Читать книгу "Евангелие от LUCA. В поисках родословной животного мира - Максим Винарский"

Рассмотрим воображаемый — и донельзя упрощенный для ясности — пример, нарисовав небольшой фрагмент некоего филогенетического древа (рис. 3.5). У нас есть вид-предок (А), который дал начало двум видам-потомкам (B и C), каждый из которых, в свою очередь, стал родоначальником еще двух видов (D — G). Виды B и C унаследовали от своего прародителя один и тот же генетический текст (в данном случае мы говорим только о небольшой последовательности, скажем, длиной в 13 нуклеотидных оснований), но у одного из них этот текст остался неизменным, а у другого произошла элементарная точечная мутация — третья слева буква А заменилась на букву Г. Такие мутации при передаче генетической информации происходят довольно часто, их можно сравнить с опечатками в книге или в тексте, который вы набираете на клавиатуре «вслепую». В результате получилось, что два вида, произошедшие от А (на языке филогенетики такие виды именуют сестринскими), отличаются по данному фрагменту гена всего на одно нуклеотидное основание. Шло время, происходили новые мутации, и вот мы видим, что у видов D — G, являющихся эволюционными «внуками» вида А, исходный текст еще более изменился, так что если сравнивать меж собой D и G, то у них варианты этого гена окажутся наиболее различными. Но если рассчитать скорость молекулярной дивергенции, то она окажется неодинаковой, потому что у вида F этот ген эволюционировал медленнее всех, сохранив нуклеотидную последовательность, наиболее близкую к унаследованной от общего предка.

Это воображаемый и совершенно элементарный пример, но он помогает понять принцип генетической дивергенции, который сослужил большую службу молекулярной филогенетике. Сравнивая последовательности нуклеотидов, из которых состоят аналогичные «тексты» у разных видов, или даже целые геномы, можно путем соответствующих расчетов проследить родословную генов, на основе которой сделать некоторые обоснованные выводы о генеалогии их владельцев.

Постепенное накопление различий в текстах за счет ошибок копирования (мутаций или опечаток) — это широко распространенное явление, встречающееся не только в живой природе. Когда в Античности или Средневековье книги переписывали от руки, каждый писец, независимо от других работавший с исходным текстом, непроизвольно вносил в него какие-то искажения, например если очень спешил или неправильно прочитывал то или иное слово. Затем каждая из рукописей первого поколения могла стать источником для последующих переписчиков, и в каждый скопированный с нее текст вносились новые искажения. Современные филологи тщательно сравнивают тексты дошедших до нас манускриптов одного и того же произведения, выискивают разночтения в них и порой могут даже определить, в какой именно копии текста возникла досадная ошибка, которая потом пошла гулять по позднейшим рукописям.

Еще один подобный пример дает эволюция языков, которую тоже можно изучать и реконструировать филогенетическим методом. Как известно, живые и мертвые языки классифицируют, разделяя их на ветви, семьи, группы, подгруппы, совершенно так же, как Линней разделил все виды животных на классы, отряды и роды. В лингвистической классификации тоже используется принцип (хотя и не абсолютный), что степень сходства между языками, например в лексике или грамматике, является отражением степени их родства. Особенно хорошо это видно на примере слов, принадлежащих базовой лексике и обозначающих привычные объекты повседневного опыта, — тех слов, которые должны были возникнуть в каждом языке очень давно, еще в дописьменную эпоху.

Сделаем элементарное (и, я подозреваю, довольно наивное в глазах лингвиста) упражнение в сравнительном языкознании. Составим таблицу и выпишем в нее из разных языков слова, которым соответствует одно и то же понятие (табл. 3.1). Хорошо видно, что чем ближе языки, тем более похоже пишутся и произносятся в них слова, означающие одно и то же. В наивысшей степени сходны языки, входящие в одну языковую группу (русский и польский, французский и итальянский). У языков, относящихся к разным группам одной языковой семьи, например индоевропейской, сходства меньше, хотя оно тоже прослеживается (посмотрите, как похожи во всех представленных в таблице индоевропейских языках слова, обозначающие сестру и солнце). Самый своеобразный из включенных в таблицу языков — венгерский, и немудрено. Он не относится к числу индоевропейских и принадлежит совсем другой языковой семье, уральской. Вот почему так сложно узнать в венгерском слове «lánytestvér» наше слово «сестра» (или польское «siostra»), а в слове «nap» — «солнце»[63]. Заметьте, что даже очень молодое книжное слово «филогенез», разлетевшееся со страниц сочинений Геккеля по всем европейским странам, в венгерском тоже представлено ни на что не похожим эквивалентом (хотя слово «filogenezis» носителям этого языка тоже понятно).

Статистическое сравнение генетических текстов, содержащихся в клетках разных организмов, — это очень мощное средство для установления их родственных отношений. Совершенно незаменимым оно становится, если нам нужно реконструировать генеалогию групп животных, не представленных в палеонтологической летописи. В этом случае можно — хотя бы теоретически — сравнивая расшифрованные последовательности генов современных видов, реконструировать их родственные отношения между собой и приблизительно определить степень родства. В наши дни полным ходом идут работы по расшифровке нуклеотидных последовательностей «древней ДНК», извлеченной из остатков вымерших видов, живших сравнительно недавно (так, были успешно прочтены геномы неандертальца и денисовского человека). Конечно, расшифровать очень древнюю ДНК (например, тех же динозавров, на что надеются поклонники научной фантастики) вряд ли возможно, так как есть пределы сохранности молекул при фоссилизации. Но и то, что уже достигнуто в этом направлении, особенно в области реконструкции эволюционной истории Homo sapiens, вызывает большое восхищение.

С помощью молекулярного анализа «скрытое» родство, о котором порой трудно догадаться, изучая анатомическое строение, выявляется едва ли не более эффективно, чем при анализе онтогенетическом. Внешняя похожесть, и нам придется об этом еще не раз говорить, может быть очень обманчивой. Адаптируясь к сходным условиям существования, даже не очень близкородственные организмы могут приобретать схожий облик (опять воскрешаем в памяти картинки из школьного учебника, иллюстрирующие это явление, которое называется конвергентной эволюцией; чаще всего на одном рисунке располагают рядом изображения акулы, ихтиозавра и дельфина — смотрите, как похожи эти виды, относящиеся к трем разным классам позвоночных!). Хотя конвергентные процессы на молекулярном уровне тоже происходят, но в итоге скрытое родство удается почти всегда выявить, как и разоблачить родство мнимое, основанное исключительно на конвергентном сходстве.