e.a. katrukha blog

Со всем перечисленным инструментарием она быстро соберет информацию о часах в организмах человека, мыши, мухи, гриба и растения. Их принято называть циркадианными часами, от латинских слов circa – приблизительно и dies – день. Как они устроены? Сделаны ли они из специальных материалов, неизвестных человечеству? Работают ли они на принципах, не подвластных нашему пониманию? Является ли каждый из экземпляров циркадианного хронометра уникальным актом творения, отличающимся от всех остальных? Есть ли в их устройстве какие-либо намеки в отношении их создателя? Настолько ли их конструкция выходит за пределы человеческого воображения в своей уникальности, сложности и совершенстве, что она никогда не смогла бы появиться за счет постепенных изменений ее частей вследствие действия случайных мутаций и, затем, отбора? Или же в ней заключен сюрприз, неожиданный проблеск подтверждения ее создания путем естественных причин?

Созданные человеком часы, как и часы биологические, работают путем преобразования непрерывного процесса в периодически повторяющийся процесс. Хотя этот принцип является общим, внутреннее устройство совершенно различно. Китайские водные часы одиннадцатого столетия основаны на периодическом наполнении и опустошении сосудов, привязанных к ободу колеса, погруженного в текущую с постоянной скоростью воду. Движение маятника дедушкиных часов поддерживается за счет слабых толчков от подвешенных гирь. Тикающий ход наручных часов обеспечивается распрямлением заведенной пружины. В кварцевых часах электрический ток заставляет кристалл вибрировать на определенной частоте. Хотя все из упомянутых конструкций преобразуют непрерывный процесс в периодический, общих частей у этих измеряющих время механизмов не так уж много.

В отличии от сделанных людьми часов, циркадианные часы из совершенно различных организмов используют одни и те же материалы и принципы работы. Изучая составные части биологических часов, современная Пейли обнаружила бы, что во-первых, большинство этих деталей используются повсюду в организме (причем совсем не для измерения времени) и во-вторых, что они совершенно не уникальны. Все внутренние хронометры сделаны из белков (протеинов), причем заметная часть белков напоминает другие протеины. Больше того, когда она сравнит составные детали часов плодовой мушки и мыши, она обнаружит, что многие из них одинаковы, хотя используются немного по-разному в двух схемах. Взаимодействия между отдельными компонентами не строго совпадают, однако часы по-прежнему демонстрируют периодическое поведение. Как будто белки и кодирующие их гены выступают в роли отдельных транзисторов, способных работать в различных электрических цепях часов мыши или мухи.

Таким образом, циркадианные часы заметно отличаются от механических, в которых каждая деталь сделана для выполнения строго одной функции. Сконструированные человеком часы используют разные принципы для получения одного результата. Все циркадианные часы используют одни и те же принципы. Появление нового при конструировании человеческих часов требует ряда независимых изобретений. Появление нового в биологических часах, кажется, скорее происходит за счет итеративных изменений одного общего исходного механизма.

Не имеет значения, что именно будет изучать молодая Пейли: нервную систему, развитие эмбрионов или поведение клеток. Она везде найдет примеры множественного и измененного повторного использования одних и тех же компонент. Свойства этих компонент только способствуют их повторному использованию, новому применению и безудержному изобретательству. Она не обнаружит бесконечного разнообразия сложных объектов, выполняющих строго определенные функции, что потребует привлечь высшего Разумного Создателя для объяснения их происхождения. Она даже не соблазниться встать на этот путь, настолько велико будет ее восхищение организмами, способными создать сложнейшие конструкции, имея под рукой всего лишь ограниченный набор клеточных компонент.

Несомненно, похожее чувство озарения возникло у многих биологов в 2000 году, после публикации «грубого наброска» последовательности всего человеческого генома. Именно тогда стало понятно, что у нас 22500 генов, лишь в шесть раз больше, чем у бактериальной клетки, самого простого из известных самостоятельных организмов. Как можно достичь нашей сложности строения, имея в распоряжении настолько малое число генов? Следом, в течении следующих нескольких лет, было проведено исследование и сравнение геномов бактерий, грибов, растений, рыб и мышей. Выяснилось, что многие гены у этих несопоставимых видов сходны и вероятно, унаследованы от дальних предков. Как могут быть объяснены различия в анатомии, физиологии и поведении, если большое количество генов настолько похожи?

Юная Пейли делает вывод: ответ на этот вопрос заключается в многоцелевом использовании консервативных составляющих. Поразительной является не способность измерения времени. Поразительными являются разнообразные белковые компоненты и пути их регуляции, которые позволяют легко сооружать из них разными способами сложные конструкции. В терминах числа составных компонент и путей их взаимодействия, живой организм определенно является более сложной системой в сравнении с механическими часами. Но сложность заключается в создании устройства, удобного для многоцелевого использования и дальнейших изменений, а не в построении конструкции для выполнения одной единственной цели. В конце концов, молодая Пейли пришла бы к выводу, что для биологических часов нет необходимости в создателе человеческой природы или же в божественном Создателе, скорее, необходимость в чем-то ином. Назовем это созданием биологической новизны по естественным причинам.

Эта история двух путников на пустыре ведет нас к самому сердцу книги. Мы начнем с места, где молодая Пейли нас покидает – с вопроса о происхождении сложной жизни. Мы проведем исследование того, как за последние десять лет у всемирного сообщества биологов появилось понимание процессов, происходящих в живых организмах (не только измерения времени биологическими организмами). Это понимание пришло от изучения организмов на уровне химических составляющих, их функций и их взаимодействия, со следами эволюционных изменений.

Важнейшим следствием теории эволюции является происхождение сложного и наследуемого изменения в ограниченном наборе компонент. Хотя естественный отбор и занимал мысли эволюционных биологов, исследования истоков изменчивости и появления нового должным образом не проводились. Является ли запас организма по созданию наследуемых изменений достаточно большим, чтобы предоставить естественному отбору необходимое количество вариантов для возникновения циркадианных часов? Или, еще более дерзкий вопрос, является ли он достаточным для возникновения современного человека из одноклеточного предка за время существования нашей планеты? Для наследующегося изменения необходима мутация в геноме, но это только самое начало рассказа.

Что еще необходимо, чтобы получить достаточную частоту появления вариантов для отбора? Мутация лишь изменяет то, что уже существует. Она не создает новую анатомию, физиологию и поведение из ничего. Поэтому необходимо знать, как часто одна структура может быть преобразована в другую, особенно когда мы имеем дело со структурами сложного строения и разных функций. Теория появления нового может быть построена только при понимании того, как случайное генетическое изменение приводит к полезному нововведению. Только тогда общая теория эволюции Дарвина может быть обоснована на самом фундаментальном уровне.