со средой. И можно, вероятно, допустить, что продукты половых желез тоже несут на себе отпечаток проявившегося в конкретных условиях фенотипа, внешней среды.
Ведь внутренняя среда организма для погруженной в нее клетки является внешней. И естественный отбор идет не только на уровне особей, но и внутри их, на клеточном уровне. В чем проявляется удачная мутация отдельной клетки? В ее более активной жизнедеятельности, выгодной организму в целом. Но высокая активность подкрепляется повышенным потреблением кислорода, питания, сопровождается усиленным выделением отходов и бурным размножением, ограничивающим возможности клеток-соседей. Тогда как ослабевшие или отмирающие клетки распадаются, служат в конечном счете пищей другим и наконец выводятся вон.
Все это характерно и для клеток, составляющих половые железы. Определенный отбор происходит и здесь. Да и на само наследственное вещество, святая святых, могут воздействовать внешние силы: радиация, химические реагенты, в частности алкоголь… Знаем ли мы порог этих влияний? А если нет, то нельзя ли предположить, что генетический код усложняется все-таки под натиском внешней среды? Не уподобляется ли он записной книжке, постоянно заполняемой информацией? Когда же книжка переполняется записями, в нее вклеивают новые страницы…
Генетики решительно возражают против такой версии. И предлагают свои. Вот одна из авторитетнейших — заведующего лабораторией молекулярной биологии развития Института биологии имени Н. К. Кольцова доктора медицинских наук Л. Корочкина: «В последнее десятилетие были обнаружены так называемые прыгающие гены, которые в буквальном смысле способны перепрыгивать с места на место, вклиниваясь в самые неожиданные участки хромосом. Причем курсировать гены-путешественники могут не только внутри своего генома; они внедряются и в чужой, осваивая территорию другого вида».
Кочующий ген предпочитает мигрировать не один, а с попутчиками: отправляясь в путь, увлекает за собой часть ДНК. Конечно, на внезапный вояж решиться не так-то просто. Поэтому к гену-попрыгунчику присоединяется не любой участок ДНК, а более или менее свободный от повседневных забот. Есть в ДНК такая часть, которая не работает — не кодирует синтез белков, а взяла на себя особую функцию — регулирование временных темпов созревания различных частей эмбриона и его тканей в процессе индивидуального развития.
Не этим ли перемещениям мы обязаны пертурбациями в эволюции? Выпадение кусочка такой ДНК или внедрение туда, где раньше ее никогда не было, вызывает серьезные и необратимые изменения в организме. Могут сдвинуться сроки появления какой-то ткани, органа, и они будут развиваться уже по- другому, а от этого, в свою очередь, зависят другие важные моменты развития организма, ведь все эти изменения жестко сцеплены между собой.
Появление новых, неожиданных комбинаций ДНК может привести к возникновению «уродов», особей с совершенно неожиданными свойствами. Среди своих сородичей они будут выглядеть белыми воронами. Конечно, большинство таких монстров окажутся в естественной среде нежизнеспособными, погибнут в мире, не желающем принять непривычное. Но один какой-то — счастливчик! — может получить преимущества при изменениях окружающей среды и выживет. Вот вам и новый вид — новый скачок в эволюции. Эти счастливые монстры и могут оказаться одним из ее двигателей!
Итак, по мнению ученого, эволюция движется скачками. Мысль эта не нова. «Первая птица вылетела из яйца динозавра».
Заметили ли вы высказанную только что еретическую идею, в сущности, решительно порывающую с классической генетикой? Ген — «авантюрист» способен, оказывается, покидать свой геном, внедряться в чужой, «осваивая территорию другого вида». Как же это возможно? Ведь не ветром же он переносится?
Как знать!.. Быть может, и ветром тоже… В британском справочном издании, вышедшем в 1977 году,
