Как ДНК-технологии мешают теории эволюции
Когда ДНК-технологии стали набирать силу, одними из первых, кто им обрадовался, были специалисты, занимающиеся филогенезом, то есть эволюцией, происхождением видов, родственными связями между разными группами живых организмов, — в общем, те, кто восстанавливает историю жизни на Земле.
Ещё бы они не обрадовались! Те же родственные связи между видами теперь можно было бы определить гораздо быстрее и проще, сравнив последовательности ДНК.
Сейчас, однако, учёные уже сами не знают, куда деваться от этих ДНК-технологий. Дело не столько в огромном количестве информации, сколько в том, что данные начинают противоречить другу другу. В последнее время всё чаще появляются статьи, опирающиеся на одни и те же ДНК-технологии, но при этом с кардинально противоположными выводами. Так, исследователи до сих пор не могут разобраться с генеалогией губок: одни говорят, что губки — это чуть ли не предки двустворчатых моллюсков, другие — что они отпочковались от независимой ветви на филогенетическом древе моллюсков, а потому современных моллюсков нельзя выводить от губок.
Проблема родственных связей губок и моллюсков в том, что указанные три группы животных развивались одновременно очень быстро и при этом очень-очень давно. (Рисунок Antonis Rokas / Vanderbilt University.)
Проблема противоречащих друг другу эволюционно-генетических данных привлекла внимание Леонидаса Салихоса и Антониса Рокаса из Университета Вандербильта (США). Учёным удалось её решить, о чём они сообщили в уважаемом журнале Nature. Объектом исследования послужили дрожжи: авторы работы проанализировали более тысячи генов (примерно 20% генома дрожжей) у двадцати трёх видов этих грибов. Секрет заключался в одновременном анализе и сопоставлении: оказалось, что история индивидуального гена отличается как от историй его «соседей по геному», так и от истории развития всей их совокупности.
Молекулярные методы исследования, по словам Салихоса и Рокаса, дают осечку тогда, когда с их помощью исследуют периоды очень быстрого видообразования. Взять, к примеру, так называемый Кембрийский взрыв, случившийся примерно 540 млн лет назад: в это время на Земле возникло великое множество новых видов, причём без очевидных предшественников. До этого, примерно 580 млн лет назад, организмы на Земле были довольно простыми, одноклеточными, в лучшем случае образующими колонии. То есть эволюция, видообразование во время Кембрийского взрыва ускорились чрезвычайно.
Много дискуссий вокруг молекулярно-генетических данных возникает как раз относительно таких периодов, когда древо жизни начинает интенсивно ветвиться. Проблема в том, что (как уже сказано) в этот момент развитие разных блоков генома идёт с разной скоростью, и, взятые по отдельности, они противоречат общей картине развития. То есть, например, один вид в целом родствен другому, а вот какая-то группа генов у него ближе уже третьему виду.
Это, разумеется, не повод отказываться от ДНК-технологий в эволюционных исследованиях, просто нужен ещё какой-то инструмент для их тщательной обработки. Исследователи как раз и предлагают в статье математический метод, который позволил бы сгруппировать молекулярно-генетические данные по их эволюционной роли, вместо того чтобы относиться одинаково ко всем им. Однако при этом авторы оговариваются: чем дальше в глубь веков, тем вообще менее надёжными становятся данные, полученные с помощью ДНК-технологий. Поэтому совсем уж седую древность лучше изучать с помощью радиоизотопного анализа, который с куда большей чёткостью определит время появления той или иной группы ископаемых организмов.
Подготовлено по материалам Университета Вандербильта.
