Биолог-эволюционист предлагает новую теорию ранней эволюции животных
Стюарт А. Ньюман, профессор клеточной биологии и анатомии Медицинского колледжа Нью-Йорка, предлагает альтернативную модель, которая меняет один из базовых постулатов эволюционной теории — о том, что изменения сохраняются только благодаря функциональному преимуществу.
Основная идея
Ньюман предполагает, что возникновение ключевых структурных мотивов (морфологических паттернов) тела животных на ранних этапах эволюции было предсказуемым и относительно внезапным. Абruptные морфологические преобразования были более вероятны в тот период.
Обоснование модели
Модель основана на двух ключевых аспектах:
- Генетика одноклеточных предков животных, которые уже обладали генами так называемого «эволюционно-развитийного инструментария» (developmental-genetic toolkit). Эти гены сейчас управляют эмбриогенезом, но изначально использовались для функций одной клетки.
- Физика материалов «среднего масштаба». Характерные для животных формы (несмешивающиеся слои тканей, полости, сегменты, кровеносные сосуды) удивительно похожи на структуры, которые образуются в неживых, химически активных, вязкоупругих материалах под действием физических сил.
Механизм возникновения форм
Когда древние одноклеточные организмы стали объединяться в многоклеточные кластеры, продукты генов «инструментария» позволили этим кластерам использовать физические эффекты нового пространственного масштаба. Это сразу привело к появлению базовых морфологических мотивов. Поскольку разные кластеры имели разный набор генов «инструментария», различные формы тела возникали параллельно, что привело к появлению современных типов животных (phyla).
Роль естественного отбора
Согласно гипотезе Ньюмана, естественный отбор действовал после этих событий возникновения форм. На протяжении сотен миллионов лет он усложнял процессы развития, делая эмбриогенез менее зависимым от потенциально нестабильных физических детерминант, хотя сами «физические» мотивы сохранились.
Объяснение загадок эволюции
Новая модель предлагает объяснение для ряда палеонтологических и биологических загадок:
- «Взрывное» появление сложных форм тела в эдиакарский и кембрийский периоды (540–640 млн лет назад).
- Отсутствие новых базовых морфологических мотивов с того времени.
- Сохранение одного и того набора генов для управления развитием у всех морфологически разнообразных типов животных.
- Феномен «эмбриональных песочных часов»: у видов одного типа ранние стадии эмбриогенеза могут сильно различаться, но в итоге они приходят к очень сходному плану строения тела (body plan).
Статья Ньюмана «Physico-Genetic Determinants in the Evolution of Development» опубликована 12 октября в журнале Science.