Почему мы не похожи друг на друга

Очерки о биологической индивидуальности

Белки тканевой несовместимости отличают каждого из нас от окружающих и от всех живущих на планете людей. Чем же мы отличаемся друг от друга, в чем причина этой несхожести?

Этот сайт рассказывает о новейших исследованиях и намечающихся перспективах в расшифровке многих секретов биологической индивидуальности организмов.

 

Стремление к разнообразию

Изменчивость реализуется во всех случаях, когда произошли хоть малейшие изменения в наследственном аппарате. Эти изменения в разных случаях могут затрагивать последовательность нуклеотидов, кодонов, гены, их комбинации и даже целые хромосомы. Такие наследственные нарушения, обозначенные Дарвином изменчивостью, а де Фризом - мутациями, меняют и жизнедеятельность организма. Замена отдельных оснований в кодоне обычно не искажает смысла функции или формы, т. е. их стабильность «страхуется» двумя другими нуклеотидами. То же касается и гена, контролирующего не жизненно важный признак. Естественный отбор сохраняет таких мутантов, ибо нейтральные мутации не определяют выживаемость вида.

Другие мутации считаются запрещенными, коль скоро они затрагивают жизненно важный признак. Подобные мутанты выбраковываются естественным отбором, они не участвуют в видообразовании. К числу таких мутаций относятся все, вызывающие наследственные заболевания. Так, нельзя себе представить, чтобы эволюция способствовала сохранению признака, снижающего плодовитость или вызывающего ущербность потомства.

В отличие от запрещенных существуют и благоприятные мутации, подхватываемые естественным отбором. Это касается прежде всего тех генов, которые имеют множественные варианты. Такие модификации генов называют аллелями, альтернативными генами. Чем больше аллелей гена, тем устойчивее данный признак. Скажем, если в каком-либо водоеме имеются резкие перепады температуры - суточные или сезонные, то обитающие в нем рыбы должны быть хорошо приспособленными к температурным изменениям. Такое приспособление достигается широким набором ферментов, ускоряющих биологические реакции организма. Если разнообразна вариация генов, контролирующих синтез клетками ферментов вообще или данного конкретного фермента, то возрастает набор этих ферментов, их активность.

Разнообразие генов обеспечивает множественность признаков организма. Полиморфный признак реально способствует выживанию данного вида рыб. Замерзание воды или присоединение к ней горячих источников не уничтожает хорошо адаптированный к температурным различиям вид. И наоборот, рыбы с ограниченным ассортиментом ферментов не выживут в условиях внезапного температурного дисбаланса.

Благоприятные мутации формируют стойкий жизненно важный признак, если ему популяция обязана выживанием. Так, в Англии бабочки, сидевшие днем на кустах и деревьях, оказались демаскированными, когда промышленность загрязнила воздух. Бабочки стали на фоне темных стволов белыми пятнами, их ждало неотвратимое истребление. Но всего за 30-40 лет путем выигрышных скрещиваний быбочки выдвинули темную масть. Сначала это были одиночки, но затем вся колония бабочек потемнела. И опять их трудно было отличить от веток.

Мутации привели к формированию признаков, которые сейчас воспринимаются нами как извечные и неотъемлемые у данного вида животных. Это грациозные ноги антилоп и внешне неуклюжие ласты моржей, гибкое тело ящерицы и мускулистый торс крота, перепончатые крылья воздушных мышей и могучие крылья пернатых охотников. Природа не терпит не только пустоты, но и единообразия. Изменчивость помогает выживанию биологических объектов, одновременно она веселит лик планеты многообразием проявлений жизни.

Мутации и естественный отбор определили гамму расовых признаков людей. Трудно представить, как выжили бы под жгучим солнцем Африки поколения светлокожих и тучных людей. Но не само солнце сделало темной кожу коренных жителей Африки. Происходил вековой отбор обитателей, наилучшим образом приспособленных к условиям существования. Темная кожа с высоким содержанием пигмента меланина экранирует ультрафиолетовые лучи, предохраняет от ожогов и солнечных ударов. Курчавые волосы, образующие на голове подушку, тоже защищают голову от прямых тепловых лучей. Зато у северян - светлая кожа, не препятствующая ультрафиолетовым лучам проникать в организм, более развитый теплозащитный волосяной покров туловища, больший запас жира - источника энергии и защиты от холода. Даже особенности строения костно-мышечного аппарата конечностей у потомков африканских бегунов и охотников таковы, что технически облегчают им конкуренцию с европейскими спортсменами.

Эволюция оставляла живыми и повторяющимися и потомстве только самых приспособленных к среде представителей вида. А для того, чтобы данный вид был жизнестоек, пластичен, устойчив к паразитам и инфекциям, требовался выраженный полиморфизм составляющих его особей. И лишь генетическое разнообразие индивидов даст виду тот диапазон белковых форм и физиологических реакций, который не только обеспечивает продолжение вида, но и создает предпосылки для его дальнейшего многообразия.

Мутации как инструмент развития были меньше необходимы простым существам, выживаемость которых обеспечивалась высокой скоростью размножения и обильным потомством. Но при этом замедлялось развитие. Создание более сложных организмов явилось результатом усиления мутационного процесса, но и усиление изменчивости сопровождалось возникновением все более сложно построенных организмов. Налицо четкая биологическая система с хорошо отлаженными прямыми и обратными связями. Если эти связи нарушались, прекращалась эволюция. Можно только догадываться, какое число разновидностей живых форм, утративших устойчивость этих регуляторных взаимоотношений, гибкий баланс между наследственностью и изменчивостью, было упразднено естественным отбором.

Несложный математический подсчет показывает, что комбинация из десяти генов, имеющих всего четыре аллельных варианта, может дать количество ожидаемых вариантов, исчисляемое пятизначной цифрой. А что же говорить о живых конструкциях, состоящих из сотен, тысяч, миллионов генов? Темп развития в живой природе сложноорганизованных форм, многоаллельности, частоты мутаций и генетических рекомбинаций, как мы видели, неотвратимо возрастал. Это наводит на мысль, что природа на всем протяжении живой жизни реализовывала заложенное в ней исходно стремление к разнообразию, отличиям.