Виктор Ефременко - Социобиология человека. МЭМы – новый взгляд. Социальная (культурная) эволюция

Согласованное поведение не подразумевает, что модули между собой общаются и согласовывают свое поведение. Представьте себе, что по летнему городу гуляют люди, некоторые по делам, другие просто отдыхают. Но вот вдруг пошел дождь, и люди все попрятались – кто под близ расположенные крыши, кто в магазин, кто достал зонт. Не договариваясь, но учитывая поведение друг друга люди выполнили однотипные действия по защите себя от дождя. Такое поведение и называем самосогласованным. Все люди не побежали прятаться под одну крышу – каждый сам нашёл себе убежище.

Геном зиготы не содержит ничего похожего на «чертеж» организма. Между элементами чертежа и элементами изделия, как правило, существует соответствие «один к одному» (изоморфизм). Каждый элемент чертежа соответствует определенному элементу изделия и наоборот. В геноме зиготы ничего такого нет. Между частями (признаками) организма и частями генома (генами, локусами) нет соотношения «один к одному»: большинство признаков зависит от множества генов и наоборот.

Если бы развитие шло не путем самоорганизации на основе программы, а по чертежу, нам было бы труднее эволюционировать. Лет сто назад, когда мы еще не знали законов развития эмбриона, многое в эволюции казалось непонятным. Например, некоторые удивлялись, как могут в процессе эволюции удлиниться все четыре ноги одновременно – ведь для этого нужно, чтобы мутации одновременно изменили длину сразу всех четырех ног! Действительно, если бы в геноме был записан чертеж организма, то потребовалось бы внести в этот чертеж целых четыре поправки, чтобы увеличить длину четырех ног. Теперь-то мы знаем, что развитие идет по программе, в которую достаточно внести всего одно изменение, чтобы длина всех четырех конечностей изменилась, причем изменилась одинаково.

Математики говорят, что закодировать в геноме чертеж животного было бы намного сложнее, чем такую программу. Эта программа, как ни странно, сама по себе гораздо проще, чем получающийся в результате организм. Ведь организм (фенотип) получается в результате самосборки.

Ход онтогенеза определяется генно-регуляторными сетями (каскадами). В них участвуют сигнальные белки и др. вещества («морфогены» выделяются клеткой в окружающее межклеточное пространство), рецепторы, транскрипционные факторы, малые регуляторные РНК. Энхансеры (сайты связывания ТФ) в регуляторных областях генов-регуляторов – важный компонент «генетической программы развития». От энхасеров зависит, какими переключателями (а значит, где и когда) будет включаться данный ген.

У всех животных за разметку эмбриона вдоль передне-задней оси отвечает особое семейство генов – HOX-гены. Сначала их нашли у дрозофилы, затем у всех животных.

Открытие сходных Hox-генов у разных типов животных заставило по-новому взглянуть на морфогенез животных и его преобразования в ходе эволюции. Стало ясно, что, изменив один ген или время (или место) его включения, можно трансформировать, создать, удалить или перенести в другое место сразу целый орган, сохранив при этом общий план строения.

Hox-гены у дрозофилы, человека и многих других животных располагаются в хромосоме в строгом порядке, в том самом, в котором происходит дифференцировка основных частей тела двусторонне симметричного животного. Сначала у раннего эмбриона начинают работать гены, отвечающие за строение органов на голове, затем на груди, затем гены начинают оформлять и хвостовую часть.

Кроме НОХ-генов, существует много других регуляторов развития. Для большинства характерна плейотропность. Плейотропность – множественность функций и фенотипических проявлений. Один и тот же ген-регулятор (ТФ) может регулировать несколько совершенно разных процессов на разных стадиях эмбрионального развития. Это «профессиональные переключатели», которым в принципе все равно, что переключать (был бы у регулируемого гена нужный энхансер). Поэтому в ходе эволюции под их управление легко могут попасть новые «подпрограммы». Так возникают новые признаки.

Итак, онтогенез – это процесс самоорганизации, в ходе которого из согласованных действий множества одинаково запрограммированных клеток, следующих сравнительно простому набору правил поведения, «самозарождаются» сложные многоклеточные структуры.

Наличие в программе развития отрицательных обратных связей (ООС) является необходимым условием для формирования сколько-нибудь сложного, упорядоченного фенотипа.

Для стабилизации признака, нестабильно воспроизводящегося в онтогенезе, часто нельзя обойтись без усложнения генетической программы развития, без добавления в нее дополнительных регуляторных контуров с ООС.

Отбор на стабильность должен вести к усложнению программы развития. То есть отбор, просто отсеивающий «уродцев», в перспективе способствует развитию новых генно-регуляторных контуров, повышающих стабильность воспроизведения «нормального» фенотипа.

Эти неизбежно возникающие отрицательные обратные связи и специальные стабилизирующие механизмы придают онтогенезу помехоустойчивость (или эквифинальность – т.е. одинаковый конечный результат при разных нарушениях в ходе развития). ООС позволяют онтогенезу компенсировать разные непредвиденные помехи и приходить, невзирая на них, к более или менее «нормальному» итоговому фенотипу. Фокус тут, в том, что регуляторный контур, развившийся для компенсации каких-то помех, возникающих по некоторой одной причине, будет с тем же успехом компенсировать такие же помехи, возникающие по любым другим причинам. В том числе – по причинам, которые не были изначально предусмотрены программистом (адаптациями генома).

В результате морфологическое разнообразие, порождаемое мутациями, оказывается в целом гораздо меньше, чем разнообразие самих мутаций. Это позволяет говорить о «канализированности» эволюционных преобразований онтогенеза, о наличии в нем ограниченного числа альтернативных путей.

В экологическом отношении Homo sapiens – совершенно особый вид. Не выделяясь никакими особыми физическими качествами, он занял доминирующее положение среди всех видов на планете Земля. Единственное чем он отличается от всех видов это разум.

Головной мозг Homo чрезвычайно увеличился в течение относительно короткого промежутка эволюционного времени. Три миллиона лет назад объем черепа взрослого австралопитека составлял 400—500 куб. см, Два миллиона лет спустя его предполагаемый потомок Homo erectus имел мозг с объемом уже около 1000 куб. см. В течение следующего миллиона лет произошло его увеличение до 900—2000 куб. см у современного Homo sapiens .