Я — не моя ДНК. Генетика предполагает, эпигенетика располагает

Дарвин (и Уоллес) против Ламарка

В настоящее время общепринято мнение, что именно теория естественного отбора объясняет (или была первой теорией, объясняющей пусть не полностью, но и не ошибочно) механизмы эволюции. Эта теория была предложена Чарлзом Дарвином, а также Альфредом Уоллесом (1823–1913), наличности которого мы подробнее остановимся.

Альфред Уоллес был английским натуралистом, современником Дарвина, который, в каком-то смысле, двигался в параллельном с ним направлении. Он тоже был исследователем и в 1848 году на торговом паруснике отправился в путешествие в Бразилию для изучения амазонских флоры и фауны. Затем, с 1854 по 1862 год он пробыл на Малайском архипелаге, собирая коллекцию видов. Именно во время этого путешествия Уоллес начал разрабатывать теорию естественного отбора и по возвращении в Англию состоял в тесной переписке с Дарвином, с которым они обменивались идеями. И как по волшебному совпадению, оба сформулировали независимо друг от друга теории об эволюции видов путем естественного отбора. Отношения между ними были хорошими и даже дружескими Известно, что Уоллес отправил свои работы Дарвину, который, имея больше полезных контактов, способствовал их публикации в 1858 году. Более того, именно эта публикация сподвигла Дарвина завершить свой труд о происхождении видов, который увидел свет на год позднее.

В тени успеха Дарвина теории Уоллеса, скажем так, пошли на спад, и когда он перестал путешествовать и окончательно осел в Англии, их отношения, как и их дружба, только укрепились.

В чем же заключаются его эволюционные теории?

В целом они основаны на существовании дефектов в наследственной передаче информации от одного поколения другому. Эта нестабильность создает вариативность и определяется феноменом мутаций, большинство которых в результате не приводит к адаптивным преимуществам, а является нейтральным. То есть в определенных обстоятельствах некоторые варианты могут иметь преимущество перед другими в процессе естественного отбора, в котором, как мы уже сказали, выживают более приспособленные особи.

В наши дни имя Ламарка снова появилось в научной литературе из-за того факта, что эпигенетические изменения, эпимутации, могут быть переданы потомкам таким вопиющим способом, что, кажется, нарушают все правила менделевского наследования. Некоторые ученые предполагают, что они могут иметь адаптационную роль, укладывающуюся в концепцию Ламарка, хотя на самом деле знаменитый пример ученого о шеях жирафов некорректен. Последователи ламаркизма настаивают на том, что способность организмов адаптироваться к окружающей среде породила эволюцию и разнообразие видов, и самый известный пример, доказывающий эту теорию, о шее жирафов. Ученый сформулировал принцип, по которому использование или неиспользование частей тела приводит к тому, что части тела, используемые чаще, развиваются и усиливаются настолько, насколько менее используемые части слабеют и деградируют, иногда даже исчезают. Согласно Ламарку, поколение за поколением жирафы должны были вытягивать шею, чтобы достать до самых высоких веток деревьев, и, как следствие, их шея удлинялась. Затем, согласно второму принципу, основополагающему в его теории, принципу наследования приобретенных признаков, у жирафов с самой длинной шеей рождались дети с такой же длинной шеей, которая продолжала расти из поколения в поколение, так как потомки продолжали вытягиваться, чтобы достать до самых высоких ветвей.

Пятьдесят лет спустя в свете теорий Дарвина и Альфреда Уоллеса (последний из которых утверждал, что по линии отца был потомком великого шотландского героя Уильяма Уоллеса) постулаты Ламарка и этот конкретный пример были опровергнуты: жирафы, которые вытягивали шеи, чтобы есть листья на самых высоких ветвях деревьев, не передавали этот признак своему потомству. Согласно естественному отбору, то, что могло произойти с шеями жирафов, берет начало в существовании двух групп жирафов: с длинной и с короткой шеей. Первые доставали до листьев деревьев, питались и выжили, в то время как несчастные «короткошейки» умирали от недоедания, как и их потомство. Так что выживали и размножались особи с длинными шеями, в то время как другие вымирали.

Так какие выводы в свете современной науки можем сделать мы с вами?

Совершенно точно то, что единственная реальная возможность передачи приобретенного признака следующим поколениям заключается во внедрении этого признака в эмбриональную линию, другими словами, в сперматозоиды или яйцеклетки. Это новое изменение в половых клетках может быть эпигенетическим, а эпигенетические модификации отличаются быстродействием и могут сделать так, чтобы виды адаптировались к внезапным изменениям в окружающей среде, например к большим природным катаклизмам.

Если мы вернемся к примеру из предыдущей главы о различных человеческих популяциях, то увидим, что группа с большим числом эпигенетических вариаций — группа из Черной Африки, жители которой исторически были первыми людьми: все люди, обитающие на планете Земля, происходят от них, и у них было больше всего времени, чтобы измениться.

С другой стороны, если мы изучим, какие гены и межклеточные коммуникации, кроме уже упомянутого цвета кожи, отличают разные группы людей, то найдем два любопытных участка, связанных с чувством вкуса и чувствительностью к инфекциям.

Это связано с эпигенетическими изменениями во вкусовых рецепторах, которые миллионы лет назад позволили людям адаптироваться к новым продуктам, найденным во время первых миграций, и различать, что можно потреблять, а что смертельно опасно или ядовито. Таким же образом те люди, что должны были (и сейчас им тоже приходится) соседствовать с определенными микроорганизмами, научились сосуществовать с ними, что и происходит с вирусом Эпштейна — Барр и кишечной палочкой. Как говорится в знаменитой пословице: «С волками жить — по-волчьи выть».

А теперь обратим свой взор на наших ближайших родственников. Уверены, что каждый раз, когда вы приходите в зоопарк и смотрите на новорожденных шимпанзе, вы думаете: «Какой милый! Ну совсем как младенец». Правда ведь? Все мы так делаем, и на самом деле мы не далеки от действительности: у людей и шимпанзе 99 % генома совпадает. И несмотря на то, что говорят последователи отрицания теории эволюции, это факт: эволюционно у нас один и тот же отец и одна и та же мать. Однако мы отличаемся от них во многом, чем-то более очевидно, чем-то — менее.

Как вообще можно представить себе такую степень схожести нашей ДНК?

Эпигенетика снова является ключом к разгадке, так как исследования нашей команды ученых, как и других наших коллег, доказали следующее: несмотря на то что для определенного гена последовательности ДНК могут быть одинаковыми, наша ДНК (то есть ДНК Человека разумного) в сравнении с ДНК других человекообразных приматов, таких как шимпанзе, гориллы, орангутаны или бонобо (карликовых шимпанзе), эпигенетически регулируется по-другому, в особенности из-за изменений метилирования ДНК.

И снова эпигенетика приходит на помощь.