Здесь я рассмотрю два события, которые заставляют переосмыслить естественный отбор, особенно в отношении одного из его культовых стандартов – мифа о березовой пяденице. Миф о березовой пяденице был одной из десяти классических историй об эволюции, подробно раскритикованных нашим покойным другом и лидером ID Джонатаном Уэллсом в его книге 2000 года «Иконы эволюции». Его аргументы остаются такими же убедительными, как и прежде: березовые пяденицы не сидят на стволах деревьев (знаменитые фотографии были постановочными), а численность популяций темных и светлых разновидностей Biston betularia (один вид! – образование видов не произошло!) никогда не была связана с хищничеством птиц. 

В журнале Zombie Science (2017) доктор Уэллс обновил миф о пяденице, показав, что более позднее исследование Маджеруса не смогло воскресить классический образ. По его словам, миф о пяденице – «это не эмпирическая наука, а зомби-наука», однако он все еще сохраняется в учебниках и школьных программах вместе с другими иконами эволюции, которые отказываются умирать.

Жаль, что доктор Уэллс не смог прочитать статью о промышленном меланизме, опубликованную на этой неделе в Current Biology. Он был бы мотивирован написать несколько дополнительных абзацев о березовой пяденице. Ученые выясняют, что меланизм вовсе не является функцией генетических мутаций. Темные и светлые окраски у этих мотыльков и многих других животных включаются РНК – длинными некодирующими РНК (lncRNA) и микроРНК – в высокорегулируемых процессах, которые, по-видимому, реагируют на окружающую среду. Это не то понимание естественного отбора, которое было у наших бабушек и дедушек.

Нобелевские новости

Во-первых, важность некодирующих РНК, которые ранее считались транскриптами нежелательной ДНК, резко возросла в этом месяце, когда двое биологов были удостоены Нобелевской премии 2024 года за открытие микроРНК. Майкл Ле Пейдж сообщил об этом в журнале New Scientist:

«Нобелевская премия по физиологии и медицине за 2024 год присуждена Виктору Амбросу и Гари Рувкуну за открытие крошечных фрагментов РНК, называемых микроРНК, которые играют ключевую роль в регулировании активности генов у животных и растений.

Их важность заключается в том, что одна микроРНК может контролировать множество различных генов. Один ген также может регулироваться несколькими микроРНК». (Выделение добавлено)

МикроРНК – это короткие фрагменты РНК длиной около 20 пар оснований, часто свернутые в виде шпильки. Амброс и Рувкун открыли одну из них в 1990-х годах, а другую – в 2000 году. Теперь их известно много тысяч, и они выполняют роль переключателей. The Scientist отмечает, что вторая найденная ими микроРНК «эволюционно консервативна и встречается не только у морских губок и червей, но, что важно, также у мышей и людей». Можно удалить слово «эволюционно» от слова «консервативна», потому что эволюции не было. 

Эмили Кук из Live Science пишет, что спустя два десятилетия после первого открытия «эти молекулы теперь превозносят как важнейшие регуляторы развития и функционирования клеток». BBC News пытается спасти дарвинизм, утверждая, что «микроРНК помогли эволюции сложных форм жизни», но из контекста следует, что микроРНК отвечают за дифференциацию типов клеток в организме с одним и тем же геномом. Это не случайный процесс и не эволюция!

Важным для сторонников дизайна является то, что микроРНК, как оказалось, также реагируют на окружающую среду. Одиннадцать авторов статьи, опубликованной в 2015 году в журнале Frontiers in Plant Science, объясняют, что они обнаружили:

«Были обнаружены новые микроРНК арабидопсиса, реагирующие на абиотические стрессы. Три микроРНК: miR319a/b, miR319b.2 и miR400, как оказалось, реагируют на несколько абиотических стрессов и, таким образом, могут рассматриваться как общие виды микроРНК, реагирующие на стресс».

Их статья была одной из шести работ, посвященных теме исследования «МикроРНК и их роль в реакции растений на питательный стресс». То, что они обнаружили у арабидопсиса, скорее всего, является общим правилом для растений и животных. МикроРНК регулируют клеточную активность, включая и выключая транскрипты генов в ответ на сигналы окружающей среды.

Реакция на окружающую среду хорошо согласуется с гипотезами, которые проверяют участники конференций CELS (Conference on Engineering in Living Systems – Конференция по инженерии живых систем). Они предполагают, что внутренние датчики и переключатели в организмах создают вариации благодаря замыслу и предвидению, а не случайным мутациям и естественному отбору. Если бы таких систем не было, организмы оказались бы во власти генетических повреждений, ожидая случайного появления невероятных «полезных мутаций». Или, что еще хуже, они никогда не смогут просуществовать достаточно долго, чтобы скоординированные мутации могли улучшить сложные системы. Доктор Ричард Штернберг показал, что время ожидания всего двух согласованных мутаций (из десятков тысяч необходимых) на пути от наземного животного до кита значительно превысит доступное время.

И все же вариации в организмах наблюдаются: чешуйчатые узоры у Lepidoptera, окраска меха у млекопитающих, сезонные изменения репродуктивной активности. Открытие сетей переключения микроРНК открывает новые возможности для изучения того, как организмы могут быстро адаптироваться к сигналам из окружающей среды, не дожидаясь возникновения удачных мутаций. Благодаря Нобелевской премии за понимание молекулярных переключателей, мы сможем взглянуть на тему березовых пядениц более четко.

Новости о березовых пяденицах

В журнале Current Biology Ричард Х. ффренч-Констант [Примечание редактора: имя не опечатка] и Алекс Хейворд из Эксетерского университета представили доводы в пользу промышленного меланизма, в которых фигурируют некодирующие РНК, как lncRNAs, так и микроРНК. Резюме гласит,

«Меланизм обуславливает как защитную окраску, так и мимикрию у бабочек и мотыльков. До сих пор меланизм был привязан к структурному гену под названием "cortex", но теперь более детальная работа показывает, что на самом деле он контролируется некодирующими РНК в том же локусе».

Если кто-то думал, что миф о березовых пяденицах давно разгадан, то ему стоит прочитать это постыдное разоблачение:

«Меланизм – один из наиболее изученных примеров естественного отбора; переключение между цветными и меланиновыми чешуйками крыльев участвует в промышленном меланизме у березовых пядениц Biston betularia, мюллеровской мимикрии у бабочек Heliconius, листовидной защитной окраски у бабочек Oakleaf и сезонном полифенизме у бабочки Junonia coenia. Однако точный механизм (или альтернативные механизмы), управляющий развитием переключения между цветными и меланиновыми чешуйками бабочек, остается неясным».

Далее авторы описывают активность куколки, которая происходит в темноте, где отдельные чешуйки крыльев окрашиваются и склеротизируются (затвердевают). Вместо того чтобы предположить, что ген cortex мутировал и прошел естественный отбор в пользу темных чешуек на темных стволах деревьев и светлых чешуек на светлых стволах деревьев, эти двое ученых приводят доказательства из трех недавних работ, что чешуйки крыльев у Lepidoptera находятся под контролем некодирующих РНК – а не гена cortex. Новая картина очень быстро усложняется по сравнению с простой неодарвинской сказкой.

«Важность микроРНК в процессе развития бабочек подтверждается недавними данными о том, что две микроРНК регулируют экдизоновый путь (у насекомых экдизон координирует переходные процессы в развитии, включая полное превращение личинки во взрослую особь во время метаморфоза – прим.перев.) у бабочки белянки брюквенной, Pieris napi, играя вероятную роль в развитии диапаузы (диапауза – это «активно вызванная» спячка, которая блокирует развитие организма в преддверии серьезных суровых сезонных изменений, таких как зима – прим. перев.). В целом, некодирующие РНК, включая микроРНК, могут играть недооцененную в настоящее время роль ключевых переключателей в генных регуляторных сетях, потенциально способствуя адаптивной фенотипической эволюции, не в последнюю очередь в пигментации и меланизации. Например, многочисленные исследования указывают на то, что микроРНК играют роль предшествующих переключателей в производстве меланина у рыб, моллюсков, рептилий и млекопитающих... У моллюсков микроРНК часто влияют на цвет раковины, которая участвует в различных адаптивных функциях моллюсков, включая терморегуляцию и камуфляж».

На рисунке 2 в их статье показаны примеры различий в окраске в популяциях отдельных видов, таких как ламы, рыбы, некоторые моллюски и человеческая кожа. Они могут называть это эволюцией, но это далеко от хрестоматийного неодарвинизма. «Адаптивные функции» являются регулируемыми, а не случайными.

«Учитывая накопление исследований, указывающих на причастность микроРНК к меланизации, новые исследовательские задачи заключаются в изучении того, привлекаются ли микроРНК в качестве ключевых регуляторов меланизации в более широком диапазоне разнообразия животных, если да, то почему, и в какой степени они действуют как предшествующие переключатели в более широком наборе фенотипических признаков».

Хороший пример

Мы можем поздравить Амброса и Рувкуна с тем, что они открыли такое окно в реальность клетки, которого никто не ожидал. В начале 1990-х годов неодарвинизм был королем, а Центральная догма чрезмерно упрощала генетику. Теперь мы узнали о гораздо более сложных реалиях: генных сетях и их перекрывающихся кодах и переключателях. Нестандартно мысля и следуя за доказательствами, эти два лауреата Нобелевской премии подали хороший пример того, как можно разрушить окаменевшие парадигмы и открыть новые пути для исследований. 

Сохранится ли миф о березовой пяденице, как зомби, чтобы снова преследовать учебники, пока неизвестно. Тем временем у знающих людей в сообществе дизайнеров появился дополнительный боеприпас для изучения молекулярных механизмов, присущих хорошо продуманным системам, чутко реагирующим на окружающую среду и целенаправленно созданным прозорливым умом.