Американский биолог предложил новую теорию эволюции

Биолог из медицинского колледжа Нью-Йорка, работа всей жизни которого поддерживает теорию эволюции, разработал концепцию, которая существенно изменяет одно из ее базовых предположений — что выживание основано на смене функционального преимущества.

Профессор цитобиологии и анатомии Стюарт Ньюмэн предложил альтернативную модель того, как происхождения структурных мотивов животных форм было фактически предсказуемым и относительно внезапным, с резкими морфологическими преобразованиями во время раннего периода развития животных.

Долгий взгляд Ньюмэна на эволюцию полностью объяснен в его статье Physico-Genetic Determinants in the Evolution of Development в издании Science.

Эволюция, как обычно полагают, является ситуативной, пошаговой, с сохранением каждого изменения, или нет, основанного на функциональном преимуществе. Альтернативная модель Ньюмана основана на недавних выводах относительно генетики одноклеточных предков животных и, что более удивительно, физики среднеразмерных материалов.

Тела животных и эмбрионов, из которых они развиваются, демонстрируют ассортимент текущих «морфологических мотивов», которые, как свидетельствуют окаменелые останки, впервые появились свыше 500 млн лет назад. В ходе эмбрионального развития современных животных клетки объединяются в ткани с несмешивающимися слоями и внутренними впадинами. Эмбрионы имеют шаблонные множества типов клеток, с которыми они способны формировать сегменты, экзоскелеты и кровеносные сосуды. Развивающиеся тела сворачивают, удлиняют и расширяют придатки, а у некоторых видов еще и производят экзоскелет с повторяющимися элементами (к примеру, человеческие руки).

Эти мотивы связаны с развитием поразительно подобных форм, принятых для неживых, сжатых, химически активных, вязкоупругих материалов, когда они организованы соответствующими физическими силами и эффектами, хотя механизмы, которые производят мотивы в живых эмбрионах, обычно намного более сложны. Ньюмэн предполагает, что предки современных животных приобретали эти формы, когда древние одноклеточные организмы стали проживать в многоклеточных кластерах, и были немедленно мобилизованы соответствующие физические процессы.

Одноклеточные предки, как полагают, содержали гены, с которыми все современные животные организуют эмбриональное развитие, хотя и используют гены для одноклеточных функций. Это были точно те гены, чьи продукты позволили наследственным группам использовать физические эффекты среднего масштаба, производящие характерные мотивы. С тех пор каждая наследственная группа содержит тот же набор генов, а разные части тела растут параллельно, давая начало современным морфологически отличным типам животных.

Действующий сотни миллионов лет естественный отбор привел к более сложным эволюционным процессам, которые сделали эмбриогенез намного менее зависящим от потенциально непоследовательных физических детерминантов, хотя „физические“ мотивы сохранились. Как пишет Ньюмэн в своей статье, эта новая точка зрения обеспечивает естественные интерпретации загадочных аспектов раннего развития животных, включая „взрывной“ рост сложных форм тела в период между 540 и 640 млн лет назад, а также неудачи добавления новых мотивов с того времени. Модель также помогает нам понять сохраненное использование того же набора генов для организации развития во всех морфологически отличных типах, а также „эмбриональные песочные часы“ сравнительной эволюционной биологии: наблюдения за тем, что виды, относящиеся к одному типу, обладают совершенно разными траекториями эмбриогенеза (к примеру, лягушки и мыши), хотя и имеют в итоге схожее строение тела.

12.10.2012