Три эволюционных биолога о Дарвине, эволюции на других планетах и массовом вымирании

12 февраля отмечается день рождения Чарльза Дарвина, британского натуралиста XIX века, чьи открытия в области эволюции полностью изменили представления о жизни на Земле и месте человека в ней. Для Дитарда Тауца и Пола Рейни из Института эволюционной биологии Макса Планка в Плёне и Ральфа Зоммера из Института биологии развития Макса Планка в Тюбингене Дарвин заложил основы науки, которая сегодня смотрит не только в прошлое, но и в будущее.

Дитард Тауц: "Дарвин был революционером!"

Главное открытие Дарвина — понимание того, что естественный отбор является движущей силой эволюции. Разнообразие жизни возникает из-за борьбы особей за ограниченные ресурсы и их адаптации к новым условиям, что приводит к появлению различных фенотипов и стратегий выживания.

Революционность Дарвина заключалась в освобождении от религиозных концепций сотворения жизни в эпоху, когда религия играла центральную роль. Его идеи до сих пор критикуются сторонниками библейского мифа о творении.

Чему Дарвин учит сегодня: он был блестящим наблюдателем, тщательно анализировавшим и проверявшим свои идеи. Его книги остаются богатым источником мыслей, хотя некоторые части сложны для чтения.

Был ли он неправ? Какое-то время казалось, что его концепция наследственности (через гипотетические «геммулы») ошибочна. Однако теперь известно, что связь между соматическими и зародышевыми клетками существует, хотя механизмы наследования иные. В целом, в своих основных идеях он не ошибался.

Пол Рейни: "Где есть жизнь, там есть эволюция!"

Можем ли мы предсказать эволюцию? Это достойная цель. Проще всего предсказывать эволюцию асексуальных организмов с большими популяциями (например, бактерий и вирусов) под сильным давлением отбора. Для них уже существуют достаточно надежные модели, что критически важно для разработки вакцин и антибиотиков. Некоторые правила адаптации, открытые в нашей лаборатории для бактерий, могут быть перенесены и на другие организмы.

Повторилась бы эволюция, если бы время повернули вспять? В общих чертах — да, из-за явления конвергенции: жизнь находит сходные решения для одинаковых экологических задач (пример: сумчатые и плацентарные млекопитающие). Появился бы снова именно человек — неизвестно, но можно предположить эволюцию двуногого, рефлексирующего существа. Однако есть неопределенность: эукариотическая клетка возникла всего один раз, и без неё жизнь могла бы остаться чисто микробной.

Эволюция на других планетах вполне возможна. Для неё нужны сущности, которые варьируют, размножаются и передают черты потомству. Такая конфигурация материи и есть жизнь. Внеземная жизнь будет иерархически структурирована (как и на Земле: организмы → клетки → органеллы → гены). Мы можем обнаружить формы организации, подобные эусоциальным колониям насекомых, или симбиоз гуманоидных существ с искусственным интеллектом — и это может быть недалеко от нашей реальности.

Ральф Зоммер: "Эволюция быстрая и часто консервативная!"

Влияние массового вымирания на эволюцию. Вымирание видов — не новое явление; люди вызывали его и раньше (мамонты, дронты). Новое — ускоряющаяся скорость вымирания из-за деятельности человека. Последствия для эволюции предсказать сложно, они зависят от будущих изменений, вносимых человечеством. Но ясно одно: мы потеряем множество видов.

Почему виды не адаптируются к изменениям, например, к изменению климата? Нынешнее глобальное потепление происходит с невероятной скоростью в геологических масштабах. Некоторые виды не успевают адаптироваться. Другие могут, так как эволюция иногда быстра (пример: берёзовая пяденица, сменившая окраску за десятилетия в XIX веке). Однако изменение климата усугубляется другими антропогенными факторами (разрушение среды обитания), и совокупное давление превышает адаптивный потенциал многих видов.

Что исследования говорят об эволюции? Нас интересует взаимодействие генетики и среды и возникновение нового. Исследования показывают, что эволюция часто консервативна: она использует существующие гены, наделяя их новыми функциями. Этим объясняется, почему у таких разных существ, как нематоды, дрозофилы и люди, так много общих генов. Перепрофилирование генов — центральный принцип эволюции, в котором среда играет решающую роль.