От англ. evolution* < лат. “e” (э) – раз и volvere – крутить**. Буквально, разворачивание, развёртывание. Неотъемлемое свойство материи. Обычно эволюцию рассматривают как процесс постепенного необратимого исторического изменения (развития) живой природы. При этом эволюция видов идёт одновременно с эволюцией экосистем, в которые они включены. В основе эволюции лежит преемственность поколений, а в основе преемственности – репликация ДНК и деление клеток. Считается, что если бы ДНК копировалась всегда точно, то никакой эволюции бы не было? (см. Транспозоны, Alu-повторы). Главным условием, приведшим к эволюционному процессу, ведомому естественным отбором (который представляет собой основное орудие эволюции), было биоразнообразие, возникающее как следствие изменений внешней среды (и в первую очередь, климата), происходящих под влиянием постоянно протекающих процессов континентального дрейфа, или внезапно возникающих в результате глобальных катастроф (см. Биоразнообразие, Естественный отбор). Эволюцию невозможно представить без многократно повторявшихся в истории Земли гигантских катастроф, прежде всего климатических, включая многочисленные ледниковые периоды, из которых важнейшим для эволюции было оледенение, случившееся около 650 млн. лет назад. Возможно, что эта эпоха оледенения положила начало развития многоклеточных организмов; без всемирного оледенения до сих пор на планете не было бы ничего, кроме бактериальной слизи. Многоклеточность привела к появлению нарастающей сложности, которая, получается, была ответом на не очень благоприятные условия для существования жизни на Земле. Кроме того, события далёкого прошлого заставляют нас задуматься о великой роли случайностей в эволюционном процессе, которые могут привести к вымиранию даже очень многочисленных и господствующих групп организмов. Достаточно вспомнить катастрофу, случившуюся около 65 млн. лет назад в конце мелового периода, стёршую с лица Земли динозавров***. Однако их вымиранию способствовало уже произошедшее ещё до падения астероида сокращение морфологического биоразнообразия, затронувшее, в том числе, и наиболее многочисленных травоядных – птицетазовых рогатых и утконосых динозавров. Следует отметить, что у эволюции не было и нет никаких планов, она может внезапно изменить свой ход и своё направление.
Биоразнообразие уже существовало во времена первых одноклеточных организмов, становясь источником рекрутирования наиболее жизнеспособных форм. В основе биоразнообразия лежит генетическая изменчивость****, благоприятствующая или, напротив, мешающая выживанию и успешному воспроизводству, а внешние факторы осуществляют отбор наиболее приспособленных генетических вариантов. Точнее, эволюция – это трагическая история постоянной выбраковки (именно, выбраковки “плохих”, а не поддержки “хороших” вариантов) и переделки живых существ, через их стремление к совершенствованию (отнюдь, не только через усложнение, поскольку эволюция часто сопровождается утратой какого-то признака), всегда граничащее с риском исчезнуть навсегда. В то же время именно “оправданный риск” и помогает организмам выживать в большинстве случаев. Перспективен только тот, кто способен изменяться*****, кому доступно адекватное среде преобразование, обеспечивающее выживание и, главное, репродуктивный успех. Интересно, что Природа в процессе эволюционных изменений стремится использовать уже существующие структуры, т. е. в философском смысле не умножает число сущностей, а, напротив, создав какой-нибудь уникальный “инструмент”, старается его унифицировать и диверсифицировать. Говоря современным языком, эволюция имеет дело с пакетами информации и ничего не изобретает заново. Различное строение тела у животных – это только вариации одной хорошо апробированной схемы. В процессе эволюции преобразование тел животных идёт исключительно через изменение механизмов, управляющих их строительством. При этом существует общая закономерность, понятая только недавно, и заключающаяся в том, что эволюция скорее идёт на уровне регуляторных, а не структурных генов (т. е. последовательностей нуклеотидов, кодирующих белки). Как показывают данные сравнительной геномики, структурные гены мыши и человека могут иметь совершенно одинаковые кодирующие участки (см. Генетические регуляторы, Эврибионты). Поэтому эволюция, скорее, – это поиск и закрепление удачных для данной формы организмов сочетаний генов и способов регуляции их активности. Главное, к чему стремится эволюция, – это то, чтобы всё работало и работало хорошо!
Эволюция может менять не только форму организмов, но и затрагивать их поведение, увеличивая или уменьшая, например, агрессивность в завоевании территорий при гнездовании у птиц, что было показано при сравнении особенностей гнездования у двух видов американских дроздовидных птиц-сиалий (см. Агрессивность). И, наконец, эволюция – это во многом и совершенствование форм кооперации организмов, начиная от микроорганизмов и заканчивая человеком, для эволюции которого разнообразные формы кооперации оказались решающими инструментами выживания.
Если говорить отдельно об эволюции человека, то мы – это последнее счастливое звено в непрерывной цепочке роковых случайностей, поскольку нас могло и не быть. Скорее всего, для человека главным условием эволюционного успеха стало не столько изменение наследственной информации, сколько приобретаемые и передаваемые из поколения в поколение при помощи языка знания и умения. Но, если исходить из организационной структуры генома человека, то следует подчеркнуть, что человечество вряд ли уже испытало все превратности своей эволюционной судьбы. Кроме того, интересно вспомнить, что именно у человека появились странные особенности (если хотите, свойства), которые вряд ли можно назвать нужными для выживания, такие как, например, способность мечтать и верить, да и любовь будет из того же разряда! Хотя нет, возникновение любви и привязанности имеет под собой биологическую основу (см. Моногамия). Обобщая, можно сказать, что эволюция – это всегда поиск компромиссов, в процессе которого что-то приобретается и что-то теряется. Например, люди утратили способность синтезировать аскорбиновую кислоту и абсолютное большинство генов, кодирующих обонятельные рецепторы (см. Псевдогены).
Многие учёные уверены в том, что на ранних этапах существования Земли, ДНК из открытого космоса могла попадать на незащищённую планету с метеоритами, кометами и космической пылью, которой ежедневно Земля собирает до 100 тонн. Недавно было показано, что кольцевые молекулы ДНК (плазмиды), помещённые на внешний корпус возвратного блока высотных ракет (Международный проект, миссия TEXUS-49) полностью сохраняли свою активность, пережив космические условия и прохождение через атмосферу.
Итак, на лицо важнейший факт истории жизни на Земле – возникшее в результате эволюции величайшее морфологическое разнообразие организмов, обладающих не менее великим разнообразием отправляемых функций (физиологическое разнообразие). А в основе всего этого биоразнообразия лежит одна и та же клетка с её неизменным принципом гомологичности (см. Клеточная теория). Выходит, что изменчивость и адаптивность покоятся на основательном и буквально “железобетонном” консерватизме. Эволюция не стремится к оптимальности, ей необходимо только чтобы всё работало. И в этом заключается один из парадоксов её величества Эволюции, поскольку в природе почти нет никаких абсолютных констант. Она изменчива и неповторима, и в этом заключается основной смысл эволюции.
*Термин “эволюция” впервые применил английский биолог М. Хейл (M. Hale, 1677). Он его использовал как понятие, объединяющее индивидуальное и историческое развитие живых организмов.
**Сравните, слово револьвер.
***Автором астероидной теории вымирания динозавров является калифорнийский геолог Уолтер Альварес (Walter Alvarez), обнаруживший иридиевую аномалию в итальянской провинции Умбрия, в ущелье недалеко от поселения Губбио (Science, 1980).
****Иначе, неопределённая изменчивость (примером такой изменчивости могут быть черепахи с Черепашьих островов архипелага Колон с длинными и короткими шеями). Следует подчеркнуть, что изменчивость, связанная с мутациями, лежит, скорее, в основе эволюции вирусов и бактерий, хотя и у них могут происходить резкие геномные перестройки за счёт привнесения чужеродного генетического материала. Эволюционная изменчивость у эукариотических организмов – это, скорее, рекомбинации генов, изменения в их регуляторных системах, приводящие к возникновению новых генных сетей или генов с изменённой регуляцией экспрессии. По-видимому, важнейшую роль в эволюции эукариотических организмов играют подвижные генетические элементы – транспозоны и эндогенные вирусы, перестраивающие геномы или их отдельные участки. Не следует сбрасывать со счетов и вирусы (особенно ретровирусы), способные мутировать с огромной скоростью и привносить в геномы клеток-хозяев новый генетический материал. Наконец, возможно и эволюционное участие паразитических микроорганизмов.
*****В то же время существует множество организмов, не изменяющихся в течение десятков и даже сотен миллионов лет! (см. Персистирующие формы, ЛУКА, Рефугиумы).
Эволюция – это искусный старьёвщик-перелицовщик, использующий одни и те же лоскутки тканей, поэтому живые организмы, как лоскутные одеяла, такие разные, но всегда похожие на других. В эволюции нет по-настоящему переходных форм, курица она появилась сразу из яйца птичьего динозаврв.