Наука Плоского Мира III: Часы Дарвина - Терри Пратчетт

Большинство химических реакций, включая и многие биохимические происходят с разной скоростью при разной температуре. Лягушка может получится только тогда, если все различные процессы развития эффективно дополняют друг друга, а временные сроки имеют решающее значение. Так как же происходит развития лягушки, если условия окружающей среды изменяются настолько быстро?

Ответом является то, что геном лягушки «содержит» множество различных планов действий для множества различных условий окружающей среды. И множество различный версий каждого фермента и других белков, которые требуются для развития лягушки. Все они помещаются внутри яйцеклетки, пока она находится в яичнике самки. Существует по меньшей мере десять версий каждого из их, с учётом различной температуры (быстрые ферменты для низких температур, медленные ферменты для высоких температур, чтобы компенсировать продолжительность развития)[77], и все их группы отмечены «ярлычками», чтобы зародыш мог выбрать, какие из них использовать при соответствующей температуре. Животные, чье развитие амортизировано таким способом, используют множество генетических программ для создания планов со множеством переменных в дополнении к изменениям температуры.

Млекопитающие ловко избежали всей этой возни за счёт системы терморегуляции — «теплокровности».

Значение, конечно же, имеет не столько температура крови, а сама система поддержания постоянной температуры тела. Прекрасно управляемый орган под названием матка оберегает зародышей от множества разнообразных переменных начиная от хищников и заканчивая ядами. И конечно, использование такой стратегии «обходится» куда меньшими затратами в программировании ДНК.

Эта хитрость, которую развили млекопитающие, несёт в себе важный посыл. Задаться вопросом о том, сколько информации передаётся из поколения в поколение через ДНК-чертежи (как обычно поступают авторы учебников и описаний сложных исследований), значит упустить главное. Вопрос о том, каким образом используются гены и белки, является куда более важным и интересным, чем вопрос о том сколько генов и белков находится в отдельном организме. ДНК двоякодышащих рыб, саламандр и даже некоторые амёб в пятьдесят раз длиннее, чем ДНК млекопитающих. Что можно сказать о сложности этих существ по сравнению с нами?

Совсем ничего.

Хитрости вроде белка HSP90 и стратегии теплокровности и развития зародыша внутри матери означают, что сравнение количества «информации» В ДНК не имеют отношения к делу. Важно то, что именно содержится в ДНК, а не насколько оно длинно. А значение так же сильно зависит от контекста, как и от содержимого: мы не можете поддерживать постоянную температуру матки, если ваш контекст (то есть сама мать) этого не предусматривает.

Упрощенное представление о мутациях в сочетании с новомодными толкованиями функций ДНК с точки зрения теории информации часто соседствует с невежеством биологии в других областях. Одним из примеров является радиационная биология и обычная экология с точки зрения «консервативных активистов». Некоторые из таких добровольцев находили пятиногих лягушек и других «монстров» недалеко от Чернобыля, спустя многие годы после аварии, когда уровень радиации продолжал оставаться заметно высоким. Они утверждали, что эти монстры были мутантами, возникшими в результате воздействия радиации. Однако другие рабочие находили столько же предполагаемых монстров и с наветренной стороны реактора.

Оказалось, что объяснение этого феномена не имело ничего общего с лягушками-мутантами. Сказалось отсутствие обычных для них хищников, таких как ястребов и змей, которых распугали большое количество людей вокруг. Среди головастиков Rana palustris из Чернобыля было выявлено не больше таких патологий, чем из других образцов лягушечьей икры из водоёмов, не подвергшихся воздействию радиации, в том случае если выживал довольно большой процент выводка. Как привило, для британской лягушки бывает довольно трудно достичь десяти процентов нормальных взрослых особей, даже жизнеспособных в лабораторных условиях, хотя и них не бывает дополнительных конечностей, как иногда случается среди болотных лягушек. Обычно бывает, что за всю свою жизнь самка лягушки откладывает около 10 000 икринок, из которых в среднем выживут только две тщательно отобранные и поэтому «нормальные» особи. Однако защитники природы редко задумываются о такой репродуктивной арифметике и всех этих смертях.

Вот ещё один пример относительно талидомида, найденный в литературных источниках, который демонстрирует каким образом разговоры о ламаркизме и «мутациях» теряют нить повествования.

Некоторые пострадавшие от талидомида дети во время беременности, заключали браки между собой, и у некоторых из таких пар родились дети с фокомелией. С точки зрения популярного взгляда на ДНК, можно сделать вывод о том, что ДНК первого поколения может быть изменён, поскольку оказало такой же эффект на последующее поколение. В самом деле, на первый взгляд этот эффект выглядит как настоящий ламаркизм: наследования приобретённых признаков. Действительно, классическая демонстрация такой наследственности столь же убедительна, как если бы у всех терьеров с купированных хвостом рождались короткохвостые щенки. Тем не менее, этот случай не пытались объяснить «очевидным объяснением», как в примере с экологами и лягушками-мутантами.

Хотя очень заманчиво сделать такой вывод, если вы имеете такое представление о наследственности, когда один ген отличает за один признак, так что если вы обладаете таким признаком, значит у вас есть соответствующий ген и наоборот. Данные эпидемиологических исследований показывают, что на протяжении нескольких лет до 1960 года и после, около 4 миллионов женщин принимали талидомид во время беременности. Из них пострадало около 15 000 -18 000 зародышей, 12 000 родились с различными дефектами и около 8 000 дожили до возраста в один год. То есть в случаях неблагоприятных воздействий нормальный путь развития был выбран в 1 случае из 500. Доля детей, родившихся без каких-либо отклонений была гораздо выше. И этот факт изменяет наше представление о вероятных причинах того, почему у родителей пострадавших от фокомелии, родились дети с фокомелией.

Конрад Уаддингтон продемонстрировал феномен под названием «генетическая ассимеляция». Он начал исследовать генетически разнообразную популяцию плодовых мушек, что при тёплой погоде, из одной из 15 000 личинок появится мушка без поперечный вены в крыле. Эти «безпоперечновенные» мушки были очень редкими мутантами, которые иногда возникают в дикой природе, подобно тому как рождались дети с фокомелией до изобретения талидомида. Скрещивая между собой мушек, которые отвечали на воздействие среды, Уоддингтон вывел мух с меньшим порогом реакции. Спустя несколько десятков поколений он вывел мушек, которые производили потомство без поперечной вены даже без нагревания личиной. Это похоже на принципы наследования Ламарка, однако это не так. Это генетическая ассимиляция. Эксперимент состоял в отборе мушек, которые не имели поперечной вены при всё более низких и низких температурных условиях. В конечном итоге, он вывел мушек, которые рождались без поперечных вен даже при «нормальной» температуре.

Кроме того, генетическая ассимиляция представляет собой куда лучшее объяснение для детей с фокомелией, от здоровых родителей, чьи матери принимали талидомид, чем ламаркианство. Мы выберем из 4-ех миллионов те зародыши, которые будут реагировать фокомелией на приём талидомида. И не удивительно, что если они создают пары, порог чувствительности их детей в талидомиду очень низок — фактически ниже ноля. Они склонны рождать детей с фокомелией даже без приема талидомида, так же как плодовые мушки Уоддингтона рождаются без поперечной вены и при нормальной температуре.

Один из моментов, который действительно беспокоил Дарвина, это существование ос-наездников — факт который повлиял на нашу историю о Плоском Мире, но до сих пор не прокомментированный с научной точки зрения. Осы-наездники откладывают свои яйца в личинки других насекомых, так что личинка осы-наездника впоследствии съедает своего «хозяина». Дарвин понимал, как такое может происходить с точки зрения эволюционных процессов, но по его мнению это было довольно аморально. Он понимал, что у ос в принципе отсутствует понятие морали, так что считал это недостатком со стороны создателя осы. Если Бог задумал каждый вид для определённой цели (как всегда полагало большинство людей), тогда Бог намерено создал ос-наездников для того чтобы они ели других насекомых, так же задуманных Богом, по-видимому, для того чтобы их съели.

Дарвин был очарован этими осами с тех пор как впервые столкнулся с ними в заливе Ботафого, в Бразилии. В конце концов он убедился (в отличии от своих последователей), что Бог счёл необходимым существования и эволюцию ос-наездником на пути к развитию человека. На это намекает цитата в конце 10-ой главы. Такое объяснение вместе с теистическими толкованиями впали в немилость среди биологов. Осы-паразиты существуют потому что есть на ком паразитировать — почему нет? На самом деле осы-наездники играют важную роль в контроле над популяциями некоторых насекомых: практически одна треть всех популяций насекомых, удостоенных от человека звания «вредителей» контролируется именно таким образом. Может быть они были созданы, чтобы помогать людям. Во всяком случае, осам, которые так озадачили Дарвина, ещё есть о чём нам рассказать и последнее связанное с ними открытие обещает опровергнуть важных убеждений.