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

Для действия отбора нужны различия, чтобы было из чего выбирать. В природе такие различия даёт изменчивость организмов, принадлежащих одному виду. Дело в том, что в генофонде вида имеется много вариантов (аллелей) одного гена. Процесс образования половых клеток (мейоз) содержит в себе случайный процесс выбора аллелей, на гомологичных хромосомах, правда только из родительского набора. Это и даёт основной поток изменчивости, а не мутации, которые сравнительно редки.

Кроме того, ещё одним источником изменчивости является процесс порождения одним генотипом под влиянием внешних условий различных фонотипов (результатов), что тоже позволяет работать отбору.

Например. Вы делаете куличи из песка с помощью одной формы (аналог генотипа), но не все куличи получаются одинаково хорошими. (куличи это аналог фенотипа). Поэтому вы можете отобрать самые удачные. Если бы все куличи были одинаково хороши, то отбирать было бы невозможно. Возвратимся к клеткам.

Клетку можно представить в виде завода по производству разного рода молекул – гормонов, нейромедиаторов, цитокинов, ферментов и других молекул.

Нобелевская премия по физиологии и медицине за 2013 год была присуждена работающим в США Джеймсу Ротману, Ренди Шекману и Томасу Зюдофу за открытие механизма, перемещения молекул с помощью мембранных пузырьков- везикул в которые они упаковываются и снабжаются «адресом» для перемещения.

Ренди Шекман выделил три класса генов, регулирующих движение внутри клетки. Эти гены, выявленные на предках всего живого- дрожжах, работают и у млекопетающих. В клетках есть транспортная инфраструктура, которой указанные гены управляют.

Джеймс Ротман, обнаружил как везикулы снабжаются «адресом», благодаря которому гарантируется, что «груз» будет доставлен точно по назначению.

Томас Зюдхоф выявил механизм, отвечающий за пунктуальность доставки везикул в нервных клетках и позволяющий «пузырькам» высвобождать своё содержимое по команде.

Таким образом, производимые молекулы в клетке попадают в нужный пункт точно по расписанию. В случае нарушения этого порядка неизбежно возникают заболевания – неврологическимие, диабет, расстройства иммунной системы и т. д. Так обстоит дело внутри клетки и в частности в процессе первоначального роста. Эти процессы отрабатывались миллиарды лет.

Геном человека в своем составе содержит около 3млрд генов. Но принимает участие в построении организма человека (синтезе белков) порядка 40тыс генов. Остальные условно называют мусорными. Их назначение пока обсуждается. Геном почти полностью определяет строение индивидуума (морфологию) и другие его свойства. Это почти портрет.

Сначала полагали, что геном содержит что то вроде чертежа индивидуума. Чертёж и объект созданный по нему должны иметь взаимно однозначное соответствие. Но в природе не совсем так происходит. Результат (фенотип) отличается от генотипа из за влияния на его развитие внешних условий.

Более правдоподобное сравнение получим, если представим генотип в виде рецепта из поваренной книги. Пусть два повара готовят по одному рецепту. Результат часто весьма отличается. Потому, что бывают хорошие повара, а бывают не очень.

Но и рецепты бывают разными. В одном написано – положить продукт 1, варить 10 мин., затем добавить 100 г продукта 2, перемешать и варить еще 5 мин. Такой рецепт подобен чертежу. В нем отсутствуют обратные связи.

При приготовлении более сложных блюд, в рецепте должны быть представлены условные операторы типа – Если увидишь в процессе готовки это, то сделай действие 1, а если обнаружишь это, то выполняй действие 2.

По существу второй рецепт это интерактивная программа действий, которая больше похожа на геном.

Но конечно при таком количестве генов, которое есть в геноме, программа получается очень сложной.

Вернемся к комочку клеток – зародышу, который образовался из яйцеклетки в результате нескольких первых делений. Каждая клетка зародыша имеет один и тот же геном. Геном определяет все свойства клетки, это её «программа поведения». Программа у всех клеток зародыша одинаковая. Однако клетки начинают вести себя по-разному: одни превращаются в клетки кожи, другие – в клетки кишечника, и так далее.

Это происходит благодаря тому, что клетки обмениваются информацией – посылают друг другу химические сигналы и меняют свое поведение в зависимости от того, какие сигналы они получили от соседей. Кое-какие сигналы приходят и из внешнего мира. Например, клетки зародышей у растений чувствуют земное притяжение и принимают его в расчет, когда решают, как им себя вести. Наконец, яйцеклетка может с самого начала иметь простенькую «разметку»: один ее полюс может отличаться от другого по концентрации каких-нибудь веществ.

Основные действия, которые делают клетки, – это включение или выключение определенных генов. Это меняет свойства клетки, она начинает по-другому себя вести, по-другому реагировать на сигналы.

Правила поведения клетки «сделаны» из рецепторов, транскрипционных факторов, энхансеров, сигнальных молекул и белков, осуществляющих синтез этих молекул. Например, правило «если получен сигнал А, начни выделять вещество Б», может быть сделано из рецептора в-ва А, который активирует транскрипционный фактор В, который прикрепляется к энхансеру Г, расположенному около гена Д, который кодирует фермент, отвечающий за синтез вещества Б.

Как же получается, что одинаковые клетки зародыша, имеющие одинаковую программу поведения и находящиеся, казалось бы, в одинаковых условиях, всё-таки ведут себя по-разному? Дело в том, что они на самом деле находятся в разных условиях – это получается само собой в процессе деления клеток. Кто-то оказался внутри, кто-то снаружи, кто-то снизу, кто-то сверху, в ком-то концентрация вещества «А» высокая (потому что данная клетка сформировалась из той части яйцеклетки, где этого вещества было много), а в ком-то вещества «А» мало.

Еще у клеток может быть «счетчик делений», который сообщает им, сколько раз яйцеклетка уже поделилась. Этот счетчик тоже химический: в яйцеклетке изначально были определенные вещества, запас которых не пополняется во время развития зародыша, и по тому, сколько в клетке осталось этих веществ, можно понять, сколько делений прошло с момента начала развития.

Итак, основной принцип, лежащий в основе онтогенеза многоклеточных, состоит в том, что онтогенез – это процесс самосборки упорядоченных многоклеточных структур, формирующихся за счет согласованного поведения множества индивидуальных модулей (клеток), причем все эти модули изначально следуют одному и тому же набору «правил поведения», закодированному в геноме, причем в поведении этих клеток присутствует неустранимый элемент случайности.