Текст книги "Величайшее Шоу на Земле: свидетельства эволюции."

Автор книги: Ричард Докинз

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 27 страниц)

Я предполагаю, что генофонд крыс на небольшом и изолированном острове, таком как остров Вознесения, является отдельным и, скорее, хорошо перемешаны бассейном, в том смысле, что недавние предки любой крысы, возможно, жили где угодно на острове, но, скорее всего, не вне острова, плюс-минус случайный безбилетник с судна. Но генофонд крыс на большом континентальном массиве, таком как Евразия будет гораздо сложнее. Крыса, живущая в Мадриде, получает большую часть своих генов от предков, живущих в западном конце евразийского континента, а не, скажем, Монголии или Сибири, не из-за определенных барьеров для потока генов (хотя такие также существуют), а из-за значительных расстояний. Требуется время, чтобы половая перетасовка доставила ген с одной стороны континента на другой. Даже если не будет никаких физических барьеров, таких как реки или горные цепи, поток генов через такой большой континентальный массив все равно будет достаточно медленным для генофонда, чтобы заслужить название «вязкий». Крыса, живущая во Владивостоке, отследила бы большинство своих генов к предкам на востоке. Евразийский генофонд был бы перетасован, как на Острове Вознесения, но перетасован не однородно из-за расстояний. Кроме того, частичные барьеры, такие как горные цепи, большие реки или пустыни, мешали бы однородной перетасовке, таким образом структурируя и усложняя генофонд. Эти осложнения не обесценивают идею генофонда. Идеально перемешанный генофонд – полезная абстракция, как абстракция математика совершенной прямой линии. Реальные генофонды, даже на малых островах, таких как Вознесение, являются несовершенными приближениями, лишь частично перетасованными. Чем меньше и менее изрезан остров, тем ближе приближение к абстрактному идеалу отлично перемешанного генофонда.

Только, чтобы завершить мысль о генофондах – каждое отдельное животное, которое мы видим в популяции, является выборкой из генофонда своего времени (или, скорее, времени его родителей). Не существует внутренней тенденции в генофондах к увеличению или уменьшению частоты отдельных генов. Но когда возникает систематическое увеличение или уменьшение частоты, с которой мы видим конкретный ген в генофонде, это определенно и в точности то, что понимается под эволюцией. Поэтому возникает вопрос: откуда берется систематическое увеличение или уменьшение частоты гена? Это, конечно, то, где все становится интересным, и мы должны прийти к ответу в свое время.

Кое-что забавное происходит с генофондами домашних собак. Заводчики пекинесов или далматинцев тщательно пресекают поток генов из одного генофонда в другой. Родословные книги хранятся, восходя ко многим поколениям, и смешение породы – худшая вещь, которая может произойти в книге заводчика породы. Это как если бы каждая порода собак была заключена на своем маленьком острове Вознесения и содержалась отдельно от любой другой породы. Но барьер для межпородного скрещивания – не открытое море, а человеческие правила. Географически все породы пересекаются, но они с таким же успехом могли бы быть на разных островах, так как их владельцы контролируют возможности спаривания. Конечно, время от времени правила нарушаются. Как крыса, тайком проникающая на судне на Остров Вознесения, сука, скажем, гончей, срывается с привязи и спаривается со спаниелем. Но беспородные щенки, появившиеся в результате, хоть и могут быть любимцами, изгнаны людьми с острова, обозначенного как Племенная Гончая собака. Сам остров остается чистым островом гончей собаки. Другие чистокровные случки гончих гарантируют, что генофонд виртуального острова, обозначенного Гончей, остается незагрязненным. Существуют сотни искусственных «островов», по одному для каждой породы племенных собак. Каждый из них – виртуальный остров, в том смысле, что он не локализован географически. Родословная гончих или шпицев находятся в различных местах во всем мире, и автомобили, корабли и самолеты используются для перевозки генов из одного географического места в другое. Виртуальный генетический остров, являющийся генофондом пекинесов, частично перекрывается географически, но не генетически (кроме тех случаев, когда сука нарушает запрет), с виртуальным генетическим островом, являющимся генофондом боксеров, и виртуальным островом, являющимся генофондом сенбернаров.

Теперь давайте вернемся к замечанию, которое открыло мое обсуждение генофондов. Я говорил, что если рассматривать селекционеров в качестве скульпторов, то то, что они высекают своими долотами, является не плотью собак, а генофондами. Это только кажется, что высекается плоть собаки, поскольку собаковод может заявить о своем намерении, скажем, уменьшить морды будущих поколений боксеров.  И конечным продуктом такого намерения действительно была бы более короткая морда, как если бы долотом обработали морду предка. Но, как мы видели, типичный боксер в одном поколении является выборкой современного генофонда. Это – генофонд, который был вырезан и выстроган за эти годы. Гены длинных морд были отсечены от генофонда и заменены генами коротких морд. Каждая порода собак, от таксы до далматинца, от боксера до борзой, от пуделя до пекинеса, от немецкого дога к чихуахуа, была вырезана, высечена, замешана, сформована, не буквально как плоть и кость, а через ее генофонд.

Не все это сделано отсечением. Многие из наших знакомых пород собак были первоначально получены как гибриды других пород, часто совсем недавно, например в девятнадцатом веке. Скрещивание, конечно, представляет собой преднамеренное нарушение изоляции генофонда на виртуальных островах. Некоторые схемы скрещивания разработаны с такой тщательностью, что заводчики негодовали бы если бы их продукты описывали как полукровок или дворняжек (как президент Обама восхитительно описал себя). «Лабрадудль» представляет собой гибрид между пуделем и лабрадором – результат тщательного поисках лучших достоинств обеих пород. Владельцы лабрадудлей учредили общества и ассоциации, как у чистокровных породистых собак. Существует две школы заводчиков лабродудлей, и подобных дизайнерских гибридов. Существуют те, кто согласен продолжать выведение лабрадудлей, скрещивая пуделей и лабрадоров. И есть те, кто пытается начать новый генофонд лабрадудлей, которые были бы чистокровными, через случку лабрадудлей между собой. В настоящее время гены второго поколения лабрадудлей рекомбинируют, давая большее разнообразие, чем положено чистокровным породистым собакам. Так начинают многие «чистые» породы: они прошли через промежуточную стадию высокой изменчивости, впоследствии урезанной на протяжении поколений тщательной селекцией.

Иногда новые породы собак берут свое начало с принятия единственной крупной мутации. Мутации – случайные изменения в генах, которые составляют сырье для эволюции благодаря неслучайному отбору. В природе большие мутации редко выживают, но генетики любят их в лабораториях, поскольку их легко изучать. Породы собак с очень короткими ногами, такие как бассеты и таксы, приобретали их за один шаг, через генетическую мутацию, названную ахондроплазией, классический пример крупной мутации, которая вряд ли выжила бы в природе. Аналогичная мутация несет ответственность за наиболее распространенные виды человеческой карликовости: туловище почти нормального размера, но руки и ноги короткие. Другие генетические пути производят миниатюрные породы, сохраняющие пропорции оригинала. Собаководы могут добиться изменений в размере и форме, выбирая комбинации нескольких крупных мутаций, таких как ахондроплазия, и множество менее значимых генов. Им не нужно понимать генетики, чтобы эффективно добиваться изменений. Без какого-либо понимания вообще, только выбирая кого с кем скрестить, Вы можете вывести породы с любыми желаемыми характеристиками. Это то, чего селекционеры собак, животных и растений в целом, достигли на протяжении веков, до того, как кто-то начал что-то понимать в генетике. И в том урок о естественном отборе, который, по природе, конечно, не имеет никакого понимания или знания чего-либо вообще.

Американский зоолог Рэймонд Коппингер утверждает, что щенки различных пород намного более подобны друг другу, чем взрослые собаки. Щенки не могут позволить себе отличаться, потому что главное, что они должны делать, это сосать, и сосание представляет в значительной степени одну и ту же проблему для всех пород. В частности, для того, чтобы хорошо сосать, щенок не может иметь длинную морду, как борзая или ищейка. Вот почему все щенки похожи на мопсов. Можно сказать, что взрослый мопс – это щенок, чья морда не выросла должным образом. У большинства собак после того, как их отлучают от матери, развивается относительно длинная морда. Но не у мопсов, бульдогов и пекинесов; они растут в других частях, в то время как морда сохраняет свои инфантильные пропорции. Технический термин для этого – неотения, и мы встретим его снова, когда продвинемся к эволюции человека в Главе 7.

Если животное растет с одинаковой скоростью во всех своих частях, так что взрослые являются просто равномерно раздутой точной копией младенца, говорят, что рост изометрический. Изометрический рост довольно редок. При аллометрическом росте, напротив, различные части растут с разной скоростью. Часто темпы роста различных частей животного имеют некоторое простое математическое отношение друг к другу, явление, которое было исследовано особенно тщательно сэром Джулианом Хаксли в 1930-ых. Различные породы собак достигают своих различных форм посредством генов, которые изменяют аллометрические соотношения роста между частями тела. Например, бульдоги получают свой угрюмый вид Черчилля из-за генетической тенденции к более медленному росту костей носа. Это оказывает косвенное воздействие на относительный рост окружающих костей, да и всех окружающих тканей. Одно из этих косвенных воздействий состоит в том, что нёбо вытянулось в неуклюжее положение, так что зубы бульдога торчат наружу, и из пасти сочиться слюна. У бульдогов также затрудненное дыхание, которое является общим с пекинесами. Бульдоги даже трудно рождаются, потому что голова непропорционально большая. Большинство бульдогов, если не все, которых вы видите сегодня, рождены кесаревым сечением.

Борзые – напротив. У них удлиненные морды. Более того, они отличаются тем, что удлинение морды начинается еще до их рождения, что, вероятно, делает борзых щенков менее успешными сосунками, чем другие породы. Коппингер предполагает, что человеческое желание вывести борзых с длинными мордами достигло предела, наложенного способностью выживания щенков, пытающихся сосать.

Какие уроки мы извлекаем из одомашнивания собак? Во-первых, большое разнообразие среди пород собак, от немецких догов к йорки, от скотти до эрдельтерьеров, от риджбеков до такс, от гончих до сенбернаров, демонстрирует, насколько это легко для неслучайного отбора генов – «вырезания и выстругивания» генофондов, произвести действительно разительные перемены в анатомии и поведении, и столь быстро. Удивительно мало генов могут быть вовлечены в это. Тем не менее, изменения являются настолько большими – различия между породами столь существенными – что Вы бы могли ожидать, что их эволюция займет миллионы лет вместо каких-то столетий. Если столь большое эволюционное изменение может быть достигнуто всего за несколько столетий или даже десятилетий, только подумайте, что могло бы быть достигнуто за десять или сто миллионов лет.

Рассматривая процесс за столетия, не пустые фантазии, что собаководы взяли плоть собаки как глину для ваяния, и выдавили ее, вытянули ее, вылепили ее в форму более или менее по своему желанию. Конечно, как я указал ранее, мы в действительности месили не плоть собак, а их генофонды. И «вырезанная» лучшая метафора, чем «вылепленная». Некоторые скульпторы работают, беря кусок глины и вылепливая форму. Другие берут кусок камня или дерева, и вырезают из него, отсекая кусочки долотом. Очевидно, собачники не высекают форму собак, отсекая части плоти собаки. Но они делают что-то близкое к высеканию генофондов собак с помощью отсечения. Однако, тем не менее, это сложнее, чем чистое отсечение. Микеланджело взял кусок мрамора, а затем отсек от него лишнее, чтобы показать Давида, скрывающегося внутри. Ничего не было добавлено. Генофонды, с другой стороны, непрерывно дополняются, например, благодаря мутациям, в то же время как неслучайная гибель отсекает. Аналогия с высечением скульптуры здесь терпит неудачу и не должна выдвигаться слишком упорно, как мы увидим это снова в Главе 8.

Идея скульптуры вызывает в мыслях сверхмускулистые телосложения культуристов, и их нечеловеческих эквивалентов, таких как бельгийская голубая порода коров. Эта ходячая фабрика говядины была изобретена благодаря особому генетическому изменению, названному «гипертрофия мышц». Существует вещество, называемое миостатин, которое ограничивает рост мышц. Если ген, отвечающий за производство миостатина, отключен, мышцы растут больше, чем обычно. Довольно часто случается, что один ген может мутировать более чем одним способом, с получением тех же результатов, и в самом деле, существуют различные способы, которыми ген, производящий миостатин, может быть отключен, с одинаковым эффектом. Другим примером является порода свиней называется черная экзотическая, и существуют отдельные собаки различных пород, которые показывают такую же гипертрофированную мускулатуру по той же самой причине. Тело бодибилдера доводится до похожего сложения экстремальной системой упражнений и часто использованием анаболических стероидов: то и другое является внешней манипуляцией, имитирующей гены бельгийской голубой и черной экзотической. Конечный результат тот же, и это само по себе является уроком. Генетические и экологические изменения могут вести к идентичным результатам. Если бы вы захотели вырастить человеческого ребенка, чтобы выиграть соревнование по бодибилдингу, и вам необходимо сэкономить несколько столетий, вы можете начать с генетической манипуляции, создать точно такой же причудливый ген, который характеризует породы бельгийскую голубую и черную экзотическую. Действительно, существуют люди, которые, как известно, имеют делеции [выпадения участка] в гене миостатина, и у них, как правило, аномально сильно развита мускулатура. Если бы вы начали с ребенка мутанта и заставили его еще и качать железо (по-видимому, коров и свиней нельзя склонить к этому), возможно, в итоге вы получили бы что-то более гротескное, чем «Мистер Вселенная».

Политическая оппозиция евгеническому разведению людей иногда выливается в почти наверняка ложное утверждение, что это невозможно. Это не только аморально, вы можете услышать как они говорят, что это не будет работать. К сожалению, сказать, что нечто является аморальным или политически нежелательным, не означает сказать, что оно не будет работать. У меня нет сомнений, что, если вы решитесь на это, и имеете достаточно времени и достаточную политическую власть, вы могли бы начать расу превосходных культуристов, или прыгунов в высоту, или толкателей ядра; ловцов жемчуга, борцов сумо или спринтеров; или (я подозреваю, хотя теперь уверен меньше, потому что нет прецедентов в мире животных) превосходных музыкантов, поэтов, математиков или винных дегустаторов. Причина моей уверенности в селективном разведении на спортивное мастерство состоит в том, что необходимые качества являются настолько похожими на те, которые явно срабатывают при разведении скаковых и ломовых лошадей, ездовых собак и борзых. Причина, по которой я по-прежнему довольно уверен в отношении практической осуществимости (хотя не моральной или политической желательности) селекции на психические или иные однозначно человеческие черты, заключается в том, что существует так мало примеров, когда попытка селекции животных когда-либо не удавалась, даже в отношении признаков, вызывающих удивление. Кто бы мог подумать, например, что могут быть выведены собаки с навыками выпаса овец, или поводырей, или для травли быка?

Вы хотите высокой молочной продуктивности коров, на порядок больше галлонов, чем необходимо матери для выкармливания ее телят? Селекция может дать вам это. Коровы могут быть изменены так, чтобы у них выросло огромное и неуклюжее вымя, которое будет давать обильный удой молока бесконечно долгое время после окончания нормального периода кормления теленка. Между прочим, молочных лошадей не было выведено таким способом, но кто решится поспорить со мной, что у нас бы все получилось, если бы мы попытались? И конечно, то же самое относится к молочным людям, если кто-то хотел бы попробовать. Слишком много женщин, поверивших в миф о том, что груди размером с дыню – это привлекательно, платят хирургам крупные суммы денег за силиконовые имплантаты с весьма (на мой вкус) неприглядным результатом. Есть ли у кого-то сомнения, что через достаточное количество поколений можно было бы добиться подобных деформаций тем же способом, каким были выведены Фризские коровы?

Около двадцати пяти лет назад я разработал компьютерное моделирование, чтобы проиллюстрировать возможности искусственного отбора: своего рода компьютерную игру, имитирующую реальное выращивание роз, или разведение собак или скота. Игрок видит на экране девять фигур – «виртуальных биоморфов» – тот, что в центре, является «родителем» восьми других, которые его окружают. Все формы созданы на основе примерно дюжины «генов», которые представляют собой числа, передающиеся от «родителя» к «ребенку», с возможностью небольших «мутаций» в процессе. Мутация – всего небольшое увеличение или уменьшение в численном значении гена родителя. Каждая форма построена под влиянием определенного набора чисел, которые являются его собственными отдельными значениями десятка генов. Игрок смотрит на массив из девяти форм и не видит никаких генов, он выбирает предпочтительную форму «тела», для разведения. Остальные восемь биоморфов исчезают с экрана, один выбранный скользит к центру, и «порождает» восемь новых мутантов «детей». Процесс повторяется столько «поколений», на сколько у игрока хватит времени, и промежуточная форма «организмов» на экране постепенно «эволюционирует», по мере смены поколений. Только гены передаются из поколения в поколение, а значит, непосредственно выбирая биоморфы на глаз, игрок непреднамеренно выбирает гены. Это именно то, что происходит, когда селекционеры отбирают собак или розы для выведения породы.

Биоморфы из программы „Blind Watchmaker‟

Довольно о генетике. Игра начинает становиться интересной, когда мы рассматриваем «эмбриологию». Эмбриология биоморфов на экране – это процесс, через который его «гены» – те самые числовые значения – влияют на его форму. Можно представить многие очень разные эмбриологии, и я испробовал совсем немногие из них. Моя первая программа, названная «Слепой Часовщик», использует эмбриологию роста дерева. Главный «ствол» отращивает две «ветви», затем каждая ветвь отращивает две собственные ветви и так далее. Число ветвей, и их ответвления и длина, находятся под генетическим контролем, определенным численными значениями генов. Важная особенность эмбриологии ветвящегося дерева – то, что она рекурсивна. Я не буду разъяснять эту идею здесь, но она означает, что единственная мутация, как правило, имеет эффект по всему дереву, а не только в одном его уголке.

Хотя программа «Слепой часовщик» начинается с простого ветвящегося дерева, она быстро уходит прочь в страну чудес эволюционировавших форм, многих со странной красотой, и некоторые – в зависимости от намерений человеческого игрока – начинают напоминать знакомых существ, таких как насекомые, пауки или морские звезды. Слева «сафари-парк» существ, которые только один игрок в игре (я) обнаружил в закоулках и заводях этой странной компьютерной страны чудес. В более поздней версии программы я расширил эмбриологию, чтобы позволить генам управлять цветом и формой «веток» дерева.

Более тщательно продуманная программа, названная «Артроморфы», которую я написал совместно с Тедом Кехлером, работающим тогда на Apple Computer Company, воплощает «эмбриологию» с некоторыми интересными биологическими особенностями, которые специфично приспособлены к выведению «насекомых», «пауков», «многоножек» и других существ, напоминающих членистоногих. Я объяснил артроморфы подробно, вместе с биоморфами, кончоморфами (компьютерные моллюски) и другими программами в том же духе, в «Поднимаясь на пик невероятного».

Между прочим, математика эмбриологии раковины хорошо понятна, поэтому искусственный отбор с помощью моей программы «конхоморфы» способен генерировать очень реалистичные формы (см. выше). Я вернусь к этим программам, чтобы отметить совсем другой момент, в последней главе. Здесь я представил их в целях иллюстрации силы искусственного отбора, даже в чрезвычайно упрощенной компьютерной окружающей среде. В реальном мире сельского хозяйства и садоводства, мира заводчика голубей или собаковода, искусственный отбор может достичь гораздо большего. Компьютерные программы биоморфы, артроморфы и кончоморфы просто иллюстрируют принцип, так же как сам искусственный отбор становится иллюстрацией принципа естественного отбора – в следующей главе.

Кончоморфы: машинно-генерируемые раковины, сформированы искусственным отбором

У Дарвина был личный опыт силы искусственного отбора, и он дал ему почетное место в Главе 1 «Происхождения видов». Он разогревал своих читателей, перед тем как выложить свое собственное великое прозрение, силу естественного отбора. Если селекционеры могут трансформировать волка в пекинеса или дикую капусту в цветную капусту в течение нескольких столетий или тысячелетий, то почему неслучайное выживание диких животных и растений не может сделать того же самое в течение миллионов лет? Это будет заключением моей следующей главы; но моя стратегия сначала будет состоять в том, чтобы плавно продолжить процесс разогрева и облегчить переход к пониманию естественного отбора..