«Эволюция должна иметь направленность»

Неожиданный подход к изучению ДНК

ОгонёкНаука

«Эволюция должна иметь направленность»

Неожиданный подход к изучению ДНК: уральский ученый утверждает, что в этой молекуле записан код, согласно которому развивается все живое на земле. «Огонек» поговорил с физиком, который взялся поправить теорию эволюции

Беседовала Елена Кудрявцева

Оказывается, учение Дарвина не всесильно. И верно только отчасти. Фото Ikon Images / Gary Waters / Diomedia

Доклад о «направленной эволюции», прозвучавший на конференции «Развитие жизни: вопросы эволюции и развитие организмов» наделал шума. Профессор Уральского университета, доктор физико-математических наук Алексей Мелких презентовал свою теорию, которая, по его мнению, должна прийти на смену дарвиновской. До этого основные аспекты своего 20‑летнего исследования он изложил в уважаемых журналах — Origin of Life and Evolution of Biospheres, Biosystems, Progress in Biophysics and Molecular Biology. О том, куда и, главное, зачем движется эволюция, «Огонек» расспросил автора теории.

— Расскажите, почему вы, физик по образованию, занимаетесь эволюцией?

Алексей Мелких, 
профессор
Уральского
университета,
доктор физико-
математических
наук

— После окончания Уральского технического университета я занимался проблемой транспортировки веществ через мембрану клеток и статистической физикой. Однажды в кулуарах услышал чью-то точку зрения, что если эволюция действительно происходила путем случайных мутаций и естественного отбора, то время, необходимое для подобного перебора полезных вариантов, не сопоставимо со всем временем существования нашей Вселенной. Начиная с 2000‑х я начал строить различные модели и быстро убедился, что у дарвинизма есть огромные проблемы, о которых ученые стараются лишний раз не говорить. Но в целом я не первопроходец, есть серьезные работы на этот счет — скажем, «Номогенез» российского биолога Льва Берга. Он говорил об эволюции как о процессе, протекающем по определенным законам, не сводимым к воздействиям среды обитания.

— Давайте начнем с начала в буквальном смысле. Согласно популярной теории Опарина и Холдейна, 4 млрд лет назад на древней Земле самопроизвольно зародились органические вещества. А затем из них каким-то образом сложились первые организмы. Вы, если я правильно понимаю, утверждаете, что никакой случайности в этом не было?

— Если говорить о самых ранних стадиях эволюции, то там больших противоречий нет. Противоречия возникают, когда появляются сложные системы и проблема перебора вариантов, когда первые молекулы, например мРНК или ДНК, начинают что-то кодировать. И вот уже с этого этапа теория Дарвина не работает. Я не отрицаю, что случайные мутации и отбор существуют, но они не могут быть главной причиной эволюции.

— Астроном Фред Хойл как-то сказал: вероятность случайного получения живой клетки примерно равна вероятности самосборки «Боинга-747» от торнадо на мусорной свалке.

— Совершенно верно. Представьте, даже простейшая бактерия имеет миллион нуклеотидов — это те «кирпичики», из которых состоят гены. Таких нуклеотидов — четыре вида, соответственно полное число вариантов равно 4 в степени миллион. Так что, если бы простейшая бактерия появилась методом простого перебора, для этого действительно не хватило бы времени жизни Вселенной. Что уж говорить о более сложных организмах, об обилии видов и о самом человеке, у которого геном — 3 млрд нуклеотидов. Это и есть основной аргумент. То есть в целом с увеличением длины ДНК число вариантов генома растет экспоненциально, и когда число нуклеотидов становится больше, чем 102–103, перебор вариантов становится невозможным за то время, какое существует Вселенная. Эволюция должна иметь направленность, иначе никакие виды не могли бы появиться.

— Что же ею движет?

— Направленность эволюции обусловлена квантовыми эффектами в биологически важных молекулах — в белках, ДНК и РНК. Внутри них в квантовых степенях свободы зашита вся информация, которая постепенно разворачивалась и включалась в процессе эволюции. Хорошую аналогию можно привести из ботаники: если вы посадите семечко березы, то у вас вырастет именно береза, а не что-то другое, потому что в семечке есть программа ее развития. Примерно такие же процессы мы наблюдаем в эволюции Вселенной. Именно квантовая механика (нетривиальные квантовые эффекты) позволяет решить парадокс Левинталя, который до сих пор не разрешен в биологии.

— Можно поподробнее про парадокс?

— Речь идет о работе белков. Дело в том, что белок состоит из очень большого количества аминокислот, которые в живой клетке могут соединиться невероятно большим количеством способов. Но для продолжения жизни подходит одна-единственная комбинация. Перебор всех возможных вариантов укладки белковой цепи займет время, также превышающее время жизни Вселенной. Однако белок успевает найти верный вариант в течение считаных секунд или долей секунды. Мы можем это объяснить, если предположим, что в белке изначально закодировано определенное количество квантовых степеней свободы и только из них он может «выбирать».

Авторизуйтесь и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Зеркало Зеркало

Что читать, слушать, смотреть

Огонёк, июнь'19
Блуждающий квадрат Блуждающий квадрат

Одинокая проходная пешка стремится в ферзи

Наука и жизнь, июнь'19
Два по сто Два по сто

Мы видим наш юбилейный 200-й номер стоящим между двумя столетиями

Популярная механика, июнь'19
Психологические защиты: что они говорят о нас и о других Психологические защиты: что они говорят о нас и о других

Три реакции на угрозу: замри, беги, сражайся — прочно «вшиты» в головной мозг

Psychologies, май'19
Смогут ли монетарные власти США предотвратить обвал на рынке? Смогут ли монетарные власти США предотвратить обвал на рынке?

В начале мая Федрезерв США значительно смягчил свою риторику

Forbes, май'19
«Сёрфер» и другие фото недели «Сёрфер» и другие фото недели

Лучшие снимки из загруженных на nat-geo.ru на предпоследней неделе мая.

National Geographic, май'19
Когда уместно заправлять рубашку в брюки? Когда уместно заправлять рубашку в брюки?

Заправлять рубашку уместно не так часто, как хотелось бы вашей бабушке

GQ, май'19
Нормально же общались Нормально же общались

Как сказать другу, что он ведет себя дурно, не разрушив дружбы?

GQ, июнь'19
Летающий «Гепард»: каким будет многоцелевой вертолет от Airbus Летающий «Гепард»: каким будет многоцелевой вертолет от Airbus

О многоцелевом вертолете Airbus Helicopters H160M Guepard

Популярная механика, май'19
Тейпирование лица: хайповый способ избавиться от морщин Тейпирование лица: хайповый способ избавиться от морщин

Избавиться от возрастных изменений без пластики и инъекций помогает тейпирование

Лиза, май'19
Исчезающая реальность Исчезающая реальность

«Московский вечер» – так называется полотно художницы Татьяны Назаренко

Story, июнь'19
Доброе дело. Почему в социальном бизнесе больше женщин Доброе дело. Почему в социальном бизнесе больше женщин

От чего зависит коммерческий успех проектов, созданных женщинами?

Forbes, май'19
Одри Хепбёрн: Есть вещи поважнее, чем кино Одри Хепбёрн: Есть вещи поважнее, чем кино

4 мая – 90 лет со дня рождения Одри Хепбёрн

Лиза, май'19
От сумы до тюрьмы От сумы до тюрьмы

Пять лет борьбы с коррупцией в именах, должностях и цифрах

Огонёк, май'19
Красный мотоцикл и другие признаки, что у твоего мужчины кризис среднего возраста Красный мотоцикл и другие признаки, что у твоего мужчины кризис среднего возраста

С ним явно что-то происходит, видимо, накрыл кризис среднего возраста

Лиза, май'19
Наталья Жванецкая: «Михал Михалыч — непоседа!» Наталья Жванецкая: «Михал Михалыч — непоседа!»

«Однажды на мой упрек сказал: Не делай так, чтобы я боялся возвращаться домой»

Караван историй, июнь'19
10 невообразимых видов оружия 10 невообразимых видов оружия

В любви и на войне – особенно на войне – хороши любые средства

Популярная механика, май'19
Мы видели будущее: главные тренды сезона осень-зима 19/20 Мы видели будущее: главные тренды сезона осень-зима 19/20

Заранее раскрываем карты и рассказываем, что будет в тренде в следующем сезоне

Лиза, май'19
13 ситуаций, когда ты думала, что это судьба (а оказалось — случайность) 13 ситуаций, когда ты думала, что это судьба (а оказалось — случайность)

Судьба, как нас часто уверяли, и за печкой найдет

Лиза, май'19
Добролет Добролет

Мужчины, которые посвятили свою жизнь благотворительности

Men’s Health, июнь'19
Война Марты Война Марты

Интервью с Мартой Козловой, сыгравшей главную роль в фильме «Война Анны»

OK!, май'19
Звездные женщины, которые зарабатывают намного больше своих мужчин (и не комплекcуют) Звездные женщины, которые зарабатывают намного больше своих мужчин (и не комплекcуют)

В некоторых голливудских семьях жена зарабатывает значительно больше супруга

Лиза, май'19
Переходи на темную сторону: 5 модных окрашиваний для брюнеток Переходи на темную сторону: 5 модных окрашиваний для брюнеток

Гид по окрашиванию для брюнеток

Cosmopolitan, май'19
Синий свет от смартфона: почему его все боятся? Синий свет от смартфона: почему его все боятся?

Синий свет от экранов гаджетов: чем он опасен, и как избежать?

CHIP, май'19
Какой модем лучше купить для ноутбука, чтобы всегда иметь интернет? Какой модем лучше купить для ноутбука, чтобы всегда иметь интернет?

Рассказываем, чем отличаются похожие модели модемов

CHIP, май'19
Тянем одеяло на себя! Тянем одеяло на себя!

Личная жизнь людей сильно изменилась за последние четверть века

Cosmopolitan, июнь'19
«Не воспринимается как история роста»: в Morgan Stanley поделились опасениями по поводу будущего Tesla «Не воспринимается как история роста»: в Morgan Stanley поделились опасениями по поводу будущего Tesla

Tesla — компания с проблемной кредитной историей

Forbes, май'19
Переменная величина Переменная величина

Насколько важен для нас секс

Psychologies, июнь'19
Трамп помог остановить падение цен на подержанные бизнес-джеты в США Трамп помог остановить падение цен на подержанные бизнес-джеты в США

Цены на подержанные частные самолеты в США перестали падать впервые за 10 лет

Forbes, май'19
Четвертый эпизод восьмого сезона «Игры престолов» растрогает тех, кто не плакал под Винтерфеллом Четвертый эпизод восьмого сезона «Игры престолов» растрогает тех, кто не плакал под Винтерфеллом

Время удариться в любовную мелодраму

GQ, май'19