Разнообразие форм и геометрическая красота морских раковин
Джейми Кэрролл.
Глава 11. Бесконечное число самых прекрасных форм
Созерцай непрестанно, как все становящееся становится в превращениях, и привыкай сознавать, что природа целого ничего не любит так, как превращать сущее, производя молодое, подобное старому.
Император Марк Аврелий
Первое издание книги "О происхождении видов" Дарвин закончил словами, которые стали, возможно, самой известной цитатой в биологии:
Есть величие в этом воззрении, по которому жизнь с ее различными проявлениями Творец первоначально вдохнул в одну или ограниченное число форм; и между тем как наша планета продолжает вращаться согласно неизменным законам тяготения, из такого простого начала возникло и продолжает возникать бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм.
К этой фразе Дарвин шел двадцать лет. В более ранних набросках, составленных в 1842 и 1844 годах, но так никогда и не опубликованных, эта фраза была длиннее и звучала по-другому. В версии 1842 года читаем:
Есть простое величие в этом воззрении, по которому жизнь, с ее способностью к росту, ассимиляции и воспроизведению, была первоначально придана материи в одной или нескольких формах; и между тем как наша планета продолжает вращаться согласно неизменным законам, а земля и вода в циклическом процессе сменяют друг друга, из такой простой формы в результате постепенного отбора бесконечно малых изменений возникло бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм.
В 1844 году Дарвин заменил в этой фразе несколько слов, но основные изменения произошли при подготовке книги к публикации в 1859 году. Дарвин удалил выражение "в результате постепенного отбора бесконечно малых изменений" и сжал всю фразу таким образом, что она приобрела более простое и более поэтическое звучание.
Слова "бесконечное число самых прекрасных форм", оставшиеся неизменными на протяжении всех версий и изданий книги, я выбрал в качестве заглавия всей книги и темы заключительной главы. В этой фразе отражается суть новой науки эво-дево. Я хочу поговорить о том, как возможности эво-дево расширяют эволюционное видение мира, позволяют лучше понять, как происходила и происходит эволюция дарвиновских бесконечных форм, а также расширяют и углубляют основания эволюционной теории.
Мой издатель предупредил, что у меня нет двадцати лет на подбор нужных слов, да и сам я не надеялся определить суть новой дисциплины столь же безупречным слогом, как Дарвин. Тем не менее я попытаюсь сформулировать четыре основных тезиса, отражающих вклад эво-дево в биологию.
Во-первых, появление эво-дево ознаменовало третий важнейший этап в продолжающемся эволюционном синтезе. Эво-дево не только привнесла в синтетическую теорию эволюции важнейшую недостающую деталь — эмбриологию — и не только объединила ее с молекулярной генетикой и традиционными науками, такими как палеонтология. Совершенно неожиданная природа некоторых открытий эво-дево и беспрецедентное качество и глубина предоставляемых ею доказательств, которые помогают в решении прежде неразрешимых вопросов, позволяют назвать ее поистине революционной.
Во-вторых, эво-дево открывает новые возможности для более эффективного преподавания основных принципов эволюционной биологии. Когда мы фокусируемся на драматическом процессе эволюции формы и видим, как изменения в процессе развития и в отдельных генах обеспечивают эту эволюцию, нам становятся понятны глубокие закономерности, лежащие в основе единства и разнообразия жизни. Более того, наблюдаемые картины экспрессии генов у эмбрионов и неизменность списка генов развития у разных видов позволяют проиллюстрировать эволюционные концепции гораздо более наглядно, чем это делалось прежде, в рамках более абстрактного подхода.
В-третьих, поскольку эво-дево столь наглядным образом выявляет и демонстрирует эволюционные принципы и ход эволюционного процесса, она играет ключевую роль в борьбе за возможность преподавания эволюционной биологии.
Наконец, в-четвертых, эволюционная биология — это не просто философские рассуждения. Судьба бесконечных форм Природы, включая человека, зависит от более глубокого понимания влияния самого человека на эволюцию.
Эво-дево — краеугольный камень "самого современного" синтеза
По-моему, эмбриология предоставляет самый сильный набор фактов в пользу изменения формы, но ни один из моих критиков, я полагаю, не упомянул об этом.
Чарльз Дарвин
Из письма Азе Грею,
10 сентября 1860 года
Приведенная цитата показывает, что данные эмбриологии всегда составляли неотъемлемую часть доказательств в пользу эволюции и происхождения видов от общего предка. Задача ученых на протяжении 100 лет, прошедших со времен Дарвина, заключалась в том, чтобы объяснить, как меняется эмбрион (и, таким образом, развивающаяся из него взрослая форма). Теория современного синтеза (синтетическая теория эволюции, СТЭ) добавила в поддержку эволюции данные генетики, однако генетики того времени ограничивались изучением небольших внутривидовых вариаций и не знали химической природы гена (т.е. ДНК), не говоря уже о влиянии генов на форму. Важнейшее достижение синтетической теории эволюции состоит в том, что она связала между собой палеонтологические представления о так называемой макроэволюции, или эволюции на надвидовом уровне, с генетическими представлениями о микроэволюции, или внутривидовой изменчивости. СТЭ постулировала, что значительные изменения формы, которые мы наблюдаем в палеонтологической летописи, можно объяснить естественным отбором, действующим на протяжении длительного времени, а материалом для него служат небольшие генетические изменения, являющиеся источником внутривидовой изменчивости. Это была экстраполяция, по поводу которой в научной среде существовал консенсус, но на самом деле никто не знал, одинаковые ли генетические механизмы отвечают за крупномасштабные изменения и за небольшие внутривидовые вариации. Ничего не было известно о том, каким образом гены влияют на форму, какие гены определяют эволюцию формы и какого рода изменения генов отвечают за эволюцию. Более того, когда структура ДНК и белков была расшифрована, среди создателей и сторонников современного синтеза возобладала точка зрения, что случайные мутации и естественный отбор так сильно нарушают последовательности ДНК и белков, что гомологичные гены могут сохраняться лишь у близкородственных видов. Почти все, о чем я рассказал в предыдущих главах, было открыто за последние двадцать лет. Выводы, сделанные на основании этих открытий, не просто заполнили огромный пробел в нашем понимании эволюционного процесса, но заставили биологов совершенно иначе взглянуть на эволюцию формы. Вы смогли убедиться, что именно различия в способах использования древних генов развития задали основные направления эволюции формы у самых разных животных — от Urbilateria до Homo sapiens. В этой главе я расскажу о том, как эти новые данные повлияли на судьбу основных концепций эволюционной биологии: какие из этих концепций получили дальнейшее развитие и были приведены в более четкую и ясную форму, а какие были пересмотрены.
