Было ли у нас время для эволюции?

БЫЛО ЛИ У НАС ВРЕМЯ ДЛЯ ЭВОЛЮЦИИ?                                                          

Вместо предисловия

Уважаемый Любознательный Читатель! Если тебе интересны вопросы науки, эта статья для тебя! Если ты, споткнувшись о цифры и формулы, решишь, что материал слишком сложен, не пугайся: он не труднее обычной статьи научно-популярного журнала «Наука и жизнь», а уровня знаний по биологии в пределах программы средней школы для понимания будет вполне достаточно. Расчитай, дочитай до конца — и будешь приятно удивлен и своей любознательности, и умению понять некоторые интересные вещи.
Впервые этот материал был анонсирован мною в первой части «Сказов про бизнес» (рассказы сибирского предпринимателя) более четырех лет назад. Часть так и называлась: «Сказ про сферы деятельности и друга моего Рудаля, оные прошедший».
Пару слов о нас, корешах-татарстанцах. Оба родились в Татарстане:  я — в Казани, Рудаль — в Сабинском районе. Оба с разницей в курс закончили биофак Казанского университета, физиолого-генетический поток (я — кафедру микробиологии, он (с отличием) — кафедру генетики). Оба получили государственное распределение во Всесоюзный НИИ Молекулярной биологии НПО «Вектор» под Новосибирском (наукоград Кольцово, недалеко от Новосибирского Академгородка). Я успел защититься, Рудаль — нет, зато он раньше меня дорос до должности старшего научного сотрудника, хотя и без ученой степени. Впрочем, всё это подробно изложено в «Сказах».
Да, судьбе угодно было распорядиться таким образом, что из науки нам обоим пришлось уйти — «спасибо» лихим девяностым. Но биология-матушка, как первая любовь, «навсегда осталась в наших сердцах»... Ведь быть бывшим биологом так же невозможно, как, к примеру, бывшим русскоязычным. Это — навсегда. Изредка перелистывая свой «диссер», защищенный более двадцати лет назад, грустно вздыхаю: надо ж, черт возьми, умный-то какой был (обычно в постах и электронных письмах в этом месте ставится «смайлик»)...
Далее цитирую концовку эпилога первой части упомянутого «Сказа»: «образованность и научное прошлое Рудаля материализовались еще в одной неожиданной сфере приложения его могучего интеллекта: новаторском развитии теории эволюционного процесса. Весь длительный период «хождения в бизнес», который Рудаль, как и я, считает вынужденным явлением, он не «выключал» головы, обдумывая на досуге серьезнейшие вещи. На моих глазах Рудаль сперва изложил постулаты, а затем набросал, в виде статьи, тезисы новой теории «абсолютно шумового гена». Я не исключаю, что это произведет, извините за каламбур, революцию в теории эволюции, и его имя прогремит и без моего Сказа».
Сколько раз мы сидели с ним в его берлоге и, хлебнув пивка и небрежно сдвинув в сторону вороха накладных и счетов-фактур, «скрещивали шпаги» за теорию эволюции! Сколько раз, словно перескочившие на другую орбиту электроны, забывались, отрешившись от круговерти текущих дел. И чем выше был взлет мысли, тем тягостнее возвращение в рутинную повседневность коммерции... Но... жизнь — есть жизнь.
И вот итог — эта статья! Я вовсе не претендую на соавторство, мне просто приятно осознавать, что в процессе споров, видимо, подбрасывал кое-какую пищу для размышлений моему любимому татарину, а потом что-то советовал, редактировал статью, малость адаптировал ее для небиологов.
Дальше почти что по Булгакову: «настал час, когда надо было покинуть тайный приют и выйти в жизнь...» Нет, жизнь на этом, в отличие от Мастера, «не закончилась». Но как заставить во всеуслышание прозвучать эту статью? Я дольше Рудаля проработал в науке, потому и связей имел побольше — по десяткам электронных адресов полетели письма со статьей. Среди адресатов были и весьма уважаемые биологи и химики с докторскими степенями и профессорскими должностями. Многие, большое спасибо, откликнулись. Общий тон ответов был следующим: «М-да, интересные мысли, автор — молодец! Надо же, погрязнув в коммерции, сохранил способность мыслить! Но кто ж всё это проверит?» И всё.
Понятно, что проверка любой гипотезы требует экспериментальных подтверждений, ибо общеизвестно: «суха теория, мой друг...» В нашем случае для этого потребовалась бы работа, как минимум, хотя бы одного научно-исследовательского института. Кто же станет этим заниматься? Тем более, что автор не академик и даже не олигарх. Стоит также отметить: никто из откликнувшихся адресатов теорией эволюции профессионально не занимался — у меня попросту нет таких знакомых. Хотя в среде биологов самых разных научных дисциплин всегда считалось хорошим тоном порассуждать за эволюцию — это сродни неистребимому желанию образованных людей поговорить в хорошей компании, особенно «под этим делом», за историю и политику. Правда, генетики, к числу которых причисляет себя Рудаль, всегда критически и скептически относились к теории Дарвина.
Потом, как нередко водится, всё это потихоньку заглохло — жизнь, знаете ли, засасывает, а время напластывает. Однако не зря пелось в песне: «Комсомольцы — беспокойные сердца, комсомольцы всё доводят до конца» — состояли же мы оба когда-то в рядах ВЛКСМ! И я вновь решил встряхнуть Рудаля: переведи, говорю, статью на английский и разошли в иностранные журналы — не всегда везет с «пророками в отечестве своем». Ну а я, дескать, баловень пера, попробую, в свою очередь, всколыхнуть широкую читательскую аудиторию на литературных сайтах. Что получится — не знаю. Поблагодарят ли «за попытку» — тоже не знаю. Посмотрим.

                                                                          Муратов П.Ю., 2015 год

Итак...                                                                  
         
БЫЛО ЛИ У НАС ВРЕМЯ ДЛЯ ЭВОЛЮЦИИ?

                                                              Кадыров Р.Г.
                                                                 
Данная статья не основана на экспериментальных данных.
Она основана на несколько ином взгляде на некоторые общие и широко известные факты и цифры. Меня удивляет, что я никогда не встречался именно с таким взглядом на природу вещей, хотя идея лежит как будто бы на поверхности, и эта идея почти сразу же приводит к совершенно неожиданным выводам.

Основные цифры

Известно, что общее число генов человека равно примерно 30 000, известно также, что геном человека содержит примерно 3,3 миллиарда нуклеотидных пар, но при этом только около 5% генома содержит гены, то есть средний ген содержит примерно 5 000 нуклеотидных пар - «генных букв». Поэтому если средний ген представить в виде страницы книги, то это будет примерно похоже на страницу энциклопедии – страница довольно большого формата, набранная мелким шрифтом.
В ходе многочисленных экспериментов было установлено, что вероятность мутации одного гена человека в одном поколении равна примерно 0,00001 (1/105). Умножая это число на примерное число генов человека – 30 000, хотя это и не совсем корректно с точки зрения теории вероятностей, делается вывод: примерно треть всех половых клеток каждого человека несет новую мутацию. Вначале хочется закричать от ужаса: кругом мутанты! Но потом успокаиваешься – с другой стороны, зато какой богатейший материал для естественного отбора! Да еще если учесть тот факт, что древний человек возник примерно один миллион лет назад, а, может быть, и два миллиона лет назад, то кажется вполне справедливым расхожее хрестоматийное выражение, типа «и так постепенно, за миллионы лет эволюции, за счет постепенного накопления самых незначительных изменений, которые давали бы хоть небольшое преимущество для выживания вида, и т.д. и т.п.»... Вполне справедливыми кажутся идеи, что «время для эволюции у нас было».
И наоборот, удивляет способность многих животных, скажем, крокодилов, оставаться практически неизменными в течение многих миллионов лет, и это при таком-то огромном количестве мутаций! Объясняют это тем, что естественный отбор играет двоякую роль: с одной стороны – творческую, новаторскую, с другой – стабилизирующую, удаляя из популяции почти все мутации, особенно если популяция оказалась «удачной» и если условия ее существования мало менялись.

Поведение единичного гена человека в ходе эволюции

Рассмотрим, однако, ситуацию более детально, и, для начала, возьмем всего один-единственный ген. Прежде, чем приступить к анализу, сделаем еще некоторые теоретические допущения.

1. Будем считать, что древний человек возник ровно один миллион лет назад.
2. Древний человек возник от очень небольшого числа прародителей. Лучше всего, от двух – предположим даже, Адама и Евы. Будем считать, что, по крайней мере, наш единичный ген был одинаковым у всех представителей первой популяции первых людей.
3. Будем считать, что среднее время одной генерации человека составляет ровно двадцать лет. Это означает, что за один миллион лет сменилось 50 000 поколений. Отсюда также следует, что каким бы сложным и запутанным ни было генеалогическое древо каждого из ныне живущих людей, каждый является потомком Адама и Евы в пятидесятитысячном поколении.

Зададимся вопросом, что произошло бы с нашим единичным геном  за один миллион лет (т.е. за все время существования человека, как биологического вида), если бы по этому гену не велся стабилизирующий отбор?
Первое впечатление – такой ген при таком количестве мутаций да еще за миллион лет должен быть просто разнесен в клочья, разрушен до неузнаваемости и должен представлять из себя полную бессмыслицу. Если опять же сравнить ген со страницей книги, то за миллион лет непрерывных бомбардировок со стороны мутаций такая страница должна была бы выглядеть как совершенно бессмысленный набор букв.
Можно ли надеяться найти данный единичный ген в первозданном виде хотя бы у одного из ныне живущих людей?
А какова вероятность того, что, скажем, лично у меня данный единичный ген сохранился в первозданном, так сказать, «идеальном», виде и не испытал ни одной мутации за все миллион лет, пока меняли друг друга все пятьдесят тысяч поколений моих непосредственных предков? Кажется, что вероятность этого события должна быть ничтожно малой.
И все же проверим.

Вероятность мутации этого гена в одном поколении равна 0,00001. Вероятность же того, что данный ген в одном поколении одного человека не испытает ни одной мутации равна 1 минус 0,00001, то есть 0,99999. Вероятность того, что «идеальный» ген не испытает ни одной мутации в двух последовательных поколениях одного человека – 0,99999*0,99999. А вообще, чтобы определить вероятность того, что «идеальный» ген не испытает ни одной мутации в N поколениях, необходимо 0,99999 возвести в степень N – в нашем случае N=50 000 (количество поколений за миллион лет существования человека, как биологического вида). Итак, считаем.
Получаем, что 0,9999950000=0,60 (не совсем 0,60, но очень близко к этому).

Не знаю, как вы, но я просто остолбенел от этой цифры.

Что означает эта цифра?
Это значит, что у 60% ныне живущих людей данный, изначально заданный единичный ген ни разу не испытал ни одной мутации за все один миллион лет эволюции, которые были отведены человеку. Он пришел к ним напрямую («от Адама и Евы»), и даже при отсутствии стабилизирующего отбора, отсеивающего мутации, «идеальный» ген сохранился в первозданном, «идеальном» виде у 60% особей биологического вида «человек», и это при том, что я