За два с лишним века теорию эволюции Ламарка опровергали неоднократно, но каждый раз она оживала вновь, причем не в усовершенствованной, более современной ипостаси, а в своем исходном, без малейших поправок и оговорок, виде, в каком Ламарк ее сформулировал в «Философии зоологии» 210 лет назад. Редкий, если не уникальный случай в истории науки.
Фото: Геннадий Гуляев, Коммерсантъ / купить фото
Благодаря хрестоматийному примеру Ламарка с жирафом, который тянется за листьями деревьев и потому у него длинная шея, суть теории эволюции Ламарка знают, наверное, все. Если изложить ее простыми словами, то жирафы, которые особенно старательно тянут шею, рождают потомство с более длинной шеей, чем у ленивых сородичей.
Или, если дословно: «Обстоятельства приводят к тому, что состояние индивидуумов становится для них обычным и постоянным, и внутренняя организация таких индивидуумов в конце концов изменяется. Потомство, получающееся при скрещивании таких индивидуумов, сохраняет приобретенные изменения, и в результате образуется порода, сильно отличающаяся от той, индивидуумы которой все время находились в условиях, благоприятных для их развития». Первое предложение в данном абзаце — это первый закон Ламарка «Упражнения и неупражнения органов». Второе — второй закон Ламарка «Закон наследования приобретенных признаков».
Ламарк революции в науке не вызвал, более того, его теорию почти не заметили. Ученым не понравилась эволюция как результат «хотения животных» (выражение Дарвина). А простые люди и без Ламарка знали, что «каждому воздастся по делам его».
Первое прощание с ламаркизмом
Ситуация изменилась после выхода в свет в 1859 году «Происхождения видов путем естественного отбора» Чарльза Дарвина. Согласно его теории эволюции, все живые существа рождаются разными. Больше шансов дожить до половой зрелости и оставить потомство имеют те, кто родился более приспособленным к конкретной жизненной ситуации. Проще говоря, в борьбе за существование побеждают те, кому посчастливилось родиться уже готовыми к ней. В этом суть естественного отбора — движущей силы эволюции.
Дарвин мало кого оставил равнодушным. Буквально на следующий год Герберт Спенсер примерил законы Дарвина на человеческое общество. Выражение Спенсера survival of the fittest («выживание самого приспособленного») моментально стало мемом, трансформировавшись в постулат «выживает сильнейший», который лег в основу социал-дарвинизма. Тот, в свою очередь, породил целый букет расистских, фашистских и прочих теорий о юберменше («сверхчеловеке» по терминологии Ницше) и унтерменше («недочеловеке» по терминологии Розенберга, повешенного по приговору Нюрнбергского трибунала в том числе и за это).
Понятно, что прогрессивную либеральную мысль такой мета-дарвинизм не устраивал, ей милее была бы парадигма, в которой все рождаются равными и самостоятельно реализуют природные задатки, меняя из поколения в поколение себя к лучшему. Как жирафы Ламарка. И ученые впервые всерьез обратили внимание на его теорию.
Август Вейсман в попытке экспериментально подтвердить закон Ламарка об «упражнении и неупражнении органов» с немецкой методичностью отрезал мышам хвосты и потом спаривал их на протяжении 22 поколений. На это у него ушло четыре года, но хвост у мыши не уменьшился ни на миллиметр. Получилось как в детской сказке: мышка хвостиком махнула, яичко ламаркизма упало и разбилось.
Второе отпевание ламаркизма
К счастью для противников, Дарвин формулировал законы, опираясь на косвенные их доказательства, у него не было ответа на главный вопрос: какова природа изменчивости, что, собственно, наследуется потомством победивших в жизненной борьбе? Или, проще говоря, еще не был известен материальный носитель наследственности — ген, кусочек нити ДНК.
Поиск материального носителя наследственности вышел на передний край биологии. Его обнаружение либо подтвердило бы теорию Дарвина, либо ее опровергло. Но и в том, и в другом случае ученые получили бы инструмент, который позволил бы им управлять эволюцией. Не важно, как именно: либо управлять изменчивостью и отбором, либо, если прав Ламарк, помогать организму «упражнять» непосредственно носитель наследственности, а не органы.
К началу XX века ситуация с материальным носителем наследственности прояснилась: стало ясно, где он локализуется,— в хромосомах. Сформировалась новая наука о наследственности — генетика.
Американец Томас Морган сформулировал хромосомную теорию наследственности. А тот самый Вейсман, который резал мышам хвосты, объединил дарвинизм и генетику в теорию неодарвинизма. Материалом для естественного отбора по Дарвину служили изменения в веществе хромосом — мутации. В каких-либо дополнениях в виде стремления организмов к самосовершенствованию неодарвинизм не нуждался.
Примечательно, что Морган и Вейсман исходно были идейными ламаркистами, тем более убедительным казался окончательный крах ламаркизма.
Мутация генетики
Отныне путь к управлению эволюцией генетикам был ясен. Если материалом для природного отбора были случайные мутации в хромосомах, то надо сделать их неслучайными. Как это сделать, тоже было ясно: подействовать на хромосомы жестким излучением — от рентгеновских до гамма-лучей.
Опыты на мухах дрозофилах подтвердили, что ионизирующие излучения вызывают искусственные мутации, и тем больше, чем выше доза облучения. Но это был ненаправленный мутагенез, он лишь повышал число вариантов вещества наследственности, среди которых могли быть нужные ученым. Но практически все были ненужные и вредные.
Надежду внушал более мягкий по действию на живое вещество химический мутагенез. В этой области лидировала советская генетика. Казалось, еще немного, и с помощью химических мутагенов ученые изменят мир к лучшему. Но как раз в этот момент генетика как наука в Советском Союзе перестала существовать. Ее место занял ламаркизм по-советски — мичуринская биология.
Ламаркизм по-советски
В истории науки часто демонизируют «злого гения» генетики академика Трофима Лысенко. Не было бы его, нашелся бы другой, возможно, еще хуже, биология как наука была обречена в СССР в те годы по более весомой причине.
Страну победившего социализма надо было накормить и вооружить. Если вторая задача была решена — к концу 1930-х годов промышленность СССР по основным показателям вышла на третье место в мире, после США и Германии, то первая решалась со скрипом. А после коллективизации сельского хозяйства в стране опять начались голодоморы.
«Виновных» нашли и покарали, разоблачив нелегальную Трудовую крестьянскую партию и ликвидировав кулачество как класс, но проблемы это не решило. Назначить виновными ученых, препятствующих своей генетикой решению продовольственного вопроса, могли в любой момент. Только в те годы, в атмосфере противоестественного симбиоза энтузиазма первых пятилеток («Мы рождены, чтоб сделать сказку былью») и смертельного страха ученых за себя и своих близких, могла родиться такая химера, как мичуринская биология.
Сам Иван Мичурин, селекционер-самоучка, «упражнял» растения так удачно, что они выживали и плодоносили в непривычных условиях. Он работал методами традиционной селекции, поэтому обходился без знания дарвинизма и ламаркизма и даже законы собрата-селекционера Грегора Менделя считал благоглупостью. Наверное, он удивился бы, если б узнал, что его метод отдаленной гибридизации через посредника легко объясняет наука генетика. Едва ли Мичурин благоговел перед Ламарком, но был уже мертв, когда его «скрестили» с Ламарком под лозунгом «Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее — наша задача».
Гибрид из традиционной селекции и ламаркизма, как и следовало ожидать, оказался бесплодным, но только не для власти, которая еще меньше Мичурина нуждалась в знании о хромосомах и судила о науке даже не по ее результатам, а по презентации результатов, как говорят сейчас. А в искусстве презентаций Лысенко был мастером. Ветвистая пшеница на опытной делянке в Подмосковье, виноград в Воронеже и другие чудеса мичуринской биологии производили нужное впечатление.
Лысенко не стоило большого труда спровоцировать власть на инквизиторскую меру — полный запрет в СССР генетики как науки летом 1948 года. Решением февральского 1947 года пленума ВКП(б) была поставлена задача в течение 1948 года выйти в сельском хозяйстве на довоенные показатели. Сделать это за год было нереально, а запретить лженауку генетику было не только проще простого, но и мудро с аппаратной точки зрения партийных кураторов аграрного сектора. Ученым-мичуринцам расчистили дорогу, как они просили. Если теперь они не справятся, то за все и ответят.
Третьи похороны ламаркизма
Лысенковская разновидность ламаркизма продержалась на плаву вплоть до отставки Никиты Хрущева в 1964 году. Все эти годы советские генетики могли лишь наблюдать со стороны, как окончательно прояснилась природа носителя наследственности — ДНК — и была сформулирована центральная догма биологии.
Согласно догме, информация передается только от ДНК к белку, путь в обратном направлении — от белка к ДНК — закрыт. Или, проще говоря, целенаправленно извне подействовать на ген невозможно в принципе. Этим, казалось, была поставлена жирная точка в истории ламаркизма.
Молекулярные мичуринцы
Но к этому моменту управление эволюцией, будь то на принципах дарвинизма или ламаркизма, стало ученым не интересно. В генетику толпой хлынули физики и химики, которых не тревожили тени великих Ламарка и Дарвина. Они видели перед собой обычную для дачника задачу повышения урожайности своего сада и огорода. Есть стебель подвоя (ДНК, которую надо изменить), есть черенок привоя (нужная ДНК для замены) и есть промежуточное в процедуре прививки растение — посредник («вектор», ДНК, которая поможет сделать нужную замену). Мичуринский метод отдаленной гибридизации в кристально чистом виде!
Мичуринский метод, примененный на молекулярном уровне, дал ГМО. Уходящие за горизонт поля трансгенных рапса, риса, сои, кукурузы, плещущиеся в садках трансгенные лососи, доящиеся человеческим лактоферрином козы… Чем не всемирный триумф «принципиально новой, мичуринской, советской биологической науки»? Собственно, это и обещал Лысенко!
Одноклеточный ламаркизм
Дальше — больше. Несколько лет назад ученые получили удобный для операций на ДНК молекулярный нож (систему CRISPR/Cas) и переквалифицировались в хирургов в духе булгаковского профессора Преображенского, переделавшего бездомного пса в Шарикова. В реальной жизни последним итогом ДНК-хирургии стало рождение в ноябре прошлого года двух первых на земле трансгенных людей.
Но попутно, пока ученые оттачивали новый молекулярный нож на бактериях, необходимых для производства сыра рокфор, ими был получен менее известный широкой публике результат. Бактерии самостоятельно производили изменения в своем геноме (конкретнее, в CRISPR-кассете) при появлении рядом с ними хищника-бактериофага, и эти изменения не давали фагу сожрать бактерию.
Теперь ученых терзают смутные сомнения. Если микробы при изменении окружающей среды (появлении хищника) так легко сами вносят поправки в свои гены, приобретая на генетическом уровне новый, дающий им преимущество в жизненной борьбе признак, который уж точно передается по наследству, то не был ли прав Ламарк насчет жирафа?