Теория эволюции рассыпается при научном подходе

17.04.2013 12:14

С развитием жизни на Земле сложность живых организмов растет — от бактерий и до приматов. Усложнение развивается все быстрее, как снежный ком. Однако если проследить это развитие в обратном направлении, к минимуму сложности, к моменту возникновения жизни, — то окажется, что этот момент наступил задолго до образования нашей планеты. К такому парадоксальному выводу приходят авторы нового исследования — Алексей Шаров из американского Национального института старения и Ричард Гордон из Центра эмбриогенетики.

Еще в конце 1960-х Гордон Мур заметил, что мощность компьютеров увеличивается экспоненциально. Это как снежный ком: чем больше он становится — тем быстрее растет. Технологии совершенствуются так быстро, что каждые два года число транзисторов на кристалле микросхемы увеличивается вдвое. И если два года назад их было, допустим, 100, то сегодня уже 200, а через два года станет 400 и так далее.

Этот принцип работает и сегодня. Если бы мы даже не знали, когда это развитие стартовало, то, узнав число транзисторов на современной микросхеме и вспомнив закон Мура, мы легко смогли бы двинуться вспять и подсчитать: число транзисторов на кристалле было нулевым в начале 1960-х — с того времени и началась современная электроника.

Закон Мура оказался достаточно универсален. Скажем, замечено, что между 1960-м и 1990-м годами число научных публикаций удваивалось каждые 15 лет. И если мы снова применим те же расчеты, то придем к нулевому количеству публикаций в начале 1700-х — во времена Исаака Ньютона. Ну а работающие в США ученые Алексей Шаров и Ричард Гордон решили применить закон Мура к развитию жизни на Земле.

В самом деле, сложность живых организмов постоянно увеличивается: от бактерий к дрожжам, от червей к рыбам и млекопитающим... С этим трудно спорить — но как выразить эту сложность в цифрах? Для этого авторы решили обратиться к ДНК.

Известно, что ДНК — это не только гены, которые кодируют РНК и белки. Это еще и участки, регулирующие активность генов, выполняющие другие важные задачи. Это еще и масса ничего не значащего "мусора", накопившегося за миллиарды лет эволюции. Шаров и Гордон решили, что сложность организма вполне можно оценить по общей длине всех функциональных участков его ДНК. Чем она больше — тем сложнее организм. Остается отделить функциональную ДНК от "мусорной".

Тут на помощь приходят мобильные генетические элементы (транспозоны). Эти длинные бессмысленные повторения "населяют" ДНК разных организмов, в том числе и нас с вами. Мы их не замечаем: не играя никакой особой роли, они просто размножаются в ДНК и вместе с ДНК. Если такой фрагмент попадет в какую-нибудь важную часть генома, он нарушит ее работу. Если же где-то эти повторения появляются и спокойно существуют, ничему не мешая, — значит, эта часть ДНК "мусорная", и ее спокойно можно не учитывать.

Расчеты показали, что длина полезной ДНК по мере усложнения организмов растет, как снежный ком, — экспоненциально, — хотя и намного медленней, чем число транзисторов в электронике. Удвоение здесь занимает около 376 миллионов лет.

Однако если теперь мы возьмем вершину сложности — геном млекопитающих — и будем двигаться в прошлое, сокращая его вдвое каждые 376 миллионов лет, то окажется, что к нулю мы придем только через 9,7 (±2,5) миллиардов лет! Именно тогда должно было начаться усложнение ДНК и совершенствование организмов.

Эта цифра плохо укладывается в голове: наша жизнь получается древнее и нашей планеты (примерно 4,5 миллиарда лет), и нашей звезды (около 4,6 миллиардов).

Фото: Alexei Sharov, Richard Gordon / PublicPost

Впрочем, сходить с ума пока не стоит: парадоксу может найтись и вполне разумное объяснение. Для начала надо еще доказать, что увеличение сложности живых организмов действительно подчиняется закону Мура. Быть может, в прошлом оно шло намного быстрее? В комментарии, данном PublicPost, Алексей Шаров сказал:

"Определенного комплекта "минимального" генома не существует: жизнь не могла начаться с организмов, уже имеющих готовый набор работающих генов. Скорее, она зародилась в форме простых наследуемых функциональных химических систем.

Затем начали работать механизмы положительной обратной связи, благодаря которым по мере роста сложности живой системы растет и скорость ее дальнейшего усложнения. Именно этим объясняется экспоненциальное увеличение сложности в ходе эволюции. В итоге стоит ожидать, что эволюционное развитие со временем лишь ускоряется.

Если в плане динамики эволюция живых организмов совпадает с развитием современных технологий, то надо отметить, что это развитие идет даже не по экспоненциальной, а еще чуть быстрее, слегка по гиперэкспоненциальной кривой. И тогда начальные этапы эволюции жизни проходили даже медленнее, чем это дает модель, построенная на обычной экспоненте".

Шаров и Гордон полагают, что полученные ими цифры прямо указывают на внеземное происхождение жизни.

Фото: Alexei Sharov, Richard Gordon / NASA / WMAP / PublicPost

Предположение о том, что жизнь, зародившись где-то на просторах Вселенной, со временем разносится и расселяется по другим подходящим местам, называется гипотезой панспермии. И хотя панспермия остается очень спорной идеей, аргументов в ее пользу имеется не так уж мало.

В конце концов, само Солнце сформировалось из останков погибшей сверхновой, и пока трудно сказать, не разметал ли тот взрыв населенную планету, а вместе с ней и "семена жизни", которые спустя миллиарды лет дали всходы на нашей родной Земле.