«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

0:00 /
1065.808
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, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Правила здорового сна: уберите от кровати гаджеты и яблоки Правила здорового сна: уберите от кровати гаджеты и яблоки

Удается ли вам спать достаточное количество часов?

Psychologies, апрель'18
«Игра престолов»: финал в пересказе Cosmo. Серия 4 «Игра престолов»: финал в пересказе Cosmo. Серия 4

Напряжение нарастает!

Cosmopolitan, май'19
Под сенью сакуры в цвету Под сенью сакуры в цвету

«Вокруг света» поговорил с гейшей и многое понял о мудрости традиций

Вокруг света, март'19
Источник дизайна Источник дизайна

Милан-2019: дизайн

SALON-Interior, июнь'19
Неистощимый гений Леонардо Неистощимый гений Леонардо

И через пять столетий после смерти Леонардо не спешит раскрывать свои тайны

National Geographic, июнь'19
Раненый динозавр Раненый динозавр

В момент введения американских санкций против Huawei я как раз был в Китае

Огонёк, май'19
Какие наши годы: основные этапы детского развития Какие наши годы: основные этапы детского развития

Детский психолог Татьяна Бедник комментирует основные этапы роста и развития

Psychologies, октябрь'19
Формула успешных изменений Формула успешных изменений

Часто между нашим желанием что-то изменить и конкретными шагами лежит пропасть

Psychologies, май'19
Нижние котлы Нижние котлы

В попытках построить земной рай люди неизбежно устраивают настоящий ад

GQ, октябрь'19
Муравечество. Как мелкие козявки стали влиятельнейшими существами на планете Муравечество. Как мелкие козявки стали влиятельнейшими существами на планете

Наша планета — это гигантский муравьиный Вавилон

Maxim, май'19
На поиски внеземной жизни На поиски внеземной жизни

Согласно последним открытиям, мы, наверное, не одиноки во Вселенной

National Geographic, апрель'19
Цифровая молодежь Цифровая молодежь

Геворк Вермишян о новом поколении, будущем телекома и «законе Яровой»

Forbes, июнь'19
Жизнь есть сон Жизнь есть сон

Печально, но факт — бессонница стала постоянным спутником жизни многих

Elle, июнь'19
Как калифорнийский единорог с участием Чубайса хочет заменить Солнце Как калифорнийский единорог с участием Чубайса хочет заменить Солнце

Калифорнийский стартап TAE привлек $600 млн на разработку термоядерного реактора

Forbes, 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
Мой сын не знает, кем быть Мой сын не знает, кем быть

Мой сын ведет себя легкомысленно. Все не может понять, чего он хочет от жизни

Лиза, май'19
Добро пожаловать, или Посторонним вход воспрещен Добро пожаловать, или Посторонним вход воспрещен

Елена Подкаминская не любит делать из личной жизни инфоповоды

OK!, май'19
10 лучших мужских образов 72-го Каннского кинофестиваля 10 лучших мужских образов 72-го Каннского кинофестиваля

Определяемся, кому стоит отдать «Золотую пальмовую ветвь» за лучший смокинг

GQ, май'19
Типы характеров: шпаргалка на все случаи жизни Типы характеров: шпаргалка на все случаи жизни

Гештальт-терапевт Ольга Дулепина предлагает простую и понятную модель характеров

Psychologies, май'19
«Идеальный момент продавать любой бизнес — на его взлете» «Идеальный момент продавать любой бизнес — на его взлете»

Миллиардер Андрей Андреев — о предстоящем IPO своей группы

Forbes, июнь'19
«Пустяки, дело житейское» «Пустяки, дело житейское»

Мое интервью с главой «Союзмультфильма»

StarHit, май'19
Все сложно: почему мы передумали разводиться Все сложно: почему мы передумали разводиться

Сделать предложение трудно. Особенно если это предложение о разводе

Домашний Очаг, июнь'19
12 лучших фильмов, которые начинаются с конца 12 лучших фильмов, которые начинаются с конца

Показывать уже в первых кадрах, чем же закончится кино — шаг наглый

Maxim, май'19
Внимание на экран Внимание на экран

Чрезмерное увлечение смартфонами действительно может сказаться на здоровье

Glamour, июнь'19
Новое дело Харри Холе: отрывок из романа Ю Несбё «Нож» Новое дело Харри Холе: отрывок из романа Ю Несбё «Нож»

Публикуем отрывок из самого мрачного и драматичного расследования Харри Холе

Forbes, май'19
Да, это нормально Да, это нормально

Мы спросили у крутых секс-блогеров и коучей, какие вопросы им задают чаще всего

Cosmopolitan, июнь'19
И что он в ней нашел... И что он в ней нашел...

Романы между интересными, состоявшимися мужчинами и простушками – не редкость

Лиза, май'19
10 невообразимых видов оружия 10 невообразимых видов оружия

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

Популярная механика, май'19
Анна Хилькевич после рождения второго ребенка хотела развестись с мужем Анна Хилькевич после рождения второго ребенка хотела развестись с мужем

32-летняя актриса Анна Хилькевич откровенно рассказала о личной жизни

Cosmopolitan, май'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