В ноябре 2016 года небольшая аудитория из нескольких сотен человек собралась в величественном здании викторианской эпохи в Лондоне, где находится Королевское общество, одна из старейших и наиболее уважаемых научных организаций в мире. Собрать их вместе? Конференция «Эволюционная биология: биологические, философские и социальные науки».
Несмотря на сухое название, тема была важной. Небольшая группа исследователей представила свои доводы в пользу серьезного пересмотра стандартной эволюционной теории. В течение последних 70 или около того лет наука объясняла, как живые существа меняются на протяжении поколений, с помощью подхода, называемого современным синтезом. По сути, это прививает популяционную генетику, впервые предложенную Грегором Менделем, к концепции естественного отбора, впервые предложенной натуралистом Чарльзом Дарвином. В Modern Synthesis случайные генетические мутации создают характеристики организмов, а окружающая среда решает, какие характеристики работают лучше всего и передаются будущим поколениям.
Современный синтез был провозглашен одним из величайших интеллектуальных достижений во всей области биологии. Но в последние десятилетия научные достижения, такие как способность манипулировать генами и включать и выключать их в развивающихся эмбрионах, предоставили нам множество новой информации и понимание того, как организмы развиваются и изменяются. Это побудило некоторых ученых, таких как Кевин Лаланд, профессор биологии Университета Сент-Эндрюс в Великобритании, утверждать, что пришло время принять обновленную версию эволюции, которую они называют расширенным эволюционным синтезом, или EES.
Лаланд говорит, что ESS не полностью отвергает стандартную теорию эволюции, а вместо этого развивает ее, добавляя несколько новых поворотов. Помимо эволюции посредством случайных мутаций и естественного отбора, отдельные организмы сами могут влиять на эволюцию своего вида, выбирая и изменяя окружающую среду.
В отличие от традиционной эволюционной теории, EES «подчеркивает, что изменчивость неслучайна, наследование - это гораздо больше, чем передача генов, и что естественный отбор - не единственная причина адаптации», - пишет Лаланд по электронной почте.
Растения, например, не просто прорастают из почвы и сидят там. Как объяснил Лаланд, они изменяют окружающую среду: изменяют температуру, состав атмосферы и уровень воды в почве; влияние на круговорот питательных веществ и химических веществ в почве; создание тени. Животные также изменяют свое окружение, сооружая сети и норы и выбирая конкретную среду обитания, в которой они живут, размножаются и находят пищу для следующего поколения. Такое поведение, которое биологи называют «строительством ниши», помогает определить, является ли случайная мутация успешной или неудачной.
«Изменения, которые организмы вносят в окружающую среду, означают, что они не являются пассивными жертвами естественного отбора, а довольно часто активно определяют, как отбор действует на них», - говорит Лаланд.«Строительство ниши инициирует и модифицирует естественный отбор, действующий в ответ на конструктора и другие виды упорядоченным, направленным и устойчивым образом. Последовательно создавая определенные состояния окружающей среды, строительство ниши совместно направляет адаптивную эволюцию, налагая статистическую предвзятость на отбор.."
Некоторые организмы, на самом деле, могут изменять свои характеристики вообще без каких-либо мутаций. В статье Quanta о конференции биолог-эволюционист Уэслианского университета Соня Султан приводит пример горца, растения, принадлежащего к роду Polygonum. Smartweeds приспосабливают размер своих листьев к количеству солнечного света, которому они подвергаются. В условиях яркого освещения у одного растения будут узкие и толстые листья, а при слабом освещении у второго растения появятся широкие и тонкие листья, хотя эти два растения генетически идентичны.
По мнению сторонников ЭЭС, эта способность к изменению (которую биологи называют пластичностью) может способствовать эволюции, позволяя растениям распространяться в различных средах обитания, где случайные мутации и естественный отбор затем могут еще больше изменить их гены.
Не все согласны с необходимостью перехода на ЕЭС. Например, в эссе 2014 года в научном журнале Nature защитники современного синтеза утверждали, что существующая система является гораздо более надежным способом объяснения эволюции организмов.
«Точная генетическая основа для бесчисленных адаптаций была подробно задокументирована, начиная от устойчивости бактерий к антибиотикам и заканчивая камуфляжной окраской у мышей-оленей и толерантностью к лактозе у людей», - написали они.
Но, как объясняет профессор биологии Венского университета и сторонник EES Герд Мюллер, он и другие члены фракции EES видят признаки того, что эволюция эволюции идет в их направлении.
«Большинство отзывов, которые мы получаем, особенно от молодых ученых и философов, очень позитивны», - говорит он в электронном письме. «Но те биологи-эволюционисты, которые по традиции обладали объяснительным авторитетом в эволюционной теории (прежде всего популяционные генетики), теряют это привилегированное положение в ЭЭС, и некоторые это не очень хорошо воспринимают. Я не думаю, что будет трудно преодолеть это препятствие, потому что сдвиг в сторону менее догматичных установок происходит везде в науке, не только в теории эволюции."
Интересно
Концепция пластичности в расширенном эволюционном синтезе может объяснить, как ранние люди перешли от собирателей к фермерам.