Непассивные наблюдатели
Существует еще один способ, позволяющий организмам управлять своей эволюцией. Отбор представляется в виде процесса, в котором внешние агенты (условия окружающей среды) отбирают альтернативные варианты по их пригодности. Это слишком пассивная роль. Организмы не просто сталкиваются с силами природы. Выбирая среду обитания и возможные способы ее изменения, организмы становятся главными участниками в процессе определения полезных признаков. Получается, что организмы создают какие-то условия своего существования, и это влияет на ход эволюции.
Например, птицы вьют гнезда для уменьшения температурных перепадов. Это снижает давление отбора на потребность в физиологической регуляции температуры яиц, но создает другой отбор по качеству устройства гнезда. Точно так же отбор определяет форму млекопитающих, которые роют норы не столько для защиты от хищников, сколько для устойчивости к грибковым заболеваниям. Сам процесс конструирования ниши не случаен, а носит систематический и направленный характер. Животные воздействуют на окружающую среду стабильно и безостановочно для повышения своей приспособленности. В процессе своего воздействия они искажают влияние естественного отбора, задавая направление собственного развития. Во многом это похоже на то, как животноводы отбирают определенные признаки у домашнего скота.
Данные открытия ставят под сомнение фундаментальные принципы современного синтеза (см. «Модерн против постмодерна»). Новый подход отводит организмам центральную роль в эволюции и предполагает, что новые вариации, как правило, начинаются не с мутаций, а с изменений в фенотипах. Таким образом, получается, что направление эволюции зависит не только от отбора.
Модерн против постмодерна
Новые открытия в генетике, эпигенетике и биологии развития пошатнули ортодоксальные представления о механизмах эволюции. В результате некоторые исследователи предложили доработать существующий подход под названием «современный синтез» и превратить его в расширенный эволюционный синтез. Ключевые положения остались неизменными, но базируются они на разных аксиомах.
Отнестись к новым доказательствам можно по-разному. Мы можем либо добавить их в старую теорию, либо расширить саму теоретическую базу. Большинство биологов-эволюционистов предпочитает первый вариант, видя в пластичности и устройстве ниш генетически-управляемый процесс и представляя негенетическое наследование в качестве редкого, нестабильного, а то и функционального эквивалента генов. Данный подход позволяет генам и отбору сохранять свое главенствующее положение за счет пренебрежения новыми фактами. Второй вариант заключается в том, чтобы признать неспособность современного синтеза объяснить новые открытия и предложить более масштабную альтернативу – расширенный эволюционный синтез. Затем оба способа можно сравнить по прогностической силе и способности объяснять доказательства, а также по эффективности при создании новых предметов и методов исследования.
Биологи-эволюционисты из числа приверженцев второго подхода активно его придерживаются. В 2016 году международный консорциум в лице 50 биологов и философов из восьми университетов объявил о новой исследовательской программе по изучению эволюционных последствий негенетического наследования, пластичности и искажения развития, а также конструирования ниш (см. «Время перемен?»). Для эволюционной биологии наступило удивительное время, ведь впервые были тщательно изучены все ответвления данных идей. Пока не понятно, изменят ли наши усилия ортодоксальный подход. Не вызывает сомнений и то, что в ближайшие годы эти открытия окажутся в самом центре внимания эволюционных биологов.
Я считаю, что сейчас зарождается новая концептуализация эволюции. Эгоистичный ген был мощной и поучительной концепцией, однако современные данные указали на его несостоятельность. Гены не являются главными молекулами, а представляют собой лишь один из нескольких источников наследственности. Организмы не являются «расходными машинами для выживания», как это виделось Ричарду Докинзу и его последователям. Наоборот, они играют ведущую роль в собственном развитии, подтягивая за собой генетические изменения. Подвинься, эгоистичный ген, и уступи дорогу организму-предводителю.
Время перемен?
Все большее число биологов сходится во мнении о том, что пришла пора расширить наши представления о работе эволюции. Это убеждение подкреплено накопленными доказательствами того, что гены не обладают единоличным контролем над развитием и наследственностью, а сами организмы играют ключевую роль в собственной судьбе и судьбе своего потомства. Биологи запустили масштабную исследовательскую программу, направленную на поиски обоснования так называемого расширенного эволюционного синтеза (РЭС). Одна из целей программы состоит в выявлении концептуальных различий между РЭС и ортодоксальным мышлением и в проверке специфических прогнозов.
Например, традиционная парадигма видит в биологической новизне результат случайной генетической мутации, поэтому прогнозирует, что такие новые формы редко оказываются полезными. Однако РЭС предсказывает, что новые формы часто бывают адаптивными, ведь новизна, как правило, является результатом приспособляемости особи к условиям среды в процессе своего развития. РЭС изучает степень возникновения адаптивной новизны на основании статистического анализа опубликованных результатов, в которых описываются реакции организмов на изменение условий среды.
Другая группа ученых сосредоточится на коралловых рифах и попытается понять причины возникновения биоразнообразия. Традиционное мышление гласит, что естественный отбор приводит к созданию организмов, приспособленных к различным экологическим условиям: чем более разнообразна окружающая среда, тем большее количество видов в ней появляется. РЭС предполагает, что разнообразие зависит и от свойств организмов, то есть их эволюционируемости. Организмы создают собственные среды обитания через конструирование ниш, а к новым условиям они могут приспосабливаться, благодаря пластичности развития. Исследователи планируют подсчитать, какое количество биоразнообразия фауны коралловых рифов можно объяснить благодаря эволюционируемости, а какое – обусловлено факторами, не подвластными кораллам.
Суть эксперимента состоит в том, чтобы разработать новые способы моделирования процессов, лежащих в основе эволюции. Это поможет нам понять, как наследуемые гены связаны с демонстрируемыми признаками, то есть как генотип связан с фенотипом. Параллельно будет проводиться коллективная работа философов и биологов по обновлению определений эволюции, наследственности и приспособленности.
Эволюция: следующие 200 лет
Чтобы отметить двухсотлетие со дня рождения Чарльза Дарвина в 2009 году, New Scientist попросил выдающихся биологов обозначить ключевые пробелы эволюционной теории. И вот что они сказали.
