WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 49 | 50 || 52 |

Один из путей разобраться во всем этом— прибегнуть ктерминам «репликатор» и «носитель». Фундаментальные единицы естественногоотбора, те основные объекты, которым удается или не удается выжить, которыеобразуют последовательные ряды идентичных копий с возникающими время от временислучайными мутациями, называют репликаторами. Молекулы ДНК — это репликаторы. По причинам, окоторых будет сказано ниже, они обычно бывают собраны в большие общины— машины выживания,или «носители». Лучше всего нам известны носители, представляющие собойиндивидуальные тела, подобные нашему собственному телу. Таким образом, тело— это не репликатор,это носитель. Я вынужден подчеркивать этот момент, так как здесь существуетнедопонимание. Носители не реплицируются; их функция состоит в размножениисвоих репликаторов. Репликаторы не совершают поступков, не воспринимаютокружающий мир, не ловят добычу и не убегают от хищников; они создаютносителей, которые делают все это. Для многих целей биологам удобнеесосредоточить свое внимание на уровне носителя. Однако для других целей имудобно сосредоточить внимание на уровне репликатора. Ген и индивидуальныйорганизм не соперничают за главную роль в дарвиновском спектакле. Им сужденовыступать в разных, взаимно дополняющих и во многом одинаково важных ролях— в роли репликатораи в роли носителя.

Использование терминов репликатор иноситель помогает во многих отношениях. Оно, например, разрешает утомительныеспоры об уровне, на котором действует естественный отбор. На первый взглядможет показаться логичным поместить «индивидуальный отбор» на одну из ступенекнекой лесенки из различных уровней отбора — где-то на полпути между «геннымотбором», описанным в гл. 3, и «групповым отбором», подвергнутым критике в гл.7. «Индивидуальный отбор» смутно представляется как бы чем-то средним междудвумя известными типами отбора, и многие биологи, соблазнившись этим легкимпутем, так и стали его рассматривать. Однако теперь мы видим, что дело обстоитсовершенно иначе. Мы знаем, что отдельный организм и группа организмовпо-настоящему соперничают за роль носителя, но ни одного из них нельзя считатьдаже кандидатом на рольрепликатора. Спор между «индивидуальным отбором» и «групповым отбором»— это настоящий спормежду альтернативными носителями. А спор между индивидуальным отбором и геннымотбором — это вовсенеспор, поскольку и ген, и организм являются кандидатами на различные, и притомвзаимодополняющие роли во всей этой истории — на роли репликатора иносителя.

Соперничество между индивидуальныморганизмом и группой организмов за роль носителя, будучи настоящимсоперничеством, может быть разрешено. По-моему, оно закончится решительнойпобедой индивидуального организма. Группа — понятие слишком расплывчатое.Стадо оленей, прайд львов или стая волков обладает некоторой зачаточнойсвязностью и единством устремлений. Однако все это ерунда по сравнению сосвязностью и единством устремлений тела индивидуального льва. Справедливостьтакого утверждения в настоящее время получила широкое признание, но почему оносправедливо Здесь нам снова могут помочь расширенные фенотипы ипаразиты.

Мы убедились, что если гены какого-либопаразита действуют заодно друг с другом, но против генов своего хозяина (онивсе тоже действуют заодно друг с другом), то этообусловлено тем, что эти два набора генов выходят из своего общего носителя,т.е. тела хозяина, разными способами. Гены улитки выходят из своего общегоносителя в сперматозоидах и яйцеклетках хозяина. Поскольку все гены улиткиодинаково заинтересованы в каждом сперматозоиде и в каждой яйцеклетке,поскольку все они участвуют в одном и том же беспристрастном мейозе, онитрудятся вместе на общее благо и поэтому стараются превратить тело улитки вгармоничный целеустремленный носитель. Истинная причина того, почему фасциолаявно обособлена от своего хозяина, почему ее цели и ее существо не сливаются сцелями и существом ее хозяина, состоит в том, что гены фасциолы и гены улиткивыходят из их общего носителя разными путями и что каждые из них участвуют всобственной, а не в одной и той же мейотической лотерее. В этих и только в этихпределах два носителя остаются разделенными на улитку и находящуюся в ней, нобезусловно отделенную от нее, фасциолу. Если бы гены фасциолы передавалисьпоследующим поколениям в яйцеклетках и сперматозоидах улитки, то два эти тела впроцессе эволюции слились бы в единую плоть. Мы, вероятно, даже не могли бысказать, что когда-то она состояла из двух носителей.

«Одиночные» индивидуальные организмы,такие, как мы с вами, представляют собой конечное воплощение многих такихслияний. Группа организмов — стая птиц или волков — никогда не сливается в единыйноситель именно потому, что гены такой стаи не выходят из своих носителей черезодин общий путь. Конечно, от каждой данной стаи могут отпочковываться дочерниестаи. Однако гены родительской стаи не переходят при этом в дочернюю стаю ведином сосуде, в котором все они представлены в равных долях. Один и тот женабор событий, которые произойдут в будущем, не может быть одинаково выгоденвсем генам, имеющимся в данной стае волков. Какой-то один ген может обеспечитьсобственное благополучие в будущем, благоприятствуя своему индивидуальномуволку за счет других индивидуальных волков. Поэтому индивидуальный волкзаслуживает звания носителя. А стаю волков считать носителем нельзя. Сгенетической точки зрения это связано с тем, что в теле волка все клетки, заисключением половых, содержат одни и те же гены, что же касается половыхклеток, то все гены данного волка имеют одинаковые шансы оказаться в каждой изних. Однако в стае волковклетки не содержат одни и те же гены и нет у генов равных шансов оказаться вклетках отпочковавшихся от нее дочерних стай. Для них имеет прямой смыслбороться против соперников в телах других волков (хотя то обстоятельство, чтоволчья стая, по всей вероятности, состоит из родственных друг другу особей,будет смягчать эту борьбу).

Самое главное качество, необходимоеорганизму для того, чтобы стать эффективным носителем генов, состоит вследующем. У него должен быть беспристрастный канал, обеспечивающий выход вбудущее всем находящимся в нем генам. Этим качеством обладает индивидуальныйволк. Таким каналом служит тонкая струйка сперматозоидов или яйцеклеток,образующихся в процессе мейоза. У волчьей стаи такого канала нет. Геныизвлекают определенную выгоду, эгоистично способствуя благополучию собственныхиндивидуальных тел за счет других генов, имеющихся в волчьей стае. Когдапчелиная семья роится, она, казалось бы, размножается путем почкования поширокому фронту, подобно волчьей стае. При более внимательном рассмотрении,однако, оказывается, что генам при этом уготована в основном общая судьба.Будущее генов роящихся пчел находится, во всяком случае в значительной степени,в яичниках одной матки. Именно поэтому пчелиная семья выглядит и ведет себя какдействительно интегрированный единый носитель.

Мы видим, что в сущности все живое всегдаупаковано в дискретные, имеющие каждый свою индивидуальную цель, носители,подобные волкам или пчелиным ульям. Однако доктрина расширенного фенотипа учитнас, что в этом нет нужды. В основном все, что мы вправе ожидать от своейтеории, — это полебитвы между репликаторами, теснящими и обманывающими друг друга в борьбе засвое генетическое будущее. Оружием в этой борьбе служат фенотипические эффекты— вначале это прямыехимические эффекты на уровне клеток, а в конечном итоге — перья, клыки и даже еще болееотдаленные эффекты. Эти фенотипические эффекты в конце концов оказалисьупакованными в дискретные носители, каждый со своими генами, подчиняющимисястрогой дисциплине и установленному порядку во имя того, чтобы воспользоватьсяобщим для всех узким горлышком — сперматозоидом или яйцеклеткой, которые переносят их вбудущее.

Это, однако, нельзя считать доказаннымфактом. Это факт, который следует подвергать сомнению и который сам по себеудивителен. Почему гены собрались в крупные носители, у каждого из которыхимеется лишь один путь к генетическому выходу Почему они решили сбиться в кучуи образовать крупные тела, в которых они живут В «Расширенном фенотипе» япытаюсь ответить на этот трудный вопрос. Здесь я могу набросать лишь частичныйответ, хотя, как и следовало ожидать, по прошествии семи лет я могу пойтинемного дальше.

Я разделяю данный вопрос на три части:почему гены организовались в клетки Почему клетки собрались в многоклеточныетела И почему тела избрали то, что я буду называть «узкогорлым» жизненнымциклом Итак, прежде всею, почему гены организовались в клетки Почему древниерепликаторы отказались от вольной жизни в первичном бульоне и предпочлископиться в большие колонии Почему они кооперируются друг с другом Мы можемчастично ответить на этот вопрос, посмотрев на то, как молекулы современной ДНКкооперируются на химических фабриках — в живых клетках. Молекулы ДНКнаправляют синтез белков. Белки, выступая в роли ферментов, катализируют те илииные биохимические реакции. Нередко одной химической реакции недостаточно дляобразования нужного конечного продукта. В фармацевтической промышленностисинтезом какого-нибудь полезного вещества занята целая производственная линия.Исходное химическое сырье нельзя непосредственно превратить в желаемый конечныйпродукт: необходим синтез целого ряда промежуточных продуктов в строгойпоследовательности. Значительная доля изобретательности химиков направлена напоиски путей для создания соединений, промежуточных между исходными веществамии желаемыми конечными продуктами.

Точно так же в живой клетке отдельныеферменты обычно не могут в одиночку обеспечить синтез полезного конечногопродукта из имеющегося исходного вещества. Необходим целый набор ферментов:один катализирует превращение этого исходного вещества в первый промежуточныйпродукт, другой —превращение первого промежуточного продукта во второй и т.д.

Синтез каждого из этих ферментовопределяется одним геном. Если для данного биосинтетического пути необходимошесть ферментов, то нужны все шесть соответствующих генов. Представляетсявесьма вероятным, что для получения данного конечного продукта имеются дваальтернативных пути, каждому из которых требуется по шесть различных ферментов,причем никаких критериев, на основании которых можно было бы выбрать один издвух возможных путей, не существует. Такого рода ситуации нередко возникают нахимических заводах. Выбор того или другого пути мог быть связан с чистослучайными обстоятельствами или же был сделан химиками на основании каких-тосоображений. Само собой разумеется, что в природе выбор не может бытьпроизвольным. Он должен происходить под действием естественного отбора. Нокаким образом естественный отбор может обеспечить несмешиваемость этих двухпутей и появление кооперирующихся групп совместимых генов В значительнойстепени тем же способом, который я описал на примере с немецкими и английскимигребцами (см. гл. 5). Важный момент состоит в том, чтобы ген, контролирующийодну из стадий пути I, процветал в присутствии всех генов остальных стадийэтого пути, но не в присутствии генов пути II. Если по воле случая в популяцииуже преобладают гены пути I, отбор будет благоприятствовать другим генам,определяющим этот путь, подавляя гены пути II. И наоборот. Как это нисоблазнительно, было бы совершенно неверно говорить, что гены, контролирующиесинтез шести ферментов пути II, сохраняются отбором «как единая группа». Каждыйиз них отбирается как отдельный эгоистичный ген, но процветает лишь вприсутствии соответствующего набора других генов.

В настоящее время эта кооперация междугенами продолжается внутри клеток. Она, очевидно, началась как зачаточнаякооперация между самореплицирующимися молекулами в первичном бульоне (или в тойпервичной среде, какая там была). Клеточные стенки появились, вероятно, какприспособление, удерживающее полезные вещества и препятствующее их утечке.Многие из протекающих в клетках химических реакций на самом деле происходят вмембране; мембрана служит одновременно конвейерной лентой и штативом дляпробирок. Однако кооперация между генами не остановилась на уровне клеточнойбиохимии. Клетки стали соединяться друг с другом (или перестали разъединятьсяпосле клеточного деления), образуя многоклеточные тела.

Это подводит нас ко второму из поставленныхмною трех вопросов. Почему клетки стали собираться вместе; для чегопонадобились тяжеловесные роботы Этот вопрос опять-таки связан с кооперацией.Однако теперь мы переходим из мира молекул в более крупномасштабный мир.Многоклеточные тела не умещаются в том мире, который нам открывает микроскоп.Среди них есть такие крупные звери, как слоны или киты. Не следует думать, чтобольшие размеры — этовсегда благо: большую часть организмов составляют бактерии, а слонов оченьнемного. Но после того, как все образы жизни, доступные мелким организмам,оказываются занятыми, крупным организмам остаются еще некоторые возможности длябезбедного существования. Крупные организмы могут, например, поедать мелкие иизбегать съедения этими последними.

Преимущества, которые предоставляетчленство в некоем сообществе клеток, не утрачиваются с увеличением размеров.Составляющие сообщество клетки могут специализироваться, в результате чегокаждая из них начинает выполнять свою особую задачу более эффективно.Специализированные клетки обслуживают другие клетки и в свою очередь пользуютсяуслугами других клеток, специализированных в иных отношениях. Если клетокмного, то одни становятся сенсорными клетками, обнаруживающими жертву, другиепередают информацию, стрекательные клетки парализуют жертву, мышечные приводя вдвижение щупальцы, захватывающие жертву, секреторные клетки растворяют ее, авсасывающие aбсорбируют соки. Не следует забывать, что все эти клетки, вовсяком случае в таких телах, как наше, относятся к одному клону. Все онисодержат одни и те же гены, хотя в клетках, специализированных к различнымфункциям, во включенном состоянии находятся различные гены. В клетках каждоготипа гены непосредственно помогают тем собственным копиям, которые находятся внемногочисленных специализированных клетках, обеспечивающих размножение,— клетках бессмертнойзародышевой линии.

Займемся теперь третьим вопросом. Почемутела участвуют в каком-то «узкогорлом» жизненном цикле

Pages:     | 1 |   ...   | 49 | 50 || 52 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.