Молекулярный механизм эволюции

Молекулярный механизм эволюции

Открытие, о котором я хочу рассказать, стало достоянием научной общественности, когда в журнале „Nature“ была опубликована статья под названием „HSP-90 как пособник морфологической эволюции“. Непосвящённым людям это название, конечно, не говорит ничего, но специалисты тотчас распознали под этой сугубо академической шапкой сенсационное содержание. Впрочем, точнее всего сформулировали сущность нового открытия сами его авторы — американские исследовательницы Сюзанна Резерфорд и Сюзэн Лундквист, которые открыли раздел „Обсуждение результатов“ знаменательной фразой: „Мы впервые, насколько нам известно, нашли свидетельства существования специального молекулярного механизма, который способствует процессу эволюционных изменений в ответ на изменения окружающих условий“. Ещё более просто то же самое было сказано в комментарии британской радиостанции „Би-би-си“: „Открыт молекулярный механизм эволюции!“ (Правда, справедливости ради следует отметить, что авторы сопроводили подзаголовок своей статьи — „Механизм эволюционности“ — не восклицательным, а куда более осторожным вопросительным знаком.)

Что же это значит — молекулярный механизм эволюции? Мы все знаем, что эволюция видов происходит в результате появления случайно изменившихся особей и естественного отбора из их числа тех, которые лучше приспособлены к меняющимся условиям окружающей среды. Но это, так сказать, „макроопределение“. Несомненно, процесс появления „изменившихся особей“ начинается с каких-то молекулярных изменений, ведь все признаки той или иной особи того или иного вида диктуются генами. Соответственно, и все изменения этих признаков должны начинаться на уровне генов, то есть на молекулярном уровне. Сегодня уже известно, что основной причиной таких изменений являются так называемые мутации. Мутация — это случайное изменение какого-то гена, вызванное радиационным, химическим или иным повреждением. Поскольку каждый ген управляет образованием того или иного клеточного белка или его части (а уже через эти белки — признаками организма в целом), то мутация в гене чаще всего ведёт в конечном счёте к некоторому искажению его белка — в случае так называемой микромутации, как правило, к „точечному“ искажению, попросту говоря — к замене одной определённой аминокислоты на другую. Последствия такой замены могут быть как очень вредными или даже смертельными для организма, если они затрагивают очень важное звено, либо же безвредными — нейтральными, а изредка (по счастливой случайности) даже полезными для лучшей адаптации к среде.

Всё сказанное не объясняет, однако, как же всё-таки происходит эволюция. Поясню на примере, в чём тут закавыка. Даже самый беглый взгляд на эволюцию биологических видов убеждает в том, что она ускоряется в условиях стресса, то есть ситуации, возникающей в результате резкого и неблагоприятного изменения внешних условий. Это хорошо известно, например, по отношению к бактериям. Попадая в ситуацию физиологического стресса, вызванную, например, голоданием или появлением в окружающей среде антибиотиков, они очень быстро отвечают на эту угрозу появлением множества новых мутантных разновидностей, среди которых обнаруживаются особи, успешно выживающие в новых условиях (становясь, например, резистентными к антибиотикам или приобретая способность усваивать прежде несъедобную пищу). Трудно представить себе, что именно в этих условиях мутации, которые и ведут в конечном счёте к появлению новых разновидностей бактерий, почему-то резко учащаются, ведь мутации — явления случайные, не приурочены же они именно к нужному моменту! Но ещё труднее представить, что бактерии каким-то чудом „целенаправленно отвечают“ на возникшую потребность приспособиться и выжить. Несомненно, должен существовать какой-то скрытый молекулярный механизм, который сам собою включается в условиях стресса, и — что увеличивает частоту мутаций? Каким образом? Загадка.