Несмотря на то, что мы не замечаем эволюцию, она продолжает тайно работать, в том числе в человеческой популяции. Живая природа меняется на наших глазах, но мы не можем этого видеть, как не можем следить за движением часовой стрелки.
Переходная форма
Изменения происходят постепенно и постоянно. Фактически четких переходных форм нет, потому что каждое животное — своего рода переходная форма. У человека часто бывает плоскостопие и проблемы с позвоночником, на его ногах нет копыт, зато есть пальцы. У нас сохранилась малоберцовая кость, хотя многие бегающие по земле животные давно от нее избавились за ненадобностью. Эти и другие признаки говорят о том, что люди — «переходная форма» между приматами, которые лазают по деревьям и бегают по земле.
Появление нового биологического вида — процесс не сиюминутный, он длится миллионы лет. В одной из своих книг знаменитый эволюционный биолог Ричард Докинз предлагает провести мысленный эксперимент. Некий человек складывает стопку из фото и картинок. На первом фото изображен он сам. Далее — родители, бабушки и дедушки, прабабушки — и так до первых рыб, решивших выйти на сушу. Стопка получится внушительная, высотой примерно с сорок небоскребов. Каждая картинка похожа на те, что лежат рядом, — изображенные на них животные или люди явно относятся к одному биологическому виду. Но «перепрыгнув» через тысячу картинок, можно заметить разительные различия.
Кукуруза уже не та
С древних времен человек занимается селекцией: он выбирает самые крупные и вкусные овощи и фрукты, самых мясистых коров и куриц. Из-за такого искусственного отбора (который по своей сути мало чем отличается от естественного) многие растения и животные изменились, причем не только внешне. Селекция способствовала изменению генов. Многие культурные растения и их дикие предки — пока еще не разные виды, их можно скрещивать и получать потомство, но их ДНК уже различается, и довольно сильно. Яркий пример — кукуруза. Ученые искали ее предка несколько десятилетий. Прародителем оказалось растение теосинте. Его семена очень мелкие и имеют настолько плотную оболочку, что не перевариваются в пищеварительном тракте животных. На привычную нам кукурузу теосинте совсем не похоже, а все из-за того, что у потомка мутировали пять генов. Аналогичные процессы происходят и в природе, просто целенаправленный отбор их ускорил.
Поколения кишечной палочки
Эволюцию человека можно изучать, сравнивая его с разными животными, анализируя окаменелости и гены. Но наблюдать за процессом в реальном времени невозможно, жизни одного ученого и даже нескольких поколений на это явно не хватит. Тем не менее увидеть эволюцию «вживую» вполне реально — для этого нужно выбрать организмы, которые очень быстро размножаются. В этом отношении идеальны бактерии.
В 1988 году начался эксперимент, за время которого ученым удалось проанализировать 60 000 поколений кишечной палочки. Ежедневно в ДНК микроорганизмов из-за мутаций менялась 1000 пар нуклеотидов — молекул, которые играют роль «букв» в генетическом коде. Многие мутации оказывались вредными, и такие бактерии погибали. Если возникала полезная мутация, ее носители начинали быстрее размножаться и вытесняли более слабых собратьев.
Некоторые мутации оказались для ученых полной неожиданностью. В одной из пробирок появились бактерии, которые научились питаться цитратом натрия — «дикие» кишечные палочки на такое не способны. В некоторых пробирках микроорганизмы разделились на группы с разными особенностями, и они продолжили жить бок о бок, не мешая друг другу.
Музыка без композитора
В 2012 году ученые решили проверить, можно ли создать красивую музыку без композитора, путем «естественного отбора». Была разработана система музыкальной эволюции DarwinTunes. Почти семи тысячам участников исследования было предложено прослушивать разные шумы и выбирать из них наиболее приятные и мелодичные. Каждый шум состоял из определенного набора звуков — своего рода «генетического материала».
Звуки, которые нравились участникам исследования, были признаны «жизнеспособными», их «скрещивали» с другими звуками и получали «потомков». Каждый «потомок» получал определенный набор «генов» от родителей, при этом в него включали некоторые новые звуки — аналог мутаций в генах живых организмов.
Система «эволюционировала» на протяжении 2 513 «поколений». В результате получились довольно приятные мелодии. Их никто не создавал — можно сказать, что они возникли случайным образом, просто потому, что их «предки» понравились большинству людей. После того как удалось получить приятную музыку, система практически перестала эволюционировать — она оказалась достаточно «приспособленной» ко вкусам испытуемых.
Клетка, которая обманула всех
С точки зрения отдельных клеток, тело человека — тоталитарное государство. Объединившись в многоклеточный организм, живые клетки получили немало преимуществ, но лишились индивидуальности. Каждой из них разрешено находиться лишь в определенном месте и выполнять строго определенные функции. Организм диктует клетке, когда ей нужно работать, отдыхать и даже умирать.
В организме регулярно появляются клетки с мутантными генами, но их быстро уничтожают специализированные защитные системы — отчасти эта функция возложена на иммунитет. Однако иногда мутации наделяют клетку сверхспособностями: она бесконтрольно размножается, становится бессмертной, маскируется и избегает атаки защитных систем. Такая клетка перестает работать на коллектив: фактически она превращается в отдельный одноклеточный организм, забирает себе все доступные ресурсы, теснит законопослушных собратьев и плодит себе подобных. Развивается онкологическое заболевание, а по сути получается, что раковая клетка эволюционировала и научилась выживать в условиях жесткой диктатуры.
C 1951 года в разных лабораториях мира живут бессмертные клетки HeLa, которые были получены от Генриетты Лакс. Эта женщина умерла от рака шейки матки. Клетки HeLa — уже не клетки человека. В них изменился набор хромосом, они функционируют по-другому. Некоторые молекулярные биологи признали, что клетки HeLa — это новый биологический вид. Как это ни парадоксально звучит, человек эволюционировал в одноклеточный микроорганизм. Однако большинство ученых с этой позицией не согласилось.
Эволюционный допинг
Современные технологии позволяют устроить самую настоящую эволюцию буквально за несколько минут, в том числе и у человека. Речь о генной инженерии.
Ричард Докинз назвал эволюцию слепым часовщиком: в генах случайным образом происходит мутация, а дальше — как повезет. В большинстве случаев мутация оказывается вредной, и организм погибает либо не может оставить потомства. Но иногда изменения в генах — совершенно случайно — дают новую полезную способность. Благодаря такой работе «вслепую» жизнь на земле смогла пройти путь от первых бактерий до человека, но в целом это происходило долго и не очень эффективно.
В современном мире на смену «слепому часовщику» пришли зрячие и думающие ученые. Они научились редактировать гены целенаправленно, современные технологии существенно облегчили и ускорили решение этой задачи. В некотором смысле генная инженерия — это выход эволюционного процесса на качественно новый уровень.
Как количество детей в семье влияет на эволюцию, читайте здесь.
