Молекулярная биология не может доказать дарвинизм
Молекулярная биология не может доказать дарвинизм
Всё то же самое можно сказать и в отношении данных молекулярной биологии. Пусть эти данные – все как один «поют в унисон» и не противоречат друг другу, свидетельствуя именно об эволюции (биологических таксонов друг из друга).Хотя на самом деле, часто всё бывает с точностью до наоборот – при попытке состыковать полученные генетические факты с моделями эволюционного развития того или иного биологического таксона – некоторая часть генетических фактов обычно не хочет вписываться в предложенную модель. А в какую-нибудь другую эволюционную модель – не вписываются уже другие генетические факты. И получается «генетический ребус», из которого можно выйти, только проигнорировав одни факты в пользу других.
Но пусть (еще раз) генетические факты вообще все дружно свидетельствуют именно о происхождении одних таксонов из других, без всяких противоречий, нестыковок, неувязок, парадоксов и друг их генетических сюрпризов, обнаруживающихся с завидным постоянством.
Однако даже в этом случае, вопрос о конкретной силе (или механизме), которая привела к соответствующим изменениям в отдельных генах, к появлению новых генов или даже целых генетических комплексов… прямой ответ на этот вопрос мы из данных молекулярной биологии извлечь не сможем. А сможем только высказывать предположения. Появились ли какие-то генетические изменения именно в ходе естественного отбора случайных мутаций? Или же как-то иначе? Как, например, отличить действие естественного отбора на гены от действия какого-либо разумного агента на эти же самые гены?
С начала 20 века почему-то так повелось, что ссылаться на действие разумной силы для объяснения тех или иных свойств живых существ – стало как-то неудобно. В течение всего 20 века эта тенденция постепенно усиливалась, и в конце концов, дошло до того, что помянув возможность Разумного Замысла сегодня, вы рискуете стать белой вороной в глазах «всех нормальных ученых» навсегда. Дело дошло до открытой публичной травли и увольнений с работы, организованных самыми активными «прогрессивно мыслящими учеными». То есть, мы сегодня наблюдаем такой классический «эффект толпы», новый вариант средневековой инквизиции, только теперь уже с обратным знаком – теперь публично «казнят» тех, кто осмеливается напомнить про разумный замысел. Примеры таких «публичных казней» ученых, которые имели наглость высказаться в пользу разумного замысла в природе, сегодня широко известны.
А вот дарвинизм поминать (без всяких доказательств) сейчас пока еще модно. Какие бы различия в генах организмов сегодня ни обнаруживались, эти различия сразу же приписываются действию естественного отбора (или нейтральных случайных мутаций). То есть, случайные мутации + естественный отбор сегодня принимаются без всяких доказательств, по сути, став некоей биологической религией нашего времени.
Ах, один вид пчелы генетически отличается от другого вида пчелы? Так это просто «естественный отбор поработал в ходе эволюции». А почему именно естественный отбор, а не что-нибудь другое? Ну, батенька, всем же известно, что движущей силой эволюции являются именно случайные мутации и естественный отбор.
К сожалению, когда «всем известно», найти кого-нибудь конкретного, кто бы это действительно доказал, становится практически невозможно.
Допустим, у нас имеется расшифровка геномов следующих живых существ: Николь Кидман, шимпанзе, кролик, колибри, древесная лягушка (Рис. 13):
https://goo.gl/eUyEe8
Рисунок 13. Микроскопический кусочек потрясающего разнообразия жизни на Земле.
Почему эти живые существа такие разные? Вам ответят:
– Всем известно, что это именно случайные мутации и естественный отбор так хорошо поработали в ходе эволюции. И в результате получились такие разные животные.
А в качестве «доказательства» подобной идеи Вам предложат пример «эволюции» каких-нибудь бактерий, у которых… нет, не отрасли крылья, и даже не изменилась форма носа. У этих бактерий не возник ни один новый ген, а просто сломались один-два старых (уже имевшихся) гена. И эта генетическая поломка оказалась полезной в каких-нибудь специфических условиях. Например, в лаборатории, где имеется изобильная питательная среда, бактерии, у которых сломается какой-нибудь ген жгутика, наверное, начнут быстрее размножаться. Потому что им теперь не надо тратить дополнительную энергию на движения этого жгутика. Поскольку в дарвинизме приспособленность организма определяется через его способность размножать свои копии, то в данном случае как раз и получится, что «эволюционировавшая» бактерия со сломанными генами… повысила свою приспособленность.
Вот на примере «эволюции» такой бактерии (в бактерию со сломанным жгутиком) Вам и предложат считать доказанным, что примерно таким же способом из лягушки постепенно появилась Николь Кидман.
Не верите, что в науке возможны столь необоснованно смелые спекуляции? Хорошо, давайте почитаем свежую научно-популярную новость (Наймарк, 2014). Привожу её только потому, что увидел прямо сейчас, перед тем, как писать эти строки. Читаем:
Новое исследование становления эусоциальности у пчел построено на сравнении генов, работающих по-разному в двух пчелиных кастах. Выяснилось, что гены, которые экспрессируются больше у рабочей касты, прошли сильный положительный отбор. Показатели интенсивности отбора среди активных генов рабочей касты оказались выше, чем у активных генов королев. Это означает, что для родственного отбора важны как размножающиеся особи, так и те, которые сами не размножаются, а лишь способствуют выживанию сестер и братьев, причем бездетные особи важны для отбора даже больше. Гипотеза родственного отбора, таким образом, получила еще одно мощное подтверждение.Я привел лишь резюме этой заметки. И уже в таком коротком отрывке слово «отбор» автор умудрилась повторить пять раз. А ведь по правилам, принятым в науке, она не должна была употреблять это слово вообще ни разу. Во всяком случае, в утвердительном наклонении. Потому что на самом деле, в исследовании был обнаружен, конечно же, не «отбор». А был установлен факт, что определенные гены, активно работающие у рабочих пчел, различаются у разных видов больше, чем гены, активно работающие у пчелиных маток этих же видов.[21] Вот и всё.
Кажется, ну и при чём здесь «отбор»? А при том, что установленные различия между генами были просто взяты, и приписаны именно действию естественного отбора.
Это классическое доказательство по кругу:
1. Сначала (в уже поросшем мхом 19 веке) дедушка Дарвин предположил, что наблюдаемые различия между живыми существами – это результат естественного отбора случайных наследственных изменений (оказавшихся полезными).
2. А сегодня верующие дарвинисты находят (генетические) различия между пчелами, и на основании самого факта таких различий заявляют, что здесь имел место «сильный положительный отбор».
Получается какой-то хоровод.
Но каким бы завораживающим этот хоровод ни выглядел, хотелось бы всё-таки получить доказательства исходного тезиса. То есть, сначала свидетели Дарвина должны предъявить народу хотя бы несколько строгих примеров, где было бы установлено, что какие-то признаки биологических видов возникли именно под действием естественного отбора (а не как-то иначе). И только потом уже водить хороводы.
Таких (строго установленных) примеров в живой природе до сих пор не найдено (см. ниже). Тем не менее, верующие дарвинисты решили почему-то пропустить скучный момент доказательств, и сразу перейти к «танцам». То есть, просто объявлять найденные генетические различия между живыми существами именно результатом естественного отбора.
Но это ведь всё равно, что установить факт различия между колёсами легкового автомобиля и самосвала… и на основании этих различий заявить, что колеса самосвала «прошли сильный положительный отбор». Или увидеть разницу между исходным куском мрамора и той статуей, которую скульптор выточил из этого куска мрамора. И на этом основании заявить, что статуя прошла «сильный положительный отбор». Действительно, каким еще способом мог бы превратиться кусок мрамора в статую? Очевидно, что только путем естественного отбора и никак иначе.
И, наконец (совсем близко к нашему примеру) можно проанализировать исходные тексты двух похожих компьютерных программ, найти в них определенные различия, и на основании этих различий прийти к выводу, что компьютерные программы приобрели эти различия благодаря случайным мутациям и естественному отбору (в ходе борьбы за существование). Действительно, ведь компьютерные программы только так и приобретают отличия друг от друга. Только путем чисто случайных замен букв в операторах, функциях и переменных. И естественного отбора этих изменений.
А какие-то там мифические «программисты» – это просто выдуманные персонажи. Наподобие лесных фей.
Остановимся на примере с программами более подробно, потому что именно компьютерное программирование близко к тем принципам записи информации, которые используются в живых системах.
При создании компьютерных программ используются разные языки программирования, например, бейсик, паскаль, С++. Но для того, чтобы компьютер понял, что именно хочет от него конкретная компьютерная программа, программы, написанные на этих языках, «перед употреблением» переводятся в машинный код. Машинный код является двоичным – здесь имеется только 0 (бит не включен), либо 1 (бит включен). С помощью такого двоичного кода, в принципе, можно передать любую информацию. Точно так же, как можно передать любую информацию с помощью знаменитой азбуки Морзе, где, как известно, тоже используется только два символа: «.» или «-». Единственным недостатком такого выражения информации является то, что строчки получаются очень длинными.
В живом организме для записи информации о разных биологических признаках и свойствах, используется специальная органическая молекула, которая имеет очень большую длину и сокращенно называется ДНК. Информация в ДНК тоже записывается с помощью особого кода. Удобно представлять себе ДНК, как аналогию компьютерной программы. Только в компьютерной программе для записи информации используются два символа («0» и «1»), а в генетической программе для записи используются четыре символа – это особые химические вещества (нуклеотиды), содержащие следующие азотистые основания: Аденин, Гуанин, Тимин[22] и Цитозин (сокращенно А, Г, Т, Ц). Например, мы можем наблюдать какую-нибудь молекулу ДНК, где озвученные нуклеотиды будут соединены следующим образом в линейную цепочку:
А-Г-Т-Ц-Ц-Ц-Ц-Ц-Г-Г-Т-А-А-Т-Г-А-Ц-А-Т-Ц-А-Т-А-Т-Г-Т-Г-Г-Г-Г-Г-Т-А
И в этой последовательности нуклеотидов вполне может быть зашифровано что-нибудь биологически полезное. Как это может быть?
Дело в том, что в генетической программе любого живого организма используется специальный генетический код – для того чтобы перевести информацию, записанную в ДНК, в конечный продукт. Конечным продуктом здесь являются, в основном, белки. Как известно, белки – это длинные органические молекулы, состоящие из аминокислот.[23] В любой живой клетке много разных видов белков. И все они выполняют там разнообразную полезную работу. Например, одни белки ответственны за сокращение наших мышц (белки актин, миозин). Другие белки выполняют структурную функцию, например, делают прочными нашу кожу, кости, волосы или ногти (коллаген, кератин). Третьи белки проводят необходимые химические реакции, которые нужны нашим клеткам для успешной жизнедеятельности.[24] Четвертые белки транспортируют необходимые вещества по организму или через клеточную мембрану. Определенные белки защищают нас от болезнетворных микробов. И так далее.
Столь разнообразные способности белки имеют благодаря тому, что они сами, в свою очередь, являются неким подобием конструктора. Белковые нити собираются из 20 разных аминокислот, которые можно соединять в произвольном порядке. В результате получаются разные белковые нити, обладающие разными свойствами. То есть, соберем белковую нить, выстраивая аминокислоты одним способом – получим, допустим, инсулин, фермент, который расщепляет сахар у нас в крови и бережет нас от сахарного диабета. А соберем (те же самые 20 аминокислот) в другом порядке – и получим, например, актин – белок, который помогает сокращать наши мышцы. А соберем третьим способом, и получим кристаллин – удивительно прозрачный белок, входящий в состав хрусталика нашего глаза.
Получается, что если мы знаем, в какой последовательности и сколько раз нужно соединить между собой определенные аминокислоты, то мы сможем получить такой белок, который будет выполнять ту или иную полезную работу в организме. А вот если мы не знаем этого правильного рецепта, то скорее всего, вместо полезного белка мы получим какую-нибудь «абракадабру», то есть, тоже белковую нить, но не выполняющую никакой полезной работы, а лежащую в организме «мертвым грузом».
И вот чтобы такого не происходило, все правильные рецепты всех нужных белков – записаны в ДНК живых существ, в виде последовательности нуклеотидов.
Например, в ДНК имеется следующая последовательность нуклеотидов:
Т-Т-Т-Г-Т-Г-Г-А-Ц-Г-А-А-Ц-А-Т-Ц-Т-Г
На самом деле, здесь записана информация. Информация об определенной последовательности аминокислот, в которую эти аминокислоты должны выстроиться (на конкретном участке белковой нити), чтобы соответствующий белок мог успешно выполнять свою работу в организме. Последовательность нуклеотидов (в ДНК) переводится в точный порядок аминокислот (в белке) с помощью генетического кода в специальных органоидах живой клетки – в рибосомах.
Это делается так. Сначала с ДНК снимается копия, так называемая информационная РНК (иРНК). Копирование производится по матричному принципу (матрица/оттиск). Где А комплементарен У; Т комплементарен А; а Г комплементарен Ц (и наоборот). В результате, снятая копия иРНК будет иметь такую последовательность нуклеотидов:
А-А-А-Ц-А-Ц-Ц-У-Г-Ц-У-У-Г-У-А-Г-А-Ц
То есть, получается как бы «оттиск» с исходной матрицы ДНК (сравните с приведенной выше строчкой ДНК).
Далее эта нить (иРНК) попадает в рибосому. Рибосома – один из самых замечательных органоидов клетки. Она является, по сути, аналогом компилятора компьютерной программы. В компиляторе компьютерной программы язык программирования высокого уровня (например, бейсик или паскаль) переводится в язык машинного кода, то есть, в машинные команды, предписания компьютеру выполнить какие-то действия. Аналогично и в рибосоме – язык нуклеотидов переводится в язык аминокислот. А именно, в рибосоме идет построение определенного белка по той самой информации, которая закодирована в последовательности нуклеотидов. После этого созданный белок начинает выполнять какие-то полезные действия в организме.
Генетический код, используемый рибосомой, можно посмотреть здесь (Рис. 14):
Рисунок 14. Наиболее распространенный вариант генетического кода живых организмов. Таблица соответствия кодонов (последовательностей из трёх конкретных нуклеотидов) конкретным аминокислотам. Английские буквы A, G, C, U соответствуют аденину, гуанину, цитозину и урацилу.
Здесь определенная последовательность из трёх нуклеотидов (так называемый кодон) соответствует одной определенной аминокислоте. Например, в нашем случае (расшифровываем нашу иРНК) последовательность из первых трех аденинов (ААА) соответствует аминокислоте лизину. Следующий кодон САС – соответствует аминокислоте гистидину. Следующий кодон СUG – это аминокислота лейцин. Далее CUU – это тоже аминокислота лейцин (такие взаимозаменяемые кодоны можно назвать синонимичными). Далее кодон GUA – обозначает аминокислоту валин. И наконец, кодон GAC обозначает аспарагиновую кислоту.
В результате, если в рибосоме окажется иРНК с последовательностью нуклеотидов:
А-А-А-Ц-А-Ц-Ц-У-Г-Ц-У-У-Г-У-А-Г-А-Ц
то на выходе рибосома выдаст следующую белковую цепочку (названия аминокислот сокращены):
Лиз-Гис-Лей-Лей-Вал-Асп
Таким образом, рибосома создаёт нужные организму белки строго по рецепту, записанному в ДНК в виде последовательности нуклеотидов. А сами белки, в свою очередь, отвечают за разные признаки и свойства конкретного живого организма.
Получается серьезная аналогия с компьютерной программой.[25] Допустим, целью и результатом работы какой-нибудь компьютерной программы является построение определенного изображения на компьютерном мониторе. Пусть это будет «прорисовка» какого-нибудь виртуального игрового персонажа. Например, какой-нибудь виртуальной девушки. Помимо прорисовки соответствующего виртуального объекта, будет неплохо, если компьютерная программа обеспечит еще и правильное «функционирование» этого изображения на компьютерном мониторе – запрограммирует соответствующие движения игрового персонажа, обеспечит целесообразное взаимодействие этой виртуальной девушки с окружающим её игровым миром. И тому подобное.
Точно так же, целью и результатом работы генетической программы, записанной в ДНК, является построение конкретного живого существа. И поддержание его существования. То есть, результатом работы генетической программы является не только построение тела живого существа (инфузории, дождевого червя или колибри), но еще и то, как это тело будет взаимодействовать с миром: избегать опасностей, искать источники пищи и т. п.
Таким образом, определенные аналогии между компьютерной и генетической программой очевидны.[26]
Ну а отличием между этими программами (генетической и компьютерной), является, во-первых, природа носителей информации (там намагниченные жесткие диски, а здесь длинные органические молекулы). Во-вторых, генетическая программа отличается от нашей (даже самой современной) компьютерной программы – запредельной сложностью. Наши компьютерные программы пока еще примитивны в сравнении с генетическими программами, по которым строятся живые организмы. Генетические программы живых существ (отдельные их части нередко называют генными сетями) насыщены генами-«включателями», «выключателями» и «переключателями», которые контролируют подотчетные им отдельные гены или целые генные каскады, а так же друг друга.[27] В результате получается примерно вот что (Рис. 15):
Рисунок 15. Генная сеть, то есть комплекс генов, так или иначе взаимодействующих с геном FOXP2, одним из ключевых генов, ответственных за формирование речи (Konopka et al., 2009). Здесь показаны только те гены, которые активно реагируют на разные модификации гена FOXP2 (человеческий или шимпанзиный). Есть еще и другие гены, тоже связанные с геном FOXP2, но работающие с ним независимо от того, какой конкретный вариант гена FOXP2 перед ними.[28]
Понятно, что разобраться в таких генетических программах очень непросто. Легче всего установить, что с чем взаимодействует. А вот для чего взаимодействует – здесь еще пока, как говорится, «черт ногу сломит» (С).
Так же запредельно сложны и сами живые существа (на организменном, тканевом, клеточном и молекулярном уровнях организации). Организация жизни на молекулярном уровне вообще представляет собой, по сути, чрезвычайно продвинутые нано-технологии. Даже в простейшей живой клетке успешно работают конвейерные линии из нано-машин и нано-механизмов, о которых мы пока можем лишь мечтать в смелых проектах. Например, знаменитый фермент АТФ-синтаза является самым маленьким роторным мотором в природе. Понятно, что сделаны все эти нано-машины из органики.
И самым замечательным свойством живых систем является их способность непрерывно и самостоятельно чинить самих себя (непрерывно самовоспроизводиться). Например, чтобы заменить мотор у вашей машины, Вы должны, во-первых, поставить вашу машину в гараж и выключить. И потом Вы будете заменять ей мотор (а не она сама). А вот воробей летит себе по своим делам, но прямо в это время в его сердце «отработанные» белки сердечной мышцы постепенно заменяются на новые. То есть, сердечная мышца сама себя всё время отстраивает и обновляет прямо в ходе работы. И таким образом непрерывно самовоспроизводится не только сердечная мышца, но и вообще всё тело воробья.
Однако вернемся к ДНК. Другими аналогиями ДНК могут являться: чертеж, рецепт или книга. Но аналогия с компьютерной программой, всё-таки, ближе всего к сути дела. Итак (еще раз) имеется определенная генетическая программа, согласно которой строится (и существует) тот или иной организм.[29] Эта программа записана на специальном носителе – длинных органических молекулах ДНК с помощью специального языка (генетического кода).
Эту программу можно разбить на некоторые отрезки, участки молекулы ДНК, которые ответственны за тот или иной конкретный признак организма. И эти отрезки, отвечающие за конкретные признаки, называются генами. А вся совокупность имеющихся генов (то есть вся генетическая программа отдельного организма в целом) называется генотипом. В качестве аналогии с компьютерными технологиями, отдельные гены можно уподобить отдельным программным функциям в общей компьютерной программе.
И вот теперь представьте. Допустим, я изучаю несколько генов уже упомянутой выше Николь Кидман, и несколько аналогичных генов кролика. И вижу, что в целом, эти гены похожи друг на друга. То есть, общая последовательность нуклеотидов сходна и у Николь Кидман, и у кролика на целом ряде отрезков ДНК. Но я вижу и серьезные отличия. Многие нуклеотиды заменены на другие. В результате, на выходе должен получаться несколько другой белок (с другой последовательностью аминокислот).
Изобразим это наглядно. Допустим, первая строчка – нуклеотидная последовательность одного из генов Николь Кидман, а вторая строчка – нуклеотидная последовательность такого же гена кролика (я выделил жирным шрифтом отличающиеся участки):
АГТЦЦЦЦЦГГТААТГАЦАТЦАТАТГТГГГГГТАГАЦАТГТЦЦЦЦГТАААГТЦЦГТАГ
АГААААЦЦТТТААТГТТТТТАТАГГТГЦЦГГТАГАТАТГГААЦЦАТАААГТЦЦГТТТ
При этом мы еще не конца понимаем, есть ли в этих (зафиксированных) различиях какой-то биологический смысл, и если есть, то какой именно? Ведь мы пока научились только читать генетические «тексты». А вот до понимания этих текстов нам пока еще далеко. То есть, важны ли эти различия для того, чтобы в первом случае получилась (и успешно функционировала) именно Николь Кидман, а во втором – именно кролик? Или эти различия не важны?
Хотя приблизительные методики для определения таких вещей уже есть. Например, для того, чтобы сделать вывод, важны ли установленные различия, или нет, сравнивается доля так называемых синонимичных замен по отношению к не синонимичным.
Синонимичные замены – это такие замены нуклеотидов, которые вообще не приводят к замене аминокислоты в белке. Это получается за счет вырожденности генетического кода. Посмотрите на таблицу генетического кода выше (Рис. 14). Вы увидите, что, например, аминокислоту пролин может кодировать сразу четыре разных кодона: ЦЦУ, ЦЦЦ, ЦЦА, ЦЦГ. По сути, аминокислота пролин кодируется только двумя первыми нуклеотидами «ЦЦ». А вот какой там будет третий нуклеотид – уже не важно. Каким бы этот третий нуклеотид ни был, всё равно рибосома на выходе выдаст именно аминокислоту пролин, если прочитает в двух первых «буквах» этого кодона «ЦЦ».
Поэтому если мы увидим, например, в гене Николь Кидман в определенном месте ЦЦЦ, а у кролика в этом же месте мы увидим ЦЦУ, то это значит, что конечные продукты (белки) Николь Кидман и кролика – не будут различаться по этой аминокислоте. Такая замена нуклеотидов называется – синонимичной.
В результате может получиться даже вот что. Допустим, и у Николь Кидман, и у кролика имеется похожий белок, состоящий из 100 аминокислот (соединенных между собой в строго определенной последовательности). Поскольку каждая из этих аминокислот кодируется с помощью кодона из 3 нуклеотидов, то получается, что для записи «рецепта» этого белка в ДНК необходимо задействовать 300 нуклеотидов. И допустим, примерно треть из этих нуклеотидов у Николь Кидман и у кролика – различаются. То есть, различия, казалось бы, большие (100 из 300 нуклеотидов). Но если это будут только синонимичные замены, то получится, что у Николь Кидман и кролика обсуждаемые белки будут вообще идентичны по своим аминокислотным последовательностям. То есть, будут совпадать на 100 %.
Какие выводы можно отсюда сделать? Во-первых, отсюда можно предположить, что данный белок – чрезвычайно важен для обоих организмов. Причем важна даже каждая аминокислота. То есть, каждая аминокислота должна в этом белке находиться именно там, где она и находится. Иначе белок сразу же потеряет свою работоспособность.
Поэтому такие случайные мутации, которые приводили к замене той или иной аминокислоты – гарантированно приводили к гибели мутантной особи. И поэтому ни одна из таких мутаций не смогла закрепиться в данном белке.
А смогли закрепиться только такие мутации, которые вообще не изменяли аминокислотный состав данного белка. В результате, смогли закрепиться только те самые синонимичные замены, о которых мы только что говорили. Таким образом, когда мы наблюдаем именно описанную картину – идентичность аминокислотного состава белка, при наличии только синонимичных замен, мы можем сделать следующие выводы:
1). Первичное строение данного белка вообще нельзя изменить (чтобы не нарушить его функцию). На «языке» теории эволюции в таком случае говорится, что данный ген находится под очень мощным давлением стабилизирующего отбора.
2). Число синонимичных замен может указывать на время существования (линии предков) данных существ. Если синонимичных замен – много, то значит, данная линия организмов существует на Земле уже долгое время. Ведь точечные мутации – это достаточно редкое событие. И если значительная часть синонимичных замен уже успела случиться, то значит, прошло уже достаточно большое время (с некоего момента X). Если же число даже синонимичных замен – невысоко, то, следовательно, линия предков этих существ тоже имеет скромную историю (по длительности).
Но чаще всего наблюдаются другие варианты различий в генах и белках.
Допустим, мы видим, что обсуждаемый белок, состоящий из 100 аминокислот (соответственно, записанный в ДНК на 300 нуклеотидах), различается у Николь и кролика в 30 местах (по 30 нуклеотидам). Причем имеют место 50 % синонимичных замен, и еще 50 % не синонимичных замен (так называемые значимые замены). То есть, 15 нуклеотидов не приводят к замене аминокислоты в белке, но другие 15 нуклеотидов заставляют рибосому встроить в белок уже другую аминокислоту.
Что можно предположить в этом случае?
Во-первых, мы можем предположить (в рамках теории эволюции), что прошло еще не слишком много времени после расхождения линии предков, которые в конечном итоге привели к Николь Кидман, от линии предков, которая привела к кроликам. Потому что за это время успела накопиться только небольшая часть синонимичных замен (из всех возможных).
Во-вторых, мы можем сделать вывод, что и сам этот белок – достаточно «демократичен» (терпим) к собственному аминокислотному составу. То есть, аминокислотный состав данного белка вполне может измениться (например, на озвученные 15 аминокислот), но, тем не менее, этот белок всё равно останется способным выполнять свою работу. А раз так, тогда и эти (значимые) мутации тоже являются биологически нейтральными. И тоже могли накопиться за это время чисто случайным образом.
Или мы можем высказать, наоборот, противоположную гипотезу. Мы можем предположить, что эти белки у Николь Кидман и кролика различаются отнюдь не случайно, а как раз потому, что они и должны различаться. То есть, эти белки должны работать по-разному, чтобы Николь Кидман была именно Николью, а кролик – оставался кроликом.
Чтобы определить, какое из двух последних предположений более верно, нужны дополнительные исследования. Например, изучение специфики работы конкретно этого белка у кролика и у Николь.
И наконец, третий случай. Допустим, у нас всё тот же белок, состоящий из 100 аминокислот. Но мы видим, что только 10 нуклеотидных различий в соответствующем гене (кодирующем этот белок) – имеют синонимичный характер (не приводят к замене аминокислоты), а вот другие 40 отличий в нуклеотидном составе – являются не синонимичными. То есть, мы видим резкое преобладание значимых замен над синонимичными. Какой вывод можно сделать из такого расклада?
В данном случае становится ясно, что исследуемые белки у Николь и у кролика работают, действительно, по-разному. Может быть даже, вообще выполняют разные функции. И эти белки и должны работать по-разному. То есть, становится понятно, что этот конкретный белок как раз и относится к тем признакам и свойствам, которые (в том числе) делают из Николь Кидман именно Николь, а из кролика – именно кролика.
На случайность мы здесь можем списать сравнительно небольшое число всех отличий, пропорциональное числу синонимичных замен. А вот оставшуюся часть различий, найденных между этими генами, на случайность уже списать нельзя. Ведь не синонимичных замен в данном случае намного больше, чем синонимичных. Отсюда следует вывод, что ген подвергся не случайным изменениям, а направленной модификации под действием определенной силы.
И вот на роль этой силы, модифицирующей гены в тех или иных направлениях, в современной биологии по умолчанию (без каких-либо особенных доказательств) назначается именно естественный отбор.
То есть, если обнаруживаются серьезные различия между генами разных организмов, и если эти различия подпадают под только что описанный нами случай (преобладание значимых замен над синонимичными), то делается вывод, что это исключительно результат естественного отбора. И ничего другого.
Вот наш очередной биолог-популяризатор и пишет соответствующую фразу (Наймарк, 2014):
…Выяснилось, что гены, которые экспрессируются больше у рабочей касты, прошли сильный положительный отбор…Чувствуется, что данный автор настолько привык к мысли, будто изменять гены может только естественный отбор и ничего больше, что даже не замечает, как озвучивает совершенно недоказанные вещи. На самом деле, установленным фактом здесь является только то, что обсуждаемые гены – различаются (определенным образом). А рассуждения про «положительный естественный отбор» – это просто домыслы, сделанные чуть ли не автоматически в рамках принятой (сегодня) теории эволюции.
Давайте попробуем посмотреть, как бы всё это выглядело в компьютерной области. Допустим, какой-нибудь «сумасшедший биолог» сел за пустующее рабочее кресло рядом с чужим включенным компьютером, и решил исследовать на предмет сходства и различия не генетические программы разных живых существ, а загадочный набор символов, которые он увидел записанными на мониторе этого компьютера. Загадочные символы, которые привлекли внимание биолога, были записаны в текстовом редакторе в виде двух похожих строчек:
753.11F.FF7.F13.FF1.1BQ.1H1.811.WA8.2G9.2G6.555
753.11F.FF7.F1W.FF1.1HQ.1HU.811.WAC.2G8.2G6.555
Напоминаем, что наш «сумасшедший биолог» до этого привык работать вот с такими генетическими текстами, например, у двух разных видов синиц (Рис. 16):
Рисунок 16: Изображены представители двух видов синиц (слева большая синица, справа лазоревка). Показан (воображаемый) участок ДНК этих двух видов – последовательность нуклеотидов, которая с одной стороны, весьма схожа у этих видов, но в то же время несколько различается (отличающиеся нуклеотиды выделены красным цветом).[30]
Биолог привык выискивать в таких строчках черты сходства и различия. И обнаруженное сходство списывать или на «общего предка» (этих двух синиц), или на «стабилизирующий отбор». А обнаруженные различия – либо на результат «положительного отбора», либо на «нейтральные мутации», которые успели накопиться у этих двух видов синиц со времени их расхождения от общего эволюционного предка.
А на экране компьютерного монитора наш биолог видит несколько другие строчки:
753.11F.FF7.F13.FF1.1BQ.1H1.811.WA8.2G9.2G6.555
753.11F.FF7.F1W.FF1.1HQ.1HU.811.WAC.2G8.2G6.555
Биолог замечает, что значительная часть этих двух строчек идентична друг другу. Естественно, наш биолог сделает вывод, что это получилось благодаря общему происхождению этих двух кусков текста (от некоего общего предка). Ну а найденные различия (выделены жирным шрифтом) между этими двумя строчками наш биолог, наверное, спишет на то, что один из этих участков «прошёл сильный положительный отбор» (в ходе борьбы за существование). Биолог подсчитает, что число точечных замен во второй строчке по сравнению с первой составляет 5 из 36. То есть, имеет место примерно 14 % замен. Следовательно, данные строчки гомологичны друг другу на 86 %.
И всё будет очень здорово, пока на своё рабочее место не вернется хозяин этого компьютера, и не выгонит из-за стола нашего сумасшедшего биолога.
При этом хозяин компьютера объяснит биологу, что в этих строчках, на самом деле, закодированы черты лиц двух виртуальных девушек, которые были созданы (хозяином компьютера) в качестве двух разных героинь известной компьютерной игры Mass Effect 3.
Хозяин компьютера объяснит, что в этой игре при создании лица компьютерного персонажа используется специальный набор символов, с помощью которого кодируются разные черты (признаки) лица. Поэтому любое созданное лицо в этой игре можно просто записать в виде закодированной строки символов. И если это лицо понравится, то можно потом использовать этот код в любое время, при создании новых персонажей. Конкретно, те лица, которые соответствуют двум написанным выше кодовым строчкам, в этой игре выглядят вот так (Рис. 17):
Рисунок 17. Два женских лица, созданных в редакторе персонажей компьютерной игры Mass Effect 3 в соответствии со следующими кодовыми строчками (отличающиеся места выделены курсивом):
753.11F.FF7.F13.FF1.1BQ.1H1.811.WA8.2G9.2G6.555 (слева)
753.11F.FF7.F1W.FF1.1HQ.1HU.811.WAC.2G8.2G6.555 (справа)
Сумасшедший биолог, конечно же, поинтересуется у хозяина компьютера, каким образом эти лица появились? Наверняка ведь отличающиеся символы в кодовой строчке заменялись чисто случайным образом, а потом этот игровой персонаж проходил естественный отбор в самой игре, и в конце концов, отобрались такие лица, каждое из которых лучше подходило для той роли, которую играли в этой игре данные девушки?
На что хозяин компьютера ответит, что эти виртуальные девушки, действительно, играли в игре разные роли. Девушка справа при столкновении с противником использовала специальные способности разведчицы. А девушка слева, сталкиваясь с противником, начинала исполнять убийственные (в этой игре) способности штурмовика. Таким образом, получились совершенно разные игровые персонажи, с совершенно разными стилями игры.
Вот только хозяин компьютера скажет биологу, что создавал он этих персонажей, конечно, не методом «случайного тыка» (слепо заменяя буковки в той строчке, которая кодирует черты лица). А создавал он эти лица в специальном редакторе, предоставленном самой игрой, подбирая такие черты (например, длину носа, размер губ, высоту глаз, ширину челюсти), какие ему нравились. А что там отмечала при этом сама компьютерная программа (какую закодированную строчку записывала вслед за создателем этого лица) – это уже было дело самой программы.
И остановился он именно на этих лицах не потому, что такие лица больше всего подходили для той «среды обитания», в которую были помещены эти виртуальные девушки. А просто потому, что в конечном итоге, именно такие лица его устроили. И создал он именно штурмовика и разведчицу не потому, что к этому призывал его какой-то там «естественный отбор более приспособленных», а потому, что ему просто захотелось создать именно таких персонажей (с разными стилями игры).
Не знаю, сумел ли я сейчас впечатлить читателя аналогией между созданием разных компьютерных персонажей (методом разумного дизайна) и генетическим программированием разных видов синиц (см. рисунок выше).
Если не сумел, то значит, просто не хватило писательского таланта. Потому что на самом деле, аналогии здесь весьма серьезные.[31]
Уже 200 лет назад было известно, что живые организмы – это сложные функциональные системы. В этом отношении они очень напоминают хитроумные технические устройства, созданные человеком. Поэтому еще Уильям Пейли использовал этот аргумент для доказательства создания живых существ Разумом. Двести лет назад в своей «Естественной теологии» Уильям Пейли писал (Paley, 1802):
«Если вы споткнулись о камень и вам скажут, что этот камень лежал здесь давным-давно, с незапамятных времен, вы не удивитесь, и легко поверите сказанному. Но если рядом с камнем вы увидите часы, то ни за что не поверите, если вам скажут, что они здесь были всегда. Их сложное устройство, разумная целесообразность, согласованность различных частей натолкнет вас на мысль о том, что у часов есть создатель…На всякий случай, разжую мысль Уильяма Пейли. Например, перед нами два объекта – камень и воробей (Рис. 18):
…ухищрения природы превосходят ухищрения (человеческого) искусства, в сложности, тонкости восприятия, сложности механизма … они совершеннее, чем все произведения человеческой изобретательности…»
https://goo.gl/o1P7EY
Рисунок 18. Важное отличие живого от неживого – функциональность и целесообразность.
Если мы спросим у какого-нибудь собеседника – а зачем этому камню вон та трещина, которая проходит у него посередине? Или спросим – а зачем этому камню выступ в левой нижней части? То получим в ответ, скорее всего, недоуменное молчание собеседника. Но потом, после того, как недоумение пройдет, последует ответ – ни за чем. Просто так получилось, что камень треснул посередине. Или что там еще с этим камнем случилось.
А вот стоит нам спросить собеседника – а зачем воробью глаза? Или зачем воробью лапы? Или зачем воробью крылья? Как мы сразу же получим незамедлительные и уверенные ответы: 1) для того чтобы видеть, 2) для того чтобы прыгать, 3) для того чтобы летать…
Очевидно, что всё живое – функционально. Каждая его часть целесообразна, и предназначена для выполнения какой-то функции. Причем это относится как к внешнему, так и к внутреннему строению живого организма (Рис. 19):
https://goo.gl/ofvewf
Рисунок 19. Внешнее и внутреннее строение разных живых существ.
Каждая деталь нужна для выполнения какой-то определенной функции, вплоть до клеточного и молекулярного уровня организации живого.
Понятно, что такая удивительная продуманность устройства живых существ не могла не поражать внимание людей (практически во все исторические периоды). И естественно, люди приходили к закономерному выводу, что столь целесообразные и функциональные объекты могли быть созданы только с помощью разумного планирования.
Тем более что люди сами создают функциональные системы, поэтому знают на практике, как функциональные системы создаются с помощью разумного планирования. Аналогии живых существ c функциональными системами, созданными людьми, нередко просто напрашиваются (Рис 20):
https://goo.gl/x4JuEn
Рисунок 20. Напрашивающиеся аналогии между функциональностью живых организмов и функциональностью машин, созданных человеком.
Однако 150 лет назад Чарльз Дарвин опубликовал теорию, в которой предложил такой механизм эволюции, который позволял объяснить, каким образом эта удивительная функциональность и целесообразность могла появиться сама собой, естественным образом. То есть, без всякого разумного дизайна. Дарвин предложил на эту роль случайные (наследственные) изменения, проходящие проверку естественным отбором в ходе борьбы за существование. В результате чего биологическая целесообразность организмов сначала возникала, а затем постепенно оттачивалась из поколения в поколение в ходе эволюции. И в конце концов, доходила до совершенства. Эта идея показалась настолько простой и очевидной, что сразу же нашла достаточно много сторонников.
С тех пор в биологии появилась не одна, а уже две возможные версии причин столь явно наблюдаемой целесообразности живых существ:
1). Разумный дизайн.
2). Естественная эволюция по механизму случайные изменения + естественный отбор.
А вот дальше начало происходить что-то непонятное. Идея Дарвина, вообще-то, теперь требовала каких-нибудь доказательств своей справедливости. Однако вместо того, чтобы заняться поисками реальных примеров в свою пользу (в природе), эта идея почему-то начала вытеснять первый вариант (разумный дизайн) вообще без всяких доказательств. И постепенно стала настолько доминирующей в биологии, что в конце концов про разумный дизайн и упоминать то стало как-то неудобно в приличном биологическом обществе. Несмотря на то, что для столь поразительно сложных систем, какими являются живые организмы, разумное планирование, конечно, является более правдоподобным объяснением.
Итак, за те 200 лет, которые прошли с того времени, как Уильям Пейли написал свой знаменитый аргумент про «часы на траве», одна из возможных гипотез появления таких «часов» была незаслуженно забыта, а другая – бездоказательно принята на вооружение.
Но прошло 200 лет. Человечество шагнуло в эпоху компьютерных технологий. И выяснилось – в дополнение к тому, что живые организмы являются сложнейшими функциональными устройствами, они еще к тому же и кодируют информацию (о себе) с помощью примерно таких же принципов, какие используются сегодня в современных компьютерах. То есть, выяснилось, что живые существа – не только функциональные, но еще и информационные системы, использующие принцип кодирования информации.
Казалось бы, после подобных открытий, первое, что мы должны сделать – это срочно реанимировать идею разумного дизайна. А об идее естественной эволюции либо вообще забыть, либо очень серьезно в ней засомневаться. Потому что столь бронебойные дополнительные свидетельства в пользу разумного дизайна, казалось бы, должны окончательно склонить чашу весов именно в эту сторону.
Но нет. Большинство биологов, как ни в чем не бывало, просто перенесли свои рассуждения про «естественный отбор» и на генетические тексты тоже. И теперь у них еще и генетические тексты тоже стали «проходить сильный положительный отбор» или «подвергаться мощному стабилизирующему отбору». А про версию разумного дизайна (этих генетических текстов) – полный молчок. Или даже всеобщий бойкот. Доходящий до странных резолюций ПАСЕ «об опасности креационизма для образования».[32] Такое ощущение, что люди по этому вопросу решили выступить в роли страусов, засовывая голову в песок, лишь бы только не видеть и не слышать наиболее напрашивающиеся выводы.
Но мы не дадим людям вести себя подобным образом. Мы повторим еще раз.
Итак, когда у каких-то двух генов имеются серьезные различия, и в результате эти гены работают по-разному (но в обоих случаях работают «хорошо весьма»), то здесь имеются две возможные версии, а отнюдь не только одна:
1. Разумный дизайн (через создание или редактирование разных геномов).
2. Естественный отбор случайных мутаций.
Причем первая версия – предпочтительней, потому что такие вещи мы наглядно наблюдаем при создании каждой компьютерной программы. А вот со строго установленными примерами второго варианта – в науке очень туго (см. ниже).
Таким образом, никакие «генетические доказательства эволюции», на самом деле, конкретно дарвинизм доказать – не могут. На основании одних только генетических фактов нельзя сделать вывод, что установленные различия в генах произошли именно в результате случайных мутаций и естественного отбора. Потому что всегда остаётся другая возможность – что эти же изменения произведены чем-то (или кем-то) гораздо более разумным.
Тем более что мы точно знаем – при написании сложных компьютерных программ, роль интеллекта программиста имеет подавляющий характер. В то время как роль (разрекламированных) «генетических алгоритмов» в том же компьютерном программировании, кажется, близка к минимальной, сводясь к самым легким задачам (например, к параметрической оптимизации в довольно узком коридоре возможных значений).
Вообще, если человек верит, что чисто случайные мутации и автоматический естественный отбор (этих мутаций) способен, в конце концов, создать такие шедевры природы, как например: гепард, стриж или рыба-меч, то верить в столь чудесные вещи данному человеку никто не запрещает. Даже если этот человек не имеет никаких эмпирических фактов, на которые можно было бы опереться в этой вере. Непонятно только одно – каким образом этот человек умудряется игнорировать самую очевидную в данном случае версию – возможность разумного планирования (например, разумного редактирования соответствующих генетических программ). И пропуская самую очевидную версию, останавливается на самой невероятной. Давайте процитируем по этому поводу Ричарда Докинза. Ведь раньше[33] Ричард Докинз нередко озвучивал весьма здравые мысли (Докинз, 2010):
«Проектировщики первого реактивного двигателя начинали проектирование, как говорится, с чистого листа. Представьте себе, что бы они напроектировали, если б были вынуждены «развивать» первый реактивный двигатель, отталкиваясь от существующего винтового, изменяя за один раз один компонент – гайку за гайкой, болт за болтом, заклёпка за заклёпкой. Реактивный двигатель, созданный таким способом, был бы, право сверхъестественным и хитроумным снарядом. Трудно представить себе, чтобы самолёт, разработанный таким эволюционный способом, когда-либо смог оторваться от земли. Более того, чтобы приблизиться к биологической аналогии, мы должны ввести ещё одно ограничение. Мало того, что результирующее изделие должно отрываться от земли; отрываться от земли должно каждое промежуточное звено этого проекта, и каждое промежуточное звено должно превосходить в чём-то своего предшественника. В этом свете никак нельзя ожидать от животных совершенства, можно лишь удивляться тому, что у них что-то работает вообще»И действительно, здесь с Докинзом трудно не согласиться. Вместо «смехотворных уродцев сиюминутных импровизаций», которых нам следовало бы ожидать в случае слепой эволюции методом «случайного тыка», мы видим перед собой самые настоящие шедевры природы. Такие шедевры, без сомнения, больше всего ожидаются в рамках самого тщательного разумного дизайна. И судя по результатам, эта интеллектуальная деятельность была такой мощной, что нам остаётся пока лишь завидовать белой завистью.
«Аналогия с реактивным двигателем предполагает, что животные должны были быть смехотворными уродцами сиюминутных импровизаций, непропорциональными и гротескными реликтами с антикварными заплатками. Как можно согласовать это разумное ожидание с неописуемой грацией охотящегося гепарда, совершенной аэродинамической красотой стрижа, скрупулезно прописанными деталями маскировочного рисунка насекомого на листе?»
И в довершение всего, разумный дизайн живых существ недавно… был доказан математически.
Примечания.
21. Различаются определенным образом. А именно, наблюдается повышенное соотношение значимых замен к синоминичным. О чем это может говорить, смотрите ниже.
22. В РНК (в отличие от ДНК) вместо тимина используется урацил (У).
23. Цепочки аминокислот, соединенные между собой пептидными связями.
24. Такие белки называются ферментами и их много разных видов.
25. Еще более точно - с интерактивнойкомпьютерной программой.
26. Причем характернейшей чертой генетических программ является то, что генетические программы исключительно интерактивны. Подобно тому, как в компьютере (например, в какой-нибудь компьютерной игре) – программа (точнее, программно-аппаратный комплекс) постоянно ожидает от своего пользователя определенных внешних сигналов (нажатий на мышку, клавиатуру или прикосновений пальцев к сенсорному экрану) – чтобы определиться в каждый новый момент времени, какие программные действия далее исполнять. Так же и в геноме – каждую секунду сотни разных генных комплексов (аналоги отдельных программных функций, процедур или подпрограмм) – ожидают внешних сигналов (в виде специфических сигнальных веществ), чтобы определить, начинать ли исполнение данной «генетической процедуры», или не начинать (или же исполнять процедуру только строго определенным способом).
27. В отличие от компьютерной программы (где работают электронные сигналы), в генетической программеразные включения и переключения генов и генных каскадов производятся химическим способом, с помощью различных сигнальных веществ и химических меток, «мишеней» (на генах), предназначенных для этих сигнальных веществ.
28. Можно посмотреть и на другие генные сети, например, на комплекс взаимодействующих генов, контролирующих апоптоз - запрограммированную клеточную смерть (Колчанов Н.А. «Ловчие сети эволюции»: http://wsyachina.narod.ru/biology/life_evolution_3/gene_network.html). Или еще:
http://www.john.ranola.org/wp-content/uploads/2012/01/RadNet.jpg и т.п.
29. На всякий случай отмечу - некоторые биологи сомневаются в том, что для построения тела живого существа достаточно только тех генетических инструкций, которые записаны в ДНК. Они считают, что для объяснения построения тела живого объекта нужно привлечение еще каких-то сущностей (помимо генетической программы). Например, в качестве такой сущности нередко озвучивается некое «морфогенетическое поле» (в самом еретическом смысле этого термина). Не исключено, что это действительно так, но здесь мы для простоты этот вопрос обсуждать не будем.
30. Рисунок сделан на основе двух изображений, находящихся в свободном доступе: 1) изображение с сайта https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Parus_major_m.jpgавтор Sławek Staszczuk, лицензии GFPL 1.2 и CC-BY-CA 3.0; 2) изображение с сайта https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ParusCaeruleus.jpgавтор Maximilian Dorsch, лицензия CC-BY-CA 3.0.
31. Дело дошло до того, что в недавней работе (Poelstra et al., 2014) генетики прямо обнаружили тот конкретный участок ДНК, который отвечает за индивидуальность разных биологических видов, на примере черной и серой вороны. То есть, найден конкретный участок ДНК, в котором как бы специально сконцентрированы именно те гены, которые отвечают за различия между серой и черной воронами.
32. Резолюция Парламентской Ассамблеи Совета Европы № 1580/2007.
33. Еще до того, как начал разъезжать по Лондону на большом автобусе со странными плакатами и шариками.
Илья Рухленко, Что ответить дарвинисту?
