Евангелие от LUCA. В поисках родословной животного мира - Максим Винарский

Прямая зависимость между темпом смены поколений и скоростью молекулярной эволюции характерна не только для млекопитающих, она обнаружена в других группах организмов и, возможно, является универсальным правилом. Совсем не случайно, что максимальные темпы эволюционных преобразований наблюдаются у микроорганизмов. Чемпионы в этом отношении — вирусы. Как отмечают специалисты, нуклеотидные последовательности вирусных генов, расшифрованные 10–20 лет назад, «являются по сути палеонтологическими данными»^[67]; обладатели этих геномов давно исчезли, и их место заняли мутировавшие потомки.

Помимо этой особенности существует множество других тонкостей, нюансов и «подводных камней», которые обязательно надо учитывать, датируя события прошлого с помощью данного метода. Довольно много копий сломано по поводу того, что сама скорость хода молекулярных часов может изменяться во времени даже в пределах одной генеалогической линии. Интересно представить, например, что если величина радиационного фона на Земле или в конкретном регионе нашей планеты испытывала в прошлом серьезные колебания, то и интенсивность накопления мутаций могла меняться на протяжении геологического времени. Тогда любые расчеты, основанные на данных о современном темпе мутирования, могут давать красивые, но совершенно бессмысленные для науки результаты…

Вот почему всегда, когда это возможно, молекулярные филогенетики стараются «откалибровать» свои генетические хронометры, используя независимые способы датировки одних и тех же эволюционных событий. Чаще всего это делается на основе палеонтологических данных. Возраст ископаемых, выраженный количеством лет, можно определить с помощью радиоизотопного анализа и других геологических данных, и, как мы видели выше, этот метод работает с большей точностью, чем молекулярные часы. Зная, сколько миллионов лет назад жил предполагаемый общий предок двух или более групп современных организмов, можно оценить точность хода молекулярных часов и внести необходимые поправки в расчеты. Здесь, как и во многих других областях науки, работает важный методологический принцип — чем больше независимых источников информации мы привлекаем, тем надежнее и достовернее становятся наши расчеты и оценки, особенно количественные.

Идея молекулярных часов была выдвинута более полувека назад. С тех пор методы расшифровки и анализа нуклеотидных последовательностей значительно усовершенствовались. В первые десятилетия существования молекулярной филогенетики расшифровка генетического текста, записанного в ДНК, была занятием для очень терпеливых и, добавлю, не бедных ученых. В те годы стоимость таких работ была астрономически велика, а точность датировок крайне невысока. Лишь считаные научные коллективы в мире могли проводить подобные исследования; почти каждая новая статья в области молекулярной филогенетики становилась сенсацией и нередко не столько давала ответы на имеющиеся вопросы, сколько ставила новые проблемы. В наши дни подобные исследования сделались рутинными; расшифровкой и анализом генетических последовательностей живых организмов заняты тысячи лабораторий на всех континентах.

Еще в конце прошлого века «молекулярные» оценки времени дивергенции даже для очень хорошо изученных групп животных могли быть удручающе противоречивы. Возьмем одно из важнейших событий в эволюции млекопитающих — расхождение генеалогических линий сумчатых и плацентарных. Одни авторы считали, что оно произошло «всего» 104 млн лет назад, а другие «удревняли» его до 218–257 млн лет назад. Разница более чем в два раза!^[68] Замечу, что оценка абсолютного возраста нашей планеты, сделанная еще в середине 1950-х гг. с помощью радиоизотопного анализа, оказалась настолько точной, что до наших дней подверглась лишь незначительному пересмотру.

Но метод молекулярных часов становится все более точным, исследователи постоянно проводят «работу над ошибками». Высочайшими темпами растет объем генетической информации, используемой для анализа. Полинг и Цукеркандл, разрабатывая концепцию молекулярных часов, располагали данными по эволюции всего двух генов — гена, кодирующего белок гемоглобин, и гена цитохрома с. Современный филогенетик оперирует результатами расшифровки целых геномов, то есть буквально тысячами и десятками тысяч генов. Растет вычислительная мощность компьютеров, способных за кратчайшее время обрабатывать гигабайты информации и тестировать буквально миллионы различных филогенетических древ.

Постепенно контуры универсального древа жизни становятся все более и более четкими. И хотя до полного решения всех проблем еще далеко, молекулярные филогенетики не сомневаются, что поставленная Геккелем грандиозная задача полной реконструкции родственных отношений между всеми организмами (по крайней мере, живущими в наши дни) будет рано или поздно выполнена. Хочется верить, что это произойдет еще до середины текущего столетия.