Разнообразие форм и геометрическая красота морских раковин

Джейми Кэрролл.

Первое издание книги "О происхождении видов" Дарвин закончил словами, которые стали, возможно, самой известной цитатой в биологии:

К этой фразе Дарвин шел двадцать лет. В более ранних набросках, составленных в 1842 и 1844 годах, но так никогда и не опубликованных, эта фраза была длиннее и звучала по-другому. В версии 1842 года читаем:

В 1844 году Дарвин заменил в этой фразе несколько слов, но основные изменения произошли при подготовке книги к публикации в 1859 году. Дарвин удалил выражение "в результате постепенного отбора бесконечно малых изменений" и сжал всю фразу таким образом, что она приобрела более простое и более поэтическое звучание.

Слова "бесконечное число самых прекрасных форм", оставшиеся неизменными на протяжении всех версий и изданий книги, я выбрал в качестве заглавия всей книги и темы заключительной главы. В этой фразе отражается суть новой науки эво-дево. Я хочу поговорить о том, как возможности эво-дево расширяют эволюционное видение мира, позволяют лучше понять, как происходила и происходит эволюция дарвиновских бесконечных форм, а также расширяют и углубляют основания эволюционной теории.

Мой издатель предупредил, что у меня нет двадцати лет на подбор нужных слов, да и сам я не надеялся определить суть новой дисциплины столь же безупречным слогом, как Дарвин. Тем не менее я попытаюсь сформулировать четыре основных тезиса, отражающих вклад эво-дево в биологию.

Во-первых, появление эво-дево ознаменовало третий важнейший этап в продолжающемся эволюционном синтезе. Эво-дево не только привнесла в синтетическую теорию эволюции важнейшую недостающую деталь — эмбриологию — и не только объединила ее с молекулярной генетикой и традиционными науками, такими как палеонтология. Совершенно неожиданная природа некоторых открытий эво-дево и беспрецедентное качество и глубина предоставляемых ею доказательств, которые помогают в решении прежде неразрешимых вопросов, позволяют назвать ее поистине революционной.

Во-вторых, эво-дево открывает новые возможности для более эффективного преподавания основных принципов эволюционной биологии. Когда мы фокусируемся на драматическом процессе эволюции формы и видим, как изменения в процессе развития и в отдельных генах обеспечивают эту эволюцию, нам становятся понятны глубокие закономерности, лежащие в основе единства и разнообразия жизни. Более того, наблюдаемые картины экспрессии генов у эмбрионов и неизменность списка генов развития у разных видов позволяют проиллюстрировать эволюционные концепции гораздо более наглядно, чем это делалось прежде, в рамках более абстрактного подхода.

В-третьих, поскольку эво-дево столь наглядным образом выявляет и демонстрирует эволюционные принципы и ход эволюционного процесса, она играет ключевую роль в борьбе за возможность преподавания эволюционной биологии.

Наконец, в-четвертых, эволюционная биология — это не просто философские рассуждения. Судьба бесконечных форм Природы, включая человека, зависит от более глубокого понимания влияния самого человека на эволюцию.

По-моему, эмбриология предоставляет самый сильный набор фактов в пользу изменения формы, но ни один из моих критиков, я полагаю, не упомянул об этом.

Чарльз Дарвин

Из письма Азе Грею,

10 сентября 1860 года

Приведенная цитата показывает, что данные эмбриологии всегда составляли неотъемлемую часть доказательств в пользу эволюции и происхождения видов от общего предка. Задача ученых на протяжении 100 лет, прошедших со времен Дарвина, заключалась в том, чтобы объяснить, как меняется эмбрион (и, таким образом, развивающаяся из него взрослая форма). Теория современного синтеза (синтетическая теория эволюции, СТЭ) добавила в поддержку эволюции данные генетики, однако генетики того времени ограничивались изучением небольших внутривидовых вариаций и не знали химической природы гена (т.е. ДНК), не говоря уже о влиянии генов на форму. Важнейшее достижение синтетической теории эволюции состоит в том, что она связала между собой палеонтологические представления о так называемой макроэволюции, или эволюции на надвидовом уровне, с генетическими представлениями о микроэволюции, или внутривидовой изменчивости. СТЭ постулировала, что значительные изменения формы, которые мы наблюдаем в палеонтологической летописи, можно объяснить естественным отбором, действующим на протяжении длительного времени, а материалом для него служат небольшие генетические изменения, являющиеся источником внутривидовой изменчивости. Это была экстраполяция, по поводу которой в научной среде существовал консенсус, но на самом деле никто не знал, одинаковые ли генетические механизмы отвечают за крупномасштабные изменения и за небольшие внутривидовые вариации. Ничего не было известно о том, каким образом гены влияют на форму, какие гены определяют эволюцию формы и какого рода изменения генов отвечают за эволюцию. Более того, когда структура ДНК и белков была расшифрована, среди создателей и сторонников современного синтеза возобладала точка зрения, что случайные мутации и естественный отбор так сильно нарушают последовательности ДНК и белков, что гомологичные гены могут сохраняться лишь у близкородственных видов. Почти все, о чем я рассказал в предыдущих главах, было открыто за последние двадцать лет. Выводы, сделанные на основании этих открытий, не просто заполнили огромный пробел в нашем понимании эволюционного процесса, но заставили биологов совершенно иначе взглянуть на эволюцию формы. Вы смогли убедиться, что именно различия в способах использования древних генов развития задали основные направления эволюции формы у самых разных животных — от Urbilateria до Homo sapiens. В этой главе я расскажу о том, как эти новые данные повлияли на судьбу основных концепций эволюционной биологии: какие из этих концепций получили дальнейшее развитие и были приведены в более четкую и ясную форму, а какие были пересмотрены.