Что такое хо­ро­шо и что такое плохо?

Сда­ёт­ся мне, этот то­ва­рищ при­да­ёт слиш­ком боль­шое зна­че­ние му­та­ци­ям...

И ка­жет­ся, До­кинз в одной из книг раз­но­сил в пух и прах что-​то по­доб­ное (воз­мож­но, имен­но этого то­ва­ри­ща), но ис­кать лень, и так кучу вре­ме­ни по­тра­че­но на ком­мен­ты, хотя хва­ти­ло бы од­но­го - чи­тай­те До­кин­за, кон­крет­но про тео­рию эво­лю­ции у него  из­да­ва­лось на рус­ском не так уж и много, книги че­ты­ре :)

Ос­нов­ной спо­соб из­ме­не­ния ге­но­фон­да мно­го­кле­точ­ных - мейоз, т.е. по­ло­вое раз­мно­же­ние. С его по­мо­щью про­из­во­дит­ся пе­ре­ме­ши­ва­ние ген­ных на­бо­ров, а ино­гда и из­ме­не­ние самих генов, но не такое слу­чай­ное и бо­лез­нен­ное, как му­та­ция. С му­та­ци­я­ми ДНК ор­га­низм бо­рет­ся, в клет­ках есть ме­ха­низ­мы ве­ри­фи­ка­ции и вос­ста­нов­ле­ния.

У бак­те­рий в ка­че­стве по­доб­но­го ме­ха­низ­ма вы­сту­па­ет (в от­сут­ствие по­ло­во­го раз­мно­же­ния) пря­мой обмен участ­ка­ми ДНК между раз­ны­ми осо­бя­ми.

Т.е. в чём-​то то­ва­рищ и прав, му­та­ции в ос­нов­ном вред­ны, но уж очень он на­гне­та­ет, пре­уве­ли­чи­вая их де­струк­тив­ное вли­я­ние.

Дар­ви­нов­ские ме­ха­низ­мы не эф­фек­тив­ны, по­то­му что:

му­та­ции по­яв­ля­ют­ся быст­рее, чем отбор может их вы­ве­сти из ге­но­ма;
му­та­ции слиш­ком ко­вар­ны, чтобы их можно было отобрать;
«био­ло­ги­че­ский шум» и «вы­жи­ва­ние счаст­лив­чи­ков» по­дав­ля­ют отбор;
вред­ные му­та­ции фи­зи­че­ски свя­за­ны с по­лез­ны­ми му­та­ци­я­ми, так что при уна­сле­до­ва­нии их невоз­мож­но раз­де­лить (т.е. из­ба­вить­ся от вред­ных му­та­ций и оста­вить по­лез­ные)» 

Если же озву­чить ар­гу­мент Джен­ки­на в его пра­виль­ном (ис­ход­ном) смыс­ле, тогда по­лу­чит­ся, что «кош­мар Джен­ки­на» не то что до сих пор не снят в рам­ках со­вре­мен­ной тео­рии эво­лю­ции, а на­обо­рот, яв­ля­ет­ся одним из кри­ти­че­ских мест этой тео­рии.

Дело в том, что в по­пу­ля­ци­ях ор­га­низ­мов, раз­мно­жа­ю­щих­ся по­ло­вым путем, в ге­но­ти­пе одной кон­крет­ной особи может об­ра­зо­вать­ся удач­ное со­че­та­ние раз­ных генов. И это со­че­та­ние раз­ных генов (ко­то­рые могут на­хо­дить­ся даже в раз­ных хро­мо­со­мах) может ока­зать­ся био­ло­ги­че­ски по­лез­ным. В то время как каж­дый от­дель­ный ген (или ал­лель), вхо­дя­щий в это по­лез­ное со­че­та­ние – может во­об­ще не иметь био­ло­ги­че­ской поль­зы (вне этого со­че­та­ния). До­пу­стим, такая (удач­ли­вая) особь, с удач­ным со­че­та­ни­ем генов (или ал­ле­лей), будет ото­бра­на есте­ствен­ным от­бо­ром. Од­на­ко это удач­ное со­че­та­ние генов… с вы­со­кой ве­ро­ят­но­стью будет раз­би­то в сле­ду­ю­щих по­ко­ле­ни­ях - за счет ба­наль­но­го рас­хож­де­ния го­мо­ло­гич­ных хро­мо­сом по раз­ным по­ло­вым клет­кам. Кроме того, по­лез­ное со­че­та­ние ал­ле­лей может быть раз­би­то даже в одной хро­мо­со­ме (!) еще и ре­ком­би­на­ци­ей (крос­син­го­вер). По­лу­ча­ет­ся, что в дан­ном слу­чае есте­ствен­ный отбор, по сути, сра­бо­тал «вхо­ло­стую». Ведь он ото­брал такой по­лез­ный (слож­ный) при­знак, ко­то­рый, по сути, не яв­ля­ет­ся на­сле­ду­е­мым.

По этому по­во­ду в рус­ском языке даже име­ет­ся со­от­вет­ству­ю­щая по­го­вор­ка:
«На детях ге­ни­ев при­ро­да от­ды­ха­ет» (С).

На­при­мер, какая будет поль­за от слож­ней­ше­го ком­плек­са из сотен генов, ра­бо­та ко­то­рых в со­во­куп­но­сти фор­ми­ру­ет (весь­ма со­вер­шен­ный) че­ло­ве­че­ский глаз… если при этом в ге­но­ти­пе этой же особи не будет ряда дру­гих генов, ко­то­рые фор­ми­ру­ют, до­пу­стим, глаз­ной нерв, со­еди­ня­ю­щий че­ло­ве­че­ский глаз с че­ло­ве­че­ским моз­гом? Ответ в дан­ном слу­чае оче­ви­ден – ни­ка­кой поль­зы (не будет).

По­это­му за­креп­ле­ние в ходе эво­лю­ции слож­ных при­зна­ков (об­ра­зу­е­мых со­че­та­ни­ем раз­ных генов) в по­ло­вых по­пу­ля­ци­ях – крайне про­бле­ма­тич­но («кош­мар Джен­ки­на»). На­при­мер, ком­пью­тер­ное мо­де­ли­ро­ва­ние по­ка­зы­ва­ет, что если по­лез­но толь­ко удач­ное со­че­та­ние из че­ты­рех неза­ви­си­мых при­зна­ков (но не каж­дый из этих при­зна­ков в от­дель­но­сти), есте­ствен­ный отбор уже ока­зы­ва­ет­ся прак­ти­че­ски неспо­соб­ным отобрать эти при­зна­ки. 

В ре­зуль­та­те, дан­ное по­лез­ное со­че­та­ние (из че­ты­рех при­зна­ков) – не за­креп­ля­ет­ся в по­пу­ля­ции. На­обо­рот, дрейф генов по­сте­пен­но уда­ля­ет эти гены из по­пу­ля­ции (по от­дель­но­сти).

А если для того, чтобы стать по­лез­ным, тре­бу­ет­ся со­че­та­ние не че­ты­рех, а пяти, де­ся­ти, или, до­пу­стим, трид­ца­ти раз­ных генов? Каким же тогда об­ра­зом воз­ни­ка­ли такие слож­ные при­зна­ки в ходе эво­лю­ции?

Если учесть «кош­мар Джен­ки­на», то об­ра­зо­ва­ние по­доб­но­го ком­плек­са эво­лю­ци­он­ным спо­со­бом на­чи­на­ет ка­зать­ся во­об­ще неве­ро­ят­ным – по­то­му что по­лу­ча­ет­ся, что этот слож­ней­ший при­знак в ходе сво­е­го по­сте­пен­но­го фор­ми­ро­ва­ния – но­ро­вил еще и всё время «рас­сы­пать­ся» в каж­дом новом по­ко­ле­нии (за счет рас­хож­де­ния по раз­ным по­ло­вым клет­кам, и еще за счет ре­ком­би­на­ции при­зна­ков). То есть, для того чтобы сфор­ми­ро­вать этот при­знак, есте­ствен­но­му от­бо­ру необ­хо­ди­мо было (мил­ли­о­ны лет?) сле­дить не толь­ко (и даже не столь­ко) за тем, чтобы об­суж­да­е­мый ге­не­ти­че­ский ком­плекс по­сте­пен­но (очень по­сте­пен­но) ста­но­вил­ся всё более слож­ным - за счет до­бав­ле­ния («ме­то­дом слу­чай­но­го тыка») новых генов, де­ла­ю­щих этот при­знак всё более со­вер­шен­ным (а эти новые гены, в свою оче­редь, тео­ре­ти­че­ски по­яв­ля­лись за счет чисто слу­чай­ных му­та­ций)… Но еще и за тем, чтобы этот слож­ней­ший при­знак не рас­сы­пал­ся в каж­дом новом по­ко­ле­нии в ре­зуль­та­те ба­наль­ных про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих с хро­мо­со­ма­ми любых живых су­ществ, раз­мно­жа­ю­щих­ся по­ло­вым путем.

ФермИ, ко­неч­но, из­ви­ни­те, за­ра­пор­то­вал­ся

С ин­те­ре­сом по­чи­тал про эти экс­пе­ри­мен­ты. Вот что вы­чи­тал:
1. "Лиса, про­яв­ляя целый ряд при­зна­ков со­ба­чье­го по­ве­де­ния, все-​таки оста­ет­ся лисой"
"Впер­вые было уста­нов­ле­но, что се­лек­ция на до­ме­сти­ка­ци­он­ный тип по­ве­де­ния со­про­вож­да­ет­ся из­ме­не­ни­я­ми об­ме­на ре­гу­ли­ру­ю­щих агрес­сив­ность клас­си­че­ских ме­ди­а­то­ров мозга — се­ро­то­ни­на и ка­техо­ла­ми­нов, ме­ня­ет ре­ак­цию на стресс и функ­ци­о­наль­ную ак­тив­ность по­ло­вых гор­мо­нов." По­лу­ча­ет­ся, в ре­зуль­та­те дли­тель­но­го це­ле­на­прав­лен­но­го воз­дей­ствия се­лек­ци­о­не­ра из­ме­нил­ся гор­мо­наль­ный фон и неко­то­рые черты по­ве­де­ния. ГДЕ ЭВО­ЛЮ­ЦИЯ?
https://www.kommersant.ru/doc/3403427
3. В экс­пе­ри­мен­тах Энд­ле­ра у гуппи из­ме­ня­ет­ся окрас­ка - без хищ­ни­ков она ста­но­вит­ся более яркой, с хищ­ни­ка­ми она блед­не­ет. Но про­сти­те, эти из­ме­не­ния на­хо­дят­ся в рам­ках ви­до­вой из­мен­чи­во­сти. Ни­че­го но­во­го не по­яви­лось. ГДЕ ЭВО­ЛЮ­ЦИЯ?

А те­перь - к экс­пе­ри­мен­ту Лен­ски (за­ра­нее прошу про­ще­ния за длин­ную ци­та­ту):
В экс­пе­ри­мен­те, по­став­лен­ном кол­лек­ти­вом Лен­ски, бак­те­рии ис­кус­ствен­но пе­ре­са­жи­ва­лись в колбы с пи­та­тель­ной сре­дой, где они пи­та­лись глю­ко­зой. Кроме того, в пи­та­тель­ной среде со­дер­жал­ся еще и цит­рат (ли­мон­ная кис­ло­та).
Цит­рат не усва­и­ва­ет­ся бак­те­ри­я­ми ки­шеч­ной па­лоч­ки в при­сут­ствии кис­ло­ро­да. В кис­ло­род­ных усло­ви­ях ки­шеч­ная па­лоч­ка ис­поль­зу­ет го­раз­до более эф­фек­тив­ные пути до­бы­чи энер­гии (более эф­фек­тив­ные в де­сят­ки раз), чем те, ко­то­рые даёт по­треб­ле­ние кон­крет­но цит­ра­та. По­это­му ки­шеч­ная па­лоч­ка на­чи­на­ет ис­поль­зо­вать цит­рат толь­ко в усло­ви­ях от­сут­ствия кис­ло­ро­да. Такая спо­соб­ность ре­а­ли­зу­ет­ся за счет того, что ген, ко­то­рый ко­ди­ру­ет белок-​переносчик цит­ра­та (необ­хо­ди­мый для того, чтобы бак­те­рия стала по­треб­лять цит­рат), свя­зан с управ­ля­ю­щим участ­ком ДНК (про­мо­то­ром), ко­то­рый по­дав­ля­ет ра­бо­ту гена, син­те­зи­ру­ю­ще­го белок-​переносчик цит­ра­та, если в среде при­сут­ству­ет кис­ло­род.
И вот, в ре­зуль­та­те, бед­ные ко­ло­нии бак­те­рий на про­тя­же­нии 30.000 по­ко­ле­ний в этом экс­пе­ри­мен­те прак­ти­че­ски «си­де­ли» на цит­ра­те, но не могли его ис­поль­зо­вать. И толь­ко при­мер­но на 31.000 по­ко­ле­нии про­изо­шла со­от­вет­ству­ю­щая му­та­ция – опи­сан­ный выше ген­ный ком­плекс (опе­рон), на­ко­нец, сло­мал­ся. А имен­но, ген, ко­ди­ру­ю­щий толь­ко син­тез белка-​переносчика цит­ра­та, до­пол­ни­тель­но ско­пи­ро­вал­ся еще и в дру­гую об­ласть ДНК, тем самым вы­рвав­шись из того опе­ро­на, ко­то­рый бло­ки­ро­вал его ра­бо­ту в при­сут­ствии кис­ло­ро­да, и попал в опе­рон, не чув­стви­тель­ный к фак­то­ру при­сут­ствия кис­ло­ро­да. По­это­му этот ген стал ра­бо­тать всё время, то есть, со­от­вет­ству­ю­щий белок-​переносчик цит­ра­та начал син­те­зи­ро­вать­ся бак­те­ри­аль­ной клет­кой всё время. В ре­зуль­та­те, му­тант­ные ки­шеч­ные па­лоч­ки на­ча­ли усва­и­вать цит­рат тоже всё время – как в усло­ви­ях от­сут­ствия кис­ло­ро­да, так и в его при­сут­ствии.
Го­во­ря про­сты­ми сло­ва­ми, про­изо­шло при­мер­но сле­ду­ю­щее. Рань­ше у Вас на кухне был ра­бо­та­ю­щий кран. По­это­му вода из него текла толь­ко тогда, когда Вам это было нужно (когда Вы от­кры­ва­ли этот кран). Но в какой-​то мо­мент этот кран – сло­мал­ся. И те­перь вода из него течет всё время. Од­на­ко в каких-​то осо­бых усло­ви­ях это «новое свой­ство» Ва­ше­го крана может ока­зать­ся по­лез­ным. На­при­мер, те­перь Вы точно не умре­те от жажды, даже если у Вас свя­за­ны руки.
Вот так же и по­лом­ка ген­но­го ком­плек­са, ре­гу­ли­ру­ю­ще­го по­треб­ле­ние цит­ра­та, ока­за­лась по­лез­ной в спе­ци­фи­че­ских усло­ви­ях, за­дан­ных экс­пе­ри­мен­та­то­ра­ми.
Таким об­ра­зом, в этом экс­пе­ри­мен­те:
1). Бак­те­рии «на­учи­лись» есть цит­рат не за счет воз­ник­но­ве­ния каких-​то новых генов, а за счет по­лом­ки уже имев­ше­го­ся ген­но­го ком­плек­са.
2). На то, чтобы сло­мать со­от­вет­ству­ю­щий ген­ный ком­плекс, у бак­те­рий ушло более 31.000 по­ко­ле­ний! Здесь надо вспом­нить, что ко­ло­нии бак­те­рий (в одной про­бир­ке) на­счи­ты­ва­ют мил­ли­ар­ды осо­бей. Тем не менее, по­тре­бо­ва­лось ждать 31.000 по­ко­ле­ний до нуж­ной по­лом­ки.
Что уж тогда го­во­рить об эво­лю­ции каких-​нибудь тиг­ров или го­рилл, по­пу­ля­ции ко­то­рых на­счи­ты­ва­ют всего сотни осо­бей? При этом (еще раз) речь здесь идет не о воз­ник­но­ве­нии какого-​нибудь но­во­го гена, а лишь о по­лом­ке уже име­ю­щих­ся генов, кон­крет­но, о раз­ры­ве связи между геном, син­те­зи­ру­ю­щим нуж­ный белок, с его ис­ход­ным опе­ро­ном. В свете таких ин­те­рес­ных по­дроб­но­стей, воз­мож­ные пер­спек­ти­вы во­об­ра­жа­е­мой эво­лю­ции бак­те­рии в че­ло­ве­ка по та­ко­му же (!) ме­ха­низ­му – на­чи­на­ют вы­гля­деть весь­ма удру­ча­ю­щи­ми. На­вер­ное, можно даже ска­зать, что экс­пе­ри­мент Лен­ски на­гляд­но по­ка­зал невоз­мож­ность такой эво­лю­ции (по ме­ха­низ­му слу­чай­ные му­та­ции + есте­ствен­ный отбор). Ведь для эво­лю­ции бак­те­рии в че­ло­ве­ка, во-​первых, тре­бу­ет­ся воз­ник­но­ве­ние мно­гих тысяч прин­ци­пи­аль­но новых генов. А не по­лом­ка уже име­ю­щих­ся ген­ных ком­плек­сов. А во-​вторых, во­об­ра­жа­е­мые пред­ки людей были выс­ши­ми жи­вот­ны­ми, по­это­му не могли иметь по­пу­ля­ции раз­ме­ром мно­гие мил­ли­ар­ды осо­бей. Что обес­це­ни­ва­ет воз­мож­но­сти ме­ха­низ­ма «пол­но­го пе­ре­бо­ра» про­сто кри­ти­че­ски.