ПАНЕЛЬ
• ГлавнаяМатериалыНаукаЭволюция. Как и зачем?
Понедельник, 07 января 2019 18:14

Эволюция. Как и зачем?

Оцените материал
(0 голосов)

Можно ли предсказать направление эволюции, как происходят мутации и куда приведет человечество естественный отбор?
Эволюция — это не вопрос веры. Эволюция происходила в прошлом и происходит сейчас, и нам известны ее механизмы. Если у вас есть достаточно полная палеонтологическая летопись, при изучении ископаемых из разных слоев будет видно, что они меняются.
С млекопитающими это не так наглядно, потому что ископаемых очень мало. А вот микроскопические морские фораминиферы можно извлечь в колонке со дна океана, датировать осадочные породы и с точностью до десяти тысяч лет увидеть, как эти фораминиферы менялись. Но большая часть данных о том, как эволюция происходила в прошлом, не объясняет никаких механизмов. Мы не видим ни мутаций, ни отбора, только конечный результат.
Как можно наблюдать эволюцию
В поисках подтверждения правильности теории естественного отбора Дарвин изучал примеры искусственного отбора, при помощи которого человек создал различные породы домашних животных. Скрещивая разные породы голубей, Дарвин иногда получал птиц, напоминавших дикого скалистого голубя. Он пришел к выводу, что столь непохожие друг на друга домашние голуби произошли от единого предка.
Человек в исторических масштабах живет совсем недолго, поэтому мы можем наблюдать довольно условную эволюцию. Мы не увидим, как червяк превращается в муху, то есть как одна форма переходит в другую. С моей точки зрения, самый лучший пример эволюции даже не дарвиновские голуби, а золотые рыбки: на самом деле это серебряный карась, и он очень сильно изменился за две тысячи лет. Из китайских хроник известно, когда появлялись разные формы: золотые рыбки, красные и рыбки без спинного плавника. Китайцы занимались искусственным отбором: когда появлялся интересный мутант, они его изолировали от других рыб и размножали.
Самый знаменитый пример изучения эволюции в лаборатории — это эксперимент Ричарда Ленски, в котором он и сотрудники его лаборатории уже тридцать лет наблюдают за двенадцатью популяциями кишечной палочки Escherichia coli. За это время сменилось уже почти 80 000 поколений кишечной палочки, произошло много интересных мутаций, но для неспециалиста это как была Escherichia coli, так и осталась. Появились новые штаммы с новыми свойствами, но говорить о появлении нового вида нельзя.
Само понятие вида не определено. Когда человек заражается вирусом иммунодефицита, это происходит из-за одной вирусной частицы. Если больного не лечить и он через десять лет умрет от СПИДа, в организме обнаружатся вирусы, отличающиеся друг от друга на 15%. Это значит, что происходит серьезная эволюция. Вирус гриппа тоже все время эволюционирует. Человек, переболевший гриппом, снова этим же штаммом вируса не заболеет никогда: у него появляется иммунитет на всю жизнь. И поэтому, если бы вирус гриппа не эволюционировал, не было бы постоянных эпидемий.
Что же такое вид? В какой момент австралопитек стал человеком? Если мы хотим непрерывно эволюционирующую линию разбивать на виды, это неизбежно означает, что в какой-то момент мы маму и дочку отнесем к разным видам. В эволюции бывают такие скачки, но случаются они очень редко за счет одного специфического механизма, когда весь геном дуплицируется. У млекопитающих это невозможно. Значит, пока обезьяна превращалась в человека, не было такого, чтобы родители и дети сильно различались. Тем не менее на входе мы имеем обезьяну, а на выходе — человека.
Скорость эволюции
Скорость эволюции непостоянна, и нужно помнить, что мы измеряем ее в поколениях, а не в годах. За одно человеческое поколение проходит пятьдесят мышиных, поэтому мышь может эволюционировать быстрее. Когда возникают новые условия, эволюция тоже ускоряется. Но бывают так называемые живые ископаемые, целаканты и гинкго, которые за 200 миллионов лет внешне не изменились, а млекопитающие за этот же промежуток времени прошли гигантский путь.
Согласно закону Харди — Вайнберга, скорость эволюции фрагмента генома, на который не действует отбор, равна скорости мутирования. Причины понятны: если отбор не действует, то новая мутация ничем не лучше и не хуже старого варианта. Поэтому новый вариант имеет ту же вероятность закрепиться в популяции, что и любая копия старого варианта. Удивительным образом скорость мутирования у всех эукариот, которых изучали, более-менее постоянна и составляет 10-8 нуклеотидов за поколение.
Это относится к нейтральной эволюции, которая не имеет никакого отношения к эволюционно значимым изменениям — лосиным рогам и бабочкиным крыльям. Нейтральная эволюция — это изменение аминокислотных и нуклеотидных последовательностей, которые не влияют на приспособленность организма и не находятся под давлением отбора. Случайные, не зависящие от приспособленности изменения частот генетических аллелей в популяции называются генетическим дрейфом. Таким образом, генетический дрейф царствует над нейтральными мутациями, а отбор — над полезными и вредными. Отбор, повышающий частоту полезных мутаций, называется положительным. Отбор, отбраковывающий вредные мутации, — отрицательным.
Теория нейтральной эволюции —предположение, что большинство мутаций на молекулярном уровне носит нейтральный характер по отношению к естественному отбору. Таким образом, значительная часть внутривидовой изменчивости, особенно в малых популяциях, объясняется не действием отбора, а случайным дрейфом мутантных аллелей, которые нейтральны или почти нейтральны.
Эволюция тех нуклеотидов, которые влияют на признаки и приспособленность, находится под давлением отбора, а значит, совсем не нейтральна. Консервативный белок, например гистон у человека и у гороха, будет отличаться всего одной аминокислотой, то есть он вообще не эволюционирует. А какой-нибудь важный для адаптации белок может эволюционировать с большой скоростью. Мы сейчас в эксперименте выращиваем гриб Podospora. У нас есть восемь линий, и за шесть лет в семи линиях проэволюционировал один и тот же белок. Получается, что для адаптации к условиям культивирования этому грибу хочется сломать конкретный белок.

Прочитано 4 раз
Другие материалы в этой категории: « Материя как накопитель энергии

Оставить комментарий

Убедитесь, что Вы ввели всю требуемую информацию, в поля, помеченные звёздочкой (*). HTML код не допустим.

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6