Ричард Докинз - Самое грандиозное шоу на Земле
Вы, вероятно, обрадуетесь, когда узнаете, что именно к этому результату пришел студент Ленски Захария Блаунт. Он провел изматывающую серию экспериментов с сорока триллионами (40.000.000.000.000) клеток E. Coli из разных поколений и получил результат, полностью соответствующий такому предсказанию. Чудо произошло примерно в поколении № 20000. Замороженные бактерии из последующих поколений демонстрировали повышенную вероятность появления способности к усвоению цитрата, чего не показывали бактерии из более ранних поколений. В полном согласии с нашей гипотезой, клоны после поколения № 20000 были подготовлены к восприятию мутации Б. Все «воскрешенные» бактерии, относившиеся к поколениям после № 20000, имели одинаковую вероятность появления способности к усвоению цитрата (прежде эта вероятность не была повышена). До этого момента линия Ara-3 ничем не отличалась от прочих. Бактерии еще не имели мутации А. Однако после поколения № 20000 только линия Ara-3 могла воспользоваться позитивным эффектом мутации Б. В жизни ученого есть моменты, когда он испытывает истинное наслаждение от результата своего труда. Это, безусловно, был один из них.
Работы Ленски демонстрируют нам в масштабе микрокосма и условиях лаборатории многократно ускоренные процессы эволюции путем естественного отбора. Мы наблюдаем: случайную мутацию, за которой следует неслучайный отбор; независимые пути адаптации к одним и тем же внешним условиям у разных популяций; эволюционные изменения за счет добавления успешных мутаций к существующим; зависимость эффектов некоторых генов от присутствия других генов. И все это произошло за время, составляющее ничтожную долю срока, который обычно требуется для эволюционных изменений в природе.
У этой истории триумфа есть комическое продолжение. Креационисты ее ненавидят. Ведь здесь заметна не только эволюция в действии, не только попадание новой информации в геном безо всякого вмешательства разумного Творца (эту возможность им сказано было отрицать при любой возможности; я говорю «им было сказано», поскольку большинство креационистов плохо представляет себе, что такое информация), не только мощь естественного отбора, позволяющая ему составлять комбинации генов, которые, исходя из столь любимых креационистами вероятностных вычислений, статистически невозможны. Хуже всего для креационистов то, что эксперимент Ленски не оставляет камня на камне от постулата о «несократимой сложности». Так что нет ничего удивительного в том, что они озабочены исследованиями Ленски.
Эндрю Шлэфли, креационист и редактор «Консервапедии», печально известного аналога «Википедии», написал Ричарду Ленски и потребовал доступа к его исходным данным, высказав сомнение в их достоверности. В принципе, Ленски вовсе не был обязан отвечать, но тем не менее вежливо посоветовал Шлэфли прежде прочитать его статью, а уж затем критиковать работу. Кроме того, он отметил, что основные его данные — это замороженные бактериальные культуры, которые кто угодно может исследовать, чтобы проверить достоверность полученных результатов. Он с радостью готов предоставить эти культуры любому микробиологу, который будет в состоянии с ними работать — поскольку в неопытных руках они могут быть весьма опасными. Ленски подробно перечислил требования, предъявляемые к микробиологу. Любой читатель может представить себе, с каким удовольствием он это сделал, отлично зная, что Шлэфли — адвокат, а не ученый, и поэтому просто не поймет половину сказанного, не говоря уже о том, что не проведет необходимые исследования и статистический анализ результатов. Черту под историей подвел известный ученый и блогер Пи Зет Майерс[62], комментарий которого начинался словами «В который уже раз Ричард Ленски утер нос недотепам и дуракам из „Консервапедии“, и, боже мой, насколько же он круче».
Проведенные Ленски эксперименты, особенно гениальная методика заморозки «ископаемых образцов», показывают способность естественного отбора вызывать эволюционные изменения за промежутки времени, которые мы в состоянии оценить и понять, то есть сопоставимые со сроком нашей жизни. Однако бактерии представляют нам и другие впечатляющие примеры, пусть и не так детально изученные. Многие штаммы бактерий удивительно быстро выработали устойчивость к антибиотикам. Ведь первый антибиотик — пенициллин — был героически разработан Флори и Чейном во время Второй мировой войны, то есть не так давно. С тех пор регулярно появляются новые антибиотики, и бактерии выработали устойчивость почти к каждому из них. На сегодняшний день одним из самых зловещих примеров является MRSA (устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus), сделавший многие больницы весьма опасными для посещения местами. Другой нешуточной угрозой является микроорганизм Clostridium difficile. И в этом случае мы наблюдаем получение штаммами, обладающими устойчивостью к антибиотикам, эволюционного преимущества в ходе естественного отбора, однако здесь добавляется еще один фактор.
При длительном лечении антибиотиками гибнут практически все микроорганизмы в кишечнике человека — как патогенные, так и полезные. Однако C. difficile, устойчивый к большинству антибиотиков, получает огромные преимущества на фоне отсутствия микроорганизмов, с которыми он в нормальных условиях конкурировал бы («враг моего врага — мой друг»).
Меня неприятно удивила брошюра в приемной моего врача, предупреждающая об опасности неоконченного курса приема антибиотиков. Такая опасность существует, и предупреждать о ней правильно, но меня озадачила названная в брошюре причина. Там объяснялось, что бактерии «умны» и способны «учиться» справляться с антибиотиками. Вероятно, авторам брошюры показалось, что объяснить природу устойчивости микроорганизмов к антибиотикам обычному человеку будет проще, если указание на естественный отбор заменить словами об обучении. Однако разговоры о том, что бактерии «умны» и способны к «обучению», сбивают пациентов с толку и, главное, не убеждают в необходимости продолжать прием антибиотиков так долго, как это предписано врачом. И глупцу понятно, что странно рассуждать об «уме» бактерий. Кроме того, если бактерии были бы умны, как преждевременное прекращение приема антибиотиков повлияло бы на их когнитивные способности? Зато стоит нам вспомнить о естественном отборе, и разговор немедленно обретает смысл.
Действие антибиотиков, как и любого яда, зависит от дозировки: большая доза убьет все бактерии, средняя — не все, небольшая — ни одной. Если среди бактерий есть генетическая изменчивость, например, если одни из них устойчивее к антибиотикам, чем другие, то промежуточная доза будет стимулировать естественный отбор по признаку устойчивости к антибиотикам. Когда врач велит вам продолжать прием лекарства, он делает это для того, чтобы повысить вероятность гибели всех бактерий, не оставляя в живых устойчивых или полуустойчивых мутантов. Будь мы ближе знакомы с теорией Дарвина, мы смогли бы раньше осознать опасность появления устойчивых к антибиотикам микроорганизмов. К сожалению, брошюры вроде той, которую я видел в приемной своего врача, ничуть не способствуют просвещению. Очень жаль, что упущена замечательная возможность рассказать людям о могуществе естественного отбора.
Гуппи
Мой коллега доктор Джон Эндлер, недавно переехавший из Северной Америки в Эксетер, рассказал мне замечательную, хоть и невеселую, историю. Эндлер, будучи в Америке, летел внутренним рейсом, и попутчик спросил его, чем он занимается. Эндлер ответил, что он — профессор биологии, изучает популяции диких гуппи Тринидада. Пассажир заинтересовался и принялся расспрашивать Эндлера. Восхищенный элегантностью теории, на которой, очевидно, основывались эксперименты, попутчик спросил Эндлера, что это за теория и кто ее автор. Тогда-то Эндлер и обрушил на голову собеседнику взрывоопасную информацию: «Это дарвиновская теория эволюции путем естественного отбора». Вдруг поведение собеседника совершенно изменилось. Он побагровел, резко отвернулся и прекратил всякое общение, отказавшись от продолжения прекрасной беседы. Воистину прекрасной: Эндлер рассказал мне, что перед этим конфузом сосед «задал несколько отличных вопросов, указывающих на то, что он с удовольствием и пониманием участвовал в беседе. Поистине горько».
Эксперименты, о которых Эндлер рассказывал своему предвзятому попутчику[63], просты и элегантны и прекрасно иллюстрируют скорость, с которой может идти естественный отбор. Мне кажется, что работам Эндлера на страницах этой книги самое место, особенно учитывая, что он — автор труда «Естественный отбор в дикой природе» — лучшей на сегодняшний день книги с примерами подобных исследований и описанием методов.
