Переполох на планете обезьян: вирус против Дарвина

Все, наверное, слышали о гидроксихлорохине – убийце коронавируса. Президент США Дональд Трамп, например, принимает по таблетке этого снадобья в день «для профилактики». А поведал миру о чудо-препарате французский микробиолог Дидье Рауль. И это не самое поразительное из его открытий. Француз победил не только коронавирус, но и самого Дарвина: человек, оказывается, произошел не от обезьяны, а от вируса.

Дидье Рауль, которого некоторые уже считают похожим на Христа, хотя на самом деле он больше напоминает отставного мушкетера, – один из самых цитируемых микробиологов в мире. Однако повышенное внимание широкой общественности к его персоне возникло после того, как команда исследователей под его руководством нашла волшебную микстуру из противомалярийного препарата гидроксихлорохина (дальнего родственника хинина) и антибиотика азитромицина, которая за считанные дни «выжигает» из организма коронавирус COVID-19 и его последствия. Официальная медицина, впрочем, пока считает доказательство эффективности этих препаратов недостаточными, что не помешало подняться всемирному ажиотажу вокруг чудо-зелья. И вот уже президент Франции Эммануэль Макрон по настоянию жены звонит доктору Раулю, чтобы проконсультироваться с ним о борьбе с эпидемией. И даже в далекой России премьер-министр Мишустин вынужден специальным указом разрешить применение в стране «незарегистрированного» гидроксихлорохина из Китая, в то время как Индия обещает прислать нам 100 млн таблеток, несмотря на запрет экспорта лекарственных препаратов в период эпидемии.

Великая французская эволюция

Повысился интерес широкой общественности и к оригинальным научным взглядам Рауля. И они действительно любопытны. Француз предлагает ни больше ни меньше, как новую классификацию живой природы. В настоящее время наукой принята трехдоменная биологическая классификация, согласно которой считается, что жизнь на Земле существует в трех формах: – эукариоты (организмы из полноценных клеток, включая нас с вами); – бактерии (очень мелкие и не имеющие ядра клетки, общая биомасса которых тем не менее превышает массу всех животных и растений на Земле, а в человеке, например, живет около 3 кг микроорганизмов, причем их число превосходит количество клеток самого организма); – археи (очень похожи на бактерии, но произошли не от бактерий, что превращает их в параллельную ветвь эволюции).

А вот вопрос о том, можно ли считать живыми организмами вирусы (открытые, кстати, русским ученым Дмитрием Ивановским в 1892 г.) остается дискуссионным. Уж больно они примитивны, не растут, не едят, не дышат, а главное – не могут самостоятельно размножаться, хотя именно вирусы являются самой многочисленной и разнообразной биологической формой на планете (предполагается, что в природе их существует более 100 млн видов).

Так вот, одно из самых значимых открытий Дидье Рауля – обнаружение гигантских вирусов, которые столь велики, около 0,5 мкм, что их видно в обычный оптический микроскоп. У таких вирусов очень сложная структура ДНК, говорящая о длительной истории развития их генома. Одни ученые считают гигантские вирусы «недостающим звеном» между вирусом и клеткой. Другие, и Рауль в их числе, предлагают рассматривать их как результат эволюции вируса как отдельного, четвертого домена земной жизни.

Не менее интересен и второй «пунктик» Рауля – отрицание дарвинизма, которое опять же не в последнюю очередь возникло на почве отстаивания роли вируса в формировании жизни на Земле.

Устарел ли Дарвин?

Прежде чем раскрывать суть антидарвинизма Рауля, следует сделать несколько пояснений. Во-первых, дарвинизм не следует путать с эволюционной теорией. Эволюцию «открыл» не Дарвин, а французский ученый Жан Батист Ламарк в своем труде «Философия зоологии» (1809 г.). Дарвин в своей эпохальной книге «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859 г.) предложил механизм эволюции – этот самый естественный отбор, то есть выживание наиболее приспособленных к условиям обитания особей. Поэтому из того факта, что Рауль спорит с Дарвином, вовсе не следует, что он – креационист, верующий в божественный акт творения всего сущего в готовом для употребления виде. Просто дарвинисты считают, что естественный отбор – основной механизм эволюции, а Рауль утверждает, что его роль сильно преувеличена. И в этом плане он, возможно, прав.

Второе пояснение необходимо в связи с распространенным мнением, что дарвинизм устарел в свете данных современной науки. Слова о том, что дарвинизм опровергнут современной наукой, приблизительно так же нелепы, как утверждение, что современной астрофизикой опровергнута гипотеза Коперника, считавшего, что планеты вращаются вокруг Солнца, которое покоится в центре Вселенной, представляющей собой сферу неподвижных звезд за орбитой Сатурна. Взгляды на центр Вселенной, разумеется, со времен Коперника несколько изменились, однако Земля все так же вращается вокруг Солнца, как он и утверждал, а естественный отбор Дарвина прекрасно работает в природе, что является подтвержденным научным фактом. Просто современная наука знает, что кроме естественного отбора существуют и другие механизмы эволюции, а такие экстремисты, как Рауль, пытаются загнать дарвинизм на такую периферию биологической «вселенной», где он практически исчезает из вида.

В том, что естественный отбор работает, ни у кого из ученых, включая Рауля, сомнений нет. Но за 150 лет со времени выхода «Происхождения видов» наука накопила немало других данных, потребовавших переосмысления теории естественного отбора. Дарвин, к примеру, ничего не знал о законах Менделя (1866 г.) и, тем более, о генах, однако предложенный им механизм прекрасно работает в рамках теории мутационных изменений генома, из которых закрепляются в потомстве те, которые способствуют выживанию. Ламарк догадался, что формы жизни меняются, но считал, что эти изменения являются результатом некоего внутреннего стремления к прогрессу, почему и назвал свою книгу «Философией»: жираф всю жизнь тянется к листьям на деревьях и его шея в результате этих неустанных усилий становится все длиннее. Дарвин указал на конкретный механизм этого «стремления» – выживает самый приспособленный. Долгое время даже представлялось, что лучшего объяснения и придумать невозможно. Но со временем обнаружилось, что возможно.

Как эволюция полезла в бутылку

К примеру, Дарвин считал, что эволюция идет путем постепенного накопления мелких изменений, которые становятся заметными только на очень большом периоде времени. То есть эволюция – это река, которая медленно точит камень и через сотни тысяч лет формирует долину. Однако в результате катастрофы – землетрясения, извержения вулкана, падения метеорита и т.д. – ландшафт и климат планеты могут измениться в считанные минуты. Это как пожар в цирке, в результате которого из всех силачей, акробатов и фокусников выжил только карлик, потому что сумел пролезть в маленькую щель. Получается, что он и оказался самым «приспособленным». Только Дарвин здесь ни при чем.

Эффект «бутылочного горлышка», при котором резкое уменьшение численности меняет генетический состав уцелевших популяций, – доказанный факт. К примеру, в некоторой области жили племена, из которых одно оказалось самым приспособленным. В результате эти красивые, умные и сильные люди расплодились и заселили лучшие земли, а племена убогих людишек коротали свой век в болотах. Но пришли орды из степей, и число голубоглазых блондинов на хороших землях сократилось в разы. После чего убогие людишки вылезли из своего «бутылочного горлышка», заселили пустоши и даже стали доминирующей в данной области нацией просто потому, что их генофонд стал количественно преобладающим. Давно установлено, что в маленьких популяциях, неоднократно проходивших через «бутылочные горлышки», приспособленность может уменьшаться, то есть происходит деградация. Судя по некоторым признакам, этот механизм оказал на формирование человечества куда большее влияние, чем принято думать.

Далее, Дарвин считал, что наследственные признаки передаются только от предка к потомку, то есть по прямой линии. Но теперь известно, что существует так называемый горизонтальный перенос генов, то есть генетической информацией могут обмениваться одновременно живущие организмы. Это верно даже по отношению к многоклеточным организмам и человеку. Именно тут на сцену выходят вирусы. Это явление даже назвали инфекционной наследственностью. К примеру, герпесвирус может встраивать свой геном в хвостовые области хромосом человека и передаваться по наследству.

Таким же образом обмениваются между собой фрагментами генома бактерии. К примеру, получившая ген устойчивости к антибиотику бактерия может «заразить» этим талантом сразу несколько других видов бактерий. А иногда гены бактерий могут проникать и в геном многоклеточных организмов. Есть гипотеза, что распространение кислородного фотосинтеза – величайшее событие, изменившее облик Земли как планеты – было связано с горизонтальным переносом генов, возникших у предков сине-зеленых водорослей. Не исключено, что даже механизм записи генетической информации на ДНК был сперва «изобретен» вирусами, которые затем «заразили» им все остальные ветви жизни, первоначально имевшие, как показывают исследования, только РНК-геном. Это лишь гипотеза, но теоретически, вернее – биохимически, такое вполне возможно. То есть естественный отбор, разумеется, работает, но такие качественные рывки в эволюции жизни, как ДНК и фотосинтез, возможно, произошли без всякого естественного отбора, и только потом этот отбор начал «переваривать» результаты этих революционных изменений.

Вопросы к Дарвину

Есть у Рауля и другие вопросы к дарвинизму. К примеру, как естественный отбор связан с постоянно наблюдаемым усложнением организмов? Ведь очевидно, что бактерии куда более приспособлены собственно к выживанию, чем, скажем, дерево, рыба или даже человек. Практически невозможно представить катастрофу, за исключением гибели Земли как планеты, при которой домену бактерий грозит полное вымирание, а про человека такого пока не скажешь. Он вполне может оказаться очередным динозавром. Собственно, благодаря своей приспособленности выживать бактерии и являются количественно доминирующей формой жизни на Земле. Мы, эукариоты, на самом деле живем в царстве бактерий и, по большому счету, благодаря им.

Но если бактерии так хороши для выживания, то почему тогда появились растения, животные и люди? Такой отбор трудно назвать «естественным». То же самое относится и к положению дел внутри домена бактерий. Среди них есть виды с очень сложными ДНК, но у самой многочисленной на Земле бактерии Pelagibacter ubique самый маленький геном из всех живых существ. Зачем же бактериям понадобились совершенно лишние с точки зрения приспосабливаемости сложности?

Впрочем, специалисты отмечают, что тут Рауль в своих претензиях к дарвинизму перегибает палку. Дарвин никогда не утверждал, что естественный отбор обязательно ведет к усложнению. Это утверждал Ламарк со своим философским стремлениям жизни к прогрессу, что в некотором смысле роднит его с теми креационистами, которые признают факт эволюции, но считают ее частью Замысла. Современной же наукой установлено, что в живой природе эволюция идет самыми разными путями: упрощение организмов в ее ходе случается ничуть не реже, чем усложнение. Усложнение, как способ выживания, само по себе ничем не лучше упрощения. Но, видимо, оно дает преимущества, например, при необходимости приспособиться к каким-то специфическим условиям внешней среды или резким изменениям этих условий. Поэтому природа «пользуется» этими преимуществами, не глядя ни на какую философию.

Другое дело, что естественный отбор пока не может объяснить самое главное – зарождение жизни, феномен появления первой живой структуры, способной к репликации, после чего, собственно, и началась эволюция. Проблема в следующем: неживая природа естественному отбору не подвержена, следовательно первая частичка живой материи должна была возникнуть путем случайного соединения нужных молекул в нужной последовательности. Британский астрофизик Фрэд Хойл еще в 1981 году поразил мир расчетом, согласно которому вероятность случайного возникновения простейшей клетки оценивалась неимоверно малой величиной – 10^-57800. Хойл заявил, что вероятность этого события примерно равна вероятности самосборки самолета «Боинг-747» от торнадо на мусорной свалке. На самом деле вероятность эта куда меньше. К примеру, вероятность того, что в результате взрыва склада пиломатериалов возникнет полноценный деревянный дом, составляет 10^-80, а это несоизмеримо большая величина, чем та, которую насчитал Хойл. Это как если бы склад взорвали на Земле, а дом образовался на Плутоне.

С тех пор вероятность случайного возникновения жизни считали все, кому не лень, стараясь, по мере сил, эту вероятность увеличить путем принятия всевозможных допущений. К примеру, по расчетам Евгения Кунина – советского биолога, ныне работающего в США, одного из ведущих специалистов по биоинформатике в мире – вероятность того, что из неживых молекул случайным, чисто комбинаторным образом соберется простейший биохимический комплекс самовоспроизведения жизни на основе РНК, составляет 10^-1081. То есть надо перебрать 10¹⁰⁸¹ комбинаций, чтобы это событие гарантированно произошло.

Самая оптимистичная из обнаруженных в интернете вероятностей случайного зарождения жизни – это 10^-130 степени. Таков шанс на случайный синтез простейшей молекулы ДНК. Опять же здесь не учитывается тот факт, что ДНК для самовоспроизводства нужна какая-то среда в виде простейшего организма. Давайте просто оценим, сколько времени потребуется для случайного возникновения самой молекулы ДНК.

Примем возраст Вселенной равный 20 млрд лет, что дает 6х10¹⁷с. Округляем до 10¹⁸ с, чего уж тут мелочиться. Далее представим, что все это время попытки сгенерировать ДНК предпринимались каждую секунду, причем не только на Земле, но во всей Вселенной. Если бы Вселенная состояла из атомов водорода, то их бы в ней насчитывалось 10⁸⁰. Таким образом, даже если не то что на каждой планете, но на каждом атоме Вселенной происходило бы по одной попытке в секунду создать ДНК простым перебором, то за все время существования мироздания это даст всего 10⁹⁸ попыток. Даже если каждую секунду на каждом атоме Вселенной будет совершаться по 1 млрд таких попыток, то это даст только 10¹⁰⁷ попыток. А нужно, как минимум, 10¹³⁰. То есть даже при условии превращений всей Вселенной в бешено кипящий бульон времени на создание ДНК по самому оптимистическому подсчету потребуется больше, чем существует наша Вселенная.

Получается, что естественный отбор не работает в самом главном моменте истории развития жизни – моменте ее зарождения. Но предъявлять подобные претензии Дарвину так же нелепо, как упрекать Коперника в неспособности современной астрофизики представить, что происходило до Большого взрыва. Более того, проблема как раз и состоит в том, что ученые пока не придумали, как приложить естественный отбор или какой-то другой процесс к гипотетическим молекулярным образованиям, из которых составилась первая жизнь. Отсюда и ужасающие подсчеты Хойла, Кунина и прочих биоинформатиков. В данном случае мы сталкиваемся с разновидностью логической ошибки, которая называется «аргумент к незнанию»: если явление не имеет объяснения, то это не значит, что оно невозможно. Если мы пока не знаем, каким образом образовался механизм репликации живой материи, то это не значит, что единственным объяснением может быть лишь «метод тыка», который невозможен. С тем же успехом Хойл и Кунин могли бы подсчитывать вероятность возникновения первого человека путем случайной комбинации молекул, из которых он состоит. Результат получился бы еще более впечатляющий.

Тут следует остановиться на одном психологическом моменте в рассуждениях Рауля. Дарвинизм, как всемирный триумф англо-саксонской мысли, у многих вызывал и вызывает раздражение. Например, у тех же французов. И, возможно, Дидье Рауль – этот микробиологический мушкетер – тому пример. Но еще большее число людей раздражает превращение дарвинизма в святыню, в знамя борьбы с силами реакции. Бороться с силами реакции необходимо, но наука не может строиться на «святынях». Поэтому периодические встряски здесь совершенно необходимы. Спасибо Раулю, что он такую возможность изыскал, написав в 2012 г. вместе с коллегой Вики Мерхей статью «Ризома жизни, катастрофы, обмены последовательностей, создание новых генов и гигантские вирусы: как геномика микробов бросает вызов Дарвину». Причем редактировал эту статью сам Кунин. В общем, все очень серьезно.

И тут, наверное, потребуется еще одно пояснение. Когда обычный человек спрашивает, устарел ли Дарвин, он интересуется не столько «бутылочными горлышками» или «инфекционной наследственностью», сколько сакраментальным «человек произошел от обезьяны». А вдруг и это положение устарело? Бравый француз и здесь сумел порадовать любителей парадоксов.

Химеры эволюции

Дидье Рауль провел анализ митохондральных геномов одноклеточного жгутиконосца, дрожжей, вши и… человека. Для каждого гена сначала строилось отдельное эволюционное дерево, а потом они накладывались друг на друга. Получилось такое количество «сросшихся» ветвей, которое можно объяснить либо многократным происхождением одних и тех же генов от разных бактерий, либо интенсивным горизонтальным переносом этих генов.

Получается, что предки всех современных животных были генетическими химерами, совмещавшими куски геномов разных организмов. Древо жизни оказалось дремучим лесом, кроны и корни в котором срослись в непролазные генетические джунгли. Строго вертикальное дарвиновское наследование оказалось лишь частным случаем куда более сложной картины.

Эту структуру Рауль в своей статье предложил назвать ризомой – корневищем в переводе с французского. Ризома – это хаотическая сетевая структура, пронизанная множеством внутренних связей. Эволюция – это не прямой дарвинистский путь от амебы к человеку, а лабиринт, населенный химерами. Гигантские вирусы, кстати, отличный пример таких химер, поскольку в их геномах есть гены вирусного, бактериального, архейского и эукариотного происхождения.

А суть в том, что эволюция генов и эволюция организмов – явления разного уровня, как писал еще в 1976 г. Ричард Докинз. Геномы состоят из колоссального количества последовательностей, большая часть которых вообще никак не влияет на жизнедеятельность организмов и, следовательно, никак не участвует в естественном отборе, тем не менее передаваясь по наследству и закрепляясь в потомстве. И вся эта «база данных» постоянно перетряхивается мутациями, вирусами, горизонтальным и вертикальным переносом генов. Эволюция генов происходит хаотически, а эволюция организмов, в том числе и под воздействием дарвиновского естественного отбора, – лишь накладывается «сверху» на этот глубинный и, вероятно, куда более существенный для развития жизни процесс.

Если раньше горизонтальный перенос генов считался редким частным случаем, нарушающим стройную картину вертикального наследования от предка потомку, то согласно последним данным все выглядит чуть ли не наоборот. И если человек действительно получил часть генетического материала от вируса, то почему бы ему не назвать вирус своим предком.

Холдинг НИКС – это сеть из более чем 100 магазинов цифровой техники по всей России; это инжиниринговый центр по проектированию высокотехнологичных производств «Проектмашприбор», на 75% принадлежащий компании НИКС и на 25% – Госкорпорации «Ростех»; это нанотехнологическая лаборатория, в стенах которой разработаны и изготовлены сканирующие туннельные микроскопы, исследуется квантовый электронный транспорт в металлических наноструктурах, ведутся работы по квантовым вычислениям; это агропромышленный комплекс «Тюринский» площадью 19 800 га в Тульской области, который по производительности труда сопоставим с немецкими фермерскими хозяйствами.

Читайте также:

ЧерноНЕбыль

Страшная неправда.

Международное право и лево Америки

Баллада о Троцком.

Социолог, предсказавший распад СССР, предрекает крах Америке

И произойдет это к 2050 году.