В этом месяце наступает 150-ая годовщина публикации работы Чарльза Дарвина
Происхождение видов
. Теория эволюции, которую он представил в этой замечательной книге, опирается на два столпа: идею наследственности с видоизменением, и идею естественного отбора.amp#160;
Дарвин полагал, что современные организмы являются потомками гораздо более простых предков: они - продукты неразрывной цепи наследственности, которая идет вплоть до происхождения жизни. Сегодня у нас есть масса свидетельств, начиная от исследований древних окаменелостей и заканчивая последними открытиями в молекулярной биологии, которые подтверждают эту теорию.amp#160;
Дарвин, тем не менее, не был изобретателем идеи наследственности и видоизменения. Пятьюдесятью годами ранее Жан-Баптист Ламарк предположил, что живые существа являются продуктами длительного исторического процесса трансформации. Но предложенные им эволюционные механизмы, которые включали в себя наследование признаков, вызванных окружающей средой, так и не нашли поддержки.amp#160;
В этом заключалась вторая великая идея Дарвина, которая являлась ключом к продолжительному успеху его теории – идея относительно того, что даже самые сложные особенности организмов являются результатом естественного отбора. Естественный отбор предоставил научное объяснение столь разнообразным признакам, как глаза у млекопитающих, крылья у птиц и способность растений преобразовывать свет в сахар. Сегодня существует множество примеров процесса естественного отбора в природе.
Два столпа эволюционной теории – это последствия взаимодействия трех отличительных признаков живых организмов: воспроизводства (люди воспроизводят потомство), наследственности (схожее дает начало схожему), и изменчивости (иногда потомство отличается от своих родителей). Естественный отбор является следствием всякий раз, когда различия между людьми влияют на число потомства, которое они порождают. Если изменения, которые затрагивают воспроизводство, являются
наследственными
, то результатом будет
эволюция
по естественному отбору. Многие поколения отбора в определенном направлении - скажем, направленные на то, чтобы эффективно перемещаться по воздуху – могут дать начало многим сложным структурам, таким как крылья и скоординированные процессы полета.
Чтобы конкретизировать дарвинизм, мы, безусловно, должны понимать три процесса, которые лежат в его основе. Нам необходимо знать, как организмы развиваются и воспроизводятся, что они наследуют и как они это наследуют, а также как образуется наследственная изменчивость.
До недавнего времени, точка зрения биологов в отношении этих процессов была в основном связана с генами, что можно проиллюстрировать идеей Ричарда Доукинса об «эгоистичном гене». Наследственность и воспроизводство рассматривались на основе ДНК и ее репликации, изменчивость связывалась со случайными изменениями в последовательности ДНК.
Тем не менее, открытия, сделанные в конце двадцатого столетия, доказали, что на наследственность влияет гораздо больше факторов, чем одна ДНК. Сегодня мы знаем о нескольких механизмах, которые позволяют клеткам с идентичной ДНК иметь различные особенности, которые передаются дочерним клеткам. Такая
эпигенетическая
наследственность является важной частью нормального развития многоклеточных животных, таких как мы.
Очевидно, что клетки поджелудочной железы человека и клетки кожи отличаются, тем не менее, они имеют те же самые гены с той же самой последовательностью ДНК. Кроме того, особенности клеток передаются по наследству от соответствующей им последовательности клеточных поколений, даже несмотря на то, что стимулы, которые привели к различиям между ними во время эмбрионального развития, давно исчезли.
Эпигенетическая наследственность наблюдается не только в рамках
одного
индивидуума в течение его развития; она также наблюдается
между поколениями
: индивидуальные клетки дрожжей или клетки бактерий могут передавать эпигенетические изменения от одного поколения к другим, а многоклеточные организмы могут передавать их через сперму или яйца. Если эпигенетическое состояние зародышевых клеток изменялось в течение времени развития организма, то эта изменчивость может быть передана его потомкам.
Работа Майкла Скиннера и его коллег является этому хорошим примером: они выяснили, что инъекции беременным крысам с химикатом, подавляющим андрогены (мужские сексуальные гормоны), заставляют их потомство болеть болезнями, которые наследовались в течение нескольких поколений. Есть множество других примеров наследственных эпигенетических изменений, некоторые из которых вызваны окружающей средой. Гал Раз и одна из нас (ЕЯ) недавно изучили научную литературу и обнаружили 101 случай эпигенетической наследственности между поколениями бактерий, грибков, простейших животных организмов, растений и животных. Мы уверены, что это всего лишь вершина очень большого айсберга.
В дополнение к эпигенетической наследственности клеток есть и негенетические пути, изменения в которых могут передаваться от поколения к поколению. Нам, людям, хорошо о них известно: передача культурных видоизменений; лучшим примером здесь являются различные религиозные верования. Но существует и большое количество менее знакомых примеров информации, которая была усвоена или приобретена от родителей негенетическими способами, начиная от способа питания обезьян и крыс и заканчивая пищевыми предпочтениями кроликов и диалектами песен птиц и китов.
Признание того, что наследственность не ограничивается только ДНК, имеет
значение не только для теории эволюции, но и для медицины и сельского хозяйства. Например, мы знаем, что некоторые неблагоприятные экологические факторы и стрессы, вроде временного голода, могут оказывать влияние на будущие поколения. Поскольку наследственные негенетические изменения часто бывают вызваны окружающей средой, в эволюционных исследованиях нам необходимо расширить понятие наследственности и изменчивости и включить в них наследование приобретенных изменений, - недооцененную идею, которая когда-то была частью теории Ламарка.
В определенном смысле нам необходимо вернуться к оригинальным, плюралистическим убеждениям Дарвина. Дарвин, в отличие от своих многочисленных и более догматично настроенных последователей, выделял в эволюции роль для вызванной изменчивости. В свете недавно открытых эпигенетических механизмов, дарвинистская эволюция сегодня должна включать в себя наследственные и эпигенетические процессы наряду с генетическими модификациями, а также естественный отбор как вызванных, так и случайных изменений. Безусловно, не стоит сужать ее значение до рамок «эгоистичных генов».
В этом месяце наступает 150-ая годовщина публикации работы Чарльза Дарвина Происхождение видов . Теория эволюции, которую он представил в этой замечательной книге, опирается на два столпа: идею наследственности с видоизменением, и идею естественного отбора.amp#160;
Дарвин полагал, что современные организмы являются потомками гораздо более простых предков: они - продукты неразрывной цепи наследственности, которая идет вплоть до происхождения жизни. Сегодня у нас есть масса свидетельств, начиная от исследований древних окаменелостей и заканчивая последними открытиями в молекулярной биологии, которые подтверждают эту теорию.amp#160;
Дарвин, тем не менее, не был изобретателем идеи наследственности и видоизменения. Пятьюдесятью годами ранее Жан-Баптист Ламарк предположил, что живые существа являются продуктами длительного исторического процесса трансформации. Но предложенные им эволюционные механизмы, которые включали в себя наследование признаков, вызванных окружающей средой, так и не нашли поддержки.amp#160;
В этом заключалась вторая великая идея Дарвина, которая являлась ключом к продолжительному успеху его теории – идея относительно того, что даже самые сложные особенности организмов являются результатом естественного отбора. Естественный отбор предоставил научное объяснение столь разнообразным признакам, как глаза у млекопитающих, крылья у птиц и способность растений преобразовывать свет в сахар. Сегодня существует множество примеров процесса естественного отбора в природе.
Два столпа эволюционной теории – это последствия взаимодействия трех отличительных признаков живых организмов: воспроизводства (люди воспроизводят потомство), наследственности (схожее дает начало схожему), и изменчивости (иногда потомство отличается от своих родителей). Естественный отбор является следствием всякий раз, когда различия между людьми влияют на число потомства, которое они порождают. Если изменения, которые затрагивают воспроизводство, являются наследственными , то результатом будет эволюция по естественному отбору. Многие поколения отбора в определенном направлении - скажем, направленные на то, чтобы эффективно перемещаться по воздуху – могут дать начало многим сложным структурам, таким как крылья и скоординированные процессы полета.
Чтобы конкретизировать дарвинизм, мы, безусловно, должны понимать три процесса, которые лежат в его основе. Нам необходимо знать, как организмы развиваются и воспроизводятся, что они наследуют и как они это наследуют, а также как образуется наследственная изменчивость.
BLACK FRIDAY SALE: Subscribe for as little as $34.99
Subscribe now to gain access to insights and analyses from the world’s leading thinkers – starting at just $34.99 for your first year.
Subscribe Now
До недавнего времени, точка зрения биологов в отношении этих процессов была в основном связана с генами, что можно проиллюстрировать идеей Ричарда Доукинса об «эгоистичном гене». Наследственность и воспроизводство рассматривались на основе ДНК и ее репликации, изменчивость связывалась со случайными изменениями в последовательности ДНК.
Тем не менее, открытия, сделанные в конце двадцатого столетия, доказали, что на наследственность влияет гораздо больше факторов, чем одна ДНК. Сегодня мы знаем о нескольких механизмах, которые позволяют клеткам с идентичной ДНК иметь различные особенности, которые передаются дочерним клеткам. Такая эпигенетическая наследственность является важной частью нормального развития многоклеточных животных, таких как мы.
Очевидно, что клетки поджелудочной железы человека и клетки кожи отличаются, тем не менее, они имеют те же самые гены с той же самой последовательностью ДНК. Кроме того, особенности клеток передаются по наследству от соответствующей им последовательности клеточных поколений, даже несмотря на то, что стимулы, которые привели к различиям между ними во время эмбрионального развития, давно исчезли.
Эпигенетическая наследственность наблюдается не только в рамках одного индивидуума в течение его развития; она также наблюдается между поколениями : индивидуальные клетки дрожжей или клетки бактерий могут передавать эпигенетические изменения от одного поколения к другим, а многоклеточные организмы могут передавать их через сперму или яйца. Если эпигенетическое состояние зародышевых клеток изменялось в течение времени развития организма, то эта изменчивость может быть передана его потомкам.
Работа Майкла Скиннера и его коллег является этому хорошим примером: они выяснили, что инъекции беременным крысам с химикатом, подавляющим андрогены (мужские сексуальные гормоны), заставляют их потомство болеть болезнями, которые наследовались в течение нескольких поколений. Есть множество других примеров наследственных эпигенетических изменений, некоторые из которых вызваны окружающей средой. Гал Раз и одна из нас (ЕЯ) недавно изучили научную литературу и обнаружили 101 случай эпигенетической наследственности между поколениями бактерий, грибков, простейших животных организмов, растений и животных. Мы уверены, что это всего лишь вершина очень большого айсберга.
В дополнение к эпигенетической наследственности клеток есть и негенетические пути, изменения в которых могут передаваться от поколения к поколению. Нам, людям, хорошо о них известно: передача культурных видоизменений; лучшим примером здесь являются различные религиозные верования. Но существует и большое количество менее знакомых примеров информации, которая была усвоена или приобретена от родителей негенетическими способами, начиная от способа питания обезьян и крыс и заканчивая пищевыми предпочтениями кроликов и диалектами песен птиц и китов.
Признание того, что наследственность не ограничивается только ДНК, имеет
значение не только для теории эволюции, но и для медицины и сельского хозяйства. Например, мы знаем, что некоторые неблагоприятные экологические факторы и стрессы, вроде временного голода, могут оказывать влияние на будущие поколения. Поскольку наследственные негенетические изменения часто бывают вызваны окружающей средой, в эволюционных исследованиях нам необходимо расширить понятие наследственности и изменчивости и включить в них наследование приобретенных изменений, - недооцененную идею, которая когда-то была частью теории Ламарка.
В определенном смысле нам необходимо вернуться к оригинальным, плюралистическим убеждениям Дарвина. Дарвин, в отличие от своих многочисленных и более догматично настроенных последователей, выделял в эволюции роль для вызванной изменчивости. В свете недавно открытых эпигенетических механизмов, дарвинистская эволюция сегодня должна включать в себя наследственные и эпигенетические процессы наряду с генетическими модификациями, а также естественный отбор как вызванных, так и случайных изменений. Безусловно, не стоит сужать ее значение до рамок «эгоистичных генов».