Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы - Александр Марков

Уникальный морской червь Olavius algarvensis, перепоручивший заботу о своем пропитании и удалению отходов бактериям-симбионтам.

Аксолотль — земноводное, сохраняющее способность к восстановлению утраченных конечностей в течение всей жизни. Это сделало его излюбленным объектом биологов, изучающих механизмы регенерации.

В окрестностях озера Верхнего в Северной Америке в отложениях возрастом 1,9–1,4 млрд лет найдены спиралевидные углеродистые ленты, получившие название Grypania. Некоторые авторы считают их остатками примитивных многоклеточных эукариотических водорослей.

Вверху: знаменитая дрозофила с ногами вместо антенн; внизу: нормальная дрозофила.

Ход развития и строение взрослого многоклеточного животного «закодирован» в геноме примерно в той же степени и в том же смысле, в каком причудливые морозные узоры на стекле «закодированы» в структуре молекулы воды. В обоих случаях между наследственным кодом и его воплощением (генотипом и фенотипом) лежат сложнейшие, трудно поддающиеся изучению процессы самоорганизации. Эта аналогия помогает понять, почему генетики, даже имея полные тексты геномов многих видов, так медленно продвигаются к пониманию «генетических основ» сложных биологических объектов и явлений.

Сейчас Арала как единого водоема уже не существует: он разделился на два изолированных, быстро пересыхающих «озера» — Большой и Малый Арал. Резкое увеличение солености привело к вымиранию большей части животных и растений. В результате внезапной перемены условий уцелевшие виды начали быстро эволюционировать. У них резко возросла изменчивость и появились целый «букеты» новых форм. самое интересное. что все эти процессы протекали очень сходным образом в двух разобщенных водоемах — Большом и Малом Арале!

Плодовые тела, образуемые бактериями Myxococcus xanthus.

Инфузории (на фото — инфузория Oxytricha) — самые сложные из одноклеточных организмов, и вообще — верх того, что смогла создать эволюция на одноклеточном уровне. Строение инфузорий во многом напоминает многоклеточных, даром что клетка всего одна.

Реконструкция аномалокариса: сегментированное тело с «плавательными лопастями» напоминает некоторых кольчатых червей. Однако передние хватательные конечности и крупные глаза на стебельках — в точности как у членистоногих.

Мало кто из древних обитателей Земли может сравниться по своей популярности со знаменитым археоптериксом, восемь скелетов которого найдено в Германии в отложениях позднеюрского возраста. Это существо сочетает в себе признаки хищных динозавров-теропод и птиц.

Взрослые клопы Megacopta punctatissima и Megacopta cribraria, выросшие без симбионтов, отличаются мелкими размерами, бледной окраской и не могут размножаться.

Гусеницы бабочки Manduca sexta в норме имеют зеленую окраску. Ученым удалось вывести новую породу, меняющую цвет зависимости от температуры.

«Прыжки» транспозонов придают причудливую окраску кукурузным початкам.

Примечания

1

Ю. В. Чайковский. Наука о развитии жизни. 2006. Должен оговориться, что с некоторыми идеями этой книги я категорически не согласен, что, в прочем, не лишает их права на существование.

2

От имени французского натуралиста Этьена Жоффруа Сент-Илера (Étienne Geoffroy Saint-Hilaire, 1772–1844).

3

Аристофан. Облака. Перевод А. Пиотровского.

4

Телеология — представление о том, что природные объекты существуют или созданы с определенной целью.

5

Креационизм — учение о возникновении живой природы путем творения, а не в результате естественного развития.

6

American Biology Teacher. 1973. V. 35. P. 125–129. http://en.wikipedia.org/wiki/Nothing_in_Biology_Makes_Sense_Except_in_the_Light_of_Evolution. Между прочим, Добржанский, в 1927 году эмигрировавший в США, был верующим человеком (православным), регулярно ходил в церковь, причащался, постился и прочее. Что опровергает утверждение о том, что эволюционное учение якобы несовместимо с религией. Просто нужно держать науку и религию на разных «полочках» в голове: наука — тут, а религия — там. Это не очень легко, но у многих получается. Пример Добржанского далеко не единичен.

7

Полный текст выступления А. А. Зализняка см. по адресу http://elementy.ru/lib/430463/430464.

8

А. М. Гиляров. Ариаднина нить эволюционизма. 2007. http://evolbiol.ru/ariadna_vestnik.doc.

9

Впрочем, эта мода отнюдь не нова: за ней стоит давняя философская традиция.

10

В. Снытников, В. Пармон. Жизнь создает планеты? // Наука из первых рук. № 0. 2004. С. 20–31. http://evolbiol.ru/npr_snytnikov.pdf.

11

См. «Эксперимент Миллера-Юри», http://elementy.ru/trefil/21169.

12

В. Пармон. Естественный отбор среди молекул // Наука из первых рук № 0. 2004. С. 33–40. http://evolbiol.ru/npr_parmon.pdf.

13

А. Д. Панов. Эволюция и проблема SETI. 2006. http://evolbiol.ru/panov.pdf.

14

Ричард Докинз. Вирусы мозга. http://elementy.ru/lib/164594.

15

Те из читателей, кто совсем позабыл школьный курс биологии и напрочь не помнит, что такое транскрипция, трансляция, рибосомы, каково химическое строение белков и к какому классу биополимеров относится словосочетание «двойная спираль», могут подсмотреть необходимую информацию, например, вот здесь: http://www.fizhim.ru/student/files/biology/biolections/lection05.html или здесь: http://vadim-blin.narod.ru/axiomatica/main.htm.

Я старался напоминать азы по ходу изложения, но для тех, кто начинает cовсем «с нуля», этого может оказаться недостаточно.

16

Дорогие читатели! Если в тексте вам встречается незнакомый термин, поищите его в «Словаре терминов» в конце книги. Там все подробно объясняется.

17

М. А. Федонкин. Сужение геохимического базиса жизни и эвкариотизация биосферы: причинная связь // Палеонтологический журнал 2003. № 6. С. 33–40. http://evolbiol.ru/fedonkin2003.htm.

18

А. И. Опарин. Жизнь, ее природа, происхождение, развитие. 1968. http://evolbiol.ru/oparin.htm.

19

Konstantin Bokov, Sergey V. Steinberg. A hierarchical model for evolution of 23S ribosomal RNA // Nature. 2009. V. 457. P. 977–980.

20

Narasimhan Sudarsan, Ming C. Hammond, Kirsten F. Block, Rudiger Welz, Jeffrey E. Barrick, Adam Roth, Ronald R. Breaker. Tandem Riboswitch Architectures Exhibit Complex Gene Control Functions // Science. 2006. V. 314. P. 300–304.

21

Раздел написан в соавторстве с Еленой Наймарк.

22

Li-Hung Lin et al. Long-Term Sustainability of a High-Energy, Low-Diversity Crustal Biome // Science. 2006. V. 314. P. 479–482.

23

C. D. Ellermeier, E. C. Hobbs, J. E. Gonzales-Pastor, R. Losick. A Three-Protein Signaling Pathway Govering Immunity to a Bacterial Cannibalism Toxin // Cell. 2006. 124, 549–559.

24

Olson J. M. The evolution of photosynthesis // Science. 1970. V.168. P. 438–446

25

Benjamin M. Griffin, Joachim Schott, Bernhard Schink. Nitrite, an Electron Donor for Anoxygenic Photosynthesis // Science. 2007. V. 316. P. 1870.

26

Многие (и я том числе) считают, что на третье место надо поставить появление человека разумного. Хотя не исключено, что здесь сказывается наш неистребимый антропоцентризм.

27

В 1999 году в отложениях возрастом 2,7 млрд лет были найдены следы присутствия эукариот — фрагменты органических молекул (мембранных стеролов), которые ни у кого, кроме эукариот, не встречаются. Поэтому до самого недавнего времени многие эксперты считали, что эукариоты появились еще в конце архейской эры. Однако в октябре 2008 года ученые, открывшие древние стеролы, сами же и «закрыли» свое открытие. Они установили, что стеролы просочились в древние породы из вышележащих, более молодых слоев.