Олександр Володимирович Марков - доктор біологічних наук, палеонтолог, провідний науковий співробітник Палеонтологічного інституту РАН, керівник кафедри біологічної еволюції біофаку МГУ. Лауреат головною в Росії премії в галузі науково-популярної літератури «Просвітитель», лауреат премії «За вірність науці» Міністерства освіти і науки РФ в категорії «Популяризатор року». Вніс внесок у розвиток загальної теорії біологічної макроеволюції і математичне моделювання макроеволюціонних процесів. Автор понад 180 наукових публікацій і кількості науково-популярних, в тому числі відомих книг: «Еволюція людини: Мавпи, кістки і гени», «Еволюція людини: Мавпи, нейтрони і душа», «Народження складності», «Еволюція. Класичні ідеї в світлі нових відкриттів »(у співавторстві з Оленою Наймарк). Один з авторів сайту Елементи.ру, засновник порталу «Проблеми еволюції».

Олександр Марков / © gazeta

- Олександре Володимировичу, всі чули про еволюцію, все нібито знають, що це таке. Але якщо вийти на вулицю і запитати про це, навряд чи хтось скаже з цього приводу хоч що-небудь зрозуміле. Так що ж таке еволюція?

- Це питання дуже всеосяжний. Справа в тому, що факт еволюції лежить в основі буквально всіх сучасних біологічних досліджень, теорій, напрямків і т. Д. Це не якась окрема галузь, яка існує сама по собі. Вона існує в тісному зв'язку з усіма гранями сучасної біології. Тому нормальний курс теорії еволюції, або, краще сказати, еволюційної біології, розрахований на 30-60 лекцій. На жаль, люди вважають за краще примітивізованого інформацію, яка дозволяє їм створити ілюзію, що вони щось знають і зрозуміли. Це трохи навіть знецінює досягнення науки. Але тому, кому дійсно цікава дана тема і хто хоче в ній розібратися, той не буде обмежуватися короткою інформацією. А іншим, ну що ж, спробуємо допомогти створити цю ілюзію. Якщо говорити в двох словах, то теорія еволюції - це величезний комплекс знань про те, як відбувається еволюція органічного світу. Факт еволюції - це абсолютно твердо встановлена ​​істина і вже давно не потребує ніяких додаткових доказів.
- За якими законами функціонує еволюція?

- Напевно, найпростіше буде відповісти на це питання, давши короткий огляд в історичному ключі. Сучасна еволюційна біологія все-таки почалася з Дарвіна, з його роботи «Походження видів», яку навіть сьогодні дуже цікаво читати, - вона, як тоді було прийнято, написана живою, зрозумілою мовою. Це досить рідкісний випадок в історії науки, коли вченому, що жив ще в середині XIX століття (в той час дуже багатьох найважливіших фактів в даному питанні просто не було відомо; наприклад, ніхто не знав, що таке спадковість і як вона влаштована, як і природа мінливості , чому діти схожі на батьків), вдалося правильно вгадати основний найважливіший принцип, що лежить в основі еволюції всіх живих організмів - принцип природного відбору, на якому все тримається і до цього дня. Хоча, звичайно, до основоположних ідей Дарвіна сьогодні додалося величезну кількість нових знань.

Чарлз Дарвін / © wikipedia

- До речі, в чому помилявся Дарвін, а в чому мав рацію?

- Це питання, може бути, навіть не настільки цікавий, тому що з тих пір, як він написав свою книгу, пройшло 157 років. Він не знав ні генетики, ні молекулярної біології, практично нічого з того, що знає сучасна біологія, тому розбиратися, у чому він був не правий, не дуже коректно, звичайно. Він був не правий в тих міркуваннях, які грунтувалися на прийнятих в той час в науці розпливчастих уявленнях про природу, скажімо, спадковості. У той час ніхто ще не знав про гени, хромосоми, закони Менделя, що спадковість дискретна. Тому Дарвін виходив з припущення про злитої спадковості - поглядів, які існували в той час. І для нього був дуже і дуже складним питання про те, чому організми залишаються мінливими. Адже якщо спадкові зачатки батьків в потомстві зливаються в єдину невиразну масу, все це повинно приводити до того, що всі особини в популяції дуже швидко стануть абсолютно однаковими. Тобто якщо спадковість слитна, а не дискретна, мінливість повинна дуже швидко зникати. Це було незрозуміло. Тому сказати, що уявлення про злитої спадковості було помилкою Дарвіна, буде нечесно по відношенню до нього. Інший приклад. За часів Дарвіна була загальноприйнятою точка зору, що придбані ознаки, такі як результати вправи і неупражненія органів, всякі там натреновані або, навпаки, атрофувалися від бездіяльності м'язи, теж можуть успадковуватися. Чи не були ще проведені спеціальні експерименти, які спростували ці уявлення. Відповідно, Дарвін використовував це для пояснення багатьох фактів. Але справа не в тому, в чому помилявся Дарвін, а в чому він мав рацію. Візьміть будь-якого натураліста тих років і з висоти сучасних знань ми знайдемо у нього величезна кількість «помилок». Найдивовижніше, що Дарвін, навіть не знаючи, що таке спадковість і мінливість, правильно вгадав головний принцип природного відбору. І на ньому як і раніше грунтуються сучасні уявлення. Тобто дійсно доведено, що природний відбір працює, що це найпотужніша з сил. І в останні десятиліття, коли ми увійшли в нову еру генетики і змогли порівнювати генетичні тексти, спадковий матеріал різних видів, виявилося, що за цими текстами можна прямо побачити, де саме працював природний відбір, який був його тип, на які гени він діяв, з якою силою і т. д.
- Яким було подальший розвиток біології?

- Перший етап - це початок XX століття, коли були перевідкриття законів Менделя (принципи передачі спадкових ознак від батьківських організмів до їх нащадкам. - NS) і з'явилася класична генетика з її хромосомної спадковістю. Спочатку багатьом здавалося, що генетика суперечить поглядам Дарвіна, тому що він писав про дуже маленьких, ледь помітних змінах, а генетики спочатку працювали з дуже сильними мутаціями - всілякими каліцтвами. Їх легше виявити і вивчати. Але вже до 1930-х років стало ясно, що ніякого протиріччя тут немає, що існує величезна кількість мутацій з малими ефектами, що практично всі ознаки полігенні, тобто залежать від безлічі генів, які вносять в них дуже невеликий внесок. І, відповідно, це робить дарвиновскую еволюцію не тільки можливою, але і неминучою. Коли дізналися, що спадковість не слитна, а існують дискретні одиниці - гени, розібралися в їх ефектах, стало зрозуміло, що природний відбір обов'язково повинен працювати і приводити до зростання пристосованості з плином часу. Це те, що передбачав Дарвін. Сформувалася так звана синтетична теорія еволюції (синтез генетики і вчення Дарвіна. - NS). Деякі помилково вважають її сучасним станом еволюційної теорії. Ні, і з цією теорією теж вже скоро виповниться сто років. З того часу відбулося подальше потужний розвиток: були проведені нові дослідження, з'явилися нові факти.

Залежно від концентрації іонів і нуклеотидного складу молекули, подвійна спіраль ДНК в живих організмах існує в різних формах. На малюнку представлені форми A, B і Z (зліва направо) / © wikipedia

- Що ж було далі?

- Наступна революція відбувається в 1950-1960-і роки, коли відкрили структуру ДНК і розкрили, нарешті, матеріальну природу спадковості, розшифрували генетичний код, вивели загальні принципи того, як записана спадкова інформація в ДНК, як вона зчитується і втілюється в конкретному організмі. Це був найбільший прорив - люди стали розуміти, як відбувається еволюція на самому глибинному, базовому рівні. І, нарешті, нинішня геномна революція, яка вже дозволяє нам безпосередньо читати генетичні тексти і порівнювати геноми різних особин, різних видів. Ми можемо вирахувати, що в останні, скажімо, сто тисяч років природний відбір в людських популяціях діяв на той чи інший ген. Тобто підтримував якісь мутації в конкретних генах, тому що вони були корисні, підвищували репродуктивний успіх. А в інших генах, наприклад, всі мутації виявлялися шкідливими і відбраковувалися. Такі речі дуже добре видно і можна порівнювати еволюцію в різних лініях і умовах. А ще в загальну канву було зроблено багато дуже важливих доповнень. Як, наприклад, теорія нейтральної еволюції. Адже Дарвін розглядав насамперед корисні випадкові зміни і лише частково шкідливі, ті що мають відбраковуються відбором. Але вже в середині минулого століття стало ясно, що величезну роль в еволюції грають нейтральні мутації, які не корисні і не шкідливі, але все одно щось змінюють. Вони виникають і накопичуються в популяціях і пізніше, як з'ясувалося, можуть відігравати важливу роль в еволюції. Далеко не всі відмінності між видами мають якийсь адаптивний сенс. Багато є просто результат вільного накопичення нейтральних мутацій. Але ця випадковість підпорядковується дуже суворим статистичним закономірностям. І, зокрема, завдяки цим закономірностям, ми можемо розрахувати час життя останніх загальних предків. Накопичення нейтральних мутацій йде постійно. Звичайно, швидкість цього процесу не зовсім постійна, там є ряд ускладнюючих факторів, але в першому наближенні її можна назвати однаковою. На цьому заснований принцип молекулярного годинника. З його допомогою, порівнюючи нейтральні зміни в геномах двох видів, можна сказати, коли приблизно жив їхній останній загальний предок.
- Розкажіть про основні закони еволюції.

- Основний закон - це поєднання спадковості, мінливості і диференціального розмноження. Чому відбувається еволюція? Об'єкти, які здатні до дарвінівської еволюції, називають реплікаторами. Реплікатор - це такий об'єкт, який володіє чотирма властивостями. Перше - здатність до розмноження. Тобто реплікатор повинен будь-якими шляхами сприяти виробництву власних копій - інших об'єктів, схожих на нього самого. Втричі властивість - мінливість. Це означає, що копії не повинні бути стовідсотково точно схожі на батьківський об'єкт. Хоча б іноді повинні виникати якісь випадкові зміни. Третє - спадковість. Це означає, що хоча б деякі з цих випадково виникаючих відхилень повинні бути спадковими, тобто передаватися у спадок наступному поколінню. Причому, щоб реплікатор міг ефективно еволюціонувати, кількісні показники змін повинні бути в певних рамках. Тобто мінливість не повинна бути занадто великою, а повинна забезпечувати стійке відтворення якихось основних властивостей реплікаторів в ході поколінь. Якщо мутацій буде занадто багато, то спадкова інформація буде втрачатися. І, нарешті, четверте властивість - залежність ефективності розмноження від спадкових особливостей організму. Це означає, що хоча б деякі з спадкових відхилень повинні впливати - позитивно або негативно - на ефективність розмноження, тобто на те, скільки своїх копій створить і передасть наступному поколінню даний об'єкт. І, до речі, ефективність розмноження - це не означає швидкість такого, не просто плодючість - мільйон ікринок намітав і все. Треба розуміти, що мається на увазі кількість нащадків, яких ви зробили і які успішно дожили до власного розмноження. Ефективність розмноження правильніше буде оцінювати не в кількості дітей, а в кількості онуків. Хоча і це теж не ідеальна оцінка. Так ось, якщо всі чотири умови виконуються, такий об'єкт не може не еволюціонувати за Дарвіном, він просто приречений це робити. І остаточним доказом цього стала розшифровка структури ДНК. Реплікатор і чотири його властивості - і є основний принцип, що лежить в основі еволюції. А залежність розмноження від спадкових особливостей - і є природний відбір. Простими словами це означає, що особини з одними спадковими особливостями розмножуються ефективніше, ніж особини з іншими особливостями. І, відповідно, в популяції стає більше тих ознак, які забезпечують більш ефективне розмноження.

Гомініди походять від спільного предка / © Tim Vickers

А що таке статевий відбір?

- Статевий відбір - це дуже цікава, специфічна форма природного відбору, характерна для тих організмів, у яких є поділ на самців і самок. Статевий відбір - дуже яскравий механізм, що призводить до досить вражаючих результатів. Часто ознаки, які вироблялися в ході еволюції для того, щоб виглядати привабливо в очах якийсь метелики, наприклад, виглядають привабливими і в наших очах теж. Комбінації яскравих фарб приваблюють не тільки у метеликів, а й у людей - в силу якихось фундаментальних принципів роботи нервової системи всіх тварин. Але перейдемо безпосередньо до статевого відбору. У багатьох випадках головне завдання самця - привернути увагу самки. Адже щоб ефективно розмножитися потрібно не тільки виживати, рятуватися від хижаків і добре харчуватися, а й знайти статевого партнера. Причому бажано якісного, з хорошими генами. В іншому випадку у вас буде слабке потомство. Якщо у вас є можливість залишити потомство від багатьох партнерів, то вигідно, відповідно, знайти багато партнерів. Але це в більшості випадків працює тільки для самців. Тому що самці виробляють маленькі і дешеві статеві клітини, але у величезній кількості. Тоді як самки виробляють великі яйцеклітини, яких обмежена кількість. У різних видів все, звичайно, дуже по-різному, але базова ситуація така, що чоловічі можливості до розмноження в надлишку, а жіночі в дефіциті. Тому самцеві вигідно злучитися з великою кількістю самок: чим більше самок він запліднити, тим більше у нього буде дітей. А самці, навпаки, невигідно - їй достатньо одного самця, який запліднити все її яйцеклітини. Від того, що вона спариться з тисячею самців, більше дітей у неї не буде. Тому самці часто починають конкурувати між собою за жіночу увагу, і у них виробляються різні адаптації, які допомагають перемагати в цій конкурентній боротьбі. Наприклад, зброя - роги в оленів або жуків-оленів. Або всілякі яскраві прикраси - плями на крилах або хвостах. А у самок, навпаки, розвивається вередливість. Адже якщо за неї так активно конкурують, їй потрібно бути розбірливою, щоб не помилитися у виборі найкращого партнера. Тому, щоб опанувати такий самкою, самцеві доводиться прикладати зовсім неймовірні зусилля. Особливо яскраво це видно у райських птахів або таких чудових пташок, як шалашнікі, які будують справжні палаци з гілочок, і всіляко їх прикрашають квітами, ягодами, черепашками. Підбирають для своїх куренів предмети за кольором, за розміром. Для одного з видів навіть показано використання оптичних ілюзій, які використовують іноді і в архітектурі, щоб будівля здавалося більше, ніж воно є. Ці птахи так розкладають камінчики на майданчику, щоб самці, яка стоїть в середині альтанки, здавалося, дивлячись на самця, що він більший, ніж є насправді.

Райський птах / © SciencePop

- Тут справді задумаєшся, що інтелект - це результат не тільки адаптації до зовнішніх умов середовища, але і статевого відбору ...

- Так, є така Цілком шановна гіпотеза, что стрибок у розвитку людського мозком пов'язаний в тому чіслі або даже, можливо, в Першу Черга з статево відбором. Тому що вісокорозвіненій інтелект - це хороший індикатор прістосованості. І самкам, можливо, вігідно використовуват ознака інтелекту самця, коли вона Робить вибір. Так як відмінно працює мозок - гарне вікно в геном. Аджея для гарного розвитку мозком потрібна злагоджена робота сотень и даже тисяч генів. Если якісь з них зіпсовані, то це з великою ймовірністю позначіться и на інтелекті. Демонструючі свою дотепність, красномовства и творчі здібності, самець тім самим показує самці, что у него дуже хороші гени и потомство від него буде здоровим. А ще статево відбір здатно породжуваті Позитивні зворотні зв'язки. Якийсь ознака может роздуватіся до неймовірних Розмірів, тому что сам факт того, что части самок подобається ця ознака, Робить его вігіднім для самця. Відповідно, відбір підтрімує ця ознака у самця. Але вибирати цей ознака стає вигідним і для інших самок, тому що його успадкують їхні сини, а значить, в свою чергу, будуть подобатися більшій кількості самок. Тому сама мода на ознака робить його корисним. Виходить ланцюгова реакція і ознака може розростися до гігантських масштабів. А в еволюції людини обсяг мозку швидко - за 2 млн років - збільшився в цілих три рази. Тому не виключено, що в цьому брав участь статевий відбір.

- Чим живе відрізняється від неживого, властивостями реплікаторів?

- Ви маєте рацію. Багато філософів намагалися відповісти на це питання, але складність в тому, що ми знаємо тільки одну форму життя, яка вся, як нам тепер відомо, має спільне походження, єдиний генетичний код. Тому ми не знаємо, які особливості нашого земного життя є обов'язковими для життя взагалі. А оскільки NASA шукає життя на інших планетах, і їм потрібно розуміти, що, власне, вони повинні шукати - ці хлопці всерйоз задалися питанням відмінності живого від неживого. І прийшли до висновку, що живий слід вважати будь-яку хімічну систему, здатну до дарвінівської еволюції. Тобто будь-який хімічний реплікатор. Під це визначення не підходять комп'ютерні віруси, які теж могли б вважатися живими, особливо, якщо б їм дали можливість вільно мутувати. Але є заковика - вони не хімічного походження.

Неземна форма життя. Марка Пошти СРСР / © Позаземне життя

- Розвиток медицини привело до того, що природний відбір знизився. З точки зору етики, - це прекрасно, а ось з точки зору біології?

- Природний відбір - це чудова творча сила, яка і створила всю різноманітність навколо нас. Але з людської точки зору, природний відбір - штука вкрай неприємна. І піддаватися йому ніхто з нас не захоче. Як колись, в Середні століття, коли дитяча смертність була на рівні 60%, а середня тривалість життя становила 30 років. Можна припустити, що тоді виживали самі здорові, міцні, сильні, здатні і т. Д. Діяв природний відбір і відбраковував всякі шкідливі мутації. Але завдяки розвитку цивілізації, дія його слабшає. Виживають люди з такими спадковими мутаціями, які б раніше загинули. З одного боку, це погано для нашого генофонду - ці мутації послаблюють здоров'я людства, знижують його інтелект, більш вільно накопичуються в генофонді. І якщо нічого цього не протиставляти, вони так і будуть вільно збиратися, люди будуть все менш здорові і дурніші. Адже в сучасній цивілізації людина навіть з дуже низьким інтелектом все одно прекрасно розмножується і залишає потомство. У деяких суспільствах на деяких етапах історії, навіть в наших соціумах, виникає в тому числі зворотна залежність - люди з низьким інтелектом розмножуються краще, ніж люди з високим. Це прямий відбір на поглупеніе. Що, звичайно, зовсім недобре. Тому що суспільство, в якому чисельно переважають дурні люди, - це деградоване суспільство, в якому будуть процвітати насильство і жорстокість, уродскіе соціальні інститути. Тому що генетична деградація обов'язково пов'язана із соціальною.

- Що ж можна протиставити цьому?

- Не зовсім зрозуміло, але, в принципі, в перспективі тільки два шляхи. Або ми нічого не робимо і ситуація продовжує наростати - наше здоров'я слабшає і ми все більше залежимо від лікарів. Але через накопичення шкідливих мутацій навіть сама високорозвинена медицина швидко перестане справлятися із збільшеним навантаженням. І навіть, незважаючи на наявність колосально розвинутою медицини, кожен буде все життя працювати тільки на ліки, і все одно все будуть хворі і убогі, і все одно будуть вмирати в 30 років, і все одно буде дитяча смертність, як в середні віки. Ми повернемося до того, що знову запрацює природний відбір. Це песимістичний сценарій. Оптимістичний полягає в тому, що наука встигне придумати ефективні методи свідомої корекції наших геномів, щоб взяти еволюцію в свої руки, щоб замість природного відбору працювали високі біотехнології і виправляли шкідливі мутації в генах ембріонів. А в подальшому навіть підбирали якийсь дизайн, покращували спадкові якості майбутніх дітей. Звичайно, тут виникне маса всяких етичних, соціальних і юридичних проблем, але справа в тому, що у нас немає іншого шляху. Або повернення до середньовічного кошмару, або шлях розвитку біотехнологій. Третього не дано. Я дуже сподіваюся, що людство вибере другий шлях.