Эволюция теории эволюции

Вышла в свет книга «Логика случая» известного российско-американского биолога Евгения Кунина. С любезного разрешения издательства «Центрполиграф» мы публикуем фрагмент из этой книги. Кроме того, вашему вниманию предлагается рецензия Дениса Тулинова на оригинальное издание книги на английском языке, а также его рассказ о том, как усилиями энтузиастов издание было переведено на русский язык.

Книга Евгения Кунина The Logic of Chance мне показалось просто великолепной, и по ходу чтения лишь крепла уверенность в том, что ее необходимо издать на русском языке. Приходилось лишь удивляться, отчего эту книгу до сих пор не перевели? Досаду усиливало то обстоятельство, что сам автор прекрасно владеет русским языком. Ведь Евгений Кунин — наш бывший соотечественник, он получил образование еще в Советском Союзе.

Ныне он ведущий научный сотрудник Национального центра биотехнологической информации (США) и входит в число наиболее цитируемых биологов мира [1]. Уже много лет рабочим языком для него (как и для всей науки) является английский. На нем он и написал свою книгу. Смелую, умную, глубокую. Об эволюции живой природы и эволюции наших представлений о ней. Причем сделал это с позиций науки, в которой является признанным специалистом, — сравнительной геномики. Именно она служит теперь источником наиболее полных и значимых данных, позволяющих заглянуть вглубь времен и прояснить ход эволюции на Земле.

Речь идет не об уточнениях и не о частностях. Как известно, уже к середине ХХ века усилиями многих выдающихся умов была создана теория, в общих чертах объясняющая факт разнообразия известных нам форм жизни. Но ее развитие в немалой степени определялось доступностью инструментов исследования. Многие десятилетия, начиная с Дарвина, эволюционная мысль строилась на наблюдении животных, растений и их останков.

Позже ученые стали смотреть на отдельные гены, присутствующие у разных организмов. И лишь совсем недавно появилась возможность сравнивать между собой полные геномы (и даже ансамбли геномов). Для эволюционной теории это имело далеко идущие последствия. Они не всем еще очевидны, их надо уметь увидеть. И Кунин, находясь в эпицентре драмы, облегчает нам эту задачу. Он предлагает посмотреть на накопившийся массив фактов и понять, что изменилось в нашем понимании эволюции.

Конечно, Дарвин по-прежнему гений. И естественный отбор действительно работает. Но поменялся масштаб. Это можно сравнить с эффектом зума. Наука долго изучала мир животных и растений, который оказался лишь небольшой частью вселенной живого. Мы немного «отъехали назад», и перед нами открылась картина гораздо более сложная и разнообразная, с более глобальными и основополагающими закономерностями. На их фоне работа естественного отбора как некой «творческой силы» видится лишь частью прочих эволюционных изменений, где особенно велика роль неадаптивных стохастических процессов.

Это значит, что сменилась нулевая гипотеза: теперь любую адаптивность нужно доказывать. Совершенно иначе видится и происхождение сложности — ключевой вопрос для любой эволюционной теории. Сложность увеличивается не в ответ на вызов среды; напротив, она возрастает там, где давление среды (и очищающий отбор) слабее. Парадоксальным образом эволюция связывается не с наличием, а отсутствием отбора.

Почему в ходе эволюции увеличивается размер генома? Он будет расти всегда, пока этому не препятствуют внешние факторы. Просто в силу особенностей биологии, потому что происходят дупликации, встраивания чужих генов и мобильных элементов. Отбор может этому помешать, и тогда он против эволюции. В этом смысле сложность не адапта ция,а следствие первоначального увеличения энтропии.

Евгений Кунин активно привлекает физические понятия, тем самым показывая перспективу эволюционной науки будущего. Например, он говорит, что в огромном разнообразии известных генов можно обнаружить кластеры. И эти кластеры — на историческом ландшафте — ведут себя подобно слабо взаимодействующим частицам в газе или жидкости. Ины ми словами, для них справедливы законы статистической физики. Очевидно, что такие нетривиальные обобщения без сравнительной геномики были бы невозможны.

На мой взгляд, это редкая по насыщенности книга. На каждой странице автор ждет от читателя полной сосредоточенности, не развлекая его историями. В награду предлагаются россыпи новейших фактов, тонкие наблюдения и тщательный подбор аргументов. Книга построена так, что каждая глава посвящена одному из вопросов, остающихся открытыми. По сути, главы можно читать в любом порядке; в совокупности они дают представление о том, в какую сторону движется эволюционная биология, что становится важным.

Пожалуй, главным спусковым крючком для пересмотра устоявшихся представлений послужило открытие гигантского мира микробов и вирусов. Синтетическая теория (СТЭ) не придавала ему особого значения, да и попросту не подозревала о его масштабах. Сегодня игнорировать его нельзя, он гораздо больше и разнообразнее нашей скромной веточки многоклеточных. Кунин позволяет себе быть даже более радикальным: самое существенное в эволюции происходило вплоть до возникновения клетки, всё последующее — незначительные вариации.

Автор, кажется, не избегает ни одной трудной темы, по которой вправе высказываться квалифицированно. Равным образом детально рассмотрены проблема происхождения жизни и наследование приобретенных признаков. Единое древо жизни (еще одна тема) оказывается фикцией — его заменяет эволюционный лес, сетевая структура, в которую вкраплены небольшие древовидные фрагменты. Сама способность эволюционировать тоже подвержена эволюции. Фенотипический шум и адаптивные ландшафты будят воображение читателя и служат источником оригинальных догадок. А ключевой мотив о соотношении случайности и закономерности пронизывает всю книгу. Собственно, он и содержит главный парадокс: на наших глазах привычная схема со случайной изменчивостью и неслучайным отбором словно меняет свой знак. Мы видим, что процесс закрепления мутаций, как правило, случаен; в самой же изменчивости, напротив, есть заметный вклад неслучайных факторов.

Это ни в коем случае не разрозненный набор идей. Факты и гипотезы излагаются в рамках единой логики и складываются в стройную систему. Несмотря на то, что некоторые выводы предварительны, а иногда и рискованны, книга сильна прежде всего ясностью и последовательностью изложения. Она являет собой крайне важный пример правильной и честной интеллектуальной работы. Автор обосновывает каждый свой шаг и всегда предупреждает, где может оказаться неправым. В завершении каждой главы он кратко повторяет ее ключевые идеи. В результате хорошо видно, на каких основаниях будет воздвигнут новый синтез молекулярной геномики и теории эволюции.

«Логика случая» — исключительный по ценности материал, побуждающий к размышлениям. Многие русскоязычные читатели, кому довелось с ней ознакомиться, достаточно быстро понимали, что крайне желательно издать ее на русском языке. Однако время текло, и ничего не происходило. И тогда возникла инициатива, которая на тот момент казалась несколько самонадеянной: 15 ноября 2012 года Георгий Любарский в своем «Живом журнале» предложил заинтересованным людям объединиться и совершить перевод книги своими силами. Исключительно из соображений пользы, без надежды на какое-либо вознаграждение.

Естественно, возникли споры, стоит ли этим заниматься и как лучше поступить. Тем не менее, команда переводчиков подобралась буквально в тот же день. Участники распределили главы между собой, организовали закрытую группу на notabenoid и взялись за дело. Забегая вперед, скажу: почти все дошли до конца и уложились в установленный срок.

Тут нужно сделать оговорку: текст для перевода не самый простой, поскольку содержательно плотный и изобилует терминами, требующими точности. Книги такого уровня и формата для нашего рынка редкость. Это произведение попадает аккурат между традиционным научпопом и научной монографией. Даже продвинутые биологи найдут в ней массу полезного; в то же время книга по силам и неспециалисту, если он знает, что такое «транскрипция» или «интрон». Впрочем, в век Интернета узнать всё это не сложно.

О том, что группа энтузиастов взялась перевести его книгу, Евгений Кунин узнал практически сразу. Приятно удивившись, он выразил готовность помогать и обещание выполнил. Окончательный русский перевод проверен и утвержден автором. Помимо этого, Кунин написал отдельное предисловие и добавил к тексту важные примечания.

Важно подчеркнуть, что перевод происходил в атмосфере полной доброжелательности и взаимопомощи и не знал даже намеков на склоки. Участники перепроверяли друг у друга переведенные фрагменты, выявляя неточности, и сообща боролись с трудными случаями. При этом большая часть людей друг с другом незнакома, некоторые работают на других континентах.

Скажем, без самоотверженного труда над переводом и редактированием Валерия Анисимова, живущего очень далеко от России,данный проект вряд ли завершился столь успешно. А успех, безусловно, налицо. Книга «Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции» вышла на русском языке. Еще в процессе перевода выяснилось,что права на издание книги в России приобрело издательство «Центрполиграф». Таким образом,вопрос с поиском издательства решился сам собой.

В этой истории я вижу несколько важных уроков. Во-первых, люди могут больше, чем им зачастую кажется. Подступиться к сложному тексту, сделать так, чтобы его не испортить, было непросто. Вообще, изначальное предложение издать книгу смахивало на авантюру. Но цель достигнута, книга на прилавках. Во-вторых, команда, сложившаяся стихийно из незнакомых людей с разных уголков Земли, может работать согласованно, быстро и качественно. Без руководства сверху.

Возможно, это станет распространенным подходом в будущем, когда специалисты сами объединяются по Сети под конкретную задачу, а по ее окончании расходятся (так и не узнав друг друга). Это реально дает результат. Но главный урок — люди по-прежнему делают важные дела не за деньги. Может быть, за счет этого наш мир несколько лучше, чем он мог быть. Допускаю, что кто-то с этим не согласится, посчитав, что данный способ решать проблемы не может, да и не должен становится правилом. Но всё же стоит учесть, что данная книга добралась до отечественного читателя не совсем традиционным путем. В немалой степени это следствие ее незаурядности.

1. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/eci.12171/full

Логика случая (фрагмент из книги Е. Кунина)

В этой книге изложен мой собственный подход к описанию текущего состояния эволюционной биологии с позиций сравнительной геномики и системной биологии; следовательно, она неизбежно включает в себя не только установленные факты и подтвержденные теоретические модели, но и догадки и предположения.

Самым непосредственным стимулом для того, чтобы описать возникающий новый взгляд на эволюцию, была революция в исследовании геномов, которая началась в последней декаде XX века и продолжается по сей день. Возможность сравнивать последовательности нукле-отидов в геномах тысяч организмов самых разнообразных видов качественно изменила ландшафт всей эволюционной биологии. Наши выводы о вымерших, предковых формах жизни — уже не те смутные догадки, какими они были раньше (по крайней мере для организмов, окаменелости которых не были обнаружены).

Сравнение геномов выявляет разнообразные гены, сохраненные в основных группах ныне живущих существ (в некоторых случаях, даже во всех или большинстве из них), и таким образом приносит нам невообразимое прежде богатство достоверной информации о предковых формах. К примеру, не будет преувеличением заявить, что у нас есть достаточно полное понимание основного генетического состава последнего общего предка всех бактерий, который, вероятно, жил около 3,5 млрд лет назад. Более древние предки видятся менее ясно, но определенные черты расшифрованы даже для них.

Геномная революция не просто позволила осуществить уверенную реконструкцию генных наборов древних форм жизни. Еще важнее то, что она буквально перевернула центральную метафору эволюционной биологии (и, возможно, всей биологии) — древо жизни (ДЖ), показав, что эволюционные траектории отдельных генов несовместимо разные. Вопрос о том, должно ли быть ДЖ возрождено и если так, то в каком виде, остается предметом ожесточенных споров, которые являются одной из важных тем этой книги.

Я рассматриваю падение ДЖ как «метареволюцию», крупнейшее изменение всей концептуальной структуры биологии. Явно рискуя вызвать гнев многих за связь с вредоносной культурной тенденцией, я, тем не менее, называю эту главную перемену переходом к постмодернистскому биологическому взгляду на жизнь [1].

По существу, этот переход вскрывает множественность паттернов и процессов эволюции, центральную роль непредсказуемых событий в эволюции живых форм [«эволюция как халтура» (evolution as tinkering)] и, в особенности, крушение панадаптационизма как парадигмы эволюционной биологии. Несмотря на наше непоколебимое восхищение Дарвином, мы должны низвести викторианский взгляд на мир (включая его обновленные версии, процветающие в XX столетии) в почтенные музейные залы, где ему самое место, и исследовать последствия смены парадигмы.

У этого переворота в эволюционной биологии есть еще один план. Сравнительная геномика и эволюционная системная биология (например, сравнительное изучение экспрессии генов, концентрации белка и других молекулярных характеристик фенотипа) выявили несколько общих закономерностей, которые проступают во всех клеточных формах жизни от бактерий до млекопитающих.

Существование таких универсальных закономерностей подсказывает, что сравнительно простые молекулярные модели, сходные с теми, что используются в статистической физике, могут объяснить важные аспекты биологической эволюции; некоторые подобные модели, обладающие значительной предсказательной силой, уже существуют.

Пресловутая «зависть к физикам», которая, кажется, беспокоит многих биологов (включая меня), может быть утолена недавними и предстоящими теоретическими изысканиями. Взаимодополняющие отношения между всеобщими тенденциями и непредсказуемостью конкретных результатов эволюции являются центральными для биологической эволюции и текущей революции в эволюционной биологии — и это еще одна ключевая тема настоящей книги.

1. Во многом эти представления опираются на публикации крупнейшего современного эволюциониста Форда Дулитла, которые цитируются в соответствующих главах.