В 2014 был опубликован русский перевод книги самого цитируемого ученого российского происхождения Евгения Кунина «Логика случая», английское издание которой вышло в 2011 году. В этой монографии на стыке научно-популярного изложения и настоящего научного труда рассматриваются вопросы происхождения жизни, эукариотической клетки, различные механизмы передачи генов в мире прокариот, проблемы определения степени родства между организмами и так далее. Мы поговорили с автором книги о постсовременной биологии, последнем универсальном общем предке и связи биологии с другими науками.

— Это ваша первая монография. Как вы пришли к ней, долго ли копились идеи для книги?

— В действительности эта монография для меня не первая. В 2002 году мы с Михаилом Гальпериным опубликовали книгу Sequence-Evolution-Function, которая представляет собой сочетание неформального введения в компьютерную геномику для биологов и изложения представлений авторов об эволюции геномов. Я был не очень доволен этой книгой, хотя в ней немало идей, которые мне нравятся до сих пор, именно потому, что это смешение жанров вышло не вполне гармоничным. Поэтому, насколько помню, первые мысли о второй книге появились именно вскоре после выхода первой, но в течение пяти лет или около того эти мысли ни к чему не вели. А потом, в 2009 году, был юбилей Дарвина, и мне по приглашению нескольких журналов пришлось написать статьи о современном состоянии эволюционной биологии (в основном, конечно, в контексте эволюции геномов). Одна из этих статей, довольно длинная, вышла в журнале Nucleic Acids Research и стала как бы подробным конспектом будущей книги. Эта статья широко читалась и многих заинтересовала, что, конечно, меня вдохновило, и книга как-то стала в голове складываться. А когда сложилась, была написана быстро, за 5–6 месяцев, без отрыва от нормальной работы.

— Читали ли вы научно-популярные книги российских авторов? Например, «Рождение сложности» Александра Маркова, в которой затрагиваются схожие темы.

— Скажу честно, современных русских книг не читал, ни научных, ни популярных. Однако книгу Маркова внимательно просматривал в процессе редактирования русского перевода моей собственной книги. По-моему, это очень хорошая книга, ее можно смело рекомендовать всем, кто хочет разобраться в современных представлениях об эволюции на доступном, но вполне серьезном уровне. Надо только иметь в виду, что это именно научно-популярный текст, профессионалы вряд ли узнают из него много нового.

— Вы упоминаете в книге взгляд на гены с точки зрения статистической физики. Как вам кажется, может ли такой взгляд быть фундаментальным и со временем стать основным в биологии? Это весьма далекий (в традиционном университетском делении на предметы) от биологии раздел теоретической физики. Очень сложно на хорошем уровне разбираться в таких непохожих областях. Как вы сами пришли к такому взгляду?

— Давайте я начну с того, как я пришел к этим представлениям. Они очень естественно возникают при анализе больших массивов данных, производимых современной геномикой и системной биологией, например численности генных семейств или уровня экспрессии генов. Исследуя эти величины, мы раз за разом наблюдаем несколько фундаментальных распределений, таких как нормальное, логнормальное или степенное. Из статистической физики мы знаем, что такие распределения возникают в результате элементарных стохастических процессов, происходящих в больших ансамблях слабовзаимодействующих объектов. Возникает естественная мысль поискать аналогии в биологических системах, и найти их, конечно, несложно. Таким образом, базовые свойства живых систем могут быть адекватно описаны в терминах энергии и энтропии, без привлечения естественного отбора или других понятий, специфических для биологии. Это очень важно понимать, как и то, что такие описания сами по себе почти ничего не объясняют нам то, как устроена и как эволюционирует жизнь. Чтобы это понимание возникало, описание на языке статистической физики должно быть, во-первых, детально исследовано в поисках отклонений от простых распределений, в которых часто скрываются самые важные черты живых организмов, и, во-вторых, дополнено сугубо биологическим описанием на языке конкретных функций и адаптаций. Такая дополнительность описаний природы на разных языках, впервые сформулированная Нильсом Бором для случая квантовой механики, на мой взгляд, один из важнейших принципов науки вообще и биологии в частности. Это неоднократно подчеркивается в обсуждаемой книге. Таким образом, не то чтобы статистический подход должен был стать основным в биологии, но одним из основных — безусловно.

Рекомендуем по этой теме:
20856
Прямая речь: Константин Северинов

— При введении любой новой, более фундаментальной теории приходится отказываться от некоторых постулатов предыдущей. У синтетической теории эволюции существуют объективные недостатки, вы сами об этом неоднократно пишите. Например, в СТЭ отрицается роль стохастических процессов, таких как дрейф генов. Как вам кажется, нужно ли будет в будущем при формулировке новой концепции, того, что вы называете postmodern synthesis, отказаться от каких-либо привычных для нас сейчас понятий? Ричард Докинз в «Эгоистичном гене» предлагает отказаться от концепции организма как субъекта, а относится к нему только как к «генному контейнеру». Рассматривая мир бактерий и архей, у которых чрезвычайно распространен горизонтальный перенос генов, это представляется вполне разумным.

— Это замечательный вопрос. Да, конечно, от ограничений старых теорий отказываться нужно. Вы справедливо отмечаете, что важность стохастических процессов — случайности, дрейфа — в эволюции, совершенно игнорируемая СТЭ, теперь не подлежит сомнению. Нужно отказаться от представления о геноме как о пассивном хранилище информации. Геном — сложная, активная, динамическая система, которая постоянно изменяется многими разными путями, как случайными, так и вполне направленными. Более того, следует отказаться и от представления о геноме как о единственной системе наследственности. Эпигенетическая наследственность — не курьез, а фундаментальный путь эволюции. Об этом, кстати, в рассматриваемой книге сказано совершенно недостаточно… может быть, во втором издании, если когда-нибудь такое будет.

Рекомендуем по этой теме:
10633
Горизонтальный перенос генов

А вот что касается Докинза и эгоистичных генов, тут нужно быть внимательным. Идея эта замечательная, очень важная, но это никак не повод отказываться от концепции организма. Все гены и правда обладают некоторой степенью эгоизма, но эта степень варьирует от 1 (например, транспозоны — полные эгоисты) до 0 (скажем, гены рибосомной РНК — безусловные альтруисты). Гены кооперируют между собой, и отбор (да и дрейф) очень часто действует именно на ансамбли генов. Тут опять важен принцип дополнительности, упомянутый выше, — в этом контексте — между эгоистическими и альтруистическими «наклонностями» отдельных генов и групп генов.

Сказанное выше относится, собственно, к теории эволюции. Но есть и другая сторона дела, в каком-то смысле даже более важная, а именно восприятие эволюции биологами-экспериментаторами. Здесь по-прежнему со всей остротой стоит вопрос об отказе от идеи прогресса и скрытой телеологии, то есть представления о том, что все структуры и механизмы представляют собой адаптации к конкретным факторам, иными словами, возникают «для чего-то», а не просто «почему-то». Эти представления в лучшем случае крайне однобоки и совсем не безобидны, поскольку стремление все объяснить адаптацией нередко приводит к неверной интерпретации экспериментальных результатов и неоптимальному планированию новых экспериментов.

— С помощью биоинформатики мы узнали многое о последнем универсальном общем предке. Что необходимо для более полного понимания истоков жизни на Земле? Исследования в какой области позволят нам еще ближе подойти к пониманию процессов ее зарождения?

— А вот это вопрос тяжелый. Об универсальном общем предке мы и правда узнали немало. Но ведь это уже весьма продвинутая стадия эволюции. Сравнение последовательностей и структур белков и РНК позволяет заглянуть глубже, поскольку этот самый общий предок уже имел немало родственных генов, мы не без успеха пытаемся реконструировать совсем уже древние предковые формы. Но вот собственно с происхождением, возникновением самых первых форм жизни очень тяжело. Есть много очень интересных экспериментов с рибозимами, с липидными пузырьками, в которых происходят разнообразные реакции, и др. Важны также геохимические исследования, которые помогают обнаружить условия, возможно, благоприятствовавшие эволюции первых форм жизни, в частности, вокруг гидротермальных или геотермальных источников.

Все это очень интересно и полезно, но надо признать честно: прорыва не видно. Мы не понимаем, как возникли первые формы жизни и, что еще хуже, не видим ясного пути к такому пониманию. Огромным достижением было бы открытие жизни вне Земли: это совершенно изменило бы всю ситуацию в области исследования происхождения жизни. Однако, даже оставляя в стороне технические трудности, такое открытие мне представляется исключительно маловероятным. Позволю себе высказать мнение, которое может показаться крамольным: скорее всего, мы никогда не узнаем, как на самом деле возникла жизнь. Если возникновение первых живых организмов было исключительно редким, невероятным событием, для которого требовалось счастливое сочетание огромного числа разных условий, то выяснить, как именно это все случилось 4 миллиарда лет назад, попросту невозможно. Даже если удастся добиться появления неких простых форм жизни в лабораторном эксперименте (это фантастически трудно, но… кто знает), это блестящее достижение будет указывать только на один из потенциально возможных путей.

— Гипотеза РНК-мира противопоставляется гипотезам ДНК-мира и белкового мира. На их фоне она действительно смотрится выигрышно. Чем так привлекательны гипотезы отдельных миров?

— Выражение «РНК-мир», может быть, не слишком удачно. Речь идет просто о том, что на начальной стадии эволюции жизни как геномы, так и энзимы состояли из РНК. Без этого представления в какой-то форме просто не обойтись, поскольку иначе возникает порочный круг: чтобы производить белки с определенными функциями, они должны быть закодированы в ДНК, но, чтобы сделать такую ДНК, нужны многочисленные, четко функционирующие белки. Такая система просто не может возникнуть. Поэтому уже много лет назад Карл Возе, Фрэнсис Крик и другие пришли к идее о том, что в первых живых организмах РНК была мастером на все руки. Эта идея весьма плодотворна, она стимулировала многочисленные, во многом успешные эксперименты с рибозимами. По-моему, еще более важно, что данные сравнительной геномики указывают на то, что на ранней стадии эволюции РНК действительно выполняла более разнообразные функции, чем теперь (не забудем, что и в современных клетках основные реакции в синтезе белка катализируются именно РНК).

Рекомендуем по этой теме:
9433
FAQ: Минимальный геном

Все это очень хорошо, но трех довольно важных вещей мы не понимаем: 1) как возник этот первичный РНК-мир, 2) как он функционировал, точнее, как же все-таки происходила репликация всех этих РНК, 3) если даже ответить на первые два вопроса, то как мог произойти переход от РНК-мира к системе современного типа, основанной на трансляции (синтезе белков на матрице РНК). В общем, РНК-мир — это примерно как демократия по Черчиллю: слабая концепция, с кучей недостатков, но другие-то гораздо хуже.

— Вы упоминаете книгу Александра Виленкина «Мир многих миров» и космологическую теорию бесконечной инфляции. Почему вы решили, что без этой части в книге по биологии не обойтись? Теория инфляции пока что остается недоказанной. Если она будет опровергнута, не сделает ли это ваши взгляды менее обоснованными?

— Тут сразу несколько вопросов, и говорить можно долго, но я все же вынужден быть кратким. Во-первых, насчет «не обойтись»: это дело тонкое. Может быть, в книге и можно было обойтись, и даже лучше было бы, потому что многие читатели, насколько я понимаю, сразу обращаются к этой части, реагируют на нее очень живо — некоторые позитивно, другие резко отрицательно — и больше ничего уже не читают. А задумывалось, разумеется, не так, и эта часть невелика и в книге совсем не главная. Так что из тактических, так сказать, соображений, возможно, стоило это опустить или, по крайней мере, перенести в приложение полностью. О последнем варианте я, кстати, всерьез задумывался при работе над книгой, но в последний момент как-то не поднялась рука.

Однако что верно, то верно: мои собственные размышления о происхождении жизни неизбежно упираются в космологию. Как уже отмечено выше, происхождение жизни, скорее всего, результат крайне маловероятного события (или, точнее, последовательности таких событий). С моей точки зрения, для оценки роли таких событий в истории жизни (и всего остального, конечно) представление о бесконечной мультивселенной принципиально важно. Именно этот вопрос (не в применении к эволюции жизни, а в общем) рассматривается в книге Александра Виленкина (и, конечно, в оригинальных работах, я все же не опираюсь на популярные тексты) с замечательной ясностью. Пожалуй, хватит, я об этом уже и писал, и говорил немало.

И последнее — насчет недоказанности инфляции. Никаких доказанных теорий в науке вообще нет, это не математика. Есть, однако, очень сильные теории, которые согласуются с огромным количеством данных и делают много подтверждающихся предсказаний. Инфляция не достигла еще такого статуса, но движется, насколько я могу судить, именно в этом направлении. Невозможно здесь говорить о деталях, но приятно заметить, что в этом году престижнейшая премия Кавли была присуждена двум основателям теории инфляции — Алану Гуту и Андрею Линде.

— В вашей книге представлен очень глубокий и сложный взгляд на биологическую эволюцию, можно хотя бы вспомнить «обманчивость прогресса» в биологии. Важно ли правильное понимание эволюции для обычного человека? Каково, на ваш взгляд, место эволюции в школьном курсе биологии и обобщенной идеи эволюции вне биологии?

— С моей точки зрения, понимание основ эволюционной биологии крайне важно для всех. Хотя бы просто уже потому, что рациональный, осмысленный взгляд на мир заведомо лучше суеверия (об этом более двух тысячелетий назад уже писали с замечательной точностью и красноречием Эпикур и Лукреций, но, увы, человечество к ним мало прислушивалось). Но важно это и с самой практической точки зрения, например, для понимания того, почему сохранять на Земле другие виды действительно жизненно важно, и для понимания природы конфликтов в человеческом обществе. Это общество во многом ушло от стада обезьян весьма далеко, но с эволюционной точки зрения нас от них отделяет ничтожный промежуток времени и социальные взаимодействия никак не могут отменить биологических, а всего лишь наслаиваются на них.

Рекомендуем по этой теме:
5930
Генетический анализ

Со школьными курсами биологии я, к сожалению, не знаком. Однако поскольку «ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции», то, естественно, любой курс только так и должен быть построен. Задача представить достижения современной науки в форме, доступной и интересной для школьников, исключительно сложна, но очень интересна, конечно. Разумеется, любые попытки представлять креационизм или идеи «разумного замысла» как некие альтернативы эволюционной биологии, а не как грязное жульничество, которым они являются, совершенно недопустимы.

— После такого неожиданно организованного и быстро проведенного перевода будете ли вы сразу рассматривать русский вариант, если начнете писать еще одну книгу?

— Что касается перевода, то, когда процесс пошел, он завершился действительно быстро, и кажется, есть основания быть довольным результатом. Однако началось это все спустя изрядное количество времени после публикации английского оригинала, да и русская публикация потом затянулась. Так что всего прошло между оригиналом и переводом почти 2,5 года — несколько долго, учитывая, что даже в СССР обычно справлялись за 2, а то и за 1,5 года.

Новую книгу я, собственно, уже пишу. Но это сугубо научная, перенасыщенная конкретными данными (хотя содержащая, конечно, и широкие обобщения) книга об эволюции вирусов, и ее русский перевод совершенно не нужен. Откровенно говоря, с моей точки зрения, в наши дни научная (именно научная, я не имею в виду медицину или технику) литература ни на каких языках, кроме английского, не нужна. Язык науки определился, он хорошо разработан, и надо учиться на нем говорить и писать как можно лучше. Научно-популярная литература — совсем другое дело. Здесь много места для использования культурной традиции, цитат, аллюзий и т. п., так что писать на разных языках стоит. Моя «Логика случая» лежит где-то на границе, но все же, по-видимому, ближе к собственно научной литературе. Поэтому, если бы меня спросили, нужен ли русский перевод этой книги, я был бы в затруднении. Но это решилось помимо меня, и ясно стало, что спрос есть. Это приятно, но думаю, что время таких текстов на русском (немецком, французском и т. д.) языке проходит. В любом случае, что касается лично меня, я всерьез писать ни на каком языке, кроме английского, в общем-то, не умею.

Написать популярный текст прямо на русском языке? Интересное начинание… Если когда-нибудь кто-нибудь обратится и будет время и, так сказать, вдохновение… К сожалению, в определенном возрасте начинаешь понимать, что такое «когда-нибудь» обычно значит «никогда»… Ну, ладно, будем считать, что маленький текст такого рода я и написал прямо сейчас.