Мертвый лев: Посмертная биография Дарвина и его идей - Винарский Максим

Так вот, ботаники нашли целые серии видов с разным числом хромосом, причем оказалось, что эти числа совсем не произвольны. Например, в роде Хризантема есть представители с диплоидными числами, равными 18, 36, 54, 72 и 90{409}. Все числа этого ряда кратны 18. Напрашивалось предположение, что вид с 18 хромосомами в диплоидном наборе является предковым по отношению ко всем остальным и что эволюция хризантем шла путем последовательного кратного увеличения исходного хромосомного числа. Так оно и оказалось. «Ответственны» за это особые геномные мутации. Как и положено мутациям, они происходят спонтанно и одним скачком удваивают типичный для вида хромосомный набор. В биологию было введено понятие о полиплоидах. Одно из существующих определений этого термина гласит: «Полиплоиды – это организмы, чьи геномы состоят из более чем двух полных хромосомных наборов»{410}. Разработана и особая терминология для обозначения таких мутантов. Особь с учетверенным хромосомным набором называется тетраплоидом (или 4n), затем следуют гексаплоиды (6n), октоплоиды (8n), декаплоиды (10n), ну и так далее (конечно, ряд этот ограничен, виды с наборами больше 10n встречаются довольно редко). Известно много внешних факторов, способных повысить частоту геномных мутаций. Это и пониженная температура, и рентгеновское излучение, и действие некоторых химических веществ (колхицин, хлороформ), и даже паразитарные инвазии. Их успешно используют экспериментаторы не только для получения полиплоидов «в пробирке», но и для создания новых сортов растений (многие полиплоиды отличаются увеличенными, даже гигантскими размерами плодов и семян по сравнению со своими предками).

Долгое время биологи полагали, что полиплоидные виды встречаются в массе только у растений, а у животных с их сложными системами хромосомного определения пола – лишь как редчайшее исключение. Однако постепенно такие виды были найдены в некоторых группах животных – в первую очередь тех, которым свойственны гермафродитизм и клональное размножение. Это пресноводные рачки и улитки, некоторые насекомые, рыбы, лягушки и даже ящерицы{411}. В семействе всем прекрасно известных дождевых червей (Lumbricidae), по утверждению украинских исследователей, «полиплоидия явление не просто обычное, а широко распространенное»{412}.

С эволюционной точки зрения тут вот что важно. Вновь возникший мутант, у которого число хромосом в два раза больше типичного для вида, уже не способен к успешному скрещиванию с предковыми формами. Он, как выражаются биологи, репродуктивно изолировался от них. Рад бы дать потомство, да разность хромосом не позволяет. Свою личную жизнь он может устроить только в том случае, если поблизости объявится такой же незадачливый геномный мутант. Это пусть редко, но происходит. Если два одиночества встретятся и породят себе подобных, они могут дать начало новому виду, причем практически мгновенно: за несколько поколений и даже всего за одно. Это происходит так быстро, что часто никаких морфологических различий между новым и старым видами возникнуть не успевает. Внешне они крайне похожи, и, если бы не хромосомный анализ, никто бы и не догадался, что виды – разные (рис. 9.3). Для подобных случаев у биологов тоже припасено особое название – виды-двойники (сейчас их чаще называют криптическими, то есть скрытыми, видами, причем они могут возникать не только путем хромосомных перестроек, но и другими способами). В этом, кстати, важное отличие геномных мутаций от макромутаций, о которых речь шла выше. Безволосый макромутант среди млекопитающих способен к успешному скрещиванию с сородичами, потому что сохраняет нормальный для вида хромосомный набор; если он и изолирован от них репродуктивно, то, скорее, на «психологическом» уровне – «я за такого урода ни в жисть замуж не пойду!»

Рис. 9.3. Раковины двух африканских пресноводных улиток из рода Bulinus. Слева – гексаплоид, справа – октоплоид. Кроме небольшой разницы в размерах, они практически ничем не отличаются друг от друга{413}

Скачкообразные изменения числа хромосом вполне можно рассматривать как геномные катастрофы. Мне хочется назвать их «умными катастрофами», поскольку вместо слепого разрушения они дают начало новым видам, увеличивая биологическое разнообразие на планете. Natura facit saltum. Дарвин, понятное дело, ничего подобного не подозревал, но опровергает ли хромосомное видообразование дарвинизм? Ничуть. Основной его принцип – эволюция путем естественного отбора – остается незыблемым, и выше я уже объяснил почему. Без «благословения» естественного отбора новому виду, со свойственной ему и только ему экологической нишей, не бывать. На это указывает и давно замеченный факт: высоко в горах и на Крайнем Севере доля полиплоидных видов цветковых растений значительно выше, чем в тропиках или где-нибудь на юге Европы с ее благословенным средиземноморским климатом. Так, во флоре Сицилии доля полиплоидных покрытосеменных составляет 37 %, в Венгрии – 48,6 %, в Норвегии – 57,6 %, а на крайнем севере Гренландии – рекордные 85,9 %{414}. Скорее всего, полиплоиды имеют эволюционное преимущество именно в тех суровых условиях, которые царят в Арктике и высоко в горах, поэтому естественный отбор «подхватывает» таких мутантов, способствуя тому, чтобы они размножились и вытеснили своих менее приспособленных конкурентов.

А чтобы закончить тему полиплоидов, добавлю: само по себе число хромосом никак не коррелирует со сложностью или эволюционной продвинутостью организмов. Наши человеческие 46 хромосом в диплоидном наборе ничто по сравнению с «достижениями» некоторых папоротников. Так, у ужовника сетчатого (Ophioglossum reticulatum) стандартный хромосомный набор включает 1262 хромосомы. Это – 84-плоид!{415} Абсолютный мировой рекорд. А вот у нашего ближайшего родственника в животном мире, шимпанзе, диплоидное число равно 48{416}. Это как бы намекает, что и в эволюции человекообразных обезьян могли происходить какие-то «сомнительные махинации» с хромосомами. Но, пожалуй, здесь мне нужно остановиться, чтобы не уйти в совершенно другую, хотя не менее увлекательную, область. Вернемся к нашим катастрофам.

Среди катастрофистов начала XIX в. были не только персонажи, знакомые сейчас лишь специалистам-историкам, но и европейские светила своего времени. Их ряд открывает ученый с роскошным именем Жорж Леопольд Кретьен Фредерик Дагобер Кювье. «Великий и ужасный» барон Кювье был одним из самых даровитых зоологов и палеонтологов всех времен и народов, одним из тех, кто поставил изучение вымерших животных на строгую научную основу. Он не только описал сотни давно исчезнувших видов – от первобытных моллюсков до шерстистых носорогов, – но и пытался создать теорию, объясняющую постепенную смену фаун и флор на Земле. Нет, я не совсем точно выразился. Постепенную, но в то же время и прерывистую. Все зависит от выбранного масштаба рассмотрения. Если сравнивать между собой остатки организмов из слоев осадочных пород, залегающих прямо друг над другом, обычно никаких резких различий не видно. Но если сопоставить то, что обнаруживается в слоях, разделенных миллионами лет, налицо серьезная разница. При этом чем дальше от нас во времени ископаемые, тем меньшее сходство с ныне живущими видами они демонстрируют. Облик фауны и флоры явственно менялся в истории Земли. Ранний палеозой – царство морских беспозвоночных; рыбы на вторых ролях, ни рептилий, ни земноводных нет и в проекте. Постепенно на арену жизни выходят все новые и новые группы: амфибии, пресмыкающиеся, наземные насекомые и паукообразные. К концу палеозоя вымирают многие эволюционные «долгожители» вроде трилобитов и ракоскорпионов. Наступает мезозой – время гигантских ящеров и летучих рептилий. В их тени в начале этой эры начинают робко копошиться мелкие и пока еще довольно однообразные млекопитающие. Граница между мезозоем и кайнозоем отмечена массовым вымиранием, погубившим не только до неприличия «распиаренных» динозавров, но и не менее важные для палеонтолога группы, например морских головоногих моллюсков – аммонитов и белемнитов. Кайнозой – последняя из геологических эр, именно в ней мы с вами имеем честь жить. Господство млекопитающих и птиц, завершающееся антропоценом, периодом, когда «председателем земного шара» сделался вид Homo sapiens.