Естественный отбор начинается на уровне генов

Естественный отбор начинается на уровне генов

В последнее десятилетие среди ученых все больше распространяется недоверие к некоторым положениям эволюционной теории, сложившейся в середине XX века. Особенно много сомнений вызывает тезис о полной случайности всех наследственных изменений. Возможно, мутации совсем не случайны.

В 1950-1960-ые годы XX века, когда сложилась так называемая синтетическая теория эволюции, произошло своего рода объединение классического дарвинизма XIX века с достижениями генетики и молекулярной биологии. В синтетической теории эволюции принималось, что основными факторами эволюции являются мутационный процесс, то есть возникновение случайных изменений в ДНК и естественный отбор. При этом считалось, что наследственные изменения имеют случайный характер. Но в дальнейшем накопилось довольно много фактов, которые говорят о том что, по-видимому, далеко не всегда изменения генома имеют случайный характер. И поэтому давний спор о том, как же идет эволюция – на основе случайностей или на основе закономерностей, продолжается и по сей день.

Член-корреспондент Российской Академии медицинских наук, сотрудник института микробиологии и эпидемиологии имени Гамалеи Георгий Смирнов рассказывает о новом видении классической триады дарвинизма — наследственности, изменчивости и естественного отбора.

Наследственность, изменчивость и естественный отбор

Мутация (изменчивость) и естественный отбор, безусловно, всегда считались и до сих пор признаются важнейшим фактором эволюции, но есть еще наследственность. То есть эволюция – это наследственность, изменчивость и естественный отбор. Чтобы происходили мутации, нужно, чтобы было где им происходить. И представлена эта наследственность полимерной молекулой ДНК, в которой записаны свойства любого организма и записаны вполне определенным образом с помощью единого генетического кода. Вся совокупность генов, которые определяют свойства организмов, называется геномом, и эволюция любого вида, любого организма начинается с изменения его собственного генома. До сих пор считается, что тот или иной ген может закрепиться и распространиться в популяциях в тех случаях, когда этот ген кодирует какой-то полезный для того или иного организма признак. И собственно естественный отбор призван отбирать те признаки, которые в данных условиях являются полезными.

Но прежде чем в естественном отборе победит тот или иной вид, необходимо чтобы победил ген, чтобы он закрепился в ДНК особи этого вида и распространился. Все начинается с гена. Дело в том, что гены и наследуются, и отбрасываются не сами по себе. Они отбрасываются и наследуются в составе неких сегментов ДНК. Когда ген отбрасывается, выпадает из хромосомы, это происходит в два этапа. Сначала ген активируется за счет мутации, а потом сегмент ДНК, содержащий поврежденный ген, вырезается. То есть удаляется сегмент, содержащий поврежденный ген, который не поддерживается естественным отбором.

ДНК – это текст

Теперь я хочу перейти к тому, почему это происходит. Причем здесь уместно рассматривать оба процесса, и процесс внедрения информации в ДНК, и процесс выбрасывания информации из ДНК. Эти противоположно направленные процессы, в общем-то имеют очень близкую сущность. Информация извне не может попасть в любой отрезок ДНК.

ДНК – это текст. Мы с вами прекрасно понимаем, что если взять осмысленный текст и взять фрагмент другого текста, то мы не можем произвольно вставить этот чужеродный фрагмент в любое место исходного текста. Это приведет к нарушению смысла и, конечно, будет заметно. Правда, в словесных текстах можно допустить внедрение «сорных» слов, например, «так сказать», это словосочетание можно вставить практически в любое место. Так же точно в ДНК можно вставить некую информацию, которая похожа на сорные слова и эта информация называется инсерционным (insertion) элементом, их можно вставить почти в любое место ДНК.

Как только инсерционные элементы оказались в ДНК, они имеют тенденцию себя копировать и встраиваться в новые места той же ДНК, а иногда, если есть такая возможность, то переместиться и в другой организм – это тоже бывает. Как только они оказались в достаточном количестве в ДНК, такая ДНК теряет стабильность. И отрезки ДНК, заключенные между инсерционными элементами, могут либо выбрасываться, либо менять свое местоположение, перемещаться по геному.

Такой элемент ничего не кодирует, кроме собственной способности к перемещению. Это –молекулярный паразит. Свойствами таких элементов обладают многие вирусы, которые внедряются в ДНК или их разнообразные остатки, которые присутствуют в огромном количестве в человеческом геноме. Именно инсерционные элементы, повторяясь, создают нестабильность генома.

Естественный отбор на уровне ДНК

Именно инсерционные элементы создают мишени в ДНК, куда может встроиться внешний фрагмент. Второй участник событий – это сам фрагмент, который встраивается, и который может содержать работающий ген. И третий участник событий – это фермент, который узнает и мишень, и встраивающийся фрагмент. Фермент должен распознать и первую и второго и осуществить их объединение, то есть встраивание. Таким образом, есть три компонента, которые необходимы для того, чтобы какой-то сегмент ДНК встроился в геном.

С помощью этого белкового фермента полинуклеотиды в мишени, в месте встраивания выбирают те полинуклеотиды, которые могут в это место встроиться. Я назвал это полинуклеотидным выбором.

Процесс встраивания, в отличие от общепринятого естественного отбора, никак не зависит от внешней среды, все происходит внутри клетки и все определяется свойствами самих полинуклеотидов и фермента, который их распознает.

Для того чтобы сегмент ДНК встроился в геном, классический естественный отбор совершенно не нужен. Поэтому я бы разделил естественный отбор на два этапа. Первый этап – это полинуклеотидный выбор, о котором я только что рассказал, а второй этап – это фенотипический отбор, то есть то, что раньше называлось естественным отбором.

Мы видим, что первый акт этой драмы происходит независимо от внешней среды и разыгрывается на уровне общения между собой реципиентного (примимающего) полинуклеотида и донорского (отдающего) полинуклеотида, который входит в геном. А второй акт – это уже закрепление того признака, который был унаследован, и его сохранение и распространение в популяциях.

Полезная информация может быть отброшена

Признак может быть не только закреплен, но и отсеян. Причем отсеивание происходит вовсе не обязательно тогда, когда во внешней среде нет потребности в этом гене, в этом признаке. Ведь смотрите сами: огромное количество генетической информации, присутствующей в геноме, не используется. Вы прекрасно знаете, что у высших организмов только небольшая часть ДНК кодирует что-то полезное. У человека это, по-моему, 5%. Вся остальная генетическая информация никак не выражается в признаках и никак не подвержена естественному отбору. У бактерий гораздо компактнее геном, и у них очень мало ненужной информации, но она есть, и она сохраняется миллионы лет. Почему она сохраняется миллионы лет? Потому что с точки зрения полинуклеотидной селекции нет условий для ее отбрасывания. Для того чтобы что-то выбросить, нужно, чтобы для этого были условия в геноме. Вот такими условиями являются, например, прямые повторы, то есть однонаправленные повторы по краям потенциально выбрасываемого фрагмента. Если они есть, такой фрагмент с высокой вероятностью будет выброшен на самом деле. Если внутри этого сегмента содержится нужный, абсолютно необходимый ген для данных условий существования, то выбрасывая его, особь погибает. Но это не значит, что выбрасывание не происходит, оно происходит, просто эта особь гибнет. Остается в живых та, которая не выбросит.

Случайные мутации – не вполне случайны

Я уверен, что классические эволюционисты до сих пор очень смутно себе представляют мутационный процесс – это очень сложное явление. Более того, я думаю, те мутации, которые считались обычными, о которых всегда говорили, что они возникают случайно в том или ином месте генома, вовсе не так уж случайны. Есть предопределенность и есть некая специфика, о которой мы далеко не все знаем.

Почему не все верят в теорию эволюции? Отвечают эксперты Пермского Политеха

Сегодня, 12 февраля, в мире отмечают Международный день науки и гуманизма в честь дня рождения яркого представителя 19 века, знаменитого английского ученого-натуралиста Чарльза Дарвина. Именно в этот день 1809 года родился основоположник теории эволюции.

Несмотря на то, что теория считается общепринятой в научном мире, идеи дарвинизма постоянно критикуются обществом. Почему люди охотнее верят в религиозную гипотезу происхождения человека или концепцию инопланетного вмешательства, рассказали ученые Пермского Политеха.

— Учение Дарвина утверждает, что человек — неотъемлемая часть природы и, по сути, является социальным животным, которое произошло от нашего общего с приматами предка. Разумеется, такое утверждение чисто психологически принять не просто, так как человеческая культура традиционно отделяет человека от других животных. Поэтому даже без всякого религиозного самосознания по инерции человеку трудно согласиться с утверждением теории Дарвина. Разумеется, если человек верит в Бога, то он неизбежно является сторонником креационизма, который подразумевает божественный акт творения при возникновении человека. Мысль о том, что человек является продуктом божественного творения и плоть от плоти Бога, очень комфортна и повышает чувство собственной значимости, — отмечает заведующий кафедрой прикладной физики, доктор физмат наук Дмитрий Брацун.

По мнению ученого, число россиян, отрицающих теорию Дарвина, растет и будет расти вместе с ренессансом самой религии, которая в советское время была под прессингом властей. Одновременно это объясняется падением престижа науки, который также наблюдается в России после 1992 года. По словам Дмитрия Брацуна, общество никогда не станет атеистическим:

— Сама религия является неотъемлемой и неустранимой частью человеческой культуры. В каком-то смысле принятие теории Дарвина — для сильных людей, которые понимают, что человек лишь животное и после смерти для конкретного существа всё необратимо заканчивается. В результате в любые времена и любую эпоху будут сторонники и противника теории Дарвина. Надо просто это принять как факт.

Доцент кафедры философии и права ПНИПУ Наталья Столбова согласна с ученым. Чтобы принять теорию Дарвина, нужно преодолеть себя:

— Религия предлагает человеку ответы на смысложизненные вопросы, предлагает людям уже готовый «мировоззренческий продукт», если можно так сказать. Поэтому люди предпочитают верить — это комфортная позиция и определенный уход от ответственности. А научные концепции выводят человека в зону сомнения, критического мышления, и даже заброшенности в этом мире. Коперник вывел человека за пределы гармонии Космоса, а Дарвин уравнял человека с животными, лишив тем самым эксклюзивной связи с Богом в качестве образа и подобия.

По мнению философа, есть еще одна причина, почему теория Дарвина может не приниматься современниками:

— Наука основана на рациональном мышлении, а современная технонаука — еще и на огромном технологическом комплексе, внутри которого осуществляются современные эксперименты. Человек же в повседневной жизни опирается на свой непосредственный чувственный опыт. Если я вижу каждый день, что солнце всходит и заходит, то мне намного легче поверить в то, что Солнце крутится вокруг Земли, а не наоборот. Наука выходит за пределы человеческой чувственности, но реализация этого выхода требует особых длительных и оснащенных технически процедур. Поэтому вопрос принятия научных теорий — это еще и вопрос социального доверия.

Заведующий кафедрой Пермского Политеха отметил, что теория Дарвина вполне может пересматриваться, модифицироваться и уточнятся. Более того, общество уже на данном этапе имеет дело не с той теорией, которая была предложена натуралистом. В начале 20 века с открытием генетики стало понятно, что опыт адаптации конкретных организмов к среде не закрепляется в поколении (как это предполагал Дарвин). Эволюция работает несколько по-другому.

— Геномы организмов всё время претерпевают мутации, рождаются все новые и новые слегка модифицированные виды, среди которых выживают только более приспособленные. Генетика заставила сильно пересмотреть теорию Дарвина в рамках научной парадигмы. Вероятно, это будет продолжаться и дальше. Теория Дарвина — не догма, она будет уточняться. Тем не менее, её базовое положение о непрерывности изменяемых форм в ходе эволюции надежно доказана, многие промежуточные формы живых существ обнаружены и описаны.

Как изменились представления о свободе за 50 лет

Похожих революций не бывает, но революция XXI века пока отличается от всех предыдущих совсем уж разительно. Ее субъект — в большей степени отдельный человек, чем общества, страны или классы. А среди ее главных объектов — чувства, мысли и переживания, которые нуждаются в защите. Ее атака направлена против существующих человеческих отношений не в меньшей степени, чем против политического строя, а к личным границам она относится серьезнее, чем к государственным. Это революция индивидуалистов, революция частного, отдельного, самоценного, оказавшегося в фатальном разладе с окружающим миром.

Текст: Ольга Федянина

Необратимость этого разлада определяет характер происходящего: если новое согласие может быть достигнуто только в новых обстоятельствах — это и называется революцией. Революция — Великий Несогласный, которому существующий глобальный расклад и уклад не может больше предложить ничего удовлетворительного.

Гибридная революция 2000-х не имеет общего направления, цели, видимой точки отсчета и хоть какой-нибудь предсказуемой протяженности. Как и все прошлые революции, она отрицает достижения предшественников — и стоит при этом у них на плечах. Ее прямой предшественник — революция 1960-х. Именно тогда на улицы Америки и Западной Европы — а чуть позже и Восточной — вышло поколение (и на самом деле даже не одно), для которого сохранение порядка вещей выглядело не обещанием, а угрозой.

Главным словом той революции было слово «свобода». Какой свободы добивались 1960-е — на парижских и пражских улицах, в латиноамериканских и восточноазиатских повстанческих лагерях, в нью-йоркских, берлинских, лондонских квартирах и ночных клубах? Свободы от все регулирующей моральной нормы, лицемерной и порождающей неврозы. От унизительного разделения мира на привилегированных и обделенных, первый и второй сорт, белых и черных, мужчин и женщин. На Западе — свободы от неравенства, на Востоке — от уравниловки. И везде — от ограниченности горизонта и замкнутости человека в пространстве повседневности. От расчерченности частной и публичной жизни. От всего того, что послевоенный мир строил с таким трудом и назвал порядком.

В революции 1960-х было много эгоцентричного, наивного, догматичного, лицемерного и просто глупого — но в общем и целом она победила даже там, где ничего не добилась: она показала, что каждый человек в состоянии выйти из любой социальной клетки. И в этом смысле свобода, написанная на знаменах 1960-х, стала новой реальностью — если не жизни, то представления о жизни.

2000-е пока что выглядят так, как будто они не прочь некоторые из клеток вернуть назад — или создать на их месте новые. На самом деле эта консервативность — не более чем иллюзия, просто потому, что сегодняшнее Великое Несогласие никуда нас не возвращает, у него нет точки статус-кво в прошлом. И на его знаменах тоже написано «свобода» — но содержание и смысл этой свободы изменились, подчас до неузнаваемости. Свобода 2000-х — иногда прямая наследница, иногда дальняя родственница, а иногда прямой антагонист свободы 1960-х. Звучит как противоречие, но способность жить с противоречивой картиной мира — это тоже свобода, возможно, самая труднодостижимая.

Протест
«Баррикада перегораживает улицу, но открывает путь»

Улица Гей-Люссака в Латинском квартале в Париже после столкновения студентов и полиции, 11 мая 1968

Для 1960-х свобода без публичного массового протеста вообще невозможна: она — его цель и результат. 1960-е и отчасти еще 1970-е — время не многотысячных, а многомиллионных протестных акций. Все, что происходит за закрытыми дверями, чего можно добиться эволюционными стратегиями, лоббистским давлением, вызывает недоверие. Это не только борьба, но и своего рода процесс публичного самоопределения: человек определяется тем, против чего он готов пойти на баррикады.

В 1980-х идея того, что свобода должна быть завоевана, сдвинется с запада на восток, а на западе массовый протест раздробится на мозаику локальных и частных. Ни восточный, ни западный мир больше не пишут на своих знаменах требований глобального переустройства мира — и в этом, как бы усеченном варианте обе стороны имеют относительный успех, хотя чем дальше на восток, тем чаще завоеванная в результате массового протеста свобода оборачивается новыми формами тирании. Запад в основном предпочтет локальные сражения — за отказ от атомной энергии, за разумное потребление, против непомерных заработков концернов, против вырубки тропического леса, строительства конкретного моста и осушения нашей реки. Все они отчасти используют — или имитируют — практики массового протеста, хотя бы и в масштабах одного поселка городского типа.

Протест XXI века технологичен, его массовость больше не связана накрепко с пространством (хотя миллионные манифестации и акции не уходят в прошлое совсем — только в последний год случились BLM и Беларусь), в нем невидимо участвует любой сидящий перед компьютером и комментирующий происходящее. В отличие от 1960-х, где протестной единицей считается только вышедший, сейчас можно быть протестантом, не участвуя в акциях непосредственно, а просто поддерживая любой протест публично. На этом фоне становится распространенной новая протестная форма — одиночный пикет: человек с плакатом не останется незамеченным, его фото сотнями и тысячами будет воспроизведено в социальных сетях.

« Вся надежда людей в революционном созидании: это единственный способ избавиться от стыда и реагировать на то, что невозможно терпеть» Жиль Делёз, «Контроль и становление. Диалог с Антонио Негри», 1990

Секс
«Чем больше я занимаюсь любовью, тем больше мне хочется заниматься революцией»

Девушки-хиппи в центре Милана, 1972

Фото: Mondadori via Getty Images

Студенческая вечеринка в колледже искусств, Лондон, 1966

Фото: Wolfgang Kunz/ullstein bild via Getty Images

Пожилой возраст – двигатель эволюции! Как лечить сложные возрастные заболевания и дольше оставаться опорой общества?

Результатом некоторых антропологических исследований стал вывод, что человечество начало стремительно эволюционировать около 30 тыс. лет назад, когда начался быстрый рост численности людей, доживающих до возраста, достаточного, чтобы стать бабушками и дедушками 1 . Как только на арену эволюции вышел жизненный опыт, память, помощь в воспитании и охране детей, наставничество молодежи, дела человечества резво пошли в гору.

Казалось бы – после 50 лет можно облегченно выдохнуть. Дети выросли и твердо стоят на ногах, появилось свободное время, в профессии завоеван авторитет. Все бы ничего, если бы не здоровье! Хронические возрастные болезни способны повлечь за собой не только профессиональные и финансовые проблемы, но и усложнить повседневную жизнь. Они могут сильно ограничить двигательную подвижность человека или лишить ее вовсе.

Физиотерапия для сложных случаев

Для лечения сложных заболеваний, о которых далее пойдет речь, существуют различные методики, однако их может объединить один общий фактор: физиотерапия.
Аппарат АЛМАГ-02 от компании ЕЛАМЕД, действующий на основе магнитного поля, создан специально для лечения тяжелых хронических заболеваний. Каждый отдельный случай учтен — в памяти аппарата уже есть 79 индивидуальных программ.

Три типа излучателей позволяют одновременно воздействовать на разные зоны, ведь при некоторых методиках лечения АЛМАГом-02 это необходимо.

Инсульт

Последствия кровоизлияния в мозг, или долгое отсутствие кровоснабжения одного из его участков могут быть трагичны. Самое печальное, что именно инсульт – один из лидеров среди сердечно-сосудистых заболеваний, которые становятся причиной инвалидности.

При лечении последствий инсульта АЛМАГ-02 способствует:
уменьшению боли в мышечных тканях;
устранению «ползания мурашек» в конечностях (парастезии);
профилактике контрактур.

Коксартроз

Когда возрастному изнашиванию подвергается хрящевая ткань бедренного сустава, зачастую операция по его замене (эндопротезирование) становится необходимой. До и после операции пациенту предстоит длительный период обездвиженности.

Применение АЛМАГа-02 при коксартрозе дает возможность:
улучшить местное кровообращение, питание тазобедренной хрящевой ткани;
снизить количество НПВП и обезболивающих;
уменьшить боль и снять воспаление до и после операции.

Лимфедема

Такое заболевание как лимфедема, является следствием сбоя в лимфатической системе человека. Это опасное заболевание, угрожающее возникновением язв, флегмон, свищей, и нередко – лимфоангиосаркомы, злокачественного образования, очень плохо поддающегося лечению.

При лечении лимфедемы применение АЛМАГа-02 может помочь:
повысить тонус стенок венозных и лимфатических сосудов;
предотвратить образование тромбов в конечностях;
уменьшить отеки, снизить вероятность воспалительных процессов в пораженной части тела.

Пользоваться АЛМАГом-02 можно не только в лечебных учреждениях, но и в домашних условиях, что способствует облегчению ухода за больным человеком.

Улучшение качества жизни при возрастных сложных болезнях – не пустые слова. За ними стоит возможность самостоятельно передвигаться, обслуживать себя самостоятельно и получать удовольствие от каждого прожитого дня.