Эдвард Стил - Что, если Ламарк прав? Иммуногенетика и эволюция

За последние 45 лет мы стали свидетелями бурного роста новой области науки — молекулярной генетики. Она преобразует наши представления о механизмах наследственности и эволюции жизни на Земле. Пора проанализировать уроки этого периода и изложить их в доступной для широкого круга читателей форме. Революционные представления Чарлза Дарвина о естественном отборе как главной движущей силе эволюции сейчас превратились в догму. Обновление наших взглядов на эволюцию требует учета данных, полученных молекулярной генетикой, особенно — молекулярной генетикой иммунной системы. К концу двадцатого столетия в этой области молекулярной биологии выходит на сцену и становится рядом с Чарлзом Дарвином другой «дедушка» эволюционной теории, французский биолог Жан Батист де Ламарк. Поэтому сейчас следует рассмотреть идеи и проблемы, еще недавно казавшиеся еретическими: Работает ли принцип Ламарка в Природе? Насколько проницаем барьер Вейсмана? (теоретический барьер между клетками тела и половыми клетками — сперматозоидами и яйцеклетками). Могут ли наследоваться приобретенные признаки ? Если да, можем ли мы описать процесс такого наследования молекулярными терминами ?

Тридцать лет назад эти вопросы поставил в серии ярких, умных книг крупный ученый и философ Артур Кестлер (Koestler). Мысли и слова, высказанные им, не были гласом вопиющего в интеллектуальной пустыне; более того, некоторые из его научных догадок вызвали живой интерес среди ученых.

В научной картине «внутреннего мира» клеток и молекул иммунной системы неоламаркистские представления об обратной связи генов сомы и зародышевой линии давно занимают видное и законное место. В этой книге мы покажем, как можно языком молекулярной генетики описать явление соматического гипермутирования генов антител и предполагаемый процесс переноса информации от сомы к половым клеткам.

Мы также исследуем применимость наших толкований к органам и тканям вне иммунной системы. Пока еще рано делать окончательные заключения, однако, можно сформулировать четкие вопросы и некоторые выводы, важные для будущих научных исследований.

Сам Чарлз Дарвин 130 лет назад создал модель наследования приобретенных признаков. Свои представления о наследовании он назвал теорией пангенезиса, которая имела заметные ламаркистские черты. Мы подробно опишем и этот малоизвестный исторический факт, и бурную историю развития идей Ламарка, и отношение к ним на протяжении девятнадцатого и двадцатого столетий. По нашему мнению, острые споры о механизме эволюции гораздо более плодотворны для развития эволюционной теории, нежели рабская привязанность к неодарвинизму, превратившая в заклинание бесконечное повторение одного и того же тезиса: «Эволюция идет только путем естественного отбора случайных мутаций». (Мы имеем в виду труды Ричарда Докинза (Dawkins) и Дэниеля Деннета (Dennet).

Мы постараемся, не злоупотребляя научными терминами, объяснить читателям основные положения молекулярной генетики, быстро изменяющей наш взгляд на мир. Важные определения и биохимические термины приводятся в сопровождающих текст таблицах и рисунках. Если вы столкнетесь с незнакомыми терминами, советуем обращаться к словарю в конце книги.

Мы обсудим следующее важнейшее утверждение: измененные гены соматических клеток (клеток тела) могут встраиваться в геном половых клеток (яйцеклеток и сперматозоидов) и наследоваться потомками в соответствии с генетическими законами. По существу, это молекулярная версия идеи о наследовании приобретенных признаков, четко сформулированной Ламарком и позже принятой Дарвином в его теории пангенезиса.

В центре внимания этой книги будут научные исследования, которые, по нашему мнению, заставляют пересмотреть общепринятую точку зрения на поведение генов. Генетика все глубже проникает в сложные молекулярные процессы, находящиеся в самом сердце механизма наследственности. Однако мы сразу хотим подчеркнуть, что пока все наши выводы основываются на анализе работы иммунной системой позвоночных (тип Vertebrata).

Традиционное, и в целом правильное, представление о генетических механизмах эволюции основано на главном предположении Чарлза Дарвина. Он считал, что изменчивость между видами и в пределах вида определяется наследственными особенностями составляющих их особей. «Орудующая» в природе «смерть-старуха» забирает слабых и оставляет наиболее приспособленных. Именно этот процесс называется естественным отбором. В колоссальной предсуществующей изменчивости, часто едва заметной, можно обнаружить, например, различия между особями по размерам тела, пищевым потребностям или по способности избегать хищников. Наиболее приспособленные выживут и передадут свои признаки потомкам. Таким образом, естественный отбор действует на имеющуюся в популяции организмов наследственную изменчивость. В современной трактовке единственный тип генетических изменений, допускаемый в данной схеме, — это случайные мутации генов в половых клетках (яйцеклетках и сперматозоидах). Именно это составляет суть оставленного Чарлзом Дарвином наследия, изложенного в его книге Происхождение видов, опубликованной в 1859 г. Это — его вклад в современные представления о механизмах эволюции, приведшей к появлению высокоорганизованных растений и животных. Основы современной неодарвинистской теории суммированы в табл. 1.1.

Теория естественного отбора доминировала в нашем мышлении и направляла развитие генетики и теории эволюции в течение большей части двадцатого столетия. Однако логически последовательный механистический принцип эволюционных изменений бьш впервые сформулирован французским биологом Жаном Батистом Ламарком в 1809 г., за пятьдесят лет до опубликования Происхождения видов Дарвина. Именно Ламарка можно считать отцом идеи превращения видов. Он не представлял себе механизма, основанного на естественном отборе, но очень четко сформулировал мысль о том, что приобретенные признаки могут быть переданы следующим поколениям — идею, которую потом долго разделяли многие биологи и философы. Попросту говоря, это означает, что изменившиеся у какого-нибудь животного размер или форма тела, например, в результате изменения питания или пищевых привычек, могут быть переданы его потомкам.

• Наследственность

Генетический материал (ДНК) может передаваться неизменным от поколения к поколению.