Ли Дугаткин - Как приручить лису (и превратить её в собаку). Сибирский эволюционный эксперимент

В конце своего доклада Дмитрий сообщил, что сейчас, спустя 20 лет после начала эксперимента, на ферме содержится около 500 доместицируемых взрослых самок, 150 взрослых самцов и 2000 детенышей, многие из которых проявляют признаки одомашненности. Он завершил выступление следующей будоражащей воображение мыслью: созданная им теория дестабилизирующего отбора и доместикации «применима, конечно, и к человеку». Развивать эту идею дальше Беляев не стал, и слушатели, выходя из зала, терялись в догадках, что именно он имел в виду.

Мысль о том, что эволюция человека могла идти, в сущности, тем же путем, что и одомашнивание собаки, козы, овцы, коровы и свиньи, была, мягко говоря, провокативной. Можно ли считать человека своего рода «одомашненной обезьяной»? За несколько лет до Московского конгресса были обнародованы удивительные результаты генетического анализа, согласно которым наш вид чрезвычайно сходен с шимпанзе, видом, и раньше считавшимся нашим ближайшим родственником среди животных. Крайне высокая степень генетического сходства предполагала, что глубокие различия между человеком и шимпанзе, как в физиологии, так и в мыслительных способностях, не могут объясняться только генами.

В 1975 г. журнал Science опубликовал статью Мэри-Клер Кинг и А. С. Уилсона, в которой сообщалось, что «расшифрованные на сегодняшний день последовательности полипептидов у человека и шимпанзе в среднем идентичны на 99% и более». По мнению авторов, это означало, что различия между двумя видами определяются не накоплением в их геномах мутаций, закрепленных естественным отбором, а в основном различиями в активности генов {82} 82 M. King and A. Wilson. “Evolution in Two Levels in Humans and Chimpanzees”. Science 188 (1975): 107–116. Хотя в тексте явно шла речь об изменениях в экспрессии генов, авторы все-таки ссылались на изменения, вызванные точечными мутациями. . Этот вывод прекрасно соответствовал беляевской концепции дестабилизирующего отбора. Дмитрий считал, что резкие преобразования, произошедшие с одомашниваемыми животными, были вызваны не появлением новых мутаций и их последующим закреплением путем естественного отбора (хотя Беляев не был склонен полностью отрицать значение этого процесса), а изменением активности уже существующих генов, что прямо влияло на результат их действия. Подтверждалось ключевое положение беляевской теории: активность гена может быть блокирована, разблокирована или еще каким-нибудь образом изменена так, что один и тот же ген будет производить различные эффекты: например, вызвать появление необычной окраски меха, или изогнутого хвоста, или, наконец, доброжелательности к человеку.

Чем лучше исследователи понимали, насколько сложен процесс передачи информации от генов к «конечному продукту», например при посредстве гормонов, тем чаще они произносили термин «экспрессия генов». По мере того как совершенствовалась исследовательская техника и углублялось понимание сложных клеточных процессов, генетики осознавали, что экспрессия генов не очень похожа на простой процесс автоматического «считывания» информации с генетического кода. Эта информация могла модифицироваться, а сам процесс – приостанавливаться или ускоряться. Цитологи выяснили, что производство клеткой белков, гормонов, ферментов и других веществ, кодируемых генами, происходит с участием небольшой органеллы, названной рибосомой. Вмешательство в ее работу приводит к тому, что выработка вещества может снизиться или возрасти. Экспрессию генов стали понимать как процесс, в результате которого клетка изменяет количество производимого ею вещества – белка, гормона, фермента или другого. Даже небольшие вариации в экспрессии могут оказывать серьезное влияние на физиологию животного и его жизненные функции. Как полагал Беляев, именно определенные изменения в экспрессии генов могут объяснить, почему в эпифизе ручных лис стало вырабатываться так много мелатонина и почему этот гормон, даже находясь в вязкой форме и не попадая в кровяное русло, сильно влияет на их репродуктивное поведение.

Последующими исследованиями было установлено, что на экспрессию генов оказывает влияние множество факторов, включая факторы внешней среды, и происходит это разными путями. Вспомним один из массы подобных примеров – воздействие солнечного света на выработку гормона мелатонина. Точно так же может быть модифицировано и «расписание» работы генов. Например, небольшие участки «некодирующей» ДНК, не связанной с производством какого-нибудь вещества, могут изменять время «включения» и «отключения» генов в ходе онтогенеза. Видимо, подобные изменения в сроках активации генов и определили те морфологические новшества у экспериментальных лис, которые все чаще отмечались в 1970-е гг. Белая «звездочка», впервые отмеченная в 1969 г. на лбу одного лисенка, в последующих поколениях стала встречаться все чаще и чаще. И специалисты по эмбриологии, работавшие в Институте цитологии и генетики, уже могли объяснить, почему это происходит. Когда Дмитрий и Людмила внимательно изучили эти «звездочки», выяснилось, что каждая из них состоит из небольшого, от трех до пяти, числа белых волосков. Проведя тщательный анализ родословных, они убедились, что этот признак не возникает как результат новой мутации в генах: число особей со «звездочками» увеличивалось слишком быстро, чтобы мутации могли быть этому причиной. Надо было искать другое объяснение, и эмбриологи нашли его. Оказалось, всему виной временной сдвиг одной из фаз развития эмбриона. К тому времени эмбриологи уже научились прослеживать миграцию клеток в теле зародыша по мере его развития. Одни клетки мигрируют в верхнюю часть позвоночного столба и становятся клетками мозга, другие дают начало сердцу и так далее. Работавшие в Институте цитологии и генетики эмбриологи установили, что появление белой «звезды во лбу» определяется временем, когда клетки, отвечающие за окраску шерсти, начинают мигрировать, чтобы стать в конце концов клетками кожи. В норме миграция этих клеток происходит между 28-м и 31-м днями развития зародыша, но у лисят со «звездочками» этот период сдвинулся на два дня позже. Данная задержка и приводила к «ошибкам» в определении цвета, и волоски, возникшие из этих клеток, становились белыми.

Из этого Дмитрий и Людмила заключили, что начало клеточных миграций диктуется химическими веществами, производимыми с участием некоторых генов, на экспрессию которых повлияла дестабилизация, вызванная отбором по признаку спокойного поведения. И это только один из множества примеров того, как тонко «настраивается» работа генов.

Многочисленные исследования, проведенные с тех пор, подтвердили, что экспрессия генов – чрезвычайно непростой и непредсказуемый процесс. Он настолько сложен, что мы еще очень не скоро научимся им управлять, чтобы бороться с наследственными болезнями или «включать» восстановительные резервы организма.