Древо жизни

Совокупность всего живого на Земле, от сотворения до наших дней, мы привычно называем древом жизни. А почему, собственно, древо? Почему не куст? Звучит ничуть не хуже: куст жизни… Иначе говоря, жизнь предстает в этой метафоре многокорневой системой, все веточки и побеги которой так или иначе равноценны.

В самом деле, не равноценны ли перед «природы вечным ликом» насекомое с его удивительными инстинктами и млекопитающее, моллюск с его необычайно развитым мозгом (осьминог) и шимпанзе, да хоть бы и сам человек? Французский мыслитель-интуитивист, лауреат Нобелевской премии Анри Бергсон вообще ставил инстинкт выше интеллекта. Он писал: «Интеллект характеризуется природным непониманием жизни. Наоборот, инстинкт отливается по форме жизни. В то время, как интеллект трактует все вещи механически, инстинкт действует, если можно так выразиться, органически. Если бы пробудилось спящее в нем сознание, если бы он обратился вовнутрь на познание, вместо того чтобы переходить во внешние действия, если бы мы умели спрашивать его, а он умел бы отвечать, он выдал бы нам самые глубокие тайны жизни… Существуют вещи, которые интеллект способен искать, но которых он сам по себе никогда не найдет. Только инстинкт мог бы найти их, но он никогда не станет их искать».

У пчелы нет разума, но инстинкты обеспечивают с максимальной надежностью весь цикл ее существования. Тогда как интеллект на каждом шагу заводит человека бог весть куда. Разум подавляет в нас инстинкты; они не сочетаемы с интеллектом: «То, что есть в инстинкте существенного, не может выразиться в интеллектуальных терминах и, следовательно, не может быть анализировано». Человеку суждено, по Бергсону, быть отброшенным в процессе эволюции, как некогда динозаврам, а до них – трилобитам и панцирным рыбам. Ни малейших преимуществ нам не дано, напротив. «В общем, эволюция старается идти, насколько возможно, в прямом направлении, но каждое специальное развитие представляет круговой процесс. Как вихри пыли, поднятые пролетевшим ветром, живые существа вращаются вокруг самих себя, отставая от великого потока жизни».

Поток этот слепо стремится вперед; все, что ни возникает на мгновение в нем, тут же исчезает в очередном водовороте.

Тогда как «древо жизни» – метафора, позаимствованная нами из первой же ветхозаветной книги – «Бытие», – подразумевает единый ствол, развития с четким расположением на нем ветвей – пониже и повыше, с верхушечной точкой роста (термин ботаники); воздыманию ее к небу служат разом и ветви, и листья, и корни.

Проще говоря, «дочеловеческая» природа как бы лишь предыстория мироздания (во всяком случае жизни на Земле). Его подлинное бытие связано с нашим появлением, с осознанием человеком окружающего мира. Мы и есть вершина жизни. Как бы задуманы изначально.

Биологическая систематика выясняет развитие более сложных форм из простых: из одноклеточных, простейших (они так и называются), возникли кишечнополостные (представьте комок клеток в виде мячика с дыркой; сомните его так, чтобы образовалась двухслойная полусфера – «зонтик медузы», упрощенная модель кишечнополостного животного); из последних – черви, которые, в свою очередь, дали начало моллюскам и членистоногим…

Одна прямая линия развития? Нет, это только так кажется.

Позвоночные, скажем, произошли не от членистоногих, как вроде бы показывает схема, – от ракообразных, пауков, насекомых, а от каких-то гораздо более примитивных форм, наподобие ланцетника… А у лишайника и вовсе два предка: гриб и водоросль. Клетки нашего тела, по некоторым предположениям, тоже симбиотического происхождения: несколько «предорганизмов» в одной оболочке. Митохондрии будто бы существовали когда-то самостоятельно…

Ну никак не выстраивается стройное древо эволюции. Тем более что почти с самого начала ствол разделился на две по меньшей мере равномощные ветви: миры растительный и животный.

Возникают серьезные сомнения в правомочности привычной метафоры – «древо жизни». Академик-палеонтолог Б.Соколов считает, что «эволюционное развитие шло не одним-единственным путем, и мы не знаем, как связать родственные стволы многих беспозвоночных: ниже границы кембрия (более полумиллиарда лет назад) сейчас опущены корешки целого ряда ветвей эволюционного древа – они не сходятся… И сойдутся ли вообще?!»

Какое уж тут древо?.. Наверное, все-таки многокорневой куст? И гомо сапиенс на этом «кусте жизни» лишь один из побегов? Появление его – лишь случайность, исчезновение когда-нибудь никем не будет замечено: некому будет зафиксировать этот факт. Английский научно-документальный фильм «Хроника Хеллстрома» демонстрирует фантастическую приспособляемость насекомых. Они процветают в условиях, в которых человек выжить не может. Они гораздо древнее всех млекопитающих и, по уверению авторов картины, переживут нас. Заключительные кадры – предсказание: человечество вымерло, как некогда гигантские рептилии. Земля – царство насекомых…

Человек произошел от обезьяны (от общих с ней предков) – это уж точно. А если заглянуть глубже, в самый корень? Независимо ни от каких наших рассуждений человек – этот великолепный итог эволюции, по крайней мере на данный момент, – произошел от одноклеточных организмов. Простейшие, самые дальние наши предки, все еще процветают рядом с нами, на поверхности нашего тела и внутри нас тоже. Расплодившись, они вполне способны погубить каждого из нас, и тогда кажется, будто они берут над нами верх.

Микроскоп подтвердит, что в принципе эти наши предки устроены так же, как и любая клетка организма человека. Правда, каждая из миллиардов клеток, составляющих сложный организм, кроме обычной для ее жизнедеятельной функции, несет и особую, возникшую в ходе эволюции: вырабатывает гормон, проводит нервный импульс, переносит кислород по току крови, служа таким образом всему коллективу клеток – организму в целом.

У клетки, некогда автономной, самообеспечивавшейся, появились какие-то новые обязанности. Уже и для собственного прокормления она нуждается в сотрудничестве других клеток, в кооперации. Вне единого организма таких специализированных клеток вы уже не встретите; сами по себе они не выживут, погибнут.

Откуда же у клетки эти новые способности? Прежде ведь их не было… Естественный отбор отбирает нечто уже готовое. А как оно возникло, это нечто? Как прикоснуться к самой сути жизни?

Зародыш в икринке, в яйце или, как у млекопитающих, в теле матери развивается долго, иной раз до года и даже больше. И если рассматривать его в последовательные моменты созревания – спустя час, сутки, неделю, месяц, – увидим непрерывно нарастающую сложность живой конструкции. Вот оплодотворенная клетка, вот уже целый комочек, подобный примитивным кишечнополостным, вот уже нечто вроде рыбьего малька или уже, пожалуй, головастика… На каком-то этапе зародыши всех млекопитающих – и человека тоже – почти не отличимы друг от друга, но более примитивная форма остановится в своем развитии раньше (вот и готовый организм – карась или лягушка), тогда как более сложная продвинется дальше.

Еще в XYIII веке, столетие спустя после изобретения микроскопа, так называемые преформисты полагали, что в человеческом сперматозоиде содержится чрезвычайно маленький человечек, а в нем, в свою очередь, другой – и так до бесконечности. Один из основоположников экспериментальной физиологии Альбрехт фон Галлер, набожный христианин, даже подсчитал, что в яичниках библейской праматери Евы было не менее 200 миллиардов крохотных человечков, вереницей вложенных друг в друга на манер матрешек.

В наш век генетики те, кто попытался бы фантазировать таким же образом, сочли бы, что в зародыше человека содержится зародыш обезьяны, а в нем – зародыш более примитивного примата, близкого к грызунам, а в нем, в свою очередь, – зародыш рептилии, вплоть до простейшего организма, одноклеточного, внешне похожего на половую клетку, но без этой способности развернуться в необычайно сложный многоклеточный и даже разумный организм.

И впрямь наша зародышевая клетка заключает в себе «летопись» истории жизни на планете. И, превращаясь в организм, раскрывая потенцию, заложенную в нее, она демонстрирует нам, как в быстро прокручиваемой киноленте, последовательно длинный ряд предков. Онтогенез – индивидуальное развитие повторяет филогенез – эволюцию живой материи.

Что же подсказывает оплодотворенной клетке, какие стадии следует ей пройти, на какой остановиться, раскрывшись в сложнейший, столь не похожий на первоначальную клетку организм – в муху, в крокодила, в человека? Полная информация, надо думать, с самого начала была заключена в ней, закодирована в хромосомной структуре. Естественно, в рыбьей икринке заключена большая информация, чем в зародыше медуз, возникших на планете гораздо раньше, но меньшая, чем, скажем, в курином зародыше.

Значит, все развитие живой природы можно рассматривать как процесс накопления наследственной информации – но, конечно, не строго арифметического прибавления к уже имеющейся. Современные трехпалые амфибии раньше были пятипалыми, и естественно было бы предположить, что у зародыша лягушки закладываются поначалу пять пальцев, два из которых затем редуцируются. Так и полагали, пока не выяснили, что три пальца закладываются изначально. Ген пятипалости, возможно, трансформировался, но еще на молекулярном уровне, и эту трансформацию, вероятно, можно проследить.

Почему я утверждаю это? Потому что накопление генетической информации – свойство, настолько общее для всей живой материи, что можно будет когда-нибудь расположить все биологические формы по восходящей (разумеется, с боковыми тупиковыми ответвлениями) в зависимости от содержащейся в каждой из них информации. Так, по некоторым современным подсчетам, сравнивая бактерию и млекопитающее, мы видим возрастание общего объема генетической информации примерно в 100 тысяч раз…

Здесь невольно напрашивается аналогия с Периодической системой Менделеева, где элементы располагаются по возрастающей сложности в зависимости от заряда их атомных ядер…

Итак, эволюция есть процесс накопления информации. Схематически это можно представить как неуклонное наращивание генной цепочки, хотя действительность гораздо сложнее. У некоторых видов содержание ДНК в клетках больше, чем у человека.Так что нельзя, по-видимому, отождествлять информацию с ее химическим носителем – молекулой впрямую, как нельзя выбрать содержательную книгу лишь по ее толщине.

Здесь мы подошли к щекотливому моменту. В свое время псевдонаучная демагогия Трофима Лысенко привела к тому, что биологи до сих пор всеми силами открещиваются от какой бы то ни было возможности – хотя бы теоретической – влияния образа жизни на наследственность. Но вот энтомолог-практик Г.Шапошников, доктор биологических наук, как-то случайно нарушил это табу. Изменив питание тлей, он вывел неизвестный природе вид этих насекомых. Работа была опубликована в авторитетном энтомологическом обозрении, докладывалась на международном конгрессе.

Сам ученый не делал никаких теоретических выводов из установленного им факта, но похоже все-таки, что именно среда (в данном случае питание) привела к кардинальной изменчивости организма. Причем благоприобретенные признаки переходят следующим поколениям, наследуются. Более того, новая форма тлей, как и положено отдельному виду, потеряла способность производить потомство со своими столь недавними предками.

Новый вид, выведенный путем внешних воздействий? Собственно, почему бы и нет? (Хотя случай с тлями может на поверку оказаться в конце концов ошибкой). Один из создателей первых компьютеров Джон фон Нейман математически строго показал, что самовоспроизведение машины возможно, если в нее заложена соответствующая программа. Но для того чтобы дочерняя машина воспроизвела очередную, в машине первого поколения должно быть предусмотрено устройство, копирующее программу и вводящее ее потомку.

То есть смена поколений, подобная биологической, невозможна без раздельных операций – воспроизведения программы и построения «тела». Первое – генотип, совокупность наследственных при* знаков организма, второе – фенотип, их реализация в готовом «сооружении». Понятно, то и другое не соединишь безусловным знаком равенства. Фенотип есть реалиация генотипа в конкретных условиях среды: какие-то частности могут недопроявиться, исказиться, вовсе исчезнуть.

Но развитие организма есть постоянное взаимодействие его наследственной структуры и внешних факторов. Половые железы, как и все системы организма, строятся из «фенотипической» ткани, то есть из клеток, так или иначе взаимодействовавших со средой. И можно, вероятно, допустить, что продукты половых желез тоже несут на себе отпечаток проявившегося в конкретных условиях фенотипа, внешней среды.

Ведь внутренняя среда организма для погруженной в нее клетки является внешней. И естественный отбор идет не только на уровне особей, но и внутри их, на клеточном уровне. В чем проявляется удачная мутация отдельной клетки? В ее более активной жизнедеятельности, выгодной организму в целом. Но высокая активность подкрепляется повышенным потреблением кислорода, питания, сопровождается усиленным выделением отходов и бурным размножением, органичивающим возможности клеток-соседей. Тогда как ослабевшие или отмирающие клетки распадаются, служат в конечном счете пищей другим и наконец выводятся вон.

Все это характерно и для клеток, составляющих половые железы. Определенный отбор происходит и здесь. Да и на само наследственное вещество, святая святых, могут воздействовать внешние силы: радиация, химические реагенты, в частности алкоголь… Знаем ли мы порог этих влияний? А если нет, то нельзя ли предположить, что генетический код усложняется все-таки под натиском внешней среды? Не уподобляется ли он записной книжке, постоянно заполняемой информацией? Когда же книжка переполняется записями, в нее вклеивают новые страницы…

Генетики решительно возражают против такой версии. И предлагают свои. Вот одна из авторитетнейших – заведующего лабораторией молекулярной биологии развития Института биологии имени Н.К.Кольцова доктора медицинских наук Л.Корочкина: «В последнее десятилетие были обнаружены так называемые прыгающие гены, которые в буквальном смысле способны перепрыгивать с места на место, вклиниваясь в самые неожиданные участки хромосом. Причем курсировать гены-путешественники могут не только внутри своего генома; они внедряются и в чужой, осваивая территорию другого вида.

Кочующий ген предпочитает мигрировать не один, а с попутчиками: отправляясь в путь, увлекает за собой часть ДНК. Конечно, на внезапный вояж решиться не так-то просто. Поэтому к гену-попрыгунчику присоединяется не любой участок ДНК, а более или менее свободный от повседневных забот. Есть в ДНК такая часть, которая не работает – не кодирует синтез белков, а взяла на себя особую функцию – регулирование временных темпов созревания различных частей эмбриона и его тканей в процессе индивидуального развития.

Не этим ли перемещениям мы обязаны пертурбациями в эволюции? Выпадение кусочка такой ДНК или внедрение туда, где раньше ее никогда не было, вызывает серьезные и необратимые изменения в организме. Могут сдвинуться сроки появления какой-то ткани, органа, и они будут развиваться уже по-другому, а от этого, в свою очередь, зависят другие важные моменты развития организма, ведь все эти изменения жестко сцеплены между собой.

Появление новых, неожиданных комбинаций ДНК может привести к возникновению «уродов», особей с совершенно неожиданными свойствами. Среди своих сородичей они будут выглядеть белыми воронами. Конечно, большинство таких монстров окажутся в естественной среде нежизнеспособными, погибнут в мире, не желающем принять непривычное. Но один какой-то – счастливчик! – может получить преимущества при изменениях окружающей среды и выживет. Вот вам и новый вид – новый скачок в эволюции. Эти счастливые монстры и могут оказаться одним из ее двигателей!»

Итак, по мнению ученого, эволюция движется скачками. Мысль эта не нова. «Первая птица вылетела из яйца динозавра».

Заметили ли вы высказанную только что еретическую идею, в сущности, решительно порывающую с классической генетикой? Ген – «авантюрист» способен, оказывается, покидать свой геном, внедряться в чужой, «осваивая территорию другого вида». Как же это возможно? Ведь не ветром же он переносится?

Как знать!.. Быть может, и ветром тоже… В британском справочном издании, вышедшем в 1977 году, хладнокровно, как о решенном давно вопросе, отмечается: «Размножающиеся вирусы могут по ошибке („Слушайте! Слушайте!“ – закричали бы тут в английском парламенте наиболее темпераментные его члены) захватить часть генетического материала жертвы и перенести его в следующую клетку, где он включается в генетический материал нового хозяина. В результате подобной трансдукции могут быть переданы специфические гены из одной клетки в другую». Но ни слова о том, что клетки могут принадлежать не только разным организмам, но даже и разным видам.

Когда такую – примерно! – идею стал развивать доктор биологических наук из Киева В. Кордюм, среди маститых эволюционистов начались споры. Вообще-то сама возможность переноса генов от одной особи к другой была установлена давно. Но никто еще не выступил со столь решительным заявлением, как В.Кордюм: «Дарвинизм – классический и современный – единственной движущей силой эволюции признает естественный отбор. Я же доказываю, что существует и вторая движущая сила эволюции – так называемый горизонтальный перенос наследственного материала, при котором он передается не только от родителей к потомству (так сказать, вертикальный перенос), но и между любыми (!) живыми существами. Естественный отбор является в основном движущей силой эволюции приспособительной, а горизонтальный перенос обеспечивает развитие живого по пути усложнения. В природе обе эти составляющие развития действуют вместе, дополняя друг друга.

Дискуссии, впрочем, затрагивали и факты, которые сам Кордюм не считал экспериментально установленными. Вот мнение вице-президента Академии наук Украины К.Сытника: «Последние годы отмечены выдающимися открытиями в генетике и генной инженерии. Может даже возникнуть ситуация, когда практика будет опережать теорию, питая мысль ученых фактами для новых гипотез и построений. Концепция В.Кордюма, по моему мнению, одна из таких новорожденных. Нынешний поток сведений о глубинных процессах в живой материи действительно полноводен настолько, что способен поставить под сомнение некоторые положения в системе общепринятых взглядов на природу… Убедительно объяснить и доказать причины возникновения фантастического разнообразия живого и растительного мира на нашей планете Дарвин не смог. Как истинный гений науки он не переоценивал возможности своей теории и лучше, чем кто-либо другой, понимал ее недостатки, знал слабые места. Допускаю, что обмен генами содействовал возникновению многих видов организмов. Но где неоспоримые доказательства, что здесь „сработал“ именно этот механизм природы, а не иной? Тут вместо фактов – логика автора монографии „Эволюция и биосфера“.

В этом смысле В.Кордюм действительно уязвим. Он логически свел воедино чужие находки и открытия, сделал свои выводы. Но пока специалисты углубляются каждый в свою область знаний, как землекопы в грунт, должен ведь кто-то быть наверху, чтобы по выбросам породы из разных ям составить некую общую картину. И Кордюм находит в специальной литературе поразительные примеры того, как зародыш, изолированный от бактерий и вирусов, развивается в сущего генетического уродца. Так что же, привнесенная извне информация необходима для нормального развития и существования какого бы то ни было организма?

Да, утверждает автор новой гипотезы. И настаивает на том, что и человек является симбиозом самых разных наследственных структур. Таковы, например, митохондрии, крохотные энергостанции внутри каждой клетки сложного организма, тогда как в самых примитивных их еще нет (функции энергоснабжения берет на себя клеточная мембрана). Не прижились ли они с коренной ДНК, как водоросль с грибом в лишайнике? Не самостоятельные ли это в прошлом бактерии? Считают же многие ученые, что и хлорофилл высших растений привнесен в их клетки самостоятельной водорослью…