Читать «Эволюция всего» онлайн - страница 30

Астрономическая невероятность?

В ДНК обнаружены убедительные доказательства постепенного и ненаправленного формирования молекулы опсина в процессе последовательных изменений. Однако остаются загадки математического плана. Молекула опсина состоит из сотен аминокислотных остатков, последовательность которых определяется соответствующим геном. Если бы кто-то захотел найти такую последовательность гена опсина методом проб и ошибок, понадобилось бы очень много времени или очень много рабочих рук. Учитывая, что белки состоят из 20 типов аминокислот, молекула белка из сотни аминокислотных остатков может существовать в виде 10¹³⁰ различных последовательностей. Это намного больше, чем число атомов во Вселенной и чем время в наносекундах, прошедшее после Большого взрыва. Так что невозможно, чтобы естественный отбор привел к возникновению молекулы опсина с нуля, как бы долго он ни работал с каким угодно количеством организмов. А опсин – лишь один из десятков тысяч белков организма.

Скажете, это очередное отклонение Лукреция? И приходится заключить, что комбинаторное разнообразие возможных белков не позволяет эволюции выбрать правильные? Нет, нет и нет. Мы знаем, что все человеческие изобретения редко возникают «из ничего» и что переход от старой технологии к новой, «уже возможной», происходит за счет рекомбинации существующих элементов. Таким образом, этот переход осуществляется за счет небольших постепенных изменений. То же самое справедливо для естественного отбора. Так что математика ведет нас по ложному следу. Часто в качестве аналогии приводят сборку самолета: «Боинг-747» не может возникнуть под действием смерча на свалке металлолома, его собирают, присоединяя новые заклепки к существующей конструкции. Одно важное открытие позволяет лучше понять задачу естественного отбора.

Несколько лет назад в лаборатории Цюриха Андреас Вагнер попросил студента Жоао Родригеса проанализировать степень изменения карты различных метаболических сетей при изменении всего одной метаболической стадии, используя для этого мощнейшую компьютерную систему. В качестве объекта исследований был выбран метаболизм глюкозы у обычной кишечной бактерии. Задача исследователя заключалась в изменении одной стадии всей метаболической цепи таким образом, чтобы система по-прежнему работала, то есть бактерия по-прежнему могла производить из глюкозы примерно 60 различных соединений. Так что же можно изменить? В различных организмах существуют тысячи путей метаболизма глюкозы. Сколько из них различаются всего на одну стадию? В первой серии экспериментов Родригес обнаружил, что может изменить 80 % стадий в тысяче различных метаболических путей (всегда изменяя за один раз лишь одну стадию и сохраняя при этом функциональность всей системы). «Когда Жоао показал мне результаты, я не поверил, – писал Вагнер. – Решив, что это чистая случайность, я попросил Жоао произвести множество других случайных замен, тысячу замен, каждый раз сохраняя суть метаболического процесса и каждый раз в ином направлении». Тот же результат.