Результатом изысканий Вайсмана стало то, что биологи начали отрицать влияние среды как на генетические мутации, так и на эволюционное развитие. Однако в свете недавних исследований в сфере эпигенетики и адаптивных мутаций взгляд Ламарка на эволюцию как на целенаправленный процесс представляется более оправданным, чем это виделось прежде. В то же время другие эксперименты демонстрируют, что эволюция также использует и фактор случайных генетических изменений — в полном соответствии с теорией Дарвина и неодарвинистов. Однако, как мы увидим ниже, эти случайные изменения всегда происходят в определенном контексте. В действительности каждый организм на нашей планете является частью сложного и целенаправленного процесса, ориентированного на поддержание равновесия в среде.
Случайные мутации? Никаких игральных костей!При жизни ни Ламарк, ни Дарвин не имели возможности подтвердить собственные теоретические взгляды на эволюцию и наследственность, поскольку тогда еще не было соответствующих технологий. То, что эволюция согласуется и с ламаркизмом, и с дарвинизмом (скоро мы поговорим об этом подробнее), доказали позднейшие поколения ученых.
Экспериментальная генетика как наука официально зародилась в 1910 году (столетие спустя после того, как Ламарк выдвинул свою теорию), когда Томас Хант Морган обнаружил, что мутировавшая белоглазая фруктовая мушка способна производить в популяции красноглазых мушек белоглазое потомство. В ходе своих исследований Морган установил, что управляющие чертами гены представляют собой обособленные элементы внутри хромосомы, а факторы среды (такие, как радиация или токсины) способны стимулировать генетические мутации. Морган пришел к выводу, что никакие из внешних воздействий не могут точно предопределять тот или иной конечный результат мутации. Позже более сложные исследования окончательно убедили ученых в том, что генетические изменения непредсказуемы, — в точности как и полагал Дарвин.
В 1943 году генетические исследования, произведенные Сальвадором Лурия и Максом Дельбрюком, вроде бы раз и навсегда доказали, что мутации представляют собой чисто случайные события. Сначала ученые вырастили в питательном бульоне колонию генетически идентичных бактерий. Затем они разделили бактерии на равные части и поместили в разные чашки Петри для культивирования. Чашек получилось много. В эти идентичные культуры были внедрены бактериофаги — вирусы, которые заражают и убивают бактерии. Большинство бактерий погибло, однако некоторые продемонстрировали достаточную сопротивляемость вирусу, выжили и сформировали новые колонии. Чтобы определить, случайны ли эти мутации или же они являются результатом целенаправленного клеточного ответа на угрозу среды, Лурия и Дельбрюк проверили, насколько различаются по численности колонии выживших бактерий в разных чашках Петри. Ученые рассудили так: если мутации обусловлены целенаправленной адаптивной реакцией на новые условия среды, тогда колонии выживших бактерий в каждой чашке должны быть примерно одинаковыми по численности. Если же мутации — результат случайных процессов, размеры колоний в разных чашках будут значительно различаться.
Эксперимент показал, что численность выживших колоний в разных чашках Петри значительно различается. Лурия и Дельбрюк сделали вывод, что мутации происходят случайным образом, независимо от стимулов среды, и бактерии, которым посчастливилось выжить, приобрели нужную мутацию по чистой случайности. В течение последующих 45 лет было проведено множество экспериментов, подтвердивших результаты Лурии и Дельбрюка. В результате в науке утвердилось мнение, что все мутации случайны, а не направлены на обеспечение конкретных задач выживания в той ситуации, с которой столкнулся организм.
Итак, основываясь на своих наблюдениях, биологи сделали, казалось бы, неопровержимый вывод: мутации совершенно непредсказуемы; они никоим образом не связаны с настоящими или будущими потребностями организма. А поскольку эволюция происходит исключительно путем мутаций, они заключили, что у такой случайной эволюции нет никакой цели. Этот вывод наилучшим образом вписывается в концепцию сугубо материальной Вселенной, проповедуемую научным материализмом. В общем, теория осознанного Творения отступила перед теорией генетической «игры в кости». Было решено, что человек — всего лишь очередной случайный турист, материализовавшийся в биосфере в результате беспорядочных наследственных процессов.
Однако в 1988 году всемирно признанный генетик Джон Кэйрнс оспорил это научное верование в случайную эволюцию. Результаты оригинальных исследований Кэйрнса (он тоже работал с бактериями) были опубликованы в престижном британском журнале Nature в статье под названием «Происхождение мутантов». Кэйрнс взял бактерии, у которых был поврежден ген, отвечающий за производство энзима лактазы, необходимого для усвоения лактозы — сахара, присутствующего в молоке. Затем он поместил эти бактерии в культуры, где единственным питательным веществом была лактоза. Неспособные усваивать эту пищу, бактерии не могли ни расти, ни размножаться, поэтому ожидалось, что их колонии в ходе эксперимента не возникнут. Однако, как ни странно, во многих культурах бактериальные колонии все же образовались.
Повторно исследовав бактерии, с которых начинался эксперимент, Кэйрнс обнаружил, что в исходном посевочном материале мутировавших форм не было. Следовательно, заключил ученый, мутация гена, отвечающего за выработку лактазы, произошла после помещения бактерий в новую среду, а не до этого. Но если Лурия и Дельбрюк использовали в своих экспериментах вирусы, которые убивали бактерии почти мгновенно, то в экспериментах Кэйрнса микроорганизмы гибли от голода медленно. Иными словами, поместив бактерии в стрессовую ситуацию, Кэйрнс дал им достаточно времени для активизации внутренних механизмов мутации, чтобы они попытались выжить.
В экспериментах Кэйрнса мутации, способствующие выживанию, выглядят как прямая реакция организма на неблагоприятные условия среды. Любопытно, что в ходе дальнейших исследований выяснилось: мутации затронули лишь те гены, которые отвечают за метаболизм лактозы. Кроме того, из пяти возможных механизмов мутации все голодающие бактерии реализовали мутацию одного и того же типа. Очевидно, что результаты этого эксперимента не подтверждают предположение о совершенно случайных мутациях и бесцельной эволюции!
Кэйрнс назвал открытый им механизм направленной мутацией. Но сама идея, что стимулы среды могут управлять изменениями генетической информации, в корне противоречит центральной догме, поэтому официальная наука ответила быстро и враждебно. Как в журнале Nature, так и в американском научном журнале Science были напечатаны передовицы с гневными выпадами против выводов Кэйрнса. Редакционная статья в Science называлась «Ересь в эволюционной биологии». Заглавие было набрано огромными буквами жирным шрифтом. Это ясное свидетельство того, что облаченные в белые халаты жрецы научного материализма готовы были сжечь Кэйрнса на костре. Никто не смеет выступать против догмы!
В течение следующего десятилетия результаты Кэйрнса воспроизводились и другими исследователями, что, по идее, должно было увеличить доверие к его работе. Однако научное сообщество все равно считало идеи Кэйрнса возмутительными и неприемлемыми. Чтобы не раздражать коллег, ведущие исследователи-генетики сменили название этого явления с «направленная мутация» на более мягкое «адаптивная мутация», а затем и вовсе «благоприятная мутация». Более того, научное сообщество настаивало на том, чтобы Кэйрнс предложил другое объяснение механизма таких мутаций — как бы их ни называли.
Официальная наука полагала, что мутации происходят только в результате случайных ошибок копирования в ходе процесса репродукции. Чтобы дочерняя клетка унаследовала полный геном исходной клетки, должны быть точно скопированы миллиарды гетероциклических оснований нуклеиновой кислоты, составляющие генетический код. Однако процесс копирования предполагает множество возможностей для ошибок. В некотором смысле копирование ДНК сродни ручному переписыванию Библии монахами до изобретения печатного станка. Вы только вообразите, как легко могла вкрасться ошибка в одно из миллиона слов. А теперь представьте себе, как может измениться смысл написанного, если переписчик забудет вставить где-нибудь частицу не.
Неправильно поставленная запятая может полностью изменить смысл текста. Всем нам с детства известна фраза, в которой от постановки запятой зависит жизнь человека: «Казнить нельзя помиловать». К счастью, Природа учла эту возможность и внедрила в наши гены механизм корректировочного чтения ДНК с последующим исправлением ошибочных ДНК-последовательностей. Если по какой-то случайности ошибка копирования проникнет через этот механизм, в результате получится «чертеж» с ошибкой, который мы совершенно справедливо назовем случайной мутацией. Согласно теории Дарвина, эволюция полностью является результатом таких случайных изменений в коде ДНК.
