Ричард Докинз - Величайшее Шоу на Земле: свидетельства эволюции

Ни в том, ни в другом случае нельзя доказать, что данные абсолютно соответствуют модели, этого никогда нельзя сделать.

Но данные, по крайней мере, совместимы с идеей, что эволюционное изменение, которое мы наблюдаем, представляет собой пошаговое накопление мутаций.

До сих пор мы видели красивую демонстрацию эволюции в действии: эволюцию прямо у нас на глазах, документально подтвержденную сравнением двенадцати независимых линий, а также сравнением каждой линии с «живыми ископаемыми», которые буквально, а не только метафорически, родом из прошлого.

Теперь мы готовы двигаться дальше к еще более интересному результату.

До сих пор я подразумевал, что у всех двенадцати колен эволюционировала их улучшенная приспособленность одним и тем же родом способов, отличающимися только в деталях — некоторые немного более быстрые, некоторые немного более медленные, чем другие.

Однако долгосрочный эксперимент подбросил одно яркое исключение.

Вскоре после 33 000 поколения случилось кое-что совершенно замечательное.

Одна из этих двенадцати линий, названная Ara-3, внезапно взбесилась.

Посмотрите на график напротив.

Вертикальная ось, обозначенная OD, что обозначает оптическую плотность или «непрозрачность», является показателем размера популяции в колбе.

Жидкость становится мутной просто из-за большого количества бактерий; плотность этого помутнения может быть измерена числом, и это число — наш показатель плотности популяции.

Вы можете видеть, что приблизительно до 33 000 поколения средняя плотность популяции Колена Ara-3 не спеша продвигалась по оси OD приблизительно до 0.04, что не очень отличается от всех других колен.

Затем, сразу после 33 100 поколения, показатель OD Колена Ara-3 (одного только этого колена среди двенадцати) взмыл вертикально вверх.

Он подскочил в шесть раз, до значения OD приблизительно 0.25.

Популяции последующих колб этого колена резко выросли.

Только после нескольких дней значение OD достигло типичного плато, на котором стабилизировались колбы этого колена, приблизительно в шесть раз выше, чем раньше, и чем показатели других колен.

Это более высокое плато затем достигалось во всех последующих поколениях этого колена, но ни в одной другой.

Как будто бы большую дозу глюкозы дополнительно вводили в каждую колбу Колена Ara-3, и ни какому другому колену.

Но этого не делали.

Все колбы скрупулезно снабжались одинаковой порцией глюкозы.

Что произошло? Что внезапно случилось с Коленом Ara-3? Ленски с двумя коллегами занялись дальнейшими исследованиями и определили это.

Это — очаровательная история

Вы помните, я сказал, что глюкоза была ограничивающим ресурсом, и любой мутант, «обнаруживший», как обращаться с глюкозой более эффективно, имел бы преимущество.

Это действительно случилось в эволюции всех двенадцати колен.

Но я также сказал Вам, что глюкоза не была единственным питательным веществом в бульоне.

Другим был цитрат [соль лимонной кислоты] (близкий веществу, которое делает лимоны кислыми).

Бульон содержал много цитрата, но E. coli обычно не может его использовать, по крайней мере не там, где в воде есть кислород, как было в колбах Ленски.

Но если бы только мутант мог «открыть» как обращаться с цитратом, для него открылось бы «золотое дно».

Это именно то, что произошло с Ara-3.

Это колено, и только оно одно, внезапно приобрело способность поедать не только глюкозу, но и цитрат.

Количество доступной пищи в каждой последующей колбе линии поэтому подскочило.

И также подскочило плато, на котором ежедневно стабилизировалась популяция в каждой последующей колбе.

Обнаружив, что было особенного в колене Ara-3, Ленски и его коллеги пошли дальше и задали еще более интересный вопрос.

Было ли это внезапное усовершенствование способности извлекать питание обязано одной единственной значительной мутации, мутации настолько редкой, что только одной из этих двенадцати линий достаточно повезло ей подвергнуться? Был ли, другими словами, это лишь еще один мутационный шаг, такой как те, которые, похоже, были продемонстрированы в виде маленьких ступеней графика приспособленности на странице 125? Это показалось Ленски маловероятным, по интересной причине.

Зная среднюю скорость мутации каждого гена в геноме этих бактерий, он вычислил, что 30 000 поколений было достаточно долгим сроком для каждого гена, чтобы мутировать по крайней мере однажды в каждой из этих двенадцати линий.

Таким образом, казалось маловероятным, что только редкость мутации выделила Ara-3.

Она должна была быть «обнаружена» несколькими другими коленами.

Была другая теоретическая возможность, и чрезвычайно соблазнительная.

Здесь история начинает становиться весьма сложной, поэтому поздним вечером было бы неплохой идеей продолжить читать завтра…

Что, если биохимические трюки необходимые, чтобы питаться цитратом, требуют не одной мутации, а двух (или трех)? Мы сейчас не говорим о двух мутациях, которые надстраиваются друг над другом простым аддитивным способом.

Если бы так, то было бы достаточно получить эти две мутации в любом порядке.

Любая из них, взятая отдельно, могла бы, (скажем) преодолеть половину пути до цели; и любая из них могла бы наделить способностью получать немного питания из цитрата, но не столько, как обе мутации вместе взятые.

Они были бы в той же категории, что и мутации увеличения размера тела, которые мы уже обсуждали.

Но такое положение дел не было бы достаточно редким, чтобы объяснить разительную уникальность Колена Ara-3.

Нет, редкость цитратного метаболизма предполагает, что мы ищем нечто большее, такое как «неупрощаемая сложность» из креационистской пропаганды.

Это могло быть биохимической цепочкой, в которой продукт одной химической реакции участвует во второй химическую реакции, и ни одна из реакций не может совершить никакого продвижения без другой.

Потребовалось бы две мутации, назовем их A и B, чтобы катализировать эти две реакции.

Согласно этой гипотезы, Вам действительно понадобятся обе мутации, прежде чем произойдет какое-либо усовершенствование вообще, и действительно, было бы достаточно невероятным, чтобы объяснить наблюдаемый результат, что только одно из этих двенадцати колен достигло успеха.

Это все гипотетически.

Могла ли группа Ленски экспериментально обнаружить, что произошло на самом деле? Что ж, они могли достичь больших успехов в этом направлении, блестящее используя замороженные «ископаемые», которые были все время так полезны в этом исследовании.

Гипотеза, повторю, состоит в том, что в какой-то неизвестный момент времени Колено Ara-3 случайно подверглось мутации, мутации A.