Величайшее Шоу на Земле: свидетельства эволюции.
Шрифт:
Дарвин так близко подошел к открытию закона Менделя о несмешивании (того, что мы бы сейчас называли) генов. Случай аналогичен заявлению различных огорченных апологетов, что другие Викторианские ученые, например Патрик Мэтью и Эдвард Блайт, обнаружили естественный отбор прежде, чем это сделал Дарвин. В определенном смысле это верно, как признавал Дарвин, но я думаю, что из представленных свидетельств следует, что они не понимали, насколько это важно. В отличие от Дарвина и Уолласа, они не рассматривали это как общее явление с универсальным значением — с силой двигать эволюцию всех живых существ в направлении положительного усовершенствования. Таким же образом это письмо Уолласу показывает, что Дарвин подошел дразняще близко к пониманию пункта о несмешиваемой природе наследственности. Но он не увидел в нем общего принципа, и в частности он не смог понять это, как ответ на загадку, почему вариации автоматически не исчезают из популяции. Это оставили ученым двадцатого века, опирающимся на опередившее свое время открытие Менделя.
Таким образом, теперь понятие генофонда приобретает смысл.
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.