Сиддхартха Мукерджи – Ген. Очень личная история (страница 26)

Получается, итоговая формулировка такова: «генотип + среда + специфические стимулы + случайность = фенотип».

В этой лаконичной, но могущественной формуле схвачена суть взаимоотношений между наследственностью, изменчивостью, случайностью, средой и эволюцией – факторами, определяющими облик и судьбу живого существа. В природных популяциях вариабельность генотипа всегда существует. На разные варианты генов воздействуют разные условия среды, специфические стимулы и случайности – и вместе они формируют особенности организма (например, большую или меньшую устойчивость к низким температурам у мух). Если фактор оказывает сильное селективное давление – так может действовать изменение температуры или острая нехватка питательных веществ, например, – отбираются особи с фенотипом, наиболее приспособленным к таким условиям. Если мухи с таким фенотипом выживают лучше других, они в итоге произведут больше личинок, которые частично унаследуют генотип каждого родителя. Новые мухи будут лучше адаптированы к такому давлению отбора. То есть отбор работает в первую очередь с физическими или биологическими свойствами, а уже вторично, в качестве побочного эффекта, отбираются кодирующие их гены. Кривизна носа может быть следствием особенно неудачного дня на ринге – то есть не иметь никакого отношения к генам, – но если на «брачном рынке» кандидатов оценивают только по симметрии носа, обладатель неправильной его формы отбор не пройдет. И даже если в клетках несчастного таится множество полезных в долгосрочной перспективе генов – вроде «гена стойкости» или «гена терпения мучительной боли», – вся эта плеяда будет обречена на исчезновение провалом в брачном соревновании. И всё из-за проклятого носа.

Фенотип, по сути, тянет за собой генотип – повозка тянет коня. Вечный парадокс естественного отбора в том, что он ищет одно (приспособленность) и невольно находит другое (гены, лежащие в основе приспособленности). Гены, повышающие приспособленность, постепенно распространяются в популяции за счет отбора по фенотипам; это позволяет организмам адаптироваться к окружающей среде все лучше и лучше. Здесь нет места совершенству, есть лишь неустанное, беспощадное, жадное стремление подогнать организм к его среде. Это стремление и есть двигатель эволюции.

Вишенкой на торте – финальным успехом Добржанского – стало раскрытие «тайны из тайн», не дававшей покоя Дарвину: происхождения видов. Эксперимент «Галапагосы в картонной коробке» показал, как эволюционирует популяция свободно скрещивающихся организмов[340] – например, мух. Но Добржанский осознавал: если в природной популяции, где есть вариабельность по генотипу, продолжается свободное скрещивание, новый вид никогда не сформируется. В конце концов, вид даже определяется неспособностью скрещиваться с другими видами.

Значит, чтобы возник новый вид, должен появиться какой-то фактор, который сделает невозможным скрещивание одной части популяции с другой. Добржанский предположил, что этот недостающий фактор – географическая изоляция. Представьте популяцию, где особи с разными вариантами генов свободно скрещиваются, как вдруг ее разделяет какое-то географическое препятствие. Шторм уносит стаю птиц на далекий остров, и они не могут вернуться на свой родной. Отныне две популяции эволюционируют независимо, по Дарвину, – пока в них не отберутся генетические варианты, биологически несовместимые с вариантами другой популяции. Даже если бы потомки унесенных птиц смогли вернуться на свою «историческую родину» – скажем, на кораблях, – им не удалось бы продолжить род с давно утраченными семиюродными братьями или сестрами: птенцы от таких генетически несовместимых родителей – носителей «искаженных сообщений» – либо не выжили бы, либо оказались бы бесплодными. Географическая изоляция приводит к генетической изоляции и в конце концов к изоляции репродуктивной.

Такой механизм видообразования был не просто гипотезой, Добржанский смог продемонстрировать его в эксперименте[341]. Он поселил двух мух разных рас в один садок. Мухи спаривались, производили потомство – но потомки вырастали бесплодными. Генетики с помощью анализа сцепления даже определили расположение эволюционно разошедшихся генов, из-за которых потомство стало нескрещиваемым. Так удалось найти недостающее звено в логике Дарвина: движущая сила видообразования – это репродуктивная несовместимость, возникающая вследствие несовместимости генетической.

К концу 1930-х Добржанский начал понимать, что его выводы относительно генов, изменчивости и естественного отбора распространяются на вопросы далеко за рамки биологии. Кровавая революция 1917 года, ураганом прошедшая по России, стремилась стереть все индивидуальные различия во имя коллективного блага. В Европе же принимающий чудовищные формы расизм, наоборот, раздувал и демонизировал индивидуальные различия. Ученый заметил, что и в том, и в другом случае на кону стояли прежде всего биологические вопросы. Чем определяется индивидуальность? Какой вклад в индивидуальность вносит изменчивость? Что значит «благо» для вида?

В 1940-х Добржанский будет прицельно атаковать эти вопросы и в конечном счете станет одним из самых ярых научных критиков нацистской евгеники, советского коллективизма и европейского расизма. Исследования природных популяций, изменчивости и естественного отбора к тому времени уже дали ему главные ответы на эти вопросы.

Во-первых, ему было очевидно, что в природе генетическая изменчивость – норма, а не исключение. Американские и европейские евгеники настаивали на искусственном отборе ради «блага» всего человечества – но в природе не бывает единого блага. Популяции могут сильно различаться по генетическому составу, но все эти генотипы спокойно сосуществуют и даже перекрываются в природе. Природа вовсе не так жаждет обнулить генетическую изменчивость, как предполагали евгеники. Напротив, Добржанский выяснил, что природная изменчивость – это настоящий сосуд жизни для вида. Ее выгоды намного перевешивают издержки: без изменчивости – без глубокого генетического разнообразия – вид может полностью утратить способность эволюционировать.

Во-вторых, мутации – по сути то же, что изменчивость. Добржанский отмечал, что в природных популяциях мушек ни один генотип не имел изначального превосходства над другими: какая из линий – ABC или CBA – выживет, определяла среда и ее взаимодействие с генами. То, что где-то назовут мутацией, в других обстоятельствах будет генетическим вариантом. В зимнюю ночь победит одна муха. В летний день – совсем другая. Ни один из вариантов не превосходит прочие ни биологически, ни нравственно; варианты могут различаться лишь по степени приспособленности к конкретной среде.

И наконец, отношения между физическими или психическими чертами и наследственностью оказались куда сложнее, чем ожидали. Евгеники вроде Гальтона надеялись отбирать людей по комплексным фенотипам – сочетанию интеллекта, высокого роста, красоты и нравственности. Они считали, что так проще всего культивировать гены этих качеств. Но фенотип не определяется однозначно одним геном. Отбор по фенотипам – это ущербный способ обеспечить генетический отбор. Если за конечные характеристики организма совместно отвечают гены, среда, разнообразные стимулы и фактор случайности, то для улучшения интеллекта или внешности будущих поколений евгеникам пришлось бы учитывать и регулировать вклад каждого из этих факторов.

Каждое из открытий Добржанского было мощным аргументом против злоупотреблений в генетике и человеческой евгенике. Гены, фенотипы, отбор, эволюция связаны друг с другом нитями довольно общих законов – но несложно представить, что эти законы можно понять неправильно или исказить. «Ищите простоты, но не верьте ей», – когда-то советовал своим студентам Альфред Норт Уайтхед, математик и философ. Добржанский стремился к простоте – но жестко предостерегал с позиций морали от чрезмерного упрощения генетической логики. Однако, погребенные в учебниках и научных статьях, эти открытия будут проигнорированы мощными политическими силами, которые вскоре пустятся в самые извращенные генетические манипуляции на людях.

Трансформация

Если «академическая жизнь» привлекает вас как способ бегства от реальности, не идите в биологию. Эта область – для желающих узнать жизнь как можно ближе.

Мы отрицаем, что <…> генетики увидят гены под микроскопом. <…> В основе наследственности не может лежать какое-то особое самовоспроизводящееся вещество.

Плод примирения генетики с эволюционным учением получил имя Синтетической теории эволюции[344], [345], или, в более торжественном варианте, Великого синтеза[346]. Но хотя генетики и радовались объединению концепций наследственности, эволюции и естественного отбора, материальная природа гена оставалась загадкой. Гены описывались как «частицы наследственности», но это определение ничего не говорило о химической или физической сущности этих «частиц». Морган представлял себе гены в виде «бусин на нитке», но даже он не предполагал, каким может быть физическое воплощение этого образа. Из чего состоят «бусины»? Какова природа «нити»?

Материальная природа гена никак не открывалась биологам отчасти потому, что им не удавалось выцепить его как химическое вещество. В мире живого гены, как правило, передаются вертикально – от родителей к детям или от материнских клеток к дочерним. Благодаря вертикальному переносу мутаций Мендель и Морган могли изучать действие генов, анализируя закономерности наследования кодируемых ими признаков (например, картину передачи признака «белые глаза» в поколениях мух). Но с изучением вертикального переноса связана одна проблема: ген никогда не покидает живой организм или клетку. При делении клетки ее генетический материал удваивается и распределяется между формирующимися дочерними клетками, не выходя за пределы клеточной оболочки. Во время этого процесса гены остаются видимыми биологически, но непостижимыми химически, поскольку заперты в черном ящике клетки.