Современная концепция неодарвинизма

Современная концепция неодарвинизма, обогащённая и дополненная знаниями генетики и биофизики, содержит более проработанную гипотезу происхождения видов. Она основана на следующих доказательствах эволюции:

1) доказательное установление изменений видов во времени;

2) доказательства механизмов эволюционных изменений – появления новых генов в результате мутаций и естественный отбор признаков, определяемых ими.

3) демонстрация эволюции в настоящем.

Говоря о признаках, характеризующих вид, необходимо сказать, что внешние признаки вида, формирующие фенотип, являются проявлением генотипа; они развиваются на основе информации, содержащейся в наборе генов, входящих в ДНК. В ядерных ДНК закодированы структуры всех белков организма и порядок их соединения и взаимодействия. Кодирование информации осуществляется последовательностью соединения нуклеотидов, состоящих более чем из 300 тысяч аминокислот. Порядок присоединения аминокислоты во время синтеза белков в рибосомах определяется порядком нуклеотидов в триплете. Поэтому каждое звено цепочки ДНК имеет огромное значение, так как замена или выпадение одного нуклеотида сдвигает триплетную рамку (в случае выпадения) и приводит к присоединению не той аминокислоты. Например, замена только одной аминокислоты при сборке молекулы гемоглобина человека приводит к изменению формы гемоглобина, его физико-химических свойств, а в результате и свойств эритроцитов.

Замена порядка следования нуклеотидов в генах называется мутацией. Мутации происходят под действием повреждающих факторов внешней или внутренней среды, а также спонтанно, в результате нарушения транскрипции (считывания) ДНК во время деления. Результатом мутационного процесса является образование сильно различающихся аллелей – альтернативных форм генов. Мутации могут быть как соматическими, когда затрагивается ген в соматических хромосомах, и так и связанными с половыми хромосомами. Соматические мутации чаще всего приводят к образованию опухолей или тяжёлых наследственных заболеваний, часто несовместимых с жизнью. Поэтому большинство мутаций сохраняются в половых хромосомах.

Хотя отдельная мутация – событие редкое, общее количество мутаций значительно. В силу рецессивности мутантные аллели обычно присутствуют в генофондах популяций в гетерозиготных по соответствующему локусу генотипах и никак себя не проявляют. Однако наличие рецессивных мутантных аллелей имеет тройной положительный результат.

Во-первых, исключается непосредственное отрицательное влияние мутантного аллеля на фенотипическое выражение признака, контролируемого данным геном.

Во-вторых, сохраняются нейтральные мутации, не имеющие приспособительной ценности в данных условиях существования, но которые могут приобрести такую ценность в будущем, когда среда обитания изменится. Таким образом, создаётся резерв наследственной изменчивости популяции.

В третьих, неблагоприятные мутации, накапливающиеся в гетерозиготном состоянии, повышают степень несовпадения генетического материала аллелей и за счёт этого нередко повышают относительную жизнеспособность организмов (гетерозисоподобный эффект).

Мутационный процесс играет роль элементарного эволюционного фактора. Он осуществляется постоянно на протяжении всего периода существования жизни, а отдельные мутации возникают многократно у разных организмов. Генофонды популяций испытывают непрерывное давление мутационного процесса. Это обеспечивает накопление мутаций, несмотря на высокую вероятность потери в ряду поколений единичной мутации.

Другое объяснение сохранения мутаций в ряду поколений даёт популяционная генетика. В 1908 г. английским математиком Дж. Харди и немецким врачом-генетиком Г. Вайнбергом был сформулирован её основной закон, получивший название «закон Харди-Вайнберга». Этот закон характеризует распределение доминантных и рецессивных аллелей в пределах генофонда популяции. Математическое выражение этого закона выглядит в виде формулы:

P² + 2PQ + Q² = 1,

где P – частота встречаемости (распространённость) доминантной аллели, а Q – частота встречаемости рецессивной аллели.

Биологический смысл этого закона заключается в том, что распространённость доминантной и рецессивной аллелей в любой популяции остаётся постоянной, но при определённых условиях:

1) размер популяции должен быть большим (бесконечно большое число особей), любая изоляция группы особей считается недопустимой для сохранения постоянства генофонда популяции;

2) не должно быть давления естественного отбора, то есть спаривания должны происходить случайным образом, все генотипы должны быть одинаково плодовиты и поколения не должны прерываться (смерть любой особи можно считать нарушением этого условия);

3) не должно происходить новых мутаций (это в принципе невозможно, так как существуют целые группы химических веществ и физических факторов, так называемые мутагены, которые оказывают повреждающее действие на хромосомном и генном уроне);

4) не должна происходить избирательная миграция (эмиграция или иммиграция) организмов с различными генотипами, то есть не допускается обмен генной информацией между популяциями.

Очевидно, что условия, необходимые для постоянства генофонда популяции, в реальной жизни невыполнимы. Поэтому в природе постоянно идёт процесс эволюции, связанный с появлением и накоплением новых мутаций. Вероятно, претерпевает изменения и вид Homo sapiens, только в силу короткого срока его существования этот процесс мало заметен.

В завершение разговора об эволюционной теории формирования видов, и человека в том числе, необходимо упомянуть событие, произошедшее в 1982 году. В Ватикане Папская академия наук провела конгресс ведущих специалистов в области биологии, антропологии, генетики и т.п., посвящённый проблеме происхождения человека. На этом конгрессе было принято заключение, утверждавшее родственность человека животному миру. Это, несомненно, большая победа естественных наук над господствовавшим в течение многих веков религиозным постулатом о происхождении человека.