Возможно ли в процессе эволюции восстановление утраченных особенностей организма?

Одна из трактовок закона необратимости эволюции была сформулирована ещё Чарльзом Дарвином: «Если вид однажды исчез с лица земли, мы не имеем оснований думать, что та же самая тождественная форма когда-нибудь появится вновь». Дарвин был далёк от абсолютизации данного закона и считал несомненным фактом явление возвращения давно утраченных организмом признаков, чему стремился дать ему объяснение: «Я уже высказал мнение, что в объяснении появления вновь очень древних признаков наиболее вероятной представляется гипотеза, согласно которой у молоди каждого следующего друг за другом поколения имеется тенденция к воспроизведению этих давно утраченных признаков, и эта тенденция по неизвестным причинам иногда преобладает". [1]
Фактически открытый Дарвином закон получил позднее широкую известность благодаря трудам бельгийского ученого Луи Долло, который проиллюстрировал его палеонтологическими данными и дал ему сжатую, абсолютизированную формулировку: «Организм не может вернуться, даже частично, к предшествующему состоянию, которое уже было осуществлено в ряду его предков». [2]
Первоначально закон был принят большинством ученых безо всяких оговорок, как абсолютный закон, но позже были обнаружены его противоречия с целым рядом твердо установленных фактов, свидетельствовавших, что в определенных пределах возвращение исчезнувших признаков вполне возможно.
Например, некоторые насекомые, принадлежащие к отряду палочников, которые в процессе эволюции потеряли крылья, позднее вновь их приобрели. [3]
Другой пример: у предка всех современных лягушек нижние зубы исчезли уже к 230 млн. лет назад, тогда как у полнозубой квакши они заново возникли 17-5 млн. лет назад. [4]
Кроме того, пылевые клещи, произошедшие от постоянных паразитов теплокровных позвоночны, отказались от паразитического образа жизни, вторично став свободноживущими. [5]
Поэтому закон Долло начали формулировать менее абсолютно и ближе к первоначальному Дарвиновскому варианту как «Организм (популяция) не может вернуться к первоначальному виду, от которого он произошел, даже если ему вернуть первоначальную среду и условия обитания» или как «Организм никогда не возвращается в точности к прежнему состоянию, даже если он оказывается помещенным в условия существования, идентичные тем, в которых он жил ранее ... он всегда сохраняет некоторый след промежуточных стадий, через которые он прошел*» [6].
То есть, если сейчас климат на Земле вдруг станет теплым и влажным, как в мезозойскую эру, динозавры на Земле в точно таком же виде, в каком они были, уже не появятся. Однако, возможность возвращения исчезнувших ранее у организмов признаков такой трактовкой уже не исключается.
*Борис Михайлович Житков писал об этом: «Вероятно, что организм, если можно так выразиться, ничего не забывает. Он хранит в себе факторы всех признаков всей линии своих предков, и при условиях благоприятствующих древние признаки могут вновь вступать в жизнь сразу или постепенно». [7]
Современные же трактовки закона необратимости эволюции становятся еще менее строгими: согласно Ричарду Докинзу, этот закон "на самом деле просто утверждение о статистической невероятности следования в точности одной и той же эволюционной траектории дважды (или, действительно, любой конкретной траектории) в любом направлении" [8].
Другими словами, чисто теоретически организм, если он попадёт в первоначальные условия обитания, может вернуться в свою предковую форму, но это событие настолько маловероятно, что вряд ли это когда-либо случится в объективной реальности и поэтому проще сказать, что это невозможно.
Почему это маловероятно, объясняет исследование 2009 года, посвященное эволюции структуры белка.
В нём изучался гормональный рецептор, который способен связывать лишь один гормон с белком. Родовой белок, от которого произошёл данный рецептор, мог связывать два гормона с этим белком, но в нём аминокислоты сменились на те, которые препятствуют связыванию второго гормона. После данного изменения в этом рецепторе произошло ещё несколько других нейтральных модификаций, которые не влияют на связывание гормонов. Однако, когда авторы исследования попытались вернуть рецептору способность связывать два гормона с белком, эти на первый взгляд нейтральные модификации дестабилизировали состояние белка и ничего не получалось.
В итоге, учёные пришли к выводу, что для того, чтобы рецептор эволюционировал в обратном направлении и восстановил свою способность связывать два гормона, сначала чисто случайно, без давления отбора должно произойти несколько независимых мутаций, которые откатят эти нейтральные модификации. [9]
Вероятность данного события уже является крайне низкой, а ведь мы говорим про изменение всего лишь одного белка, тогда как в процессе эволюции вида происходят миллионы и миллиарды подобных изменений, откат которых становится в миллионы и миллиарды раз менее вероятным.
Понравилась заметка? Поддержи бедного автора копеечкой: 2202 2023 6224 3770 (Сбер).
Источники:
[1] Дарвин Ч. «Происхождение видов», (1939);
[2] Dollo Louis. «Les lois de l'évolution» // Bull. Soc. Belge Geol. Pal. Hydr., VII: 164 – 166, (1893);
[3] Michael F. Whiting, Sven Bradler & Taylor Maxwell. Loss and recovery of wings in stick insects // Nature, 421: 264 – 267, (16 January 2003);
[4] John J. Wiens. Re‐evolution of lost mandibular teeth in frogs after more than 200 million years, and re‐evaluating dollo's law // Evolution, 65 (5): 1283 – 1296, (May 2011);
[5] Klimov Pavel & Oconnor Barry. Is Permanent Parasitism Reversible? - Critical Evidence from Early Evolution of House Dust Mites // Systematic biology, 62, (2013);
[6] Gould S. J. Dollo on Dollo's law: irreversibility and the status of evolutionary laws // Journal of the History of Biology, 3 (2): 189 – 212 (1970);
[7] Житков Б.М. «Возрастная изменчивость и эволюция», М. (1922);
[8] Dawkins, Richard. «The Blind Watchmaker», W. W. Norton, (1986);
[9] Bridgham Jamie T., Ortlund Eric A., Thornton Joseph W. An epistatic ratchet constrains the direction of glucocorticoid receptor evolution // Nature, 461 (7263): 515 – 519 (2009);
10) Семёнов Ю.И. «Как возникло человечество», Изд. 2-е с нов. предисл. и прилож., М.: Гос. публ. ист. б-ка России, 790 с, (2002).