За счет чего произошла наша эволюция? Какой главный эволюционный процесс обеспечил превращение древней археи в человека? Многие ответят — «мутации» + «естественный отбор». И это не удивительно, ведь концепция естественного отбора удивительна по своей красоте и стала сейчас очень популярной, наконец-то. И конечно мутации + естественный отбор играют очень важную эволюционную роль наряду с другими механизмами эволюции: симбиогенезом, гибридизациями, эпигенетикой.
Но тут есть один интересный момент. Если первые формы жизни были похожи на современные бактерии и имели, соответственно, геном в несколько сот или тысяч генов, то обычные мутации ничего бы принципиально в этом не изменили — как была тысяча генов, так и осталось бы тысяча или две спустя миллиарды лет. И современные бактерии, как мы видим, так и имеют пару тысяч генов, как и их предки, жившие 3 миллиарда лет назад.
Должен быть какой-то особый вид мутаций, который сыграл огромную эволюционную роль. Откуда-то должны были появляться огромные геномы в 3, 10, 100 миллиардов пар нуклеотидов, и содержащий десятки тысяч генов.
Сейчас у человека около 25-35 тысяч генов — точно мы не знаем. Но тут надо обязательно учитывать, что в это число генов мы должны, вообще-то, включать и огромное число вирусных генов, которые являются на самом деле неотъемлемой частью нашего генома, и который раньше, по незнанию, ученые вообще считали «мусорной» частью ДНК. Так откуда взялись все эти гены??
Ответом на этот вопрос является механизм удвоения генома — полиплоидия, и, особенно, тетраплоидия. Этим механизмом мы активно пользуемся в сельском хозяйстве. Мы воздействуем колхицином на делящиеся клетки картошки, и процесс деления клетки прерывается в тот момент, когда в ней уже есть удвоенный набор хромосом, то есть — по 4 каждой хромосомы. Потом этот процесс можно повторить. Именно такую полиплоидную картошку мы сейчас и употребляем в пищу, так как она крупнее своего дикого сородича.
Скорее всего, в нашей истории тоже есть как минимум два события удвоения генома. Первая дупликация генома произошла, согласно генетическому анализу, 500 миллионов лет назад, а вторая — 400 миллионов лет назад. Так что мы и сами являемся полиплоидами, и в нашем геноме четырехкратные повторы довольно часты.
Гипотеза об удвоениях генома называется «Гипотеза 2Р». Как именно это случилось — мы не знаем, но скорее всего это произошло в результате гибридизации, то есть полового смешения двух разных видов, и в этих гибридизациях участвовали рыбы, от которых потом мы все и произошли. Современные рыбы, кстати тоже весьма склонны к гибридизации. Возможны и варианты с вирусной инфекцией и вирусной рекомбинацией.
Интересно, что полиплоидия может быть стадией раковых заболеваний, и вообще — движущие силы эволюции имеют очень много общего с тем, что мы сейчас называем «заболеваниями», так что и рак — это тоже скорее всего составная часть обычного эволюционного процесса, как и вирусы ВИЧ, об эволюционной природе которых мы уже писали раньше. Конечно, нас сейчас не устроит такая эволюция с помощью эпидемий ВИЧ и рака:), и мы стараемся именно эти эволюционные механизмы остановить, зато нам сейчас становится доступным такой удивительный механизм эволюции, как управление эпигеномом, причем управление не столько с помощью генной инженерии, сколько с помощью нашей психики, совершенно удивительно развившейся за последние сотни тысяч лет, и ставшей полноправным участником эволюционного процесса.