Александр Уголев - Естественные технологии биологических систем

Вопрос.Как соотносятся синтетическая теория эволюции, теория нейтральности и теория физиологической эволюции?

Ответ.Соотношение синтетической теории эволюции и теории нейтральности охарактеризовал М. Кимура в своей, ставшей классической, работе «Молекулярная эволюция : теория нейтральности» (М.: Мир, 1985. 398 с.). Для этих теорий свойственно углубленное рассмотрение генетических аспектов жизни и диалектическое отношение к эволюционным закономерностям фенотипа. Следует напомнить, что физиологическая эволюция — важная грань целостного эволюционного процесса, причем прогресс общей эволюционной теории невозможен без разработки не только генетических, но и физиологических аспектов. Необходимо иметь в виду следующие обстоятельства.

1. В фенотипе реально существуют не только структура и функция, но и их эффекты. Последние определяют многие особенности эволюции, в частности прогрессивную структурно-функциональную эволюцию, включающую в себя специализацию и дифференциацию. Под контролем отбора находятся как полезные, так и побочные эффекты. При изменении условий существования организма побочные эффекты могут становиться полезными или вредными. Кроме того, каждая структура и функция имеет метаболическую стоимость, которая может рассматриваться как негативный эффект. Только благодаря действию отбора на все типы эффектов и достигается изменение структур и функций, которые модифицируются в результате изменений наследственной информации. Последняя контролирует структуры и функции, в том числе регулирующие (но не эффекты).

2. Принцип эффективности характеризует не только важные механизмы эволюционного процесса в целом, но и запрещает полное совершенство, объясняет атрофию ненужных структур и многие другие особенности эволюционного процесса.

3. Принцип блочности — другой крайне существенный принцип организации биологических систем — намечает как основные пути эволюции, так и возможные ограничения. Эти ограничения в информационных теориях эволюции отсутствуют. Следует заметить, что пути эволюции определяются свойствами как информационных, так и работающих систем. Однако благодаря блестящим успехам генетики до сих пор основное внимание уделялось лишь первым из них.

Вопрос.Как объяснить, что в ряде случаев теория нейтральности в молекулярной эволюции, развитая М. Кимурой и вслед за ним многими другими, находится в противоречии с представлением об эволюции на основе универсальных функциональных блоков?

Ответ.Действительно, мысль, что эти две теории противоречат или даже исключают одна другую, высказывалась неоднократно. На первый взгляд представления о стабильности, консервативности универсальных функциональных блоков в ходе эволюции противоречит теории нейтральности и сходным теориям, которые постулируют неизбежность дивергенции молекулярных структур в результате обязательных точечных мутаций. Однако при глубоком рассмотрении нетрудно видеть, что противоречия не существует и стабильность функциональных блоков, т.е. структур, непосредственно участвующих в выполнении определенных функций, является следствием стабилизирующего действия отбора. Механизмы этой стабилизации были охарактеризованы нами ранее с различных точек зрения. Концепция универсальных функциональных блоков объясняет не только многие удивительные свойства живых систем, но и позволяет предсказать ряд явлений, что невозможно сделать с позиций других теорий.

Вопрос.Каково соотношение концепций физиологической эволюции, функциональной эволюции и эволюции функций?

Ответ.Концепция физиологической эволюции шире представлений об эволюции функций или функциональной эволюции. Представления о последней могут рассматриваться как обобщенная теория эволюции функций,

Физиологическая эволюция включает в себя весь комплекс проблем, охватывающих эволюцию функций, структур и их положительных и отрицательных эффектов, а также генетических систем, контролирующих формирование структур и осуществляемые ими процессы. Концепция физиологической эволюции опирается на идеи, заложенные в теориях эволюции функций и структур, и развивает их на современном уровне знаний.

Вопрос.При рассмотрении эволюции говорится об эволюции естественных технологий. Можно ли говорить также о технологии эволюции?