Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Методология науки
Избранное
Публичные лекции
Лекции для школьников
Библиотека «Династии»
Интервью
Опубликовано полностью
В популярных журналах
Из Книжного клуба
Статьи наших друзей
Статьи лауреатов «Династии»
Выставка
Происхождение жизни
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Новости науки

 
21.02
В пении флейтовых птиц обнаружены музыкальные принципы

20.02
Экстракт из старых сородичей ускоряет старение

16.02
Открыт бензольный дикатион — пирамида с шестикоординационным углеродом

15.02
Детектор ATLAS увидел рассеяние света на свете

14.02
Кембрийское ископаемое Saccorhytus поместили в основание эволюционной линии вторичноротых






Главная / Библиотека / Из Книжного клуба версия для печати

«Бесконечное число самых прекрасных форм». Глава из книги

Шон Кэрролл


Бесконечное число самых прекрасных форм

Шон КЭРРОЛЛ

Бесконечное число самых прекрасных форм

(Sean B. Carroll. Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom)

Человечество со времен Дарвина пыталось разгадать тайну эмбрионального развития и его эволюции.
Ответ дала новая научная дисциплина — эволюционная биология развития, или эво-дево. В своей книге американский биолог, ведущий специалист по эво-дево Шон Кэрролл рассказывает о том, как открытия науки, объединившей эмбриологию, палеонтологию и молекулярную генетику, демонстрируют принципы эволюции развития — одинаковые на бесконечно больших и очень маленьких отрезках времени.


Введение. Бабочки, зебры и эмбрионы

Она бредет сквозь облака
В голове ее кружится карнавал
Зебры, бабочки,
Сказки и лунный свет
Вот и все, о чем думать умеет она

Джими Хендрикс
Little Wing (1967)

Рисунок Кристофера Херра, 10 лет (школа Игл, Мэдисон, штат Висконсин) («Бесконечное число самых прекрасных форм». Глава из книги)

Рисунок Кристофера Херра, 10 лет (школа Игл, Мэдисон, штат Висконсин)

Последний раз, когда я был в школе, где учатся мои дети, меня восхитили вывешенные в коридорах детские рисунки. Среди пейзажей и портретов было множество изображений животных. Удивительно, но из тысяч млекопитающих дети почему-то чаще всего выбирали зебр. А из всех животных вообще наибольшей популярностью пользовались бабочки. Мы живем в Висконсине, дело было в середине зимы, но дети рисовали совсем не то, что видели за окном. Откуда все эти бабочки и зебры?

Я уверен, что детское творчество отражает глубокий интерес детей к строению животных — форме их тела, рисунку и окраске. Мы все ощущаем эту связь. Вот почему мы ходим в зоопарк полюбоваться на редких зверей, толпимся у вольеров с бабочками, разглядываем аквариумы и тратим бешеные деньги на содержание домашних питомцев — собак, кошек, птиц и даже рыбок. Чаще всего выбор породы или вида домашнего животного основан на наших эстетических чувствах. При этом нас часто привлекают (а иногда и пугают) наиболее экзотические животные: гигантские кальмары, плотоядные динозавры или пауки-птицееды.

Такой же интерес и восхищение форма тела животных на протяжении многих столетий вызывала и у знаменитых натуралистов. В холодной, серой и сырой до викторианской Англии юный Чарльз Дарвин читал 2000-страничный отчет Александра фон Гумбольдта о путешествии по Южной Америке*. Дарвин был настолько поглощен этой книгой, что позднее заявлял, будто в это время думал, говорил и мечтал лишь о том, чтобы увидеть описанные Гумбольдтом тропические страны. Ему повезло: в 1831 г. у него появилась возможность отправиться в плавание на «Бигле». Позднее Дарвин писал Гумбольдту: «Все течение моей жизни определилось тем, что я читал и перечитывал эту книгу». Два других англичанина — двадцатидвухлетний служащий и страстный коллекционер насекомых Генри Уолтер Бейтс и его друг, натуралист-самоучка Альфред Рассел Уоллес — также мечтали отправиться в путешествие за новыми образцами. Познакомившись с описанием путешествия Дарвина в Бразилию (1848), Бейтс и Уоллес решили обязательно там побывать. Путешествие Дарвина длилось пять лет, Бейтс провел в тропиках одиннадцать лет, а Уоллес совершил два путешествия, в сумме длившиеся четырнадцать лет. Этим мечтателям, обнаружившим и собравшим тысячи видов организмов, предстояло начать первую революцию в биологии.


Должно быть, есть что-то такое в жизни в северном климате, что вдохновляет на мечты о тропиках. Я рос в Толедо, штат Огайо, в окружении городских парков и сельскохозяйственных угодий у берегов не слишком щедрого озера Эри. Мои мечты о райских уголках подпитывались статьями в журналах и телевизионными передачами, такими как Царство животных" (в черно-белом варианте). Десятилетия спустя мне посчастливилось увидеть животных африканских саванн, джунглей Центральной Америки и барьерных рифов Австралии и Белиза (правда, я был всего лишь туристом, а вовсе не отважным путешественником). И эти животные оказались еще более потрясающими, чем я мог вообразить.

На открытых пастбищах в Кении бродят стада зебр и слонов, а вблизи прогуливаются одинокие жирафы, страусы и гепарды. Полосатые лошади, гигантские серые звери с полутораметровыми носами и пятнистые кошки, способные обогнать джип. Если бы этих созданий не было на свете, в их существование было бы почти невозможно поверить.

В дождевых лесах водится множество более мелких животных. В пятнах солнечного света, проникающего через просветы в кронах деревьев, танцуют яркие бабочки, такие как красно-желтый геликониус или отсвечивающая металлическими искрами голубая морфо. Внизу, в лесной подстилке кричат покрытые красными и бирюзовыми пятнами ядовитые лягушки-древолазы, а ярко-зеленые муравьи-листорезы поглощены масштабным проектом по сбору урожая. Крупные хищники выходят ночью. Я никогда не забуду ужаса, охватившего меня при встрече с полутораметровой смертельно опасной копьеголовой змеей в полной темноте и тишине ночных джунглей в Белизе, как раз в тех местах, где водятся ягуары (мы видели лишь свежие следы, но хищники были совсем близко!).

Еще более странные и удивительные существа обитают в море. Попробуйте нырнуть — не слишком глубоко — вблизи кораллового рифа у берегов Австралии, и разнообразие рыб, кораллов и ракушек буквально бросится вам в глаза. Повсюду неоновые цвета, тела всех форм и размеров, фантастические рисунки, а время от времени мелькают тени гигантской морской черепахи, осьминога или стремительной акулы.

Невероятное разнообразие размеров, строения и цвета тела животных вызывает серьезные вопросы, касающиеся происхождения форм животных. Как появилась каждая из форм? И как эволюционировало их разнообразие? Эти вопросы волновали биологов уже очень давно, еще во времена Дарвина, Уоллеса и Бейтса, да даже и раньше. Но лишь совсем недавно ученые нашли убедительные ответы на эти вопросы, и многие из них оказались настолько удивительными и глубокими, что в корне изменили наш взгляд на формирование мира животных и на наше место в нем. К написанию книги меня подтолкнул тот интерес, который все мы испытываем к формам живых существ, но моей целью было распространить этот интерес и восхищение на процесс создания формы, то есть на наши новые знания о биологических процессах, определяющих планы строения животных и их разнообразие. В основе многочисленных видимых элементов формы живых существ лежат удивительные процессы, которые прекрасны своей способностью превращать одну-единственную крошечную клетку в большое, сложное, высокоорганизованное, отличное от других существо; процессы, которые с течением времени создали мир, населенный миллионами существ с ярко выраженной индивидуальностью.

Эмбрионы и эволюция

Пытаясь разобраться в огромном многообразии животных, натуралисты первым делом попытались разбить их на группы, такие как позвоночные (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие) и членистоногие (насекомые, ракообразные, паукообразные и др.), однако между животными из разных групп, да и внутри одной и той же группы наблюдалось множество отличий. Что разнит рыбу и саламандру? Или насекомое и паука? Понятно, что леопард — это кошка, но ведь что-то отличает его от домашнего кота? А что отличает нас от наших двоюродных братьев шимпанзе?

Ключ к ответу на подобные вопросы — это четкое осознание того, что форма каждого животного является продуктом двух процессов: развития из яйца и эволюции от предковой формы. Для понимания того, как появилось все наблюдаемое разнообразие форм живых организмов, необходимо понять механизмы этих двух процессов и осознать их неразрывную связь. Попросту говоря, развитие — это процесс превращения яйцеклетки в эмбрион, а затем во взрослую особь. Эволюция формы происходит за счет эволюционных изменений самого процесса ее развития.

Оба эти процесса поразительны. Подумайте только, развитие сложного многоклеточного существа начинается с одной-единственной оплодотворенной яйцеклетки. А всего через день (у личинки мухи), через несколько недель (у мыши) или через несколько месяцев (у нас с вами) яйцеклетка превращается в миллионы, миллиарды или, как у человека, в триллионы клеток, формирующих органы, ткани и отдельные части тела. На свете не так много явлений (если они вообще есть), которые вызывали бы у нас такое удивление и благоговение, как превращение яйцеклетки в эмбрион, а затем во взрослый организм. Один из крупнейших биологов, последователь Дарвина Томас Гексли (Хаксли) писал:

Человек, изучающий Природу, восхищается все больше и удивляется все меньше по мере того, как знакомится с ее законами; но среди всех чудес, которые она представляет для изучения, возможно, наиболее достойным восхищения является развитие растения или животного из зародыша.

«Афоризмы и размышления», 1907

О существовании связи между развитием и эволюцией биологам известно давно. И Дарвин в книгах «О происхождении видов» (1859) и «Происхождение человека и половой отбор» (1871), и Гексли в коротком шедевре «О положении человека в ряду органических существ» (1863) в значительной степени опирались на данные эмбриологии (те, что были известны в середине девятнадцатого века) для демонстрации связи человека с царством животных и для подтверждения теории эволюции. Дарвин призывал читателя представить себе, как мельчайшие изменения, происходящие в разные моменты и в разных частях тела, через тысячи или миллионы поколений, за временные промежутки длиной от десятков тысяч до нескольких миллионов лет, приводят к образованию множества форм, адаптированных к различным условиям и обладающих уникальными способностями. Именно к этому в двух словах сводится суть эволюции.

Суть доводов Гексли проста: мы можем удивляться превращению яйца во взрослое животное, но для нас это будничный факт. В таком случае, только отсутствие воображения мешает понять, каким образом изменения в этом процессе, накапливающиеся на протяжении больших временных отрезков, намного превышающих то, что может охватить человеческий опыт, создают разнообразие всего живого. Эволюция столь же естественна, как и развитие эмбриона.

Будучи естественным процессом того же рода, что и появление дерева из семечка или курицы из яйца, эволюция исключает творение и любое другое сверхъестественное вмешательство.

«Афоризмы и размышления», 1907

Хотя Дарвин и Гексли были правы относительно роли развития в эволюции, на протяжении сотни с лишним лет после публикации их работ приблизиться к пониманию загадок развития практически не удалось. Вопрос о том, как простое яйцо дает начало полноценному организму, оставался одним из самых трудноразрешимых вопросов во всей биологии. Многие считали, что процесс развития безнадежно сложен и что для объяснения развития разных животных требуются совершенно разные подходы. Эта задача казалась настолько неразрешимой, что исследования в области эмбриологии, наследственности и эволюции, которые сто лет назад были тесно переплетены и формировали ядро биологического мышления, разделились и каждая из этих наук принялась изобретать собственные закономерности.

Поскольку развитие эмбриологии задержалось очень надолго, она не принимала никакого участия в так называемом современном синтезе эволюционных идей (другое название этого направления — синтетическая теория эволюции), который возник в 1930–1940-х гг. Десятилетия спустя после выхода в свет трудов Дарвина ученые все еще пытались понять механизм эволюции. В момент создания «Происхождения видов» механизм передачи наследственных признаков не был известен. Работы Грегора Менделя были заново открыты биологами лишь спустя десятилетия после их публикации, и до начала 1900-х гг. генетика не развивалась. Специалисты в разных областях биологии использовали совершенно разные подходы к изучению эволюции. Палеонтологи концентрировались на очень больших временных интервалах, анализе окаменелостей и эволюции крупных таксонов. Систематиков волновали проблемы вида и видообразования. Генетики по большей части исследовали изменчивость признаков лишь у нескольких модельных видов. Эти области научных исследований не были связаны между собой, а порой и соперничали, пытаясь доказать, что каждая из них вносит больший вклад в эволюционную биологию. Гармония была достигнута постепенно, в результате интеграции взглядов на эволюционные процессы на разных уровнях. Книга Джулиана Хаксли «Эволюция: современный синтез» (1942) обозначила возникновение этого союза и признание всеми двух основных идей. Первая идея: постепенная эволюция может быть результатом небольших генетических изменений, создающих вариации, которые становятся материалом для естественного отбора. Вторая идея: эволюция на уровне крупных таксонов и в более крупных масштабах может объясняться теми же постепенными эволюционными изменениями, происходящими за более длительные промежутки времени.

Современный синтез в значительной степени заложил основы эволюционной биологии на последующие шестьдесят лет. Однако, несмотря на многообещающие слова «современный» и «синтез», эта теория была неполной. С момента ее возникновения до недавнего времени мы могли сказать, что формы изменяются и что движущей силой этого процесса является естественный отбор, но мы ничего не могли сказать о том, как изменяются формы, объяснить видимые проявления эволюции, запечатленные, например, в окаменелостях. С точки зрения современного синтеза эмбриология была своего рода «черным ящиком», который каким-то образом трансформирует генетическую информацию в трехмерный функциональный организм.

Эта патовая ситуация длилась несколько десятилетий. Эмбриологи были поглощены проблемами, которые можно было решить, работая с яйцеклетками и эмбрионами всего нескольких модельных видов животных, и проблема эволюционных изменений развития выходила за рамки их научных интересов. Эволюционисты изучали генетическую изменчивость в популяциях, игнорируя связь между генами и формой. Хуже того: в некоторых кругах к эволюционной биологии относились так, будто ее место — среди музейных древностей.

Это продолжалось до 1970-х гг., когда наконец были услышаны голоса, призывавшие к объединению эмбриологии и эволюционной биологии. Громче других звучал голос Стивена Джея Гулда, чья книга «Онтогенез и филогенез» оживила дискуссию о том, каким образом изменения развития могут влиять на эволюцию. Кроме того, Гулд встряхнул эволюционную биологию, когда вместе с Нильсом Элдриджем по-новому взглянул на палеонтологическую летопись и выдвинул идею прерывистого равновесия, согласно которой эволюция характеризуется длительными периодами стабильности (равновесие), прерывающимися короткими промежутками активных изменений (прерывистость). Книга Гулда и многие его последующие работы заставили пересмотреть «общую картину» эволюционной биологии и расставили акценты над оставшимися неразрешенными вопросами. Посеянные им зерна проросли в душе многих молодых ученых, к числу которых относился и я.

Для меня и многих других, кто рос в период расцвета молекулярной биологии, объяснившей механизм работы генов, ситуация в эмбриологии и эволюционной биологии казалась удручающей, однако обе науки обладали невероятным потенциалом. Отсутствие знаний в области эмбриологии приводило к тому, что дискуссия по поводу эволюции формы в эволюционной биологии практически полностью сводилась к беспредметным спекуляциям. Как можно достичь прогресса в понимании эволюции формы без научного представления о том, как вообще создается форма? Популяционным генетикам удалось установить, что эволюция происходит благодаря изменениям генов, но это положение не было подкреплено примерами. Не был охарактеризован ни один ген, изменение которого повлияло бы на форму тела и эволюцию какого-либо животного. Чтобы перейти на новый уровень понимания эволюции, был необходим прорыв в эмбриологии.

Революция в эво-дево

Всем было понятно, что в центре загадочных процессов развития и эволюции находятся гены. Зебры выглядят, как зебры, бабочки — как бабочки, а люди — как люди только по той причине, что обладают соответствующими генами. Проблема заключалась в том, что практически ничего не было известно о том, какие гены имеют значение для развития животных.

Длительный застой в эмбриологии, наконец, был прерван усилиями нескольких блестящих генетиков, которые, работая с плодовой мушкой дрозофилой, рабочей лошадкой генетики в последние восемьдесят лет, предложили способ поиска генов, контролирующих развитие. Открытие этих генов и их исследование в 1980-х гг. позволили совершенно по-новому взглянуть на развитие животных и выявить логику и механизмы процессов, на которых основано создание формы.

Практически сразу после того, как были охарактеризованы первые наборы генов дрозофилы, произошел взрыв, способствовавший началу новой революции в биологии. На протяжении более ста лет биологи были уверены, что разные животные и на генетическом уровне устроены совершенно по-разному. Чем сильнее различается форма двух животных, тем меньше общего их развитие имеет на уровне генов (если у них вообще есть что-то общее). Один из создателей направления современного синтеза Эрнст Майр писал, что «поиск гомологичных генов имеет смысл лишь в случае самых близкородственных организмов». Но, вопреки ожиданиям всех биологов, очень многие гены, которые сначала были охарактеризованы как гены, ответственные за формирование плана строения дрозофилы, имеют точные аналоги, которые отвечают ровно за то же самое у большинства других животных, включая нас с вами. Далее выяснилось, что развитие различных частей тела, таких как глаза, конечности и сердце, строение которых кардинально различается у разных видов животных и которые, как долгое время считалось, эволюционировали совершенно разными путями, контролируется одними и теми же генами у разных животных. Сравнительный анализ генов развития у разных видов животных превратился в новую дисциплину, находящуюся на границе между эмбриологией и эволюционной биологией. Эту дисциплину стали называть эволюционной биологией развития, или сокращенно эво-дево.

Уже на первых этапах развития этой новой науки выяснилось, что при всех видимых различиях формы и физиологии сложных животных — мух и птиц-мухоловок, динозавров и трилобитов, бабочек, зебр и людей — их объединяет общий «инструментальный набор» генов, которые контролируют формирование и разметку тела животных и всех его частей. Подробнее я расскажу об открытии этого набора и о замечательных свойствах входящих в него генов в третьей главе. Сейчас важно понять, что обнаружение этих генов перевернуло прежние представления о родственных связях между животными и о том, что делает животных такими разными, а также позволило по-новому взглянуть на эволюцию.

В результате секвенирования полной последовательности ДНК разных видов животных (их геномов) стало известно, что у дрозофилы и человека имеется большой набор общих генов развития; более того: у человека и мыши 29 000 идентичных генов, а человек и шимпанзе на генетическом уровне идентичны почти на 99%. Эти цифры и факты, возможно, унижают тех, кто хочет видеть человека стоящим выше всего животного мира, а не его эволюционировавшей частью. Но я бы хотел, чтобы гораздо больше людей разделяли мнение, которое выразил комик Льюис Блэк. Он сказал, что нет смысла дискутировать с теми, кто нападает на теорию эволюции, поскольку «у нас есть ископаемые. Мы выиграли». Отлично сказано, господин Блэк, хотя у нас есть нечто большее, чем просто ископаемые.

Действительно, новые факты и открытия эмбриологии и эво-дево отметают последние избитые аргументы противников эволюции об отсутствии промежуточных форм и низкой вероятности эволюции сложных структур. Теперь мы понимаем, каким образом полноценный сложный организм строится из единственной клетки. При помощи новейшего набора эффективных методов мы можем наблюдать, каким образом модификации развития приводят к возрастанию сложности и разнообразия. Открытие древнего набора генов развития однозначно доказало происхождение животных, включая человека, от примитивного общего предка. Эво-дево позволяет проследить изменения структур на длительных временных промежутках и увидеть, как плавники рыб превратились в конечности наземных позвоночных, как в результате последовательных преобразований из примитивной трубчатой ноги возникли элементы ротового аппарата, ядовитые когти, плавательные и питающие конечности, жабры и крылья и как самые разные варианты глаз были построены на основе группы светочувствительных клеток. Обилие новых данных, полученных эво-дево, позволяет воссоздать живую картину того, как создается и эволюционирует форма животных.

Парадокс набора генов развития и истоки биоразнообразия

Идея об общности набора генов, регулирующих формирование плана строения, и о сходстве нашего генома с геномами других животных постепенно распространяется среди широкой публики. При этом, однако, остается без внимания некий парадокс. Если наборы генов у разных видов так похожи, откуда берутся различия? Разрешение этого парадокса и выводы из него составляют основную тему моей книги. Парадокс генетического сходства различающихся видов разрешается с помощью двух ключевых идей, которые я изложу и к которым буду постоянно возвращаться по ходу повествования. Эти идеи имеют огромное значение для понимания того, каким образом инструкции, специфичные для каждого вида животного, записаны в ДНК, и как создается и эволюционирует форма. Эти идеи весьма скудно отражены в средствах массовой информации, но они очень важны для понимания таких важнейших эпизодов истории жизни на Земле, как взрыв биоразнообразия в кембрийском периоде, эволюция разнообразия внутри отдельных групп животных, таких как бабочки, жуки или вьюрки, а также наша с вами эволюция от общего предка с шимпанзе и гориллами.

Первая идея заключается в том, что биоразнообразие связано не столько с тем, какие именно гены входят в набор генов развития, сколько, говоря словами Эрика Клэптона, «it’s in the way that you use it» — с тем, как они используются. Создание формы происходит посредством включения и выключения генов в разное время и в разных местах в процессе развития организма. Различия формы являются следствием изменения времени и места использования генов, особенно тех, которые регулируют количество, форму и размер структур. Мы увидим, что гены могут использоваться множеством способов, и именно за счет этого создается невероятное разнообразие форм тела и его частей.

Вторая идея касается того, где в геноме искать непосредственных виновников, ответственных за эволюцию формы. Так вышло, что в последние сорок лет их искали совсем не там, где надо. Давно было известно, что гены построены из длинных последовательностей нуклеотидов, которые декодируются универсальным способом при производстве белковых молекул, и именно белки совершают основную работу в клетках и тканях организма. Генетический код, с помощью которого закодированы все двадцать слов белкового словаря, известен уже более пятидесяти лет, и мы легко справляемся с задачей расшифровки последовательностей нуклеотидов и их переводом в белковые последовательности. Но гораздо менее понятно, почему лишь крошечная доля нашей ДНК, всего около 1,5%, кодирует все 25 000 белков нашего организма. Зачем тогда нужна вся остальная ДНК? Около 3% ДНК (содержит примерно 100 миллионов бит) выполняют регуляторную функцию. Эта ДНК определяет, когда, где и каким образом синтезируется основная часть продуктов того или иного гена. Позже я расскажу о том, как регуляторная ДНК организована в удивительные маленькие устройства, которые интегрируют информацию о положении клеток в эмбрионе и о сроках развития. На выходе эта информация трансформируется в элементы, из которых и состоит форма животного. Регуляторная ДНК содержит инструкции для построения тела, и эволюционные изменения именно этой ДНК приводят к разнообразию формы.

Чтобы понять роль регуляторной ДНК в эволюции, нужно сначала усвоить некоторые основные законы биологии. Необходимо понять, как устроены животные и какую роль в эмбриональном развитии играют гены. Этим вопросам, которые и сами по себе интересны, посвящена первая часть книги. Я расскажу о некоторых общих принципах архитектуры животных, а также о тенденциях в эволюции плана строения, общих для нескольких групп животных (глава 1). Я познакомлю вас с рядом удивительных мутантных форм, которые помогли биологам обнаружить набор генов, регулирующих развитие организма (главы 2 и 3). Мы проследим за работой этих генов и увидим, как она отражает логику и порядок построения тела животных и составляющих его сложных структур (глава 4). Наконец, мы узнаем о тех устройствах в геноме, которые содержат инструкции для создания анатомических структур (глава 5).

Во второй части книги я собрал воедино все, что нам известно о возникновении разнообразия животных на основе изучения ископаемых животных, генов и эмбрионов. Я расскажу о некоторых наиболее важных и интересных эпизодах эволюции животных, которые показывают, как из небольшого количества строительного материала природе удалось смастерить столько отличных друг от друга форм. Я произведу фундаментальный анализ кембрийского взрыва (когда возникли основные современные типы животных и известные нам сегодня части тела) с точки зрения генетики и биологии развития (главы 6 и 7). Мы поговорим о происхождении вариантов рисунка на крыльях бабочек, что является блестящим примером того, как природа умеет изобретать, обучая старые гены новым трюкам (глава 8). Я расскажу несколько историй об эволюции оперения островных птиц и окраски шерсти млекопитающих (глава 9). Все это очень убедительные и красивые примеры, которые помогают глубже проникнуть в суть эволюционного процесса. Но есть из них и более прямое следствие: эти прецеденты демонстрируют процессы, лежащие в основе происхождения человека. В десятой главе я расскажу о формировании нашего вида, главным образом, на примере развития нашего удивительного мозга. Мы начнем с происхождения наших предков от человекообразного предшественника примерно шесть миллионов лет назад и проследим те физические изменения и изменения в развитии, которые привели к появлению Homo sapiens. Мы поговорим о генетических изменениях, произошедших в ходе нашей эволюции, в том числе об изменениях, вероятнее всего повлиявших на эволюцию качеств, которые, по нашему мнению, делают нас людьми.

Величие «самого современного синтеза»: третье действие

История развития теории эволюции — это драма в трех действиях. В первом действии, почти 150 лет назад, в самой важной книге во всей истории биологии Дарвин заставил читателей ощутить величие нового видения природы — увидеть, как «из такого простого начала эволюционировало и продолжает эволюционировать бесконечное число самых прекрасных форм». Во втором действии архитекторы современного эволюционного синтеза объединили, как минимум, три дисциплины, чтобы достичь «большого» синтеза. Особое величие третьего действия, разворачивающегося сегодня, заключается в новом взгляде на биоразнообразие и возникновение форм животных, и этот новый взгляд — заслуга эмбриологии и эволюционной биологии развития. Многое мы теперь можем увидеть воочию — например, проследить за тем, как разнообразные животные принимают бесконечное число прекрасных форм.

Однако в науке под красотой понимают нечто гораздо более глубокое, чем внешность. Высшие научные достижения являются продуктом эмоциональной и интеллектуальной деятельности одновременно, синтезом левого (рационального) и правого (эмоционального, творческого) полушарий. «Эврика» в науке всегда сочетает в себе чувственно-эстетический и концептуальный подходы. Физик Виктор Вайскопф (который был еще и пианистом) заметил: «В науке прекрасно то же, что в Бетховене. Сначала сплошной туман, но вдруг вы видите связь между всеми событиями. Это выражение целого комплекса глубоко волнующих вас человеческих проблем, которые всегда вас трогали, но никогда прежде не соединялись воедино».

Одним словом, лучшие образцы научной мысли относятся к тому же разряду человеческого опыта, что и лучшие книги или фильмы. Загадка или драма захватывает нас, и мы следим за развитием событий, ведущих к некоему откровению, которое, если речь идет о лучших образцах, помогает нам яснее видеть и понимать окружающий мир. Главным ограничителем научной мысли является истина. Может ли невыдуманный мир науки вдохновлять и радовать в той же степени, что и воображаемый мир художественных произведений?

Сто лет назад Редьярд Киплинг опубликовал книгу сказок (Just so stories), вдохновленных его пребыванием в Индии. Чудесные сказки Киплинга — «Откуда у леопарда пятна», «Отчего у верблюда горб», «Как мотылек топнул ногой» и многие другие — рассказывают о том, как некоторые из самых любимых нами и самых необычных существ приобрели свои выдающиеся черты. Так вот, теперь биологи могут рассказать о бабочках, зебрах и леопардах истории не менее удивительные, чем сказки Киплинга о том, как появились пятна, полоски, горбы и рога. Но ко всему прочему они сообщают простые и изящные истины, углубляющие наше понимание животного мира, частью которого являемся мы сами.


* Речь идет о 30-томной книге А. Гумбольдта «Путешествие в равноденственные области Нового Света в 1799–1804 гг.» (Voyage aux régions équinoxiales du Nouveau Continent, fait en 1799, 1800, 1801, 1802, 1803 et 1804 par Alexander Humboldt et Aimé Bonpland, red. A. Humboldt., Grand edition. Paris: F. Schoell, 1805). — Прим. перев.


Комментарии (1)


 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия