Вторник
22.08.2017
04:45
Приветствую Вас Гость
RSS
 
Свет знания
Главная Регистрация Вход
Материалы о религии (статьи и видео) »
Поиск

Вася Обломов

Меню сайта

Категории раздела
Раздел об эволюции [19]
Статьи о теории эволюции и связанным темам
Теистический эволюционизм [21]
Статьи о возможности совмещения эволюционизма с религией
Критика фундаментализма [25]
Критика "научного креационизма" и фундаменталистских взглядов

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Поделиться

Время жизни сайта

Главная » Статьи » Эволюционизм и религия » Раздел об эволюции

Ю.Чайковский. Что же движет эволюцию? (Часть 2)

3. Как появляются новые гены

В дарвинизме появление новых генов не рассматривается: все рассуждения ведутся вокруг уже существующих генов - либо их включения и выключения, либо замены в них отдельных нуклеотидов (а таким путем, как мы знаем, ничего всерьез нового нельзя создать даже у бактерий). Эту несуразность можно было не замечать, пока процесс формирования нового гена не был описан фактически. Однако в 1965-1982 годах несколько выдающихся генетиков из разных стран сумели расшифровать процедуру формирования целой плеяды генов. Каждый из них кодирует антитело (белковую молекулу иммуноглобулин, которая связывает антиген - чужеродную частицу, попавшую в организм теплокровного животного).

У зародыша млекопитающих совсем немного генов, кодирующих иммуноглобулины, - около сотни, тогда как множество различных антигенов необозримо велико. Поэтому в ходе развития и жизни организма разнообразие иммуноглобулинов каждый раз создается заново (точно так же, как заново создается любой орган). Происходит это путем комбинирования фрагментов существующих генов. Конкретное антитело обычно не выбирается из наличных иммуноглобулинов, а продуцируется в ответ на конкретную заразу (на антиген).

В стрессовой ситуации, которую вызывает массовое вторжение антигена, включается механизм перестройки иммуноглобулиновых генов: по каким-то не вполне еще понятным правилам генетическая система режет и сшивает фрагменты генов до тех пор, пока не найдет приемлемый вариант - тот, что синтезирует антитело, которое реагирует с вторгшимся антигеном, связывая его. Найденный вариант гена интенсивно размножается (копируется).

Механизм комбинаций работает, но довольно плохо, то есть поставляет антитела, связывающие антигены, но довольно слабо. Поэтому существует еще один механизм - соматический гипермутагенез, который включается после создания нужной комбинации фрагментов. Заключается он в том, что при копировании гены найденного варианта мутируют с огромной частотой (тут каждый тысячный нуклеотид заменяется, тогда как обычно точковый мутагенез в 100 миллионов раз менее интенсивен), так что порождается масса чуть отличных антител, различающихся одной аминокислотой или двумя, чем и достигается точная подгонка антитела к антигену. Конечный вариант гена снова копируется и запоминается иммуногенетической системой организма, то есть наследуется на время жизни особи.

Все это стало известно в 1982 году, когда генетик Судзуми Тонегава (образование получил в Японии, работу начал в Швейцарии и завершил в США) обнародовал итоговую работу по данной теме (через 5 лет он, и только он, получил Нобелевскую премию за расшифровку всего механизма - так уж в Нобелевском комитете заведено). За истекшие четверть века этот великолепный результат не вошел ни в одно известное мне руководство по биологической эволюции, а на недоуменные вопросы их авторы (и прочие ведущие дарвинисты) спокойно отвечают, что Тонегава лишь подтвердил справедливость принципа случайной изменчивости: и перебор фрагментов, и гипермутагенез идут ненаправленно, случайно.

Странно, если подтвердил, да столь красиво, почему бы не включить это в учебники? Ведь на счету дарвинизма ярких побед давно нет. Оказывается, ничего он не подтвердил (хотя и утверждал это в нобелевской лекции), на что и указали немногочисленные ламаркисты.

В книге "Что, если Ламарк прав?", которую написали австралийские иммуногенетики Э. Стил, Р. Бланден и Р. Линдли, приведены на сей счет любопытные цифры.

На первом этапе синтеза гена антитела идет, как мы знаем, комбинирование блоков. Если бы механизм Тонегавы перебирал одну за другой все возможные их комбинации, то, как показывает расчет, он наработал бы в одном организме мыши за ее жизнь 3 млн различных антител. Но возможных антигенов - миллиарды, и нет никакой гарантии, что среди созданных были бы те самые антитела, какие в данное время для данной особи нужны. Поэтому естественно, что процесс идет иначе: при комбинировании выбираются одни варианты много чаще других.

Разнообразие антител на первой стадии достигается комбинированием разнотипных участков генома, обычно именуемых буквами V, D и J. Точнее, в каждом иммуноглобулине комбинируются элементы из следующего набора: 100 V-элементов, 20 D-элементов и 4 J-элемента. Поскольку основной вклад в создание разнообразия вносят V-элементы, можно было бы ожидать, что они будут очень отличны друг от друга. Однако оказывается наоборот - они почти неразличимы. Это похоже на алфавит: разные буквы одного алфавита могут очень мало отличаться одна от другой и тем самым вызывать затруднения у постороннего (иврит, средневековая латынь, арабская вязь), но прекрасно выполнять свою функцию.

Еще удивительнее, что "около половины V-элементов никогда не участвуют в образовании антитела", а реальное одновременное разнообразие антител - отнюдь не 3 млн: наоборот, их всегда меньше 10 тыс. [Стил Э. и др., с. 111-112].

Но самое удивительное в том, что деление лимфоцита занимает более 5 часов, наработка нужного лимфоцита производится (как известно врачам) двое суток, то есть за это время произойдет всего 10 делений каждого лимфоцита. Это значит, что если нужный вариант найден лишь однажды, то появится всего лишь тысяча нужных клеток. В то же время болезнетворные бактерии делятся впятеро быстрее, и клонирование никак не сможет поспеть за их размножением. Дело явно не в одном лишь клонировании - нужно, чтобы клонов было сразу много.

Ход работы иммунной системы таков. Каждый В-лимфоцит (иммунная клетка, вырабатывающая антитела) синтезирует лишь один тип антител. Если бы множество В-лимфоцитов, производящих нужное антитело, действительно было клоном, происшедшим от единственной клетки, случайно нашедшей нужный ген антитела, то следовало бы ожидать огромного разброса сроков иммунного ответа больных - кому как повезло с поиском. Но этого нет. Первичная иммунная реакция организма наступает сразу, а затем несколько суток (острый период инфекционной болезни) тратится на создание "зародышевых центров", то есть так называемых фабрик антител. Если случайный поиск тут и идет, то он занимает очень мало времени по сравнению с остальными процессами. В любом случае это не череда случайных мутаций, а генетический поиск, то есть активность.

Очевидно, что нужный вариант бывает найден сразу многими клетками, поэтому разбросы усредняются, а множество нужных В-клеток оказывается достаточно велико. Это и понятно: поскольку у мыши одновременно имеется около 50 млн экземпляров В-лимфоцитов, а число различных антител, одновременно присутствующих в ее крови, близко к 10 тыс., то каждый тип антитела вырабатывается в среднем пятью тысячами клеток. Они-то при появлении заразы и ведут поиск нужного варианта антитела одновременно, чем обеспечивают создание многих клонов.

Но если очень многие лимфоциты почти сразу находят один и тот же вариант антитела, то налицо клеточный номогенез. Механизм его пока неизвестен, но уже видно, что его выяснение радикально повлияет на развитие и идей эволюции, и иммунологии. Жаль, что его никто пока не ищет, поскольку всех (насколько знаю из бесед с иммунологами) устраивает уверение, что достаточно случайной изменчивости и отбора, а затем - клонирования единственной клетки.

4. Эволюцию движет активность

Попробуем очертить рамки этого таинственного механизма активности генов. Назовем его условно механизмом Тонегавы.

Он обрабатывает не нуклеотиды, а составленные из них блоки. Образно говоря - не буквы, а длинные слова и даже фразы. Если перебор букв в коротких словах вполне реален, хотя и дает осмысленные слова редко (можно поочередно заменять в данном слове каждую букву и смотреть, осмысленно ли получившееся слово), то перебор букв в длинных словах просто невозможен, поскольку в любом разговорном языке менее миллиона осмысленных слов (даже если считать все словоформы), тогда как комбинаций букв той же длины, что и слов, - в квинтильон (1018) раз больше. Далее, слова обретают смысл только в контексте, но даже словопар, не говоря уж о тройках слов, в языке - многие миллиарды. Поэтому никто не мыслит путем перебора слов.

И вот мы видим, что механизм Тонегавы тоже проводит не перебор, а какую-то более сложную процедуру. Пусть смысл ее нам пока непонятен, но уже видно, почему ее иногда называют внутриклеточным мышлением: в ее ходе рождается новизна - ген, какого никогда прежде не было (вспомним хотя бы об антителах к искусственным антигенам).

Кстати, мышление непонятно тоже, но никто не считает его набором случайных электрических импульсов. Был, правда, у Дарвина младший друг, Томас Гексли, предложивший термин "дарвинизм" уже через два месяца после появления труда "Происхождение видов", в феврале 1860 года. Он, будучи в молодости научным обозревателем газеты "Таймс", более всех содействовал продвижению раннего дарвинизма в массы и запомнился широкому читателю двумя изречениями: "Мысль есть ток электричества по проводам нервов" и "Дарвин или пророк Моисей - третьего не дано". Так вот, он же в старости писал совсем иное: "Единственное, что смягчает мой пессимизм, свидетельствуя о благости Творца мира, - это моя способность наслаждаться театром и музыкой. Не вижу, чем она могла быть полезна в борьбе за существование".

Вопрос стал вновь актуален в связи с открытием иммуноглобулинов у морских ежей [Rast J. P. и др., 2006]. Поразительно: ведь иммуноглобулины понадобятся лишь их далеким потомкам, появившимся через 200 млн лет! Кое-кто вновь, как 150 лет назад, заговорил про общего предка всех многоклеточных, не замечая, что данная идея вовсе не продвигает нас в понимании эволюции. В самом деле, зачем иммуноглобулины животному, не имеющему соответствующей системы иммунитета? И вообще: как понимать предка, имевшего множество генов, нужных не ему, а далеким потомкам? Поскольку таких работ появилось сразу несколько, некоторые американские дарвинисты начали, как когда-то старый Гексли, склоняться к идее предусмотрительного Творца.

Не будем следовать дарвинистам в этой их непоследовательности. Лучше давайте осознаем тот факт, что наличие хотя бы одного-единственного примера изготовления нового гена, кодирующего новое качество, дает уверенность в возможности эволюции как таковой. И что иммуногенез такой пример нам дал. Кстати, все молекулярные генетические процессы, текущие в иммуногенезе, порознь известны и для других областей генетики.

Притом речь идет об эволюции, которую не смогут отрицать даже нынешние креационисты. Ведь вряд ли креационист, даже самый дремучий, станет утверждать, что Бог сам, лично, руководит процессами, ежеминутно текущими, и притом одинаково, внутри всех особей всех видов организмов. Такая вечная рабская работа противоречила бы его величию, поэтому даже креационисты согласны, что эти процессы текут по единым законам природы, в ход которых Бог не вмешивается.

Но если в таком процессе рождается новый ген, значит, и эволюция, понимаемая как преобразование генетических систем, происходить может. Ее и надо исследовать, а не спорить о том, кто прав - Моисей или Дарвин. Вполне достаточно той активности, которая действует на всех уровнях мироздания - независимо от того, считать ее божественной или нет.

Литература

Стил Э., Линдли Р., Бландэн Р. Что, если Ламарк прав? Иммуногенетика и эволюция. - М.: Мир, 2002.

Чайковский Ю. В. Наука о развитии жизни. Опыт теории эволюции. - М.: КМК, 2006.

Чайковский Ю. В. От жажды умираю над ручьем, или Новое в теории эволюции // Наука и жизнь, 2007, № 2.

Rast J. P., Smith L. C., Loza-Coll M., Hibino T., Litman G. W. Genomic insights into the immune system of the sea urchin // Science, 2006, vol. 314, p. 952-956.

Категория: Раздел об эволюции | Добавил: Westernizer (04.11.2013)
Просмотров: 444
Перевести

Лев Толстой

Избранные страницы

Facebook
Страница в Фейсбуке о новых взглядах в религии, реформах и новостях
Прогрессивная религия

Продвигайте также свою страницу

Моя сеть
ОСНОВНЫЕ САЙТЫ


Моя рассылка
Изучение религии в современном мире: Религиоведческий, социологический, культурно-исторический взгляд.

Ссылки
    Modern Church: Liberal faith in a changing world
Другие полезные ссылки см. в каталоге через меню сайта

Вход на сайт