Ознакомительная версия.
Вопрос в самом деле неприятный, поскольку история таксономии изобилует случаями, когда ученые-систематики заявляли, что их предшественники заблуждались, именно по этой причине. Как мы помним из главы 4, один аргентинский систематик утверждал, будто литоптерны являются предками настоящих лошадей, в то время как теперь сходство литоптерн с лошадьми объясняют конвергенцией. Африканский дикобраз долгое время считался близким родственником американских дикобразов, но теперь полагают, что две эти группы организмов обзавелись своей колючей шубой независимо друг от друга. По-видимому, колючки служат и тем и другим для одних и тех же целей на обоих континентах. Кто, однако, может гарантировать, что следующие поколения систематиков снова не переменят свою точку зрения на противоположную? Как мы можем полагаться на классификацию, когда конвергентная эволюция — такой мастер убедительных подделок? Лично я смотрю на эти проблемы с оптимизмом главным образом потому, что на сцену вышли новые и эффективные методы молекулярной биологии.
Вернемся на минутку к содержанию предыдущих глав. Все животные, растения и бактерии, как бы ни были они на первый взгляд непохожи друг на друга, оказываются, если добраться до молекулярных основ, на удивление единообразными. Ярче всего это можно увидеть на примере генетического кода как такового. Словарь генов состоит из 64 слов, по три буквы в каждом. Каждое из этих слов имеет точный перевод на язык белков, обозначая либо какую-то определенную аминокислоту, либо знак препинания. Этот язык является, по всей видимости, произвольным в том же смысле, в каком произвольны и человеческие языки (в звучании слова “дом”, например, нет ничего такого, что само по себе могло бы навести слушателя на мысль о жилище). И потому нам представляется чрезвычайно красноречивым тот факт, что все живые существа, сколь бы ни отличались они друг от друга своим внешним видом, “разговаривают” практически абсолютно на одном и том же генетическом языке. Генетический код универсален. Я считаю это едва ли не окончательным доводом в пользу того, что все организмы происходят от одного-единственного общего предка. Один и тот же словарь произвольно установленных “значений слов” не мог возникнуть дважды — вероятность такого события невообразимо мала. В главе 6 мы говорили о том, что некогда могли существовать организмы, пользовавшиеся другим генетическим языком, но их, увы, больше нет с нами. Все уцелевшие живые существа произошли от одного общего предка и унаследовали от него практически идентичный, хотя и абсолютно произвольный, генетический словарь с почти что одним и тем же набором из 64 ДНК-слов.
Только подумайте, какое значение это может иметь для систематики! До наступления молекулярно-биологической эры зоологи могли быть уверены во взаимном родстве только тех животных, которые имели очень большое количество сходных анатомических признаков. А молекулярная биология внезапно обнаружила целый Клондайк общих признаков в дополнение к тому скудному списку, на какой нам позволяли рассчитывать анатомия и эмбриология. Шестьдесят четыре идентичные (слово “сходные” представляется тут слишком слабым) особенности общего генетического словаря — это только цветочки. Систематика преобразилась раз и навсегда. Слабые догадки относительно родственных взаимоотношений тех или иных организмов превратились в практически полную статистическую достоверность.
Почти что стопроцентная универсальность генетического словаря — подарок, с точки зрения систематиков, слишком щедрый. Она доказывает нам, что все живые существа приходятся друг другу родней, но ничего не говорит о том, какие из них состоят в более близком родстве друг с другом. Однако это мы можем узнать из других молекулярных данных, где имеют место различные степени сходства, а не полная идентичность. Напомню, что продуктом аппарата трансляции генов являются белки. Каждая белковая молекула — это предложение, последовательность аминокислотных слов из того самого словаря. Мы имеем возможность расшифровать эти предложения — как в переводе на белковый язык, так и в первоначальной форме последовательности ДНК. Хотя все формы жизни пользуются одним и тем же словарем, они составляют с его помощью отнюдь не одинаковые предложения. И это дает нам возможность рассчитать степень родства между организмами. Белковые “предложения” разных видов нередко имеют более-менее сходную структуру, различаясь при этом в деталях. У любой пары организмов можно найти предложения, достаточно похожие друг на друга для того, чтобы в них можно было узнать различные “искаженные” варианты одного и того же исходного предложения. Мы уже встречались с этим явлением на примере незначительных различий между последовательностями гистонов у коровы и гороха.
Теперь систематики имеют возможность сравнивать между собой молекулярные предложения так же, как они сравнивают черепа или кости конечностей. Предложения из белков или ДНК, обладающие значительным сходством, можно считать принадлежащими близкородственным видам, а предложения с бóльшим числом различий — относящимися к более дальним родственникам. Все эти предложения построены на основе единого для всех словаря, состоящего всего-навсего из 64 слов. Прелесть современной молекулярной биологии заключается в том, что она позволяет вычислить дальность родства между двумя организмами точно — то есть в виде конкретного числа, равного количеству различающихся слов в двух версиях одного и того же предложения. Если вспомнить генетическое гиперпространство из главы 3, то теперь мы можем измерить точное число шагов, отделяющих один организм от другого, — по крайней мере в том, что касается какой-то определенной молекулы белка.
Дополнительное преимущество изучения молекулярных последовательностей в систематике состоит в том, что, если верить “нейтралистам” — представителям влиятельного направления в генетике, с которым мы еще встретимся в следующей главе, — большинство эволюционных изменений, происходящих на молекулярном уровне, нейтральны. То есть они возникают не благодаря естественному отбору, а фактически случайно, и потому, если отбросить вероятность чрезвычайного невезения, в данном случае конвергенция не будет морочить ученым головы. Кроме того, как мы уже видели, молекулы, принадлежащие к одному типу, эволюционируют, судя по всему, примерно с одинаковой скоростью. А это значит, что количество различий между сопоставимыми молекулами двух животных — например, между человеческим цитохромом и цитохромом бородавочника — хороший показатель того, сколько времени прошло с тех пор, когда жил общий предок этих организмов. Мы располагаем довольно-таки точными молекулярными часами. Эти часы позволяют нам не только выяснить то, какие из организмов имеют наименее далекого общего предка, но также и узнать, когда приблизительно этот предок жил.
Здесь читатель может быть озадачен кажущимся противоречием. На протяжении всей этой книги подчеркивалось первостепенное значение естественного отбора. Как же мы можем теперь утверждать, что на молекулярном уровне эволюционные преобразования случайны? Предвосхищая главу 11, скажу, что, когда речь идет о приспособлениях — главном предмете настоящей книги, — никакого повода для споров в действительности нет. Даже самый ярый нейтралист не думает, будто такие сложные органы, как рука или глаз, возникли путем случайного дрейфа. Любой находящийся в здравом уме биолог согласится с тем, что они были сформированы естественным отбором. Но при этом нейтралисты полагают — и, думаю, они правы, — что адаптации, подобные этим, представляют собой только верхушку айсберга, а большинство эволюционных изменений, происходящих на молекулярном уровне, возможно, не имеют никаких функциональных последствий.
При условии что молекулярные часы реально существуют — а судя по всему, каждый тип молекул действительно претерпевает примерно одно и то же количество изменений на миллион лет, — мы можем воспользоваться ими, чтобы датировать точки ветвления эволюционного древа. А если большинство эволюционных изменений на молекулярном уровне в самом деле нейтральны, то систематикам несказанно повезло. Ведь это означает, что от проблемы конвергенции можно избавиться при помощи такого оружия, как статистика. В клетках у каждого животного записаны огромные массивы текста, который, если верить нейтралистской теории, никоим образом не связан с приспособлениями организма к особенностям его образа жизни и который практически не подвергается ни отбору, ни конвергентной эволюции, если не считать возможности случайных совпадений. Вероятность того, что два больших текстовых фрагмента, не играющих роли при отборе, окажутся похожими друг на друга в силу чистой случайности, можно вычислить, и поверьте, вероятность эта чрезвычайно мала. Замечательнее же всего то, что постоянная скорость молекулярной эволюции позволяет нам теперь датировать моменты расхождения родовых ветвей в эволюционной истории.
Ознакомительная версия.
