Илья Рухленко - Что ответить дарвинисту? Часть I

А вот от линии колибри, линия предков Николь Кидман отделилась уже позже, поэтому и гены сохранили более высокую степень сходства. От кроликов – еще позже, следовательно, и гены отличаются меньше. И наконец, линия Николь Кидман отделилась от линии шимпанзе совсем недавно (согласно современным представлениям, примерно 6 млн. лет назад). Поэтому гены Николь Кидман и шимпанзе имеют так много общего – случайные мутации еще почти не успели «испортить» исходно единый генетический «текст», который имелся у недавнего общего предка Николь и шимпанзе.

Итак, эта (гипотетическая) ситуация четко демонстрирует нам убывающее сходство геномов и доказывает, что Николь Кидман произошла (в конечном итоге) от какой-то древнейшей лягушки.

К сожалению, в реальностивсё обстоит далеко не так радужно, как это описывают верующие дарвинисты – «убывающее сходство» часто не хочет красиво убывать, а вместо этого выписывает удивительные «зигзаги», которые на языке современной генетики называются филогенетическими конфликтами. «Филогенетические конфликты» – это такие факты ( из той жемолекулярно-генетической области), которые не укладываются в принятые эволюционные схемы, а наоборот, противоречатэтим схемам (см. ниже).

Кроме того, необходимо отметить, что «нейтральные» мутации, возможно, не так нейтральны, как о них принято думать. Удивительно, но даже синонимичныезамены (о которых я уже немало написал выше) могут быть вовсе не нейтральными, а иметь вполне определенный биологический смысл. На такую возможность указывает целый ряд биологических открытий.

Например, в работе (Cuevas et al., 2002) было показано, что синонимичные замены, скорее всего, играют какую-то биологическую роль. Правда, показано это было косвенно, но зато вполне наглядно. В этой работе разные линии вирусов независимо «содержались» в одних и тех же условиях среды на протяжении ряда поколений. И в результате, в разных линиях вирусов стала наблюдаться повторяемая картина одних и тех жегенетических изменений («конвергенция» по выражению авторов). В том числе, и синонимичных замен. Естественно, авторы сделали вывод, что такая закономерность указывает на какую-то биологическую роль синонимичных замен. При этом авторы сослались еще и на другие научные работы с аналогичными результатами.

Вообще, было уже давно замечено, что в геномах разных организмов может иметь место «перекос» в пользу того или иного синонимичного кодона (см. например, Grantham et al., 1980; 1981). Что было бы невозможно, если бы кодоны были равнозначны. Ведь тогда бы их замена была равновероятной. Следовательно, в этом «перекосе» имеется какой-то биологический смысл.

И чем дальше, тем всё яснее становилось, что подобные «перекосы» (неравное распределение синонимичных кодонов) достаточно широко распространены в живой природе. Это явление получило название «предпочтения кодонов» (в английском варианте «codon usage bias» ).

Интересно, что однотипное предпочтение именно определенных кодонов может быть характерно сразу для большинствагенов конкретного биологического таксона. Получается как бы характерный «профиль» синонимичных предпочтений этого таксона в целом(см. например, Grantham et al., 1980). Что в свете представлений о случайной и независимой эволюции синонимичных замен (в разных генах) кажется весьма странным.

Очень интересно, что таким образом «перекашивать» может даже близкиебиологические виды. Когда у одноговида (из конкретного биологического рода) наблюдается общий «перекос» (по большинству генов) в сторону однихсинонимичных кодонов. А другойвид из этого жерода (!) предпочитает уже другиесинонимичные кодоны.

Такой же феномен нередко наблюдается и на уровне биологического рода. Когда однотипный «профиль синонимичных предпочтений» имеется у близких видов одного рода, при этом отличаясь от предпочтения кодонов уже в «соседних» биологических родах (Grantham et al., 1980).

Например, в результате обширного исследования [38] Сравнивалось 6698 гомологичных нуклеотидных последовательностей для каждого из 12 видов плодовых мушек рода Drosophila . было показано, что геномы 11из 12видов плодовых мушек рода Drosophila – ясно показывают однотипноепредпочтение кодонов (заканчивающихся на G или C) по всем аминокислотам, за исключением серина. То есть, здесь четко наблюдаётся однотипное предпочтение кодонов в рамках биологического рода(Vicario et al., 2007). Но вот конкретно у плодовой мушки Drosophila willistoni почему-тонаблюдается преобладание уже другихкодонов, которые заканчиваются на Т или А вместо С (Vicario et al., 2007). То есть, этот пример демонстрирует отличия в предпочтении кодонов даже у разных биологических видовв рамках одного и того же рода. Почему это так, остаётся лишь гадать. [39] По этому поводу можно даже высказать робкое предположение о возможности существования уникальной «генетической подписи биологического таксона», которая выполнена именно таким способом.

Интересно, что такие генетические особенности организмов ( разныепредпочтения синонимичныхкодонов в разных биологических группах) уже давно учитываются генетиками в их практической деятельности. В биотехнологических разработках, при внедрении чужого гена в новый организм, синтез белка с этого гена может оказаться не эффективным (или недостаточно эффективным). В том числе, из-за резкой разницы между «профилями синонимичных предпочтений» у модифицируемого организма и внедряемого гена. В таком случае приходится делать либо соответствующий редизайннуклеотидной последовательности целевого гена, то есть, переделывать этот ген таким образом, чтобы его синонимичные предпочтения подошли к синонимичным предпочтениям «хозяина» (см. например, Gustafsson et al., 2004). Или наоборот, можно предложить генетическую модификацию соответствующих генов «хозяина», таким образом, чтобы уровень синтеза его транспортных РНК подошел бы к синонимичным предпочтениям внедряемого гена (см. например, Kane, 1995).

В связи с такими фактами (наблюдаемой неслучайностираспределения синонимичных замен), была озвучена гипотеза, что эволюция организмов должна протекать в пользу тех синонимичных замен, которые могут обеспечить, например, более быстрыйсинтез белка. Вот поэтому мол, у многих организмов и наблюдается явный «перекос» в пользу определенных синонимичных замен. То есть, естественный отбор поддерживает такие случайные мутации, которые приводят к синонимичным заменам, ускоряющим синтез белков. [40] Например, задействуя в синтезе белка (в результате синонимичной замены) такие транспортные РНК, которые являются более многочисленными в клетках конкретного биологического вида. Однако другие случайные мутации и дрейф генов вмешиваются в ход этого отбора, снова и снова встраивая в гены организмов не-оптимальные синонимичные кодоны. [41] Такое, в принципе, возможно, поскольку подобная мутация может снизить общую приспособленность организма на столь малую величину, что естественный отбор легко пропустит это снижение (слабо вредные мутации, теоретически, могут не замечаться естественным отбором достаточно часто). В результате мы и наблюдаем неравномерное распределение синонимичных кодонов у многих биологических видов – естественный отбор постепенно создаёт неравное распределение, а случайные мутации и дрейф генов пытаются всё это «сгладить» обратно.