Скорость накопления в геноме полезных мутаций

Скорость увеличения биологического совершенства, т. е. скорость эволюции, возрастает при переходе от бесполого размножения к половому. Действительно, при бесполом размножении скорость возрастания биологического совершенства определяется скоростью накопления в геноме полезных мутаций. Этот процесс зависит от вероятности мутирования и времени, необходимого естественному отбору для установления полезности или вредности данной мутации. Большинство «признаков», свойств живых организмов формируется в результате сочетания большого числа мутаций. Мутации происходят независимо друг от друга. Полезной данная мутация может оказаться обычно лишь при условии предварительного осуществления и отбора ряда других. Тем самым становится вероятной такая ситуация. В данном множестве родственных организмов имеется весь комплект случайно распределенных между особями потенциально полезных мутаций. Однако особи-носители большинства этих потенциально полезных мутаций гибнут в естественном отборе. Их полезность не проявляется в отсутствии полного комплекта всех предыдущих. Эволюция идет посредством отбора носителей первой полезной мутации и гибели всех прочих, ожидании появления второй полезной мутации у обладателей первой и т. д. На каждом этапе происходит «безрассудное уничтожение ценностей». Еще ярче это выявляется во вполне вероятной ситуации, когда никакая из мутаций в отдельности, без полного их комплекта, не дает преимуществ их обладателя в естественном отборе. Полный комплект данных мутаций очень полезен — сильно увеличивает кинетическое совершенство. В этом случае можно представить себе неопределенно долгую задержку эволюции на одном месте.
Положение резко изменяется при половой рекомбинации геномов. Теперь становится относительно быстро достижимым сочетание мутаций, резко увеличивающих биологическое совершенство обладателей всего комплекта. Правда, половая рекомбинация обеспечивает как сочетание генов разных особей, так и нарушение уже сложившихся полезных сочетаний. В этом случае для «дела эволюции» полезно чередование полового и бесполого размножения. При следующем за половой рекомбинацией бесполом размножении возникает множество копий, пусть еще незавершенного, но полезного набора генов. Испытание в ходе «борьбы за существование» особей, возникших при бесполом размножении, позволяет существенно увеличить концентрацию полезных сочетаний генов (мутаций). Так или иначе, но и при половой рекомбинации — процессе перемешивания различных геномов — может потребоваться очень большое время, долгий ряд поколений. Все это время носители потенциально полезных мутаций должны сохраняться в системе, быть участниками общего «обменного фонда» генов. Целостность, сохранение этого обменного фонда на протяжении всего времени перебора сочетаний потенциально полезных мутаций — важное условие возможно быстрого возрастания биологического совершенства соответствующих организмов. Наибольшую опасность для сохранности, целостности данного обменного фонда генов представляет его преждевременное разбавление путем половой рекомбинации с представителями других обменных фондов. Поэтому условием ускорения эволюционного совершенствования оказываются изолирующие механизмы, все механизмы, препятствующие размыванию границ данного обменного фонда генов.
Итак, существование живых организмов в виде дискретных видов является условием ускорения эволюционного прогресса.
Пока мы пренебрегали колебаниями, случайными или периодическими долгопериодными изменениями условий существования. Ясно, что может быть два способа эволюции в переменных условиях существования: 1-й способ — достижение такой скорости генетического приспособления, при которой эволюционные изменения успевают следовать за колебаниями условий существования; 2-й способ — демпфирование — нереагирование на относительно быстрые колебания условий существования, выработка приспособлений, позволяющих жить в соответственно широком диапазоне условий, т. е. такой темп генетических изменений эволюционного совершенствования, который обеспечивает увеличение биологического совершенства, учитывающее лишь постоянную составляющую изменений внешней среды.
1-му способу соответствует гаплоидный геном, когда каждая мутация сразу же проявляется в фенотипических свойствах ее носителя, сразу же становится объектом естественного отбора.
2-му способу соответствует полиплоидный (обычно диплоидный) геном, когда «на всякий случай» в каждом геноме имеются не проявляющиеся без должных сочетаний рецессивные гены.
2-й способ эволюции при наличии рецессивных и доминативных алельных генов возможен, как ясно, лишь при половой рекомбинации, когда в гомозиготных организмах проверяется полезность данного гена, а в гетерозиготных — рецессивные гены «ждут своего часа».







Материалы

Яндекс.Метрика