Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции

Сложно о сложном

Посадил Дарвин дерево, выросло он большое-пребольшое. Населил его Геккель самыми разными существами. Около корней поместил бактерий и простейших одноклеточных, мол, мало их и роли особой не играют. Крупные большие ветви отдал царствам растений и животных, а на самую вершину поместил человека. Такой уж конец 19 века был гуманистический, человек венец природы и все тут! Назвали это дерево древом жизни.

В 20 веке еще больше эволюционная биология продвинулась. Создали синтетическую теорию эволюции. Ивановский, процеживая растительные соки через фильтры с очень мелкими порами, вирусы открыл, тоже мне объекты – то ли мертвые, то ли живые! Впрочем, так поначалу и посчитали, ну есть и есть. Опарин и другие биохимическую гипотезу происхождения жизни выдвинули. Если читали школьные учебники по биологии, даже современные, там об этом хорошо рассказано.

И все бы замечательно было, только вот открыли ДНК и другие нуклеиновые кислоты, стали изучать, зачем они и как что устроено. Пришло понимание высоколобым ученым, что единица эволюции – это ген. А потом вообще наступила эпоха геномики, научились люди генетический код читать, да не просто читать, а составлять базы данных, сравнивать последовательности друг с другом. Биоинформатика появилась, вот до чего дожили! И посыпалось традиционное понимание. Выяснилось, что бактерий в десятки раз больше чем нас с вами, эукариот. И все у них сложно, горизонтальный перенос генов настолько интенсивный, что любое эволюционное дерево моментально целым лесом становится. А вирусов еще на порядок больше оказалось, и тоже все непросто, и в эволюции роль совсем не незначительная. Да и у нас, эукариот, не все естественным отбором определяется, больше различные популяционные процессы роль играют, начиная с дрейфа генов. И с происхождением жизни все гораздо интереснее и сложнее. Столько открытий каждый год делают, а общая картина жизни все любопытственнее и любопытственнее становится. Хоть самому бросить все и идти в эволюционные биологи, пусть меня научат!

Я вам тут вот сказки пытаюсь рассказывать. А на самом деле все очень сложно для понимания. Не верите? Почитайте научно-популярную книгу Кунина. Если вы не биолог, гарантирую, придется вам очень непросто. Зато поймете современное состояние эволюционной биологии. Узнаете то, что не пишут в школьных учебниках, ведь наука идет семимильными шагами, спешите скорее, если надолго книгу отложите, устареет она невероятно, читайте же, пока еще актуальна! Замечательное свойство данной работы, выгодно отличающее от других работ по данной тематике – Кунин придерживается строгого системного подхода. Автор рассматривает эволюцию, как сложную многоуровневую систему, дает модели, схемы, гипотезы и теории в развитии. Хотя для чтения книги нужно обладать биологическими знаниями, главным образом в области молекулярной биологии, однако очень не помешает еще и понимание математики, умение разобраться в формулах, знания информатики, сложного моделирования процессов и многое другое.

Я вас, наверное, сейчас запугал. На самом деле не все так страшно, да вероятность того, что вы поймете все написанное – невелика. Но книгу может осилить каждый и каждому она будет полезна. К тому же книга хорошо структурирована, в конце каждой главы имеется ее краткое доступное содержание, а еще список дополнительной литературы с комментариями автора. Не боитесь сложностей и стремитесь за истинно-научными знаниями? Замечательно! Тогда бы я посоветовал читать тандем книг: «Логику случая» объединить с "Происхождением жизни. От туманности до клетки" Михаила Никитина . Кунин дает системный подход. Никитин расскажет более подробно о молекулярных и биохимических процессах. Да, кстати, книга Никитина ничуть не легче, возможно описание биохимии возникновения фотосистем растений окажется самой сложной вещью, какую вы читали в жизни. Но это очень интересное захватывающее чтение!

Будьте просвещенными, читайте сложные книги!

Благодарю вирус, который на неделю уложил меня в кровать и дал возможность в полноте и без отвлечения на всякую там работу насладиться книгой! Еще моя благодарность читателю sq , Ваша рецензия помогла добраться до этого произведения!

Это очень суровая книга. Вот как её характеризует сам автор:

Эта книга не популярная, но и не типичная специализированная монография. В идеале этот текст рассчитан на широкие круги ученых разных специальностей, включая аспирантов и студентов старших курсов.

Я не учёный разных специальностей, не аспирант и не студент старших курсов. Меня просто интересуют вопросы происхождения жизни.
Прошу прощения за сумбурный текст.

Это моя третья книга о генетике, не считая лёгкого научпопа.
Первую я прочитал в конце прошлого века, когда принимал участие в проекте создания программной системы для анализа генетической информации. Ни автора, ни названия не помню. Помню только, что это было трёхкилограммовое введение в предмет на английском языке с красивыми картинками. Отличная книга была, очень интересная. Пошла просто на ура. Я даже стал чувствовать себя в некотором роде причастным к науке.
Потом подвернулся "Вопрос жизни" Ника Лейна . Сразу стало понятно, что за два десятилетия наука рванула вверх на такую высоту, что скрылась за облаками. Понял примерно 1/3, но основная идея автора показалась мне красивой и очень правдоподобной. Между делом Ник Лейн сослался на Кунина: вроде как тот развил альтернативную концепцию.
Естественно, захотелось узнать детали, и вот я с огромным трудом продрался наконец через "Логику случая". На этот раз понял примерно 1/10 текста, и снова главная идея показалась красивой и правдоподобной.
Да, так бывает, ничего удивительного или противоречивого в таком положении дел нет. Геномика сегодня накапливает идеи, активно ищет истоки жизни миллиарды лет тому назад. Какие гипотезы станут теориями, какие из них устоят, а какие рухнут, пока не ясно. Сам Евгений Кунин обещает, что для двух поколений исследователей работы найдётся достаточно.
Так долго я ждать не могу. Приходится знакомиться с обеими концепциями.

Сразу скажу: имеется значительная вероятность, что всё, что я сейчас напишу в спойлере, есть наглая ложь. Очень может быть, что я упустил у обоих авторов что-то принципиально важное. Может быть, я даже их совершенно неверно понял. Надеюсь, это не так. Не стал бы писать без такой надежды.
А понял я вот что.

Спойлер: сравнение главных идейНик Лейн рассматривает вопрос о зарождении жизни с биохимической позиции. Основная его тема: энергетика клетки. Евгений Кунин смотрит с позиций чистого генетика. Его предмет в основном репликация, транскрипция, трансляция и прочее в этом роде. На удивление, начиная с клеточного уровня организации, их сценарии развития жизни практически совпадают. Расхождения касаются мелких частностей. Ну или, по крайней мере, мне так показалось.
Зато когда речь идёт о доклеточном периоде, две теории становятся очень разными.
Ник Лейн рисует нам рождение клетки из абиогенных элементов за счёт энергии водородного градиента на железо-серных плёнках. Происхождения вирусов он вовсе не касается. Видимо, считает, что вирусы возникли позже, поскольку им для жизненного цикла требуется чужой клеточный механизм. Мне кажется также (возможно, напрасно), что у Ника Лейна и генетический код возникает уже потом, когда клетка в принципе уже живёт.
Евгений Кунин, согласен с Ником Лейном в том, что важную роль в рождении доклеточной жизни сыграли пористые минералы и железо-серные плёнки. Но он считает первичным единый генетический пул, в котором одновременно формируются механизмы как клетки, так и паразитирующих вирусов. По его мнению, в процессе борьбы этих двух начал возникает гонка вооружений, из которых выходят уже весьма и весьма совершенные клетки и вирусы.
свернуть

Надо отметить, обе рассказанные истории правдоподобны, но лично мне больше нравится всё-таки Кунин. Дело в том, что Ричард Докинз меня в своё время убедил, что жизнь начинается с первого репликатора, а не с первой клетки. И сам пул генов чем-то похож на привычный и известный из старых учебников первичный бульон. О бульоне, правда, в последнее время никто не вспоминает, это, видимо, совсем устаревшая концепция.

Ещё раз повторю: книга тяжелейшая. К литературе имеет отношение только внешне. Большое количество картинок слабо помогает, потому что понять их может только специалист, положивший свою жизнь на изучение жизней чужих. В подтверждение приведу типичную цитату:

Согласно этому сценарию, эукариогенез был инициирован эндосимбиозом альфа-протеобактерии с предковыми археями, а система внутренних мембран, в том числе ядро, появилась как защита против вторжения интронов. Более того, остальные ключевые нововведения эукариотической клетки, такие как нонсенс-опосредованный распад ошибочных транскриптов и значительное усложнение убиквитин-зависимой системы деградации аберрантных белков, по-видимому, логически объясняются как дополнительные линии защиты против той же инвазии.

Вся книга написана в таком стиле. Даже spell-checker таких слов не знает. Предлагает заменить "эукариотический" патриотическим, аристократическим или наркотическим. При этом, куда клонит автор, до меня начало доходить только хорошо после половины текста. Некоторые главы были довольно понятны. В других я пропускал совсем уж непонятные разделы, а то и прыгал сразу к заключительной секции главы, к "Краткому обзору и перспективам". Очень может быть, что что-то существенное я пропустил совсем.
По сути это учебник. Со всеми плюсами и минусами жанра.
Несмотря ни на что, вынужден признать: книга оказалась -- вы не поверите! -- интересная. Если бы я понимал в этом побольше, она была бы захватывающая. Если вы готовы прочитать тысячу электронных страниц такого текста, как я только что процитировал, -- вперёд! Не пожалеете. Если вы не генетик, узнаете тонну интересного. (Генетики, наверное, эту книгу уже читали.)

Например, вы узнаете, как сегодня математика соединяется с биологией.
Автор расскажет, что эволюция движется в основном не за счёт накопления полезных признаков, а за счёт того, что сохраняются безразличные, а то и вредные. И что наиболее приспособленными являемся не мы с вами, а вирусы, бактерии и археи. Например, бактерии могут жить внутри ядерных реакторов и питаться бензином и даже камнями при полном отсутствии кислорода. Эволюция не предполагает, что сложнее значит лучше. Сложность возникает совсем по другим причинам. В основном это происходит из-за слабого давления отбора. Читая об этом, я подумал, что развитие медицины вполне может дать нам вскоре самых причудливых мутантов. А что? Отбор-то совсем перестаёт работать. И, кстати, некоторые мутанты будут в некотором отношении куда удачнее, чем мы с вами.
Вы поймёте наконец, зачем народ продолжает увлечённо секвенировать всё новые и новые геномы. Это, оказывается, ведёт к крупным открытиям. А через два поколения мы придём, если верить автору, к хорошему пониманию принципов жизни не только на Земле, но и в других местах. Вот это будет по-настоящему интересно, жаль не увижу.
Попутно узнаете, что все мы, от плоских червей и рыб до собак и приматов, -- одножгутиковые, Uniconta :))) Есть ещё Biconta, двухжгутиковые, но они не наши предки. А, между прочим, зря так случилось. Наверняка ведь с двумя жгутиками мы бы бегали (и думали) быстрее, чем с одним. А тогда, может быть, наши футболисты стали бы наконец чемпионами. При условии, разумеется, что только наши происходили бы от Biconta, а все остальные бразильцы остались бы, как и сейчас, Uniconta-ми.
И понятие древа жизни, берущее начало у Дарвина, нынче устарело. Чем ближе подходим мы к одноклеточным предкам, тем больше обнаруживаем пересечений и соединений ветвей этого древа.

Я и сам недавно почувствовал, что с деревьями жизни что-то не так. Решил построить своё генеалогическое древо с помощью программы Family Tree Builder. Всё шло отлично, пока я не вколотил девушку, без года рождения (я его точно не знал). Программа говорит: "Персона рождена слишком давно, вы уверены?". Ну да, говорю, уверен. Ладно, говорит она, будь по-твоему. Минуты через две смотрю: а девушка-то помечена умершей! Подумал, я сам ошибся, пометил её покойницей. Но нет! Ещё через пару минут её муж оказался отмечен умершим! Как супруг нереально древней жены, видимо. А примерно через полчаса раздумий и сопоставлений эта программа пометила трупами нас всех до одного! Писавшие её программисты произошли от Opisthokonta (заднежгутиковых): руки у них явно из задних жгутиков выросли...

Ну ладно, что-то я отвлёкся от Евгения Кунина. Пора заканчивать. И так длинно получилось.
В общем, если сможете осилить, читайте. И Ника Лейна не забудьте для комплекта. И книга его попроще (ненамного).

Стоит ещё в моей очереди книга Михаила Никитина на ту же тему, но, кажется, я её, если и прочитаю, то не скоро. И так уже мозги в жгутики завернулись :)

Сложное и увлекательное путешествие в мир постсинтетической теории эволюции

В современной биологии происходит огромное количество новый открытий, которые можно сравнить с теми, которые совершались в физике в начале XX столетия. Основным фундаментом биологического знания является эволюционная теория, которая и формирует понимание взаимосвязей всего живого на нашей планете. Так вот, книга Кунина Евгения Викторовича замечательно описывает текущее состояние эволюционной теории с точки зрения молекулярной биологии и геномики, а также дает представление о тех революционных знаниях, которые были получены в последние 20 лет, в процессе исследования геномов живых организмов. Кроме этого на страницах книги автор рассуждает о природе биологической сложности, о развитии молекулярных машин хранения и передачи наследственной информации, о роли вирусов в эволюционном процессе.
Для читателя, который не имеет багажа знаний по теории эволюции, генетике и молекулярной биологии данный труд, конечно, будет очень сложен для восприятия, так как язык автора в ходе изложения является сильно академическим. Тем не менее, тем, кто хочет проникнуть в мир постсинтетической (postmodern synthesis) теории эволюции, очень рекомендую данную книгу к прочтению!