Еще раз об искусственном и естественном отборе

Помнишь, размышляя над поразительными изменениями, происходящими с домашними животными буквально на глазах людей, Дарвин догадался, что подобные же изменения, только более медленные, могли происходить и в дикой природе.

Кажется, что общего между смешной болонкой и волком? Догадались бы палеонтологи будущего, что болонка и волк — это один и тот же вид животного?

Довольно долго ученые не верили, что все домашние собаки произошли от волка, думали — от шакалов или каких-то помесей между шакалами и волками. Но современная наука, проникнув в хромосомный аппарат наследственности, смогла твердо сказать: собака — это видоизмененный серый волк.

Первое время дарвинисты верили, что породы домашних животных нашими предками выведены очень просто. Достаточно, думали они, резко увеличить требования к тем или иным нужным свойствам животных, увеличить давление отбора — и все в порядке.

Сразу же возникла мысль: опытом, экспериментом подтвердить догадку Дарвина. И тут начались странные неудачи.

Ученые знали: у высоких, рослых родителей и дети обычно крупнее нормы. А что будет, если все время отбирать для потомства только самых рослых? Можно, значит, вывести породу каких-то Гулливеров, великанов!

Кто-то догадался обратиться к медицинской статистике. Ведь среди нашего вида — людей — часто бывает такое... Рослая женщина предпочитает выйти замуж за рослого мужчину. Их рослые потомки с большой вероятностью сделают то же самое. А низкорослым людям как-то удобней (не всегда, но в среднем) жениться на маленьких же. Ты помнишь, это называется половой отбор, и, по мнению Дарвина, в истории рода человеческого половой отбор играл, может быть, даже более важную роль, чем обычный естественный отбор на выживание приспособленных.

Спрашивается: почему же все человечество не разделилось давно на великанов и карликов?

В прошлом веке картотеки английских врачей подверглись тщательному исследованию. Оказалось, у высоких родителей в среднем действительно более высокие дети, а у низкорослых — более низкие. Но если средний рост обоих родителей больше «среднего общечеловеческого» (или меньше) на 4—5 процентов, то средний рост их детей отличается от среднего на величину, вдвое меньшую!

Практики-селекционеры давно заметили, что отклонения от среднего при самом старательном отборе в потомках как бы затухают, и очень быстро, уже в третьем-четвертом поколениях «прирост признака» сводится к нулю, а потом даже испытывает тенденцию вернуться к первоначальному среднему.

Но если это так, то как же образуются разновидности, а из них виды?

Каким образом из волка получилась собака?

Современная биология все ближе подходит к ответу на этот вопрос. Ты знаешь, в генной записи каждого организма могут происходить мутации. Мутации происходят самопроизвольно, неожиданно. Но их частоту можно увеличить с помощью химических веществ или облучения.

Мутация может произойти внутри молекул ДНК-носителя наследственности. Один из участков этой нити-молекулы перестраивается, там появляется какая-то новая или исчезает старая группа атомов. Иногда просто сдвигается на одно деление «рамка считывания». Генная запись почти та же, а белок получается с совсем другими свойствами, для другого пригодный (или не пригодный вовсе). Пример такой мутации — серповидная анемия, тяжелая наследственная болезнь, о которой мы уже говорили. Эта мутация произошла давным-давно в каком-то из наших предков, и с тех пор она живет в скрытом виде в генном фонде человечества, иногда проявляясь и явно.

Большая перестройка наследственности, вроде мутации, может произойти в строении хромосом (каждая хромосома состоит из белков и нитей ДНК, у человека 46 хромосом). Иногда участок одной хромосомы меняется местами с участком другой хромосомы, и это тоже влияет на свойства организма. Может измениться число хромосом: например, оно может удвоиться, учетвериться. Такие полиплоидные мутанты часты в мире растений и редки среди животных. При скрещивании разных видов и родов хромосомные наборы иногда как бы складываются. Образуется совершенно новый вид и даже род организмов. Таким новым родом стал знаменитый капустно-редечный гибрид-кентавр Карпеченко. В 1998 году по всей земле 2,9 миллиона гектаров было засеяно полиплоидным злаком тритикале — пшенично-ржаным гибридом-кентавром, необыкновенно урожайным и стойким против всяких вредителей. Уже задним числом ученые обнаружили, что с незапямятных времен растущая в садах, но отсутствующая в лесах слива — это тоже кентавр, бессознательно нащупанный нашими предками-садоводами полиплоид, сложение хромосомных наборов диких терна и алычи...

Есть и другие интересные возможности для эволюционных перестроек на уровне генов. Подробнее о них — в последней главе этой книги.

Мы с тобой уже говорили и о том, как много препятствий стоит на пути генной мутации. Для того чтобы такая мутация в наследственности стала признаком, а дальше свойством целого вида или рода животных, нужно еще очень многое.

Чаще всего мутация попадает в запас — в скрытом виде тысячи таких мутаций присутствуют в генном фонде сообщества организмов, время от времени «всплывая на поверхность» в виде новых признаков. Но чаще всего такой новый признак у хорошо приспособленного к определенной жизни существа оказывается нелепостью, уродством, которое удаляется из жизни либо сразу, с помощью убийственного естественного отбора, либо во втором поколении, под действием полового отбора: урод, особенно в мире высших животных, имеет меньше шансов вступить в брачный союз и оставить потомство. Скрытые мутации становятся явными, если скрещиваются организмы, у каждого из которых в генах сидит такая мутация. Это должны быть близкие родственники. И потому часто уроды появляются в таких сообществах, где из-за изоляции или по другой причине должны вступать в брачные отношения близкие родственники.

Мутация может дождаться своего часа — стать полезной на каком-то уровне развития вида. Может быть, при одомашнивании выявление скрытых мутаций происходило чаще, чем на воле, отчасти потому, что в древности около человека жило мало животных, и они должны были чаще вступать в близкородственные скрещивания. Частый инбридинг (так называют близкородственные скрещивания) мог устанавливаться иногда и в диких популяциях животных. Ведь палеонтологи утверждают, что иногда важные ветви эволюции начинались с небольшой, крохотной даже группы предков, долго оторванной, изолированной от всей массы прочих родственников

Но тут возможен совершенно новый поворот проблемы...

Удивительные опыты по одомашниванию пушных зверей — норок, лис — проводили ученые Сибирского отделения Академии наук под руководством академика Д. К. Беляева. Ученые долго гадали, почему нашим предкам так хорошо удалось видоизменить собаку и других домашних животных, приспособив их для самых разных надобностей. Вот если бы так же изменить лису! Вывести массу пород всех окрасок меха, чтобы щенят больше приносили, и не раз в год, а два.

Как этого добиться?

Представим себе, как наши предки подружились с волком, сделав его собакой...

Наверное, они брали волчат: взрослых диких зверей по-настоящему приручить невозможно. Брали первоначально для забавы, для детей. Дети возились, играли со щенками. И это была их работа — начало работы по одомашниванию.

Щенята подрастали, в них начинали проявляться «дикие» черты характера — недоверчивость, злобность. «Сколько волка ни корми, он все в лес смотрит...» Такие щенята или сами убегали в лес, или их убивали за непослушание, за плохой характер. С людьми оставались, беря на себя обязанности сторожей и помощников при охоте, те волчата, которые дольше сохраняли щенячье дружелюбие, общительность, послушность. Это был отбор на хороший характер. На детские щенячьи черты, сохраненные до взрослого состояния! Но детские черты характера тянули за собой и некоторые (не все!) детские черты строения тела. Человек как бы растягивал по некоторым признакам своим, искусственным отбором юношескую стадию. Искусственная неотения... Помнишь, мы говорили, какую важную роль могла иногда играть неотения в эволюции живого?

Ученые давно заметили, что собаки похожи на волчьих щенят — у многих висят уши, они по-щенячьи тявкают, а не воют, они по-щенячьи вертлявы, игривы (взрослый волк ведет себя гораздо строже, солиднее собаки), по-детски доверчивы и дружелюбны.

Целый вид животного был сдвинут по своему типу на более раннюю стадию онтогенеза, индивидуального развития. Умирающая от старости собака многими чертами не достигла взрослости, зрелости своего дикого предка — волка.

А что происходит дальше, как раз и проследили зоологи из лаборатории академика Беляева. Они стали проводить усиленный отбор лис не на качество меха, а на дружелюбие, уживчивость. Лису стали делать домашним животным. И вот прямо на глазах, а не за сотни и тысячи лет, лисы стали меняться. Они ласковы, общительны уже до взрослого состояния. В них стали проявляться новые черты, например, они научились лаять совершенно по-собачьи. И самое главное: резко усилилась изменчивость лис. Они начали приобретать разную окраску, подобно собакам, у многих сдвинулись сроки размножения.

...Мы говорили о правиле Копа: новые линии животных и растений могут начинаться от неспециализированного предка, «неудачника», не успевшего приобрести специальные признаки, полезные в одних условиях, но мешающие жить и развиваться в других.

Мы говорили и о том, что иногда растения и животные могут, прежде чем сделать в эволюции скачок вперед, отступить несколько назад, уйти от формы, мешающей приспособиться к новым условиям специализации. Это возможно потому, что в индивидуальном своем развитии организмы проходят стадии предков, в их генах записана история их рода.

Проростки деревьев похожи на траву — так, считают некоторые ученые, и появилась большая часть нынешних трав, позже деревьев, как «недоразвитые деревья». Но потом травы развились и благодаря частой смене поколений шагнули в эволюции далеко вперед. О таком же, неотеническом размножении некоторых животных мы говорили тоже, и оно иногда помогало сделать «шаг назад—два шага вперед» в эволюции.

И, наконец, новый способ отступления «придумала» эволюция, когда высокого развития достигла психика животных. Каждому возрасту соответствует определенная норма поведения. Эта норма, видимо, в генах сцеплена с тем или иным этапом онтогенетического развития. Детеныши всех животных доверчивы и очень любопытны — ведь им надо обучаться! Взрослые подозрительны и осторожны. Их поведение полностью приспособлено к образу жизни, то есть крайне специализировано. Взрослый соболь умирает от разрыва сердца, если рядом взревет бульдозер. Соболий щенок только чуть испугается, но больше заинтересуется: что это там шумит?

В положении волчат, взятых человеком из логова, многие животные часто оказывались в естественной, дикой эволюции. Всякие новые, непривычные условия плохо переносили взрослые животные, которые не могли жить иначе, чем определено их специализацией. И гораздо более сносно — молодежь. Например, по детской привычке подростки могли первые объединиться в тяжелый год в стаю для совместной охоты. Сообщество животных с налаженным общением, с развитой способностью действовать не по инстинкту, а обучаясь новому в такие тяжелые эпохи, получало преимущество в выживании и развитии.

В такие времена происходило, как говорили некоторые ученые, молодение типа. Животные отступали от узкой специализации и заодно у них повышалась изменчивость, то есть естественному отбору предоставлялся более богатый выбор, сфера деятельности. «Запрещенные» признаки из других этапов онтогенеза, скрытые мутации быстро выхолили на поверхность и закреплялись отбором. Начинался этап быстрого видообразования.

Прежде чем начать одомашнивать животных, человек должен был «одомашнить» себя. Ведь главная черта человека, отличающая его от других животных, — это детская любознательность в течение всей жизни, детская уживчивость, общительность (она развивается в нормы социальной жизни). Детское стремление к игре у человека тоже сохраняется на всю жизнь: религиозный обряд, сказания, все виды искусства —танец, пение, театр и литература—все это развилось из игр, сначала, детских игр. Ребенок больше смеется, «делает понарошку» — появляется чувство юмора, ирония. Иронии нет в мире животных, они всегда серьезны... И все это — культура, именно то, что выделяет человека из мира животных.

Может быть, в истории развития предков человека такое отступление к детству не раз позволило сделать еще один шаг вперед.

Человек гораздо больше похож на детеныша обезьяны, чем на какую-либо взрослую обезьяну. Наш главный признак, главная гордость — «башковитость». У нас хороший мозг, и этот признак буквально связан с относительным объемом черепа. Так вот, по отношению этого объема к размерам тела и даже по особенностям строения черепа взрослый человек ближе к эмбрионам и детенышам человекообразных обезьян. Говорят, молодая горилла по строению черепа больше похожа на человека, чем на собственных родителей!

Особенность человека — прямое бедро, оно позволило ему ходить прямо, только на задних конечностях. И эта черта есть в мире обезьян: точно такое же бедро у молодых шимпанзе и гиббона. А короткие округлые челюсти человека — признак не только молодых обезьян, но и вообще всех млекопитающих животных, но только если брать их в эмбриональном, зародышевом «возрасте». Волосы на теле человека растут вроде бы не совсем так, как у обезьяны. Но только на первый взгляд. А на самом деле волосатость человека точно такая, какой обладает семимесячный зародыш, еще не родившийся шимпанзенок.

Биологи называют иногда организм человека «хранилищем древностей». Есть у человека черты, не только взятые у зародышей обезьян, но и гораздо более древние.

Среди черепов людей попадаются черепа с особым лобным швом. Ни у одной обезьяны этого шва нет. Изредка этот шов попадается только у полуобезьян — лемуров и долгопятов. Есть он у всех прочих четвероногих — наших предков.

Ученые-антропологи заинтересовались, когда и как получили мы древний, еще дообезьяний признак. Оказалось, среди людей каменного века лобный шов — большая редкость, он только начал появляться. У британцев, живших две тысячи лет назад, уже 3,3 процента черепов с лобным швом. У современных англичан этим признаком обладает уже каждый десятый!

Случай с лобным швом — тот редкий случай, когда удалось «поймать» древний признак почти в момент его нового появления и распространения. Лобный шов не нужен был никому из предков человека, но, видимо, кстати ему самому: он облегчает развитие, рост черепной коробки, а значит, и мозга.

В самой общительности, стайности обезьяньего племени, в его наклонности поиграть — много детского. Обезьяна стала человеком, научившись общаться с ближним. Разговаривать и в наши дни может научиться только маленький ребенок. После определенного возраста, если его вовремя не научить речи, он останется немым. Значит, сам человеческий язык, великое орудие разума, мог родиться только из первых игровых криков-сигналов детенышей обезьянолюдей.

Немного не дошли до исторических времен неандертальцы — самостоятельно, давно уже отдельно от сапиенсов, развивавшаяся ветвь людей. Неандертальцы знали огонь, обрабатывали орудия. Что же помешало им развиться дальше, превратиться в «социальное животное», стать вторым, параллельным видом человека разумного на Земле?

Ученые считают, что главным препятствием на пути неандертальцев к высшей фазе развития стала их ранняя «взрослость». Недоверчивость, необщительность. Неандертальцы больше полагались на себя, на свои силы, были прекрасно приспособлены к суровой жизни в одиночку и малыми группами. Они преуспели в этом — и вырвались поначалу вперед, распространившись по всей Земле, потеснив прямых наших предков сапиенсов. Но это было временное преимущество, полученное в ущерб способности развиваться дальше. Для человека прогрессивное развитие с какого-то времени состояло в «одомашнивании», то есть в объединении — в роды, племена, в то время как неандерталец в организации выше первобытного стада не поднялся.

Инстинктивная настороженность, готовность к постоянной борьбе теряли свою первоочередную, безусловную выгоду, уступая место способности и желанию обучаться, умению уживаться, подчинять свои интересы интересам других, более слабых — женщин, детей, интересам общества. Предок должен был стать более «ручным», социальным животным. И он им стал, пройдя отбор на «детские» черты в психике и организации.

Некоторые ученые думают, что понять самые общие законы человеческого мышления, социальной психологии, предсказать грядущие пути развития человека как биологического вида, можно, изучая детей, их игры, их психологию, их развитие.

ЭТО ЗВУЧИТ ГОРДО

70 миллиардов человек — это все людское население планеты Земля с праматери Евы 200 тысяч лет назад до тех 400 тысяч младенцев, которые родятся сегодня. Каждый двенадцатый из этой прорвы народу — наш современник. А завтра?

Ученые много спорят о том, властен или не властен над современным человеком естественный отбор. Будет ли человек дальше развиваться как биологический вид?

Скорее всего, правы те ученые, которые считают, что естественный отбор пока не прекратился и у человека, но изменился.

Да, медицина сделала гигантские успехи. Человек уже не вымирает миллионами от массовых эпидемий. Он стал дольше жить. Но смертность осталась. От некоторых болезней (сердечно-сосудистые заболевания, рак) даже возросла. Причем смертность во всех возрастах. Она, конечно, сильно уменьшилась в эпоху развитой медицины. Но это значит только, что «давление» естественного отбора ослабло, физическая эволюция человека замедлилась, но вовсе не прекратилась!

Не все люди женятся и оставляют после себя детей. Часто это и сегодня происходит из-за того, что человек не смог себе найти жену (мужа), что он не понравился (помнишь, мы говорили о половом отборе?). Не нравятся внешностью, из-за нездоровья — как и в мире животных, но еще и из-за недостатка ума, настойчивости, таланта, доброты — важнейших не общебиологических, а преимущественно человеческих свойств характера или, как иногда говорят, свойств души. Многие не заводят детей по бедности, чтоб «не плодить нищих». А некоторые — вполне богатые — люди не имеют детей потому, что не любят их, не хотят усложнять себе жизнь. Их не нужно уговаривать, что они не правы, пусть их род не имеет продолжения. Пусть в человечестве не ослабевает, а укрепляется завещанное всей эволюцией наших предков наследственное свойство любить детей.

Так или иначе, все это значит, что и сегодня в нашем, человеческом виде происходит отбор. Если в генную запись зарождающегося человека вкралась нежелательная мутация-опечатка, причем не скрытая, а сразу проявляющаяся в признаке, человеческий зародыш и сегодня обычно гибнет еще до рождения, на зародышевой стадии.

Да, с развитием человеческого общества действие отбора ослабевает. В следующей главе ты прочтешь об опытах по искусственному вмешательству в передачу генетической информации, видимо, многие наследственные генетические заболевания можно будет скоро излечивать и это скомпенсирует изъятие из нашей эволюции редактора — естественного отбора.

Но биологическая эволюция долго еще будет вмешиваться, регулировать развитие человека.

...Мы говорили с тобой об уровнях организации живой материи. Для каждого большого этапа в развитии жизни на Земле можно выделить высший уровень, на котором в основном и идет дальнейшее развитие. После того как возникли многоклеточные животные, основное развитие живого шло уже на уровне превращений тканей и органов, облика и строения этих животных — клетки уже менялись мало. Человек все еще развивается на биологическом уровне. Но чем дальше, тем больше развитие переходит с биологического на более высокие — психический, социальный уровни развития. Будут совершенствоваться мышление человека, его наука и техника, его организованность, методы обучения новому.

Один видный американский биолог сказал: «Человек специализировался в направлении деспециализации». То есть человек силен тем, что, сохранив себя от узкого приспособления к какой-то определенной пище, однообразному существованию, избежал тупиков эволюции и стал всемогущим.

Но и такая чисто человеческая специализация содержит в себе опасность тупика. Осознав свое всемогущество, человек может забыть, откуда вышел, противопоставить себя всей живой природе, которая его породила. В мои школьные годы мы были обязаны заучивать якобы Мичуринское высказывание: «Человек не может ждать милостей от природы. Взять их у нее — наша задача». И брали. В 70-е годы советская цензура не давала печатать статей о загрязнении рек и озер, о хищническом уничтожении лесов, о вымирании растений и животных под жестоким натиском неумного хозяйствования.

Да человек разумный неразумно уничтожил многие виды своих «братьев меньших» — животных, загрязнил атмосферу и океан. И здесь познанные законы биологической эволюции еще раз могут пригодиться. Правило сохранения неспециализированности для человека нашего времени означает: сохранять природу, не забывать о родстве с ней, не выходить из нее.

При самой высокой технике и сложной науке человеческие дети должны расти в садах и лесах, купаться в чистых реках и в море, слушать пение птиц, видеть и вбирать мир живого, наш мир во всем его богатстве и роскоши.

Когда жизнь переходила с одного уровня на другой (например, с кристалло-биохимического уровня преджизни на клеточный, с клеточного — на многоклеточный, онтогенетический), предыдущий уровень никуда не уходил, а оставался не просто рядом, но как основание, опора для всех лежащих выше уровней пирамиды жизни.

Так и сейчас: достигнув уровня сферы разума, человек не может отбросить предыдущий уровень организации жизни — уровень биогеоценозов.

Биогеоценоз — это сложная система, например, лес — воздух над ним — вода в ручьях и озерах этого леса — все обитатели этого леса. Каждый член биогеоценоза связан с каждым другим. Разрушая, убивая что-то одно в этой системе, мы можем ослабить и убить весь биогеоценоз. Учение о биогеоценозах развивал академик В.Н. Сукачев, и пишущему эти строки повезло: в 1965 году, когда российская биология только начинала возрождаться после террора псевдоученых во главе с Т.Д. Лысенко, мне рассказывал об основах своего учения сам В.Н. Сукачев, лично...

Нельзя подрывать и еще более «низкие» (а точнее, просто лежащие ближе к основе здания жизни) уровни — организмов, клеток... Все связано со всем и человек не будет человеком без своей истории, без своего привычного биологического окружения.

Когда-то человек уничтожил в Сибири мамонта и шерстистого носорога, в Южной Америке — мастодонтов. Четверть века понадобилось китобоям в XVIII веке, чтобы выбить морскую корову на Командорских островах.

Этих животных не просто жалко. Они могли бы стать домашними животными, и тогда человек получил бы от них гораздо больше. Ведь выбив мамонта, сибирский человек каменного века сразу оказался на голодном пайке и стал вымирать — Сибирь обезлюдела. Морская корова, добродушнейшее создание, жевавшая морскую капусту и дававшая вкусное молоко, могла бы стать первым морским домашним животным. Сейчас мы должны помнить о том, что вся Земля — наш дом и сад и что всякое животное и растение в нем — это наши домашние растения и животные, которых надо беречь. И не только потому, что нам это выгодно.

Оберегая жизнь, человек становится человечней, он еще выше поднимается по лестнице, ведущей от эгоизма и жестокой борьбы первобытного леса к Гармонии единства личности, природы, общества.