Таким образом, в самом первом приближении (из простого факта генетической близости) еще вообще ничего не следует. Такие факты можно прекрасно уложить в рамки любой концепции – хоть эволюционной, хоть не эволюционной.
Однако если мы копнем глубже и посмотрим: 1) какими именно генами могут различаться представители разных биологических групп и 2) чем именно эти гены могут различаться… то вот здесь-то как раз и всплывает эволюционная трактовка этих различий в качестве самой правдоподобной на сегодняшний день.
Речь идет о том, что у разных живых существ различаются между собой (нуклеотидными последовательностями) такие гены, которые, казалось бы, выполняют в разных организмах – одну и ту же работу. В живых клетках много такой работы, выполнять которую совершенно необходимо (практически любым организмам). Необходимо для того, чтобы живые существа вообще могли жить. Как правило, в таких (жизненно необходимых) генах закодированы белки, которые осуществляют те или иные биохимические реакции внутри живых клеток. Без этих биохимических реакций весь «конвейер» живой клетки вообще остановится.
Например, известные белки цитохромы присутствуют в клетках практически любых живых существ, участвуя там в совершенно необходимых окислительно-восстановительных реакциях. Эти химические реакции, проводимые белками-цитохромами, в принципе, одинаковы. То есть (определенные) цитохромы выполняют, по сути, одинаковую работу в клетках самых разных живых существ.
Но ведь разных живых существ в природе – несколько миллионов видов. И вот, у всех этих миллионов видов… имеется свой вариант цитохрома (!), который хотя бы чуть-чуть, но отличается (своей аминокислотной последовательностью) от цитохромов любых других (даже близких) биологических видов.
Возникает вопрос – а зачем у каждого биологического вида имеется свой собственный вариант цитохрома, если все эти цитохромы – проводят одну и ту же химическую работу?
Причем такая картина (с разнообразием вариаций, по сути, одного и того же белка) наблюдается не только с цитохромами, но и практически с любыми другими белками, имеющимися у разных биологических видов. То есть, почти бесконечная вариативность белков, выполняющих одну и ту же биохимическую работу – это общее правило, которое мы наблюдаем в живой природе.
Естественно, опять возникает тот же вопрос, но уже многократно усиленный – а какой смысл в этой бесконечной вариативности любых белков, где полный набор собственных вариантов белков имеет каждый биологических вид, если все эти вариации (аналогичных) белков выполняют, по сути, одну и ту же биохимическую работу?
Поневоле напрашивается мысль, что эти (почти бесконечные) вариации аналогичных белков – просто не имеют никакого биологического смысла. То есть, эти варианты белков – нейтральны в биологическом отношении. И любой (или почти любой) вариант такого белка – мог бы успешно выполнять в каком-нибудь «чужом» организме ту самую работу, которую он делает в своем «родном» организме. Особенно, если «чужой» и «родной» организмы являются биологически близкими видами, и если соответствующие белки различаются между собой не слишком сильно (или вообще слабо).
В общем, теоретический вывод о биологической нейтральности различий в аминокислотном составе (сходных) белков – прямо-таки напрашивается. Напрашивается вследствие тотальной распространенности в природе описанного феномена – почти бесконечного разнообразия белков, которые: 1) аналогичны друг другу по выполняемой работе; 2) при этом еще и легко узнаваемы – сходны друг с другом по многим участкам своих аминокислотных последовательностей, 3) но тем не менее, различаются у разных биологических видов (по другим участкам своих аминокислотных последовательностей или хотя бы по отдельным аминокислотам).
Более того, только что озвученный вывод (о нейтральности вариаций аминокислотного состава аналогичных белков) уже давно не является только теоретическим. Биологи на практике (во многих работах с применением генной инженерии), показали, что сходные варианты белков из разных организмов, действительно, могут заменять друг друга. И такая замена позволяет генетически модифицированному организму продолжать своё существование вполне успешно.
Например, в совсем недавней работе (Kachroo et al., 2015) биологи решили проверить, сколько аналогичных генов могут оказаться взаимозаменяемы у таких, казалось бы, далеких организмов, как человек и дрожжи. «Под нож» исследователей попали 414 генов дрожжей. В итоге, почти половину из этих генов (которые были специально удалены или просто сломаны у дрожжей) удалось заменить соответствующими человеческими вариантами этих генов. Еще точнее, дрожжи смогли эффективно задействовать человеческие варианты генов (в соответствующих биохимических путях собственных клеток) в 47 % исследованных случаев (Kachroo et al., 2015).
Здесь следует еще раз подчеркнуть, что человек и дрожжи являются весьма разными организмами, в том числе, биохимически. Да и сами белки-аналоги у дрожжей и человека тоже показывают не слишком большое сходство в своих аминокислотных последовательностях. Например, для большей части аналогичных белков, исследованных в этой работе, их аминокислотные последовательности совпадали на уровне 20–50 % (хотя в некоторых случаях сходство было выше или ниже этого интервала). И вот, такого уровня сходства оказалось вполне достаточно, чтобы белки, кодируемые человеческими генами, смогли эффективно работать в клетках дрожжей в половине исследованных случаев.
Что уж тогда говорить о генах между организмами более близких биологических таксонов? Их нуклеотидные последовательности могут совпадать между собой в гораздо большей степени, чем гены человека и дрожжей. Например, у человека и шимпанзе дело доходит до того, что 98 % всей последовательности их нуклеотидов у целого ряда генов совершенно идентично друг другу. Естественно, напрашивается мысль, что настолько похожие гены способны заменить друг друга совсем легко.
Итак, похоже, нам следует принять тезис о биологической нейтральности наблюдаемых молекулярных различий между аналогичными генами разных организмов. Во всяком случае, согласиться с тем, что нейтральными могут быть весьма много таких различий (допустим, от 50 до 80 % различий в нуклеотиотидной последовательности между аналогичными генами).
Тогда, в качестве самого простого объяснения причин существования подобных различий (между разными вариантами аналогичных генов) – можно предложить случайные нейтральные мутации. Поскольку получается, что замена значительного числа нуклеотидов в гене, кодирующем тот или иной белок, может не влиять на способность этого белка успешно выполнять свою работу, то значит, такие случайные мутации (когда они происходили) могли спокойно оставаться в геномах мутантных организмов и дальше. Ведь на приспособленность организма такие мутации не влияют. А раз так, то со временем, исходный вариант того или иного белка (его аминокислотная последовательность), в принципе, может весьма сильно измениться. Поскольку в соответствующем гене (который кодирует данный белок) будут со временем неизбежно накапливаться такие генетические изменения, которые никак не влияют на эффективность работы этого белка. Это будет происходить вследствие чисто случайных мутаций, которые тоже неизбежны.
Понятно, что такие изменения генов, из-за которых эффективность работы соответствующих белков снижалась (может быть, до нуля) – такие изменения подвергались очищающему отбору и удалялись из популяций. Ведь мутанты с такими генетическими изменениями либо вообще не имели шансов выжить, либо их шансы успешного выживания падали. Так что накапливаться со временем могут далеко не все мутации. А только такие, которые либо не влияют на приспособленность организма (нейтральные мутации), либо улучшают его приспособленность (полезные мутации). И вот, существование огромного числа разных вариантов белков-аналогов в геномах разных биологических видов – проще всего объяснить именно накоплением (со временем) в соответствующих генах нейтральных мутаций.
Но как только мы принимаем подобное объяснение причин наблюдаемых различий между генами-аналогами разных живых существ, то отсюда и начинает следовать, что молекулярно-генетические факты свидетельствуют именно об эволюции (происхождении одних организмов из других организмов). Потому что в огромном числе случаев мы наблюдаем (как я уже говорил выше), картину «постепенно убывающего сходства». Когда, например, генетические различия между представителями разных биологических видов, но в рамках одного рода (то есть, речь идет о близких биологических видах) – явно меньше, чем генетические различия между биологическими видами из разных родов. А генетические различия между представителями разных биологических родов, но в рамках одного и того же семейства, в свою очередь, тоже меньше, чем между представителями разных семейств. И так далее.
Но как только мы принимаем подобное объяснение причин наблюдаемых различий между генами-аналогами разных живых существ, то отсюда и начинает следовать, что молекулярно-генетические факты свидетельствуют именно об эволюции (происхождении одних организмов из других организмов). Потому что в огромном числе случаев мы наблюдаем (как я уже говорил выше), картину «постепенно убывающего сходства». Когда, например, генетические различия между представителями разных биологических видов, но в рамках одного рода (то есть, речь идет о близких биологических видах) – явно меньше, чем генетические различия между биологическими видами из разных родов. А генетические различия между представителями разных биологических родов, но в рамках одного и того же семейства, в свою очередь, тоже меньше, чем между представителями разных семейств. И так далее.
Если мы признаём тезис о нейтральности подобных различий, то получается, что разница в силе генетических отличий определяется лишь прошедшим временем, за которое эти отличия успели накопиться. Но поскольку в только что описанных случаях степень генетических различий тоже различается (между более близкими и менее близкими биологическими группами), то получается, что геномы одних живых существ существовали раздельно друг от друга в течение большего времени, чем геномы других живых существ. То есть, близкие биологические виды, принадлежащие к одному и тому же роду – существовали раздельно друг от друга в течение самого меньшего промежутка времени, в то время как более далекие биологические виды, принадлежащие к разным биологическим родам, существуют раздельно друг от друга уже больше времени. А представители разных семейств – еще больше времени.
Исходя из таких фактов (и еще, конечно, из постулата о нейтральности значительного числа молекулярных различий между генами-аналогами), теоретически имеется два возможных сценария развития жизни:
1. Либо мы должны сделать заключение об имевшей место эволюции. То есть, о строгом происхождении одних живых существ из других живых существ.
Потому что для того, чтобы объяснить разницу в степени генетических различий между разными группами организмов, нам приходится сделать вывод о наличии каких-то общих предков у этих биологических групп. Где близкие биологические группы имели некоего общего предка еще сравнительно недавно. Но потом линии этих биологических групп разошлись друг от друга (в ходе эволюции). И теперь эти (близкие) биологические группы имеют мало генетических отличий потому, что они отделились от своего общего предка недавно (соответственно, нейтральные генетические различия еще не успели накопиться). А далекие биологические группы имеют много генетических отличий друг от друга потому, что их последний общий предок жил уже давно, и поэтому после разделения этих групп в соответствующих генах-аналогах уже успело накопиться гораздо больше нейтральных различий, чем в предыдущем случае.[72]
В качестве наглядного примера рассуждений в рамках именно подобного (эволюционного) сценария, можно привести соответствующую цитату из известной сетевой версии «Доказательств эволюции»:[73]
«…Сравним теперь аминокислотные последовательности того же самого фрагмента цитохрома b у шимпанзе, человека и макаки резуса:
Как видим, у макаки аминокислотная последовательность этого белка сильнее отличается от человеческой и шимпанзиной, чем последовательности первых двух видов друг от друга (14 аминокислотных различий между макакой и шимпанзе, 13 – между макакой и человеком, 2 – между шимпанзе и человеком). Это полностью соответствует биологической систематике и эволюционному дереву (шимпанзе – гораздо более близкий родственник человека, чем макака)…»
Итак, логика эволюционного подхода, который в подобных фактах молекулярной генетики видит отражение именно эволюции живых существ, является вполне понятной. Даже можно сказать, очевидной. И в целом, устанавливаемые молекулярно-генетические факты подтверждают такой (эволюционный) сценарий. Как я уже говорил, картина «постепенно убывающего генетического сходства» (между всё более удаленными биологическими таксонами), в целом, действительно, наблюдается. Более того, имеет массовый характер.
Кстати, в рамках эволюционного сценария, дополнительным свидетельством в пользу нейтральности многих различий в генах и белках разных организмов может служить тот факт, что между гомологичными генами близких биологических видов чаще наблюдаются синонимичные отличия, чем значимые. Этот факт можно объяснить тем, что синонимичные отличия в генах вообще не изменяют аминокислотную последовательность белка. Следовательно, не изменяют и его химические свойства. Поэтому они всегда нейтральны в этом отношении. В то время как значимые отличия в генах отражаются на аминокислотном составе белка, следовательно, могут влиять на его биохимические способности. Поэтому значимые замены нейтральны далеко не во всех случаях – большая часть таких мутаций будет ухудшать работу соответствующего белка. Такие мутации имеют низкую вероятность закрепиться в генотипе. Вот поэтому в генах близких видов мы обычно и наблюдаем меньше значимых замен, чем синонимичных. То есть, и этот наблюдаемый факт (преобладания синонимичных замен над значимыми) тоже хорошо объясняется в рамках именно эволюционного сценария (постепенного накопления мутаций).
Наконец, в пользу эволюционного сценария говорит и тот факт, что даже внутри биологических видов (между разными популяциями и даже между разными особями одного вида) тоже наблюдаются молекулярно-генетические различия. Пусть и малые. Этот факт как бы намекает на то, что с момента происхождения данного биологического вида (от какой-то исходной предковой популяции) прошло еще мало времени. Но за это время между разными популяциями этого вида уже успели накопиться кое-какие мутации. То есть, молекулярно-генетическое разнообразие, наблюдаемое внутри биологических видов – в русле эволюционного подхода выглядит естественным продолжением (или наоборот, началом) тех самых эволюционных процессов, которые уже привели к появлению разных биологических видов, родов, семейств и так далее (за гораздо больший промежуток времени).
2. Однако чисто эволюционная картина начинает выглядеть совсем не так хорошо, как хотелось бы, стоит нам только вспомнить о многочисленных филогенетических конфликтах, о которых мы говорили чуть выше. Молекулярно-генетические исследования показали, что феномен «постепенно убывающего генетического сходства» (указывающий на эволюционный сценарий), сохраняется в целом для большинства биологических групп, но тем не менее, часто нарушается, в самых разных биологических таксонах (филогенетические конфликты). Причем целый ряд таких филогенетических конфликтов не может быть объяснен даже «горизонтальным переносом генов». Потому что в этих случаях генетические заимствования имеют слишком массированный характер (см. выше). К сегодняшнему дню число обнаруженных «филогенетических конфликтов» так размножилось, что некоторые исследователи уже прямо говорят – взаимоотношения биологических групп не выглядят, как эволюционное дерево.[74]
И такие факты нельзя просто игнорировать. Потому что в рамках эволюционного подхода, у конкретного биологического вида обязательно должен быть какой-то конкретный эволюционный предок. Не может быть так, чтобы один комплекс (из сотен) генов в генотипе какого-нибудь биологического вида – брал своё начало от одного общего предка, а другой генетический комплекс в генотипе этого же вида – брал своё начало уже от совершенно другого «общего предка».
Если же такая картина всё-таки наблюдается (по факту), то это обстоятельство сразу же и подрывает эволюционный сценарий происхождения данного биологического таксона. Ну а если таких «генетических парадоксов» уже установлено много, и они оказываются «рассыпаны» по всему живому царству – тогда чисто эволюционный сценарий происхождения живых существ подрывается уже в целом.