То есть, здесь мы, кажется, имеем такую ситуацию, про которую было хорошо спето в одной популярной песенке:
– Я его слепила из того, что было, а потом что было, то и полюбила (С)
Понятно, что такое положение дел больше всего свидетельствует в пользу версии случайной эволюции. Действительно, именно от случайной эволюции, прежде всего, можно ожидать «творений» по принципу «слепила из того, что было». Ведь естественная эволюция слепа, а выживать рыбам в антарктических водах как-то было надо. Особенно если предположить, что эти антарктические воды несколько миллионов лет назад начали постепенно охлаждаться. Вот слепая эволюция в этих условиях и стала подхватывать такие аминокислотные изменения в любых случайных белках, которые позволяли этим белкам «прилипать» к нарождающимся кристалликам льда, не давая этим кристалликам разрастаться дальше и разрушать живые ткани. И таких подхваченных случайных решений оказалось довольно много. Например, белки-антифризы из группы АФГП были обнаружены у антарктических рыб семейства нототениевые (Nototheniidae) и как уже говорилось, предположительно являются эволюционной «переделкой» какой-то трипсиногеноподобной протеазы. Причем у одного из видов нототениевых рыб (антарктического клыкача) найден химерный ген с промежуточными свойствами, кодирующий как АФГП полипротеин, так и протеазу (Бильданова и др., 2012). То есть, найдена как бы переходная форма между белком трипсиногеном и белком-антифризом.
А вот белки-антифризы группы АФП I (характерные уже для других рыб) похожи на продукт переделки уже других белков – установлена гомология между геном АФП I типа рыб и генами белков хориона и кератина липариса атлантического (Бильданова и др., 2012). А белки-антифризы группы АФП II, возможно, произошли от какого-то лектиноподобного предкового белка (Бильданова и др., 2012). Наконец, белки-антифризы группы АФП III (имеющиеся у антарктических бельдюговых рыб) произошли, скорее всего, от древнего гена синтазы сиаловой кислоты, путем дивергенции и дупликации (Бильданова и др., 2012).
Как видим, решений получилось много. И все эти решения в итоге позволили разным рыбам выживать в очень холодных арктических и антарктических водах.
Но и это еще не всё. Разнообразные белки «антифризы» были обнаружены еще и у насекомых (причем в разных таксонах насекомых – разные белки-антифризы). Еще у антарктической нематоды (круглый червь), у грибов, у диатомовых водорослей, в разных таксонах растений (разные белки антифризы), у бактерий (Бильданова и др., 2012).
В общем, такое ощущение, что молекулярная филогения именно белков-антифризов четко вписывается в сценарий естественной эволюции (т. е. дарвинизма). Например (рисуем возможный сценарий), антарктические воды стали постепенно охлаждаться, и сразу у разных групп антарктических рыб естественный отбор начал отыскивать разные мутации в разных белках, лишь бы эти изменения подходили для выполнения «антифризной» роли. И естественный отбор находил то, что ему было нужно – отдельные особи, у которых происходили такие мутации (неважно в каких генах), где аминокислотная последовательность мутантного белка начинала «липнуть» к кристалликам льда (препятствуя их объединению и росту), получали преимущество в выживании. И в конечном итоге получилось то, что получилось – во-первых, разнообразие антифризных белков у разных групп арктических и антарктических рыб, а во-вторых, явно «переделочный» характер этих белков.
Причем такую же картину мы видим и по белкам-антифризам в других биологических таксонах – у насекомых, или, например, у растений – белки-антифризы тоже отличаются разнообразием и нередко демонстрируют гомологию (сходство) с какими-то другими белками, выполняющими какие-то совершенно другие функции.
В общем (еще раз) создаётся такое ощущение, что здесь всё прямо по Дарвину. Так неужели это как раз тот случай, когда факты молекулярной филогенетики говорят (свидетельствуют) именно в пользу дарвиновских механизмов эволюции?
Хотя окончательным доказательством такие факты всё-таки не являются. Потому что это всё же мог быть разумный дизайн. Но тогда это был весьма специфичный разумный дизайн. Который, с одной стороны, можно было бы назвать в высшей степени «ленивым». Ведь этот дизайн был выполнен по принципу «из того, что было». И еще, кажется, по принципу «тяп-ляп и готово».
С другой стороны, «ленивым» этот дизайн тоже никак нельзя назвать. Ведь хотя белок-антифриз создаётся как бы «из того, что было», но зато у разных рыб это «из того что было» каждый раз оказывается разным. А ведь если бы дизайнер был ленив, то он бы, наверное, поленился переделывать каждый раз разные белки (превращая их в разные белки-антифризы), а воспользовался бы каким-нибудь единственным (единожды созданным) белком-антифризом, снабдив им (и только им) все имеющиеся виды рыб, которые сталкиваются с проблемой переохлаждения. Однако такое ощущение, что гипотетический дизайнер просто забавлялся, «вылепляя» белки антифризы каждый раз из разных (имевшихся под рукой) белков независимо для каждой отдельной группы рыб. Такое поведение уже трудно назвать «ленивым». В общем, получается какая-то ерунда – наш воображаемый дизайнер получается как бы и ленив и не ленив одновременно.
Тем не менее, даже такие причуды, в принципе, дизайнеру делать не запретишь. Ведь на то он и дизайнер, чтобы поступать, как хочет.
Кроме того, можно предположить и некоторые другие гипотезы, связанные с дизайном. Например, дизайнеров могло быть много. И каждый дизайнер занимался проектом какого-то своего (конкретного) таксона рыб, особо не вникая в то, что там творили его «соседи-дизайнеры» с другими таксонами рыб.
Еще можно предположить, что дизайнеры пользовались «языком программирования» очень высокого уровня, где даются лишь общие указания, «что нужно сделать», а не «как это сделать». Программисты поймут, что я имею в виду, потому что именно такой принцип используется сегодня в некоторых языках программирования сверхвысокого уровня.
То есть, дизайнеры могли давать своим «программам редактирования живых существ» лишь самые общие указания – например: «Пусть эта рыба станет жить в холодной воде». И далее «программа редактирования живых существ» уже сама реализовывала эту инструкцию тем или иным способом (может быть, не самым мудрым из всех возможных).
Наконец, можно предположить, что дизайнер вообще не «заморачивался» с каждым конкретным белком и каждой конкретной рыбой, а просто встроил некий «решатель проблем» в геномы самих рыб. И в результате сами рыбы оказались способны решать некоторые простые вопросы своего выживания – допустим, самостоятельно приспосабливаться к охлаждению воды, или, наоборот, к её потеплению. Например, позвоночные животные имеют аналогичный «встроенный решатель проблем» в своей иммунной системе. Когда организм позвоночного животного сталкивается с инфекцией, в клетках его иммунной системы происходит быстрый подбор нужного антитела к этой инфекции. За счет того, что имеющаяся (от рождения) «база данных» антител подвергается очень быстрому перебору и модификации с целью поиска нового варианта антитела, подходящего конкретно в данной ситуации. Это осуществляют специальные ферменты, обеспечивающие гипер-мутирование на нужных участках ДНК. В результате, организм подбирает нужный «ключ» к напавшей на него инфекционной болезни. Это весьма эффективный механизм иммунитета, хотя, конечно, возможности его тоже не безграничны. Примерно так же может быть и в разбираемом нами случае – в принципе, рыбы могут иметь какие-то встроенные в их геномы генетические подпрограммы, специально предназначенные для решения некоторых частных проблем их выживания. Хотя возможности этих генетических подпрограмм тоже не беспредельны.
Я не знаю, убедительно ли прозвучали для читателя только что перечисленные гипотезы с участием разумного дизайна в появлении белков-антифризов. Лично мне эти гипотезы самому показались неубедительными. Создаётся ощущение, что озвученные варианты «притянуты за уши», лишь бы только в них всё-таки фигурировал разумный дизайн (а не естественный отбор).
Гораздо проще согласиться, что белки-антифризы полярных рыб – больше всего свидетельствуют именно в пользу естественной эволюции по дарвиновским механизмам. Потому что именно от естественной эволюции по (слепым) дарвиновским механизмам, прежде всего, ожидается именно такая картина – разные белки-антифризы в разных группах рыб, полученные в результате переделки других белков. Всё это очень похоже именно на результат независимых естественных эволюционных процессов (на молекулярно-генетическом уровне) под давлением одних и тех же факторов среды и соответствующего естественного отбора в этой среде.
Тем не менее, озвученные выше версии разумного дизайна, хотя и выглядят откровенными спекуляциями, теоретически всё же не исключены. Поэтому после долгих колебаний я всё-таки решился почитать про эти белки-«антифризы» более подробно. Дело в том, что, не являясь генетиком, я обычно стараюсь избегать погружения в такие вопросы, и поэтому долго не решался на чтение оригинальных публикаций в этой области. Но наконец решил, что это сделать всё-таки надо.
И сразу же выяснились чрезвычайно интересные вещи.
Итак, открываем соответствующий обзор и начинаем читать (Бильданова и др., 2012:250):
Первые АФП описаны более 40 лет назад (DeVries, Wohlschlag, 1969).[49] С тех пор выявлено множество их типов у представителей разных таксонов (табл. 1) (Jia, Davies, 2002). Судя по вариабельности связывающихся со льдом белков и их неупорядоченному филогенетическому распространению, эти белки возникали независимо, в основном как инструмент приспособления вида к новой экологической нише или в связи с изменениями климата (Cheng, 1998; Doucet et al., 2009; Deng et al., 2010).
Пока всё вроде бы выглядит так, как мы и писали выше – «вариабильность» и «неупорядоченное филогенетическое распространение» этих белков свидетельствует в пользу их независимого возникновения в ходе (видимо) случайной эволюции. То есть, начинается, вроде бы, «за здравие». Однако посмотрим, чем всё закончится.
В разделе «Происхождение и эволюция АФП» читаем (Бильданова и др., 2012:262):
Группа АФП характеризуется недавним эволюционным происхождением, множественностью компонентов у одного организма, независимым происхождением у представителей близкородственных таксонов и конвергентным сходством у неродственных групп организмов (Barrett, 2001)…
Вот как только я прочитал фразу про «конвергентное сходство», так сразу же и насторожился. Потому что «конвергентное сходство» – это, на самом деле, такая штука, которая на дарвинистском языке означает явление, не слишком хорошо объяснимое в рамках дарвинизма, но зато прекрасно объясняемое в рамках разумного дизайна.
И предчувствия нас не обманули. Начинаем читать про антифризные белки первой группы, и выясняем, что белки этой группы обнаружены у антарктических нототениевых рыб… но не только у них! Сходные антифризные белки обнаружены еще и у сайки (Boreogadus saida). А ведь сайка (полярная тресочка) принадлежит вообще к другому семейству (тресковые) и даже к другому отряду рыб (трескообразные). Более того, сайка вообще не пересекается с представителями семейства нототениевые еще и географически, поскольку плавает не в холодных антарктических водах южного полушария (где обитают нототениевые рыбы), а населяет столь же холодные арктические воды северного полушария. То есть, обитает, в буквальном смысле, на другом конце Земного шара.
Получается, что «почти идентичные АФГП» (Бильданова и др., 2012:262) имеются у разных (независимых) семейств рыб (нототениевых и тресковых), которые еще и обитают на противоположных концах Земли.
Как это понимать? Почему наша «случайная эволюция», о которой мы только что говорили, как о наиболее правдоподобном объяснении «эволюции белков-антифризов», совершила столь странное «совпадение»? Где, собственно, заявленная случайность этой эволюции? Мы только что, вроде бы, пришли к выводу, что белки-антифризы лепились из других белков по случайному принципу (помните: «я его слепила из того, что было»), как средство «экстренной эволюционной помощи при похолодании или смене экологической ниши». Но когда мы перешли к изучению конкретных фактов, неожиданно оказывается, что эта «лепка» совсем не выглядит случайной – она была повторена в совершенно независимых таксонах рыб.
Но ведь мы только что озвучили практически то же самое в версии про «ленивого дизайнера». Помните? Мы предположили, что «ленивый дизайнер» вылепил бы нужный белок из первого же более-менее подходящего (для этой цели) другого белка… а потом бы распространил такое же решение на другие таксоны рыб, которые сталкиваются с такими же экологическими проблемами. Но мы отбросили эту версию, как «притянутую за уши». Помните?
И вот оказывается, что необходимый АФГП был «вылеплен» из другого белка, и задействован в двух совершенно разных таксонах рыб, которые сталкиваются с одинаковыми экологическими проблемами. То есть, наше рассуждение про «ленивого дизайнера»… неожиданно подтвердилось с точностью до буквы.
Вот так неожиданно ситуация развернулась ровно на 180 градусов. Буквально только что (пока мы не вдавались в подробности) эта ситуация выглядела совершенно как «эволюция случайных генов под действием сходных условий среды». А разумный дизайн плёлся где-то на задворках в качестве «притянутой за уши невероятной спекуляции». Но стоило нам ознакомиться с конкретными фактами, как теперь нам уже необходимо защищать нашу теорию о «случайной эволюции из случайных генов», изобретая дополнительные объяснения, почему это наша «случайная эволюция» демонстрирует столь серьезные повторы своих «случайных решений».
И объяснения этому факту, конечно, приводятся (в рамках дарвинизма). Считается, что это была действительно независимая эволюция, которая, тем не менее, привела к конвергентному (генетическому) сходству. На независимый характер этой эволюции указывает то, что несмотря на общее большое сходство, между АФГП нототениевых и тресковых имеется и целый ряд отличий (Бильданова и др., 2012:262):
…гены АФГП нототениевых и тресковых имеют отличия, которые убедительно показывают независимую эволюцию АФГП-генов трески: а) различные сигнальные пептидные последовательности; б) разные последовательности спейсеров, соединяющих отдельные гены АФГП в полипротеине, что приводит к различным механизмам процессинга предшественников полипротеина; в) разные последовательности, кодирующие повторы Thr-Ala/Pro-Ala; г) геномные локусы АФГП гена трески и нототениевых АФГП тоже отличаются (Cheng, 1998)…
В результате авторы обзора приходят к выводу:
Таким образом, почти идентичные АФГП двух не связанных групп рыб представляют собой пример конвергенции белковых последовательностей, т. е. развитие аналогичного белка из разных предков в результате воздействия одинаковых условий окружающей среды.
Ну что же. Эволюционное объяснение найдено. Оказывается, почти идентичные белки вполне могут возникать из разных предковых белков, если того требуют одинаковые условия среды. Действительно, можно предположить, что функция связывания со льдом требовала примерно сходных аминокислотных последовательностей в белке. Вот в результате этих требований (и соответствующей эволюции под действием естественного отбора) и получилось итоговое сходство обсуждаемых белков.
Правда, мы совсем недавно писали, что имеется большое разнообразие белков-антифризов. Поэтому, казалось бы, АФГП тресковых и нототениевых было бы совсем не обязательно становиться почти идентичными в ходе «случайной эволюции». Но вот теперь, оказывается, что обязательно. Ну что же, простим этот маленький каприз нашей «случайной эволюции». Ведь, как известно, неисповедимы пути её.
Тем не менее, еще раз отметим, что версия «случайной эволюции» становится уже далеко не такой «очевидной», какой она выглядела до ознакомления с конкретными антифризами тресковых и нототениевых рыб. В то же время такие (почти идентичные) решения, применённые в разных (независимых) биологических таксонах – уже гораздо лучше вписываются в концепцию разумного дизайна этих таксонов, чем это выглядело вначале.[50]
Но может быть, «почти идентичность» АФГП тресковых и нототениевых – это просто такое случайное исключение из правил? Может быть, АФП других организмов ясно демонстрируют совершенно случайный характер своего образования?
Ну что же, давайте посмотрим. Читаем про антифризные белки следующей группы (Бильданова и др., 2012:262):
АФП I типа рыб являются полифилетическими по происхождению, они обнаружены у представителей трех неродственных отрядов костистых рыб и представляют собой пример конвергентной эволюции (Hobbs et al., 2011).
Вот это да! Оказывается, удивительная ситуация со странными повторами… повторяется снова. Причем теперь уже в более тяжелом варианте. В данном случае получается, что антифризные белки АФП I имеются уже у трех неродственных отрядов рыб. Конкретно в работе озвучивается керчак (скорпенообразные), зимняя камбала (камбалообразные) и губан (окунеобразные) (Бильданова и др., 2012:252).