Проповеди об эволюции: о хитрых бычках, мушиных крыльях и всякой эволюционной новизне
О новеньком в эволюции - не совсем свежий обзор (ибо на черноголовской полянке было удобно смотреть саму лекцию, а вот писать обзор - не очень) :-)))
По сравнению с тем, как эволюция реально творит что-то свежее и оригинальное, мифы о всяческих творцах - это как финансовый отчёт по сравнению с захватывающим романом.
Но для начала, по уже устоявшейся традиции неторопливых бесед - о том, о чём не успели в прошлый раз. В том числе - обещанный ответ на вопрос в конце.
Вопрос был такой: какая доля кооператоров в смешанной культуре будет самопроизвольно устанавливаться и сохраняться? И тут мораль снова такова: групповой отбор - скажем осторожно, не самая часто встречающаяся и не особо работающая вещь.
Есть, конечно, нюанс - но очень странный: парадокс Симпсона.
В общем-то, парадокс проистекает из того, что выборки нерепрезентативные. Слишком разные города: в городе A просто смертность выше (может, там плохие больницы и неудачный климат), да и количество людей, которым давали лекарство, очень разное. Складывать просто некорректно - получается некачественная смесь из мух и котлет.
Попробовали притянуть за уши парадокс Симпсона к, скажем так, групповому отбору на альтруизм. Взяли бактерий (E. coli), среди которых были альтруисты, которые выделяют в среду полезное для всех вещество (и при этом, цитирую: «альтруисты ничего тайком себе в карман и под подушку не прятали»). Брали маленькие-маленькие субпопуляции, где случайно получался разный процент альтруистов и эгоистов. И получилось так, что хотя в каждой субпопуляции альтруисты были в проигрыше, в общей популяции они как бы были в выигрыше.
Между прочим, не откажу себе в удовольствии заметить, что эффект основателя может иметь прямое и непосредственное отношение к значительным отличиям в поведении городских птиц по сравнению с негородскими (кстати, прочувствовала это в Черноголовке: не сразу привыкла, что самая обычная кряква за городом шугается человека метров за 30...).
И есть ещё детали, которые делают парадокс Симпсона относительно эволюции альтруизма довольно-таки сферическим конём в вакууме. Хоть это и рабочая скотина науки, но в дикой природе встречается редко :-)))
Это ещё ладно - вот у турухтанов аж три типа самцов есть - «независимые», «спутники» и «кормильцы»!
К вопросу о «пользе» для...: всей популяции-то было бы выгодно вообще не иметь эгоистов. Но, увы и ах, так оно в жизни не бывает.
Не могу не вспомнить старый пошленький анекдот: стоит на полянке лось. Подбегает мышка. Смотрит на лося спереди: «Непонятненько!». Подбегает сзади: «Ясненько!». И так несколько раз. Наконец, лось интересуется: «Ты чего?». Мышка и говорит: «Не пойму никак: такие данные и такие рога»...
Вот и здесь то же самое. Здесь, конечно, рога не от измен растут, это фигура речи, но тем не менее.
Не будем утомлять уважаемого читателя ожиданием: приспособленность у заботливых и проныр одинаковая (раз сохраняется одно и то же соотношение!), а если убрать половину проныр, через некоторое время всё вернётся на круги своя.
А об этом уже однажды было.
Как раз в день лекции на утреннем маршруте заметили спаривающихся виноградных улиток. Фоток не будет, извините...
Интересы гена соблюдаются всегда!
Почти...
ДНК - конечно, хороший накопитель информации, но развитый мозг - ещё лучше. Как я всегда люблю говорить, где сейчас потомки Данте по ДНК (да чёрт их знает, те сочетания генов уж давно не те!), и где «Божественная комедия», которая пережила и переживёт века :-))) Мораль в том, что мемы могут быть гораздо эгоистичнее генов: они быстрее и эффективнее распространяются, и, опять же (на всякий случай - минутка отсебятины) - по-особому распределены во времени. Мемы можно заготавливать на будущее, а можно доставать из глубины веков.
И всё-таки, несмотря на то, что чаще всего побеждает отбор на индивидуальном уровне, [НСДВС]На Самом Деле Всё Сложнее. Самонесовместимость у растений - давнишний и разнообразный механизм, но бывает, что от него эволюция отказывается. И тут получается, что работает этакий межвидовой отбор. Честно говоря, неожиданно для меня прозвучал тут такой тезис, что вид в некотором роде похож на организм: может вымереть, а может «размножиться» (разделиться). Как-то не задумывалась об этом раньше. Прямо даже стало любопытно, правомерна ли такая аналогия с ещё более крупными единицами - например, нежно любимыми мной биогеоценозами и экосистемами (что, кстати, не одно и то же). Будем думать.
Сегментация - это удобно, потому что можно одним махом поменять сразу много всего, вместо того, чтобы ковыряться отдельно с каждой лапкой. Если вы вдруг каким-то невероятным образом не поигрались когда-нибудь с докинзовскими биоморфами - закрывайте гештальт, прости господи!
О других примерах отбора на столь высоком уровне уже было однажды тут.
Новенькое эволюция умеет создавать с помощью мутаций и хорошо забытого старого. Про последние два пункта уже были разговоры (например, тут), так что займёмся тремя первыми.
Точнее, двумя, как водится :-)))
Англоязычные называют этих вполне себе хомячков (семейство Хомяковые) deer mice - "оленьи мыши". Так вот, жили-были тёмные хомячки на тёмном грунте. 10 тысяч лет назад появился светлый участок - Песчаные Холмы. Тёмное на светлом отлично видно хищным птицам, так что хомячкам пришлось несладко. Но вот поменялись три буквы (молчать, гусары) в гене Agouti (напомню, «агути» - окраска «дикого типа» у многих зверюшек), и появились светлые хомячки на светлом фоне.
И это именно новинка! Цитирую: «Может быть и так, что нет заранее готовой нужной мутации, и тогда бедные хомячки должны некоторое время мучиться, жить с неправильной окраской и ждать, пока нужная мутация появится»...
Как подсадить муху на кактус? Заставьте у неё мутировать «ген Нетландии» - neverland gene (nvd), который синтезирует фермент, помогающий вырабатывать важный гормон экдизон. Он регулирует линьки (название намекает!) и, получается, развитие личинок. Потому-то, кстати, ген Нетландии и ген Нетландии - мутации в этом гене приводят к тому, что личинки мух никогда не взрослеют.
Но не всякие мутации. Некоторые приводят к более экзотическим последствиям...
Возможно, таким путём дрозофилы экономят холестерол. Смысл заморачиваться с его синтезом, когда живёте в пустыне Сонора с кучей кактусов? :-)))
Классика жанра! Берёзовая пяденица ловко прячется на стволах деревьев среди лишайников. Но как лишайники померли из-за промышленного загрязнения воздуха, так и почернели стволы деревьев, лишённые привычного покрова. И, как водится, орудием естественного отбора служили птицы. Вот и выросла доля чёрных пядениц. А потом вновь упала после очищения воздуха. Но до сих пор тёмные пяденицы попадаются, и даже далеко не только в Англии - и у нас в Подмосковье тоже, пусть даже они и не совсем-совсем чёрные.
И классика всё это даже не для одной берёзовой пяденицы, но и для других видов бабочек.
Всего-то один транспозон, а белая бабочка стала чёрной!
Впрочем, как именно изменения в гене cortex повлияли на окраску - не совсем понятно, поскольку пигменты тут ни при чём: ген отвечает за регуляцию деления клеток. И тем не менее, как-то окраску (причём у самых разных бабочек!) меняет...
И снова о дрозофилах. Не буду врать, зачем им пятна на крыльях, но история их появления весьма занятна и даже местами зубодробительна.
Энхансеры - регуляторные элементы, которые усиливают активность генов. ТФ - транскрипционные факторы, специальные белки. Сайты связывания обычно простые, включают в себя лишь десяток-другой нуклеотидов, да ещё и допускают вариации. Отсюда - много возможностей соорудить что-то оригинальное!
Идея для весёлых биотехнологов: написать что-нибудь на мушином крыле, используя методы генной инженерии :-)))
Правда, для начала придётся проделать огромную работу, как проделывали авторы и этой статьи.
Vs - vein spots, iv - inter-vein.
Пока ещё трудно распознавать энхансеры в последовательности ДНК. Поэтому авторы вырезали кусочки в окрестностях гена yellow, соединяли с флуоресцентным белком, вставляли обратно и смотрели, что получится. Практически вслепую, получается.
Мораль: универсальные регуляторы, которые размечают всё с самого начала - мастера на все руки!
И ведь распутывают же все эти молекулярные механизмы потихоньку. Вот знают-то люди химию (в отличие, увы, от вашего покорного слуги - ну нет у меня какого-то чувства молекулы...).
Wnt (произносится «уинт») - комбинация Wg (wingless) и Int (гомолог Wg у позвоночных) (кстати, интересно о гомологичных генах, пусть и не этих конкретно, тут).
В качестве комментария ко всей этой зубодробительной конструкции оставлю лишь цитату уважаемого лектора: «вот такое весёлое занятие» :-)))
А вот это уже важно: переключатель универсален, и потому можно подсунуть ему что угодно.
Помните про ту идею с надписью на крыльях мухи, да? :-)))
Между прочим, у wingless у самого полно энхансеров, и на него влияет ещё много чего. В этом во всём ещё никто толком даже не разобрался...
А вот в том, в каком эволюционном порядке у дрозофил возникали пятна - вполне себе разобрались.
Напомню, что экзоны - это как раз кодирующие участки, в отличие от интронов (экзоны названы от expressing zone, а интроны - от intragenic zone).
И мораль в том, что сложное сломать проще, чем простое :-))) В каких-нибудь многофункциональных регуляторах можно менять регуляторные элементы, а в генах, которые сразу ведут к признаку, можно и кодирующие области затрагивать.
Окраска - важная часть жизни, но не настолько, чтобы осторожничать и менять некодирующие участки. Вот уже какая-нибудь форма челюстей - это уже признак такой, который требует аккуратности (внимательности и аккуратности даже, если вспомнить слова нашего препода по матанализу).
Так сложилась эволюционная история южноамериканских (широконосых) обезьян, что отличать красный от зелёного умеют только некоторые самки. Но добрые учёные однажды решили вылечить этакий дальтонизм у самцов беличьей обезьяны... и вылечили-таки!
Вот и людям можно было бы так же лечить дальтонизм. И кое-что в этом направлении уже делают.
Есть, конечно, всякие этические заморочки - дескать, а улучшит ли качество жизни такая перемена? А если родители будут будущему ребёнку вот так менять зрение, не лишится ли он чего-то особенного в восприятии? Не пытайтесь спрашивать об этом меня (минутка отсебятины): я твёрдо стою на том, что нужно разрабатывать технологии искусственного выращивания людей и проводить на этом благодатном материале все возможные опыты - ну, кроме уж совсем болезненных и бесчеловечных, разумеется :-))) Вот когда проведут такие эксперименты, тогда и поговорим об этике!
Таким образом, сейчас в моей комнате я - самое убогое животное в плане зрения, но чуточку менее убогое - в плане обоняния. А всё потому, что поначалу предкам млекопитающих пришлось уйти буквально в тень от могущественных динозавров (перейти на ночной образ жизни (впрочем, спасти это могло не от всех!) и растерять при этом два типа колбочек), а потом приматы (из узконосой, африканской родни) уже вторично обрели один утерянный тип колбочек (ценой особенно острого обоняния, стоит заметить). Рыбы и канарейки, которые меня окружают, видят мир куда более цветастым, а обоняние... скажу так: кормушку, где насыпан корм с анисовым семенем, канарейки находят моментально, а сомы мгновенно же выплывают из всех щелей, когда в воду падают первые хлопья корма :-)))
Конечно, на самом интересном месте всё и закончилось. Смотрим продолжение уже через неделю!