12.1.2. Создание синтетической теории эволюции

Преодоление противоречий между эволюционной теорией и генети­кой стало возможным с созданием синтетической теории эволюции, которая выступает основанием всей системы современной эволюци­онной биологии. Синтез генетики и эволюционного учения был качественным скачком в развитии как генетики, так и эволюционной теории. Он означал создание качественно нового ядра системы био­логического познания, свидетельствовал о переходе биологии с клас­сического на современный, неклассический уровень развития.

Принципиальные положения синтетической теории эволюции были заложены работами С. С. Четверикова (1926), а также Р. Фише­ра, С. Райта, Дж. Холдейна, Н.П. Дубинина (1929-1932) и др. Непо­средственными предпосылками для синтеза генетики и теории эво­люции выступали: хромосомная теория наследственности, биомет­рические и математические подходы к анализу эволюции, закон Харди — Вейберга для идеальной популяции (гласящий, что такая популяция стремится сохранить равновесие концентрации генов при отсутствии факторов, изменяющих его), результаты эмпиричес­кого исследования изменчивости в природных популяциях и др.

В основе этой теории лежит представление о том, что элементар­ной «клеточкой» эволюции является не организм и не вид, а популя­ция. Именно популяция — та реальная целостная система взаимосвя­зи организмов, которая обладает всеми условиями для саморазвития, прежде всего способностью наследственного изменения в смене био­логических поколений. Элементарной единицей наследственности выступает ген (участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кисло­ты — ДНК, отвечающий за развитие определенных признаков орга­низма). Наследственное изменение популяции в каком-либо опреде­ленном направлении осуществляется под воздействием ряда эволю­ционных факторов (изменяющих генотипический состав популя­ции): мутационный процесс (поставляющий элементарный эволюционный материал), популяционные волны (колебания чис­ленности популяции в ту или иную сторону от средней численности входящих в нее особей), изоляция (закрепляющая различия в наборе генотипов и способствующая делению исходной популяции на не­сколько самостоятельных), естественный отбор — процесс, опреде­ляющий вероятность достижения индивидами репродукционного возраста. Естественный отбор является ведущим эволюционным фактором, направляющим эволюционный процесс.

Формирование синтетической теории эволюции ознаменовало переход к популяционной концепции, сменившей организмоцентрическую, начало преодоления противопоставления исторического и структурно-инвариантного «срезов» в исследовании живого, интег­рацию биологии на базе дарвинизма (в России — Н.И. Вавилов, И.И. Шмальгаузен, А.Н. Северцов, разработавший учение о главных направлениях биологического процесса — аромофозе и идиоадаптации, и др.). Это открыло качественно новый этап в развитии биоло­гии — переход к созданию единой системы биологического знания, воспроизводящей законы развития и функционирования органичес­кого мира как целого.

12.1.3. Революция в молекулярной, биологии

Во второй половине 40-х гг. в биологии произошло важное событие — осуществлен переход от белковой к нуклеиновой трактовке природы гена. Предпосылки новых открытий в области биохимии складыва­лись раньше. В 1936 г. в СССР А. Н. Белозерский получил из растения тимонуклеиновую кислоту, которая до тех пор выделялась лишь в животных организмах, что доказало тождество животных и расти­тельных миров на молекулярном уровне. Важные идеи, открывавшие новые широкие ориентиры познания, намного опередившие свое время, были выдвинуты Н. К. Кольцовым. Так, еще в 1927 г. он выска­зал мысль о том, что при размножении клеток осуществляется мат­ричная ауторепродукция материнских молекул. Правда, Кольцов считал, что эти процессы осуществляются на белковой основе, по­скольку в то время генетические свойства ДНК не были известны. Именно вследствие незнания наследственных свойств ДНК биохи­мия развивалась относительно независимо от генетики до середины 40-х гг. Скачок в направлении их тесного взаимодействия произошел после того, как биология перешла от белковой к нуклеиновой трак­товке природы гена. (В начале 40-х гг. впервые появился термин «молекулярная биология».)

В 1944 г. американскими биохимиками (О. Эвери и др.) было установлено, что носителем свойства наследственности является ДНК. С этого времени началось лавинообразное развитие молекуляр­ной биологии. Последовавшие в 1949—1951 гг. исследования Э. Чаргаффа, сформулировавшего знаменитые правила, объясняющие структуры ДНК, а также рентгенографические исследования ДНК, проведенные М. Уилкинсом и др., подготовили почву для расшиф­ровки в 1953 г. (Ф. Крик, Д. Уотсон) структуры ДНК, которая показа­ла, что молекула ДНК состоит из двух комплементарных полинуклеотидных цепей, каждая из которых выступает в качестве матрицы для синтеза новых аналогичных цепей. Именно поэтому в хромосомах клеток молекула ДНК способна к ауторепродукции. Свойство самоуд­воения ДНК обеспечивает явление наследственности. Расшифровка структуры ДНК была великой революцией в молекулярной биологии и стала ключом к пониманию того, что происходит в гене при пере­даче наследственных признаков.

Но расшифровка структуры молекулы ДНК была лишь первым шагом на пути выявления механизма наследственности и изменчи­вости. Далее за относительно непродолжительный срок времени были получены другие важнейшие результаты: выяснена роль транспортной-РНК и информационной-РНК; расшифрован генетический код; осуществлен синтез гена; теоретически решена проблема био­синтеза белка; расшифрована аминокислотная последовательность многих белков и установлена пространственная структура для некоторых из них; на этой основе выяснен принцип и особенности функционирования ферментативных молекул, химически синтезирован ряд ферментов; получены важные результаты в плане понимания организации вирусов и фагов, характер их биогенеза в клетке; зало­жены основы генной инженерии, содержанием которой является активное вмешательство человека в природу наследственности и ее изменение в соответствии с потребностями человека, общества (это имеет и свои нравственно-ценностные аспекты). В последние 40 лет молекулярная биология развивалась исключительно быстрыми тем­пами, открытие следовало за открытием. Общее направление этих открытий — выработка представлений о сущности жизни, о природе ее фундаментальных черт— наследственности, изменчивости, обме­не веществ и др.