Андрей Шляхов - Генетика на пальцах

Короче говоря, если вы правильно спланировали эксперимент и правильно его провели, но получили при этом неожиданный результат, то вы явно чего-то не учли.

То, что морфогены находятся не в ядре, а в цитоплазме, было доказано в экспериментах с цитоплазмой дрозофилы. Дело в том, что яйцо дрозофилы, подобно яйцам большинства насекомых, в своем развитии проходит стадию синцития – неполного разграничения клеток, при котором обособленные участки цитоплазмы с ядрами связаны между собой так называемыми цитоплазматическими мостиками, которые правильнее было бы назвать «цитоплазматическими каналами», ведь цитоплазма жидкая, а не твердая.

Несколько тысяч ядер в яйце дрозофилы лежат в единой необособленной цитоплазме, которая при своем физическом единстве все же различается по содержанию. Так, например, цитоплазма в заднем сегменте яйца называется полярной плазмой, поскольку находится у условного полюса. Ядра, расположенные в полярной плазме, дают начало половым клеткам. Но если ввести полярную плазму в другую область яйца, где ее (и половых клеток) в норме быть не должно, то в этой области начнут развиваться половые клетки. Вот вам и доказательство определяющей роли цитоплазмы в выборе пути клеточного развития.

Гены материнского эффекта управляют считыванием генетической информации опосредованно. Они запускают экспрессию мастер-генов (это название можно перевести с английского как «ген-господин»), мастер-гены, в свою очередь, запускают экспрессию регуляторных генов, ну а те уже управляют экспрессией структурных генов, с которых считывается информация, необходимая для синтеза белков. Такая сложная иерархия позволяет осуществлять тонкую и точную регуляцию непростого процесса развития многоклеточного организма. Сложная многоступенчатая система устойчивее, она имеет больше компенсаторных возможностей, нежели простая система. Вот простейший пример. В большом магазине всегда найдется кем заменить заболевшего продавца, а в газетном киоске, где всего один продавец, замена представляет крупную проблему.

Можете ли вы дать определение эволюции? Придумайте свой вариант, а затем сравните его с научным, «официальным», и оцените степень расхождения. Трех минут вам будет достаточно?

Эволюцией [59]   От латинского evolutio – «развертывание», «развитие». называется естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием приспособления организмов к внешним условиям, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.

Вспомним, что популяцией называется совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории и частично или полностью изолированных от особей других аналогичных групп того же вида. Популяция обладает общим генетическим фондом. Особи, составляющие одну популяцию, могут свободно скрещиваться между собой, поскольку внутри популяции отсутствуют изоляционные барьеры.

Примером популяции могут служить караси, обитающие в одном пруду.

Экологической системой (сокращенно – экосистемой, или биогеоценозом) называют совокупность организмов разных видов, проживающих на одной территории и связанных между собой и с окружающей их неживой природой обменом веществ и энергии.

Экосистемы складываются из разных популяций!

Примером экосистемы может служить пруд со всеми его обитателями, растениями и животными.

Напрашивается вопрос: почему в определении эволюции упомянуты популяции, а не биологические виды? Ведь именно вид является основной структурной единицей биологической систематики живых организмов. Проще говоря, все живое биологи делят по видам.

Дело в том, что у биологической систематики и эволюционной биологии, которая занимается изучением эволюционного процесса, разные задачи и разные структурные единицы. У биологической систематики – виды, а у эволюционной биологии – популяции. Очень важно понимать, почему именно популяции стали структурными единицами эволюции.

Давайте разбираться.

В процессе эволюции биологические виды изменяются, это бесспорно. Концепция естественного отбора, основного механизма эволюции, изложена в книге Дарвина, которая называется «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». Иначе говоря, эволюция – это процесс развития, процесс изменения генотипов. Эволюционной биологии нужна другая структурная единица, в которой будут изменяться генотипы, то есть будет наблюдаться эволюционное развитие.

Биологический вид?

Биологический вид тоже не может быть принят за единицу эволюции, поскольку в большинстве случаев виды делятся на изолированные популяции, в которых эволюционные процессы могут протекать по-разному, в разных направлениях, вплоть до образования других видов и родов. Роды, виды и подвиды, произошедшие от разных популяций одного и того же вида, могут иметь множество отличий. Сравните представителей двух родов – африканского слона и индийского слона – и оцените разницу.

Что движет эволюцию вперед?

Появление потомства с признаками, отличающимися от признаков родителей. А потомство получается в результате скрещивания. Следовательно, особи, образующие структурную единицу эволюции, должны иметь возможность свободного скрещивания между собой.

Внутри популяции нет барьеров, препятствующих скрещиванию.

Популяция представляет собой непрерывный ряд поколений и характеризуется как наследственностью, так и изменчивостью.

Популяция – самая мелкая из групп особей, способная к эволюционному развитию. Так что другой структурной единицы эволюции, кроме популяции, быть не может.

Изоляционные барьеры, препятствующие скрещиванию, отделяют популяции друг от друга. Важно понимать, что для каждого вида существуют свои изоляционные барьеры. Горная цепь или широкая река могут быть барьером для зайцев или, скажем, кабанов, но не для многих птиц. Популяция – видовое понятие! Запомните это и не путайте популяции с экосистемами.

Этот раздел генетики, который изучает распределение частот аллелей в популяции, а также их изменение под влиянием движущих сил эволюции, называется популяционной генетикой.

К движущим силам эволюции мы вернемся чуть позже, а пока ознакомимся с синтетической теорией эволюции.

Сразу же после своего возникновения дарвинская теория естественного отбора начала подвергаться критике со стороны принципиальных ее противников. Принципиальные противники отличаются от обычных критиков отсутствием объективного подхода. Они критикуют не по существу, не по делу, а из принципа – так не может быть, потому что так не может быть никогда!