Александр Никонов - Эволюция на пальцах

— наследственность;

— изменчивость;

— отбор.

Если эти три штуки есть в системе, значит, можно сказать, что в ней идёт эволюция по Дарвину. Давайте же с каждым из этих пунктов неспешно разберёмся: каждый из них по-своему прекрасен.

Наследственность. «Ты на кого больше похож, на папу или на маму?» — такой вопрос иногда задают взрослые дяди и тети детям. Ребенок обычно отвечает, не задумываясь, а задуматься бы стоило — почему вообще он должен быть на них похож? Он же самостоятельная личность, а не кусок, понимаете ли, мамы или папы!

Так вот, дорогие мои, биология уверенно утверждает: кусок! В том и состоит главная идея природы, что признаки родителей передаются детям. Не просто видовые признаки — две руки, две ноги и голова, — а конкретные детали, присущие родовой линии: нос картошкой, голубые глаза, группа крови, склонность к раннему облысению, музыкальный талант, высокий рост, черты лица и прочее.

Хотя все существа одного вида и имеют общие видовые признаки, однако в мелких деталях внешнего и внутреннего строения отличаются. Вот эти-то детали — анатомические или поведенческие — и передаются потомкам от их родителей. Поэтому когда дяди и тети говорят, что вы просто копия мамы или папы, пожмите плечами и объясните: «а что вы хотели, биология!»

Изменчивость. Поскольку мы живем в физическом мире, в котором неопределенность и непредсказуемость заложены в саму структуру бытия (об этом читай в моей книге «Физика на пальцах»), важно запомнить: в этом мире всегда есть и будут ошибки. В этом мире ничего нельзя гарантированно скопировать в абсолютной точности, всегда будут небольшие расхождения между копией и оригиналом. Мир несовершенен. И слава богу, зато он существует!

В книге информация записывается буквами. А где и на чём записана информация о человеке, о его индивидуальных признаках? Ведь где-то же должны содержаться сведения о том, что у ребёнка будут голубые глаза, как у мамы, и нос картошкой, как у папы? Когда в утробе матери формируется и строится тело будущего младенца, на основании каких планов оно строится? Где эти планы зафиксированы?

Записи обо всех наших признаках и особенностях содержатся внутри каждой нашей клетки — в самом её центре, в ядре. У человека триллионы клеток, и в каждой из них есть информация обо всем человеке. «Буквами», которыми записывается информация о нас внутри нас, служат наборы химических соединений. Они называются аминокислотами. Всего этих «букв» двадцать. Химический алфавит. Из аминокислотных «букв» составляются «слова», в которых закодированы некие признаки — например, цвет глаз. Эти «слова» — наборы сцепленных между собой аминокислот — именуются генами. Всего генов около тридцати тысяч, и их сочетание описывает всю конструкцию человека.

«Слова»-гены составляют собой «книгу» с полной записью о каждом из нас. Точнее, не «книгу», а «свиток», поскольку для компактности скручены в двойную спираль — знаменитую спираль ДНК. Аббревиатура ДНК расшифровывается как дезоксирибонуклеиновая кислота. Это длиннющая, напоминающая плотно завитую пружинку молекула, которая состоит из многих миллиардов атомов. Молекулу эту простым глазом, конечно же, не увидеть, да и в обычный оптический микроскоп не увидеть тоже. Но если бы можно было развернуть молекулу ДНК, она бы вытянулась в нить длиной в два метра, то есть из микрообъекта сразу стала бы макрообъектом. И всё потому, что в ней записан колоссальный объем информации — всё о целом человеке!

Рис. 8. Здесь показан маленький фрагмент молекулы ДНК. Цветные шарики — это атомы, составляющие молекулу. Мы видим две спирали, соединенные молекулярными мостиками

Вы можете спросить: как с помощью химических веществ записать сведения о цвете глаз, например, или росте, которого достигнет взрослый человек? Ну а чем ещё, кроме химических веществ, природа могла записать информацию о существе, состоящем из химических веществ? Человек состоит из записи о себе и эту запись старается воспроизвести в своих потомках. Половина записи о признаках достаётся ребенку от отца, половина от матери, поэтому ребенок имеет какие-то свойства и черты обоих родителей. Ушки от мамы, носик от папы… В этом и есть суть полового размножения, о котором вам с удовольствием расскажут мама и папа. А я пока про молекулы продолжу.

Как происходит копирование информации, записанной в спиральном свитке ДНК? Ведь организм в утробе матери растёт, его клетки делятся, а мы знаем, что в каждой клеточке содержится вся информация об организме. Как она попадает в новую клетку, отделившуюся от прежней?

Рис. 9. Одна клеточная машинка режет ДНК вдоль, две другие достраивают развитые нити до полных. Так происходит репликация (копирование) наследственной информации

Природный ксерокс работает следующим образом. Специальный молекулярный механизм, который содержится в клетке, подъезжает с торца к молекуле ДНК и начинает резать ее вдоль, как бы распуская спирали ДНК. Это напоминает расстегивание застёжки-молнии, по которой едет замочек. Получаются два свободных конца, две свободных нитки, к которым тут же достраиваются плавающие в окружающем водном раствора комплементарные пары молекул, — «буквы». И через некоторое время вместо одной материнской молекулы ДНК получаются две дочерние.

Рис. 10. После того, как клеточные механизмы распустят молекулу ДНК вдоль, к разным её участкам могут присоединиться только определённые молекулярные кусочки — для достройки свободных нитей опять до полной спирали (точнее, двух полных спиралей)

Молекула ДНК устроена так, что «слова» и «буквы», которые стоят в ней напротив друг друга в двух спиралях, могут притянуть к себе только парные «слова» и «буквы», поскольку подходят друг к другу, как ключик к замочку. Это схематически изображено на рисунке ниже.

В общем, и захочешь при сборке ошибиться — не ошибешься: «ключик» к «замочку» не подойдёт. Но иногда ошибки все-таки случаются: к счастью, наш мир несовершенен, иначе он не смог бы развиваться, да и вообще вряд ли существовал бы. Эти ошибки происходят крайне редко: на десяток миллионов копирований ДНК — одна ошибка. Ошибки и сбои называются мутациями. Запомните это слово. Мутации обеспечивают изменчивость организмов в природе. Ошибки — двигатель прогресса!