Развитие современной генетики в направлении исследования регуляторных генов и регуляторных белков, выполняющих функции «переключателей», показывает их способность отзываться на сигнальные воздействия, идущие изнутри и извне организма, и соответственно этим воздействиям направлять активность структурных генов на выработку тех или иных признаков.
В 1977 г. группой исследователей во главе с А.Уилсоном была выдвинута и аргументирована гипотеза о ведущей роли в морфологической эволюции именно направленной изменчивости, обеспечиваемой регуляторными генами. Проводя одновременное или попеременное включение или выключение большой группы структурных генов, расположенных в разных молекулах ДНК и даже в разных хромосомах, гены – модификаторы и регуляторные белки приобретают способность к так называемой каскадной регуляции процессов индивидуального развития организмов.
Такая регуляция осуществляется посредством поступления разнообразных сигнальных веществ, т. е. имеет одновременно и информационную, и вещественно-энергетическую природу. Как уже отмечалось выше, такая сигнализация может исходить как из окружающей среды, т. е. носить внешний (экзогенный) характер, так и изнутри организма, от других клеток и тканей.
Особую роль во внутренней (эндогенной) регуляции активности генов играет сигнализация действием гормонов. Вырабатываясь железами внутренней секреции под контролем генетических структур, гормоны могут иметь как белковую, так и небелковую природу. Подобно геммулам в теории пангенеза Ч. Дарвина, гормоны поступают из вырабатывающих их желез в кровь и разносятся током крови по всему организму, вступая в контакт с любыми клетками и их генетическими структурами.
Гормоны способны соединяться с молекулами ферментов и изменять активность их действия, что позволяет оказывать влияние на функционирование генетического аппарата клеток. Некоторые гормоны оказывают влияние на ДНК специализированных клеток и тем самым активизируют или подавляют синтез белков. Гормоны изменяют проницаемость клеточных мембран и регулируют выработку информационных РНК.
Опираясь на эти обратные связи, гены корректируют свою работу. Благодаря этому гормоны оказывают весьма существенное влияние на процессы индивидуального развития организма, включая рост, формирование органов, строение организма, половое созревание и т. д. Выработка половых клеток самым непосредственным образом связана с работой половых гормонов.
Относительная самостоятельность формирования фенотипа каждой особи в процессе индивидуального развития от первоначальной генетической системы, заложенной в генотипе проявляется в различных вариантах выраженности признаков у различных особей со сходными генотипами. Для количественной оценки разброса признаков в популяциях или отдельно взятых для экспериментальных исследований родственных группах выдающийся российский генетик-эволюционист Н. Тимофеев-Ресовский в соавторстве со своим немецким коллегой О. Фогтом предложил использовать два показателя – пенетрантность и экспрессивность.
Пенетрантность – выраженная в процентах доля особей, у которых данный признак проявляется хотя бы в самой незначительной степени, из числа всех особей, охваченных данным исследованием и обладающих сходными генотипами. Экспрессивность – выявленная на основе измерений и также подсчитанная в процентах степень выраженность рассматриваемого в исследовании признака из числа особей, обладающих сходными генотипами.
Итак, фенотип и присущие ему признаки не возникают, посредством команд, исходящих из однозначно заданной программы генотипа и всецело определённой им нормы реакции, в рамках которой происходит реагирование на воздействия внешней среды. Фенотип, т. е. живой организм со всеми присущими ему как генетически, так и фенотипически обусловленными признаками вырабатывается в совместной биологической работе соматической и репродуктивной частей организма на основе каскада их взаимодействий в процессе индивидуального развития в рамках генетически обусловленного диапазона норм выработки. В сущности, и этот диапазон связан с обеспечением пригодности того или иного вида организмов к осуществлению привычной и необходимой для жизни биологической работы.
24.4. Геноцентризм и современная генетика развития
Современная генетика развития в тесном сотрудничестве с эмбриологией значительно продвинулась в изучении связи работы генетических структур с соматическими структурами, возникающими в процессе индивидуального развития (онтогенеза). Изучение механизмов развития многоклеточных организмов приобретает всё большее значение для теории эволюции и приносит всё более весомые конкретно-научные результаты.
Главное в полученных результатах заключается в преодолении прежних механистических представлений о жёсткой предопределённости всего процесса индивидуального развития программой, заложенной уже в оплодотворённой яйцеклетке (зиготе).
«Современные исследования в области генетики показали, – отмечает по этому поводу российский генетик и антрополог Н. Курчанов, – что фенотип не строго детерминирован генетической программой развития. Почти в любом онтогенезе можно наблюдать возможность выбора из альтернативных фенотипов, но число возможных направлений онтогенеза ограничено… Сами морфогенетические пути представляют собой каскады индукционных взаимодействий. Хотя они исключительно устойчивы, изменения возможны на любой стадии развития. На чем более ранней стадии онтогенеза возникают какие-либо изменения, тем больший фенотипический эффект мы наблюдаем» (Курчанов Н.А. Антропология и концепции биологии – СПб.: СпецЛит., 2007 – 192 с., с. 65).
Возможно, что поведение животных также влияет на корректировку генетической программы развития на ранних его этапах и именно этим объясняется феномен импринтинга, при котором запечатления событий, полученные в раннем возрасте, затем обусловливают стереотипы поведения всю последующую жизнь.
Положение о том, что фенотип не строго детерминирован генетической программой развития, что корректировка этой программы и выбор путей развития осуществляется на основе каскада индукционных взаимодействий с участием развивающегося фенотипа, сегодня поддерживается многими учёными, под давлением фактов отказавшихся от представления о том, что все свойства организмов и даже человеческая гениальность (как полагал выдающийся российский генетик В. Эфроимсон) однозначно определяются генами.
Противоположную точку зрения мы считаем необходимым обозначить как геноцентризм. Согласно этой точке зрения, и индивидуальное развитие в онтогенезе, и вся эволюция в филогенезе определяются действием генных структур, поддерживаемых или не поддерживаемых отбором. Геноцентризм постулирует диктат микробиологии над макробиологией, генетиков над натуралистами. Постоянное возрождение ламаркистских взглядов, отвергнутых и изруганных под знаменем мутировавшего дарвинизма, объясняются прежде всего сопротивлением натуралистов диктату геноцентризма, который столь явно противоречит бесчисленным наблюдениям десятков поколений натуралистов.
Длившийся на протяжении всего XX века конфликт между генетиками и натуралистами, между микробиологией и макробиологией преодолим лишь на пути преодоления геноцентризма, признания ведущей роли в эволюции совместной биологической работы генетических и соматических мобилизационных структур. К сожалению, геноцентризм продолжает занимать господствующие позиции и в генетике, и в эволюционной биологии.
Альтернативные по отношению к синтетической теории эволюции теоретические конструкции так же геноцентричны, как и она сама. Опираясь на антиламаркистский тезис Вейсмана о принципиальной ненаследуемости приобретенных признаков, в целом совершенно верный, этот тезис совершенно неправомерно распространяют на представление о принципиальной ненаследуемости совместной биологической работы генетической и соматической частей организма в очень большом ряду поколений.
Для натуралистов, ежедневно наблюдающих за поведением животных, за ростом и индивидуальным развитием растений, совершенно очевидно, что неработающие органы отмирают, а интенсивно работающие развиваются в онтогенезе, и хотя результаты их работы или бездействия вследствие ненужности в тех или иных условиях не передаются непосредственно последующим поколениям, однако они накапливаются в генетических структурах под влияние гормонов и других сигнальных веществ, информации, поступающей через нервную систему или клеточные взаимосвязи, чтобы в конечном счёте под действием отбора воплотиться по прошествии множества поколений и в случае существенного изменения среды в мобилизационных инновациях, дающих начало новым формам. По-видимому, совместная работа микробиологических и макробиологических мобилизационных структур оказывает некоторое влияние и на перевод рецессивных мутаций в доминантное состояние. Возможно, в самом организме происходит отбор совершенно случайных мутаций, хотя наиболее мобилизованные генные структуры, искажённые мутациями, поддерживаются внутренним отбором, что приводит к наследственным заболеваниям и даже летальному исходу.
