«По грубым оценкам, – отмечают Б. Сарапульцев и С. Гераськин, – информация, хранящаяся в ДНК, по крайней мере, на два порядка меньше той, которая необходима для описания нейронных сетей в коре головного мозга человека. Не вызывает сомнений, что появление на арене жизни структурных ассоциаций нейронов резко повысило адаптивные возможности их обладателей и по сути перевело ход дальнейшей эволюции в плоскость естественного отбора нейронных сетей» (Там же, с. 199).
Итак, даже геноцентрическая ориентация научного мышления не помешала авторам работы под давлением фактов признать, что прогрессивная эволюция связана с повышением роли нервных систем и посылаемых ими электрических импульсов в информационном обеспечении эволюционных процессов. А это означает не что иное, как подтверждение, пусть и на базе довольно ограниченного экспериментального материала, возможности влияния информационных процессов, протекающих в соматических структурах взрослых организмов в процессе их биологической работы, на состояние геномов не только соматических, но и половых клеток, и содержащихся в них программ размножения.
Это в свою очередь не может не оказывать влияния на ход онтогенеза, а соответственно, и на видообразовательные процессы. Тем самым обнаруживается канал проницаемости барьера Вейсмана и находится подтверждение идеи Дарвина о пангенезе, отвергнутая даже его современниками.
30.4 Стрессовые состояния и гормональное обеспечение видообразовательных метаморфозов
Достаточно перспективным представляется использование в современной теории видообразования теории стрессов, разработанной канадским ученым Гансом Селье. Селье впервые применил понятия стресса и стрессора ещё в 1936 году, произведя эти понятия от английского слова, обозначающего напряжение. Под стрессорами он понимал факторы, вызывающие стресс.
Селье определял стресс как «общую неспецифическую нейрогормональную реакцию организма на любое предъявляемое ему требование» (Селье Г. Стресс без дистресса – М.: Прогресс, 1979 – 284с., с. 27), а также как «совокупность всех неспецифических изменений, возникающих под влиянием любых сильных воздействий и сопровождающихся перестройкой защитных систем организма» (Селье Г. На уровне целостного организма – М.: Наука, 1972 – 186с., с. 116).
В сущности, стресс представляет собой изменение биологической работы организма в ответ на экстремальное изменение внешних условий, сопровождающееся интенсивной перестройкой функционирования его мобилизационных структур.
Сама идея стресса была выдвинута ее создателем применительно к человеку и животным с высокоразвитой нервной системой, однако, в конечном счете, это понятие было распространено в научной литературе на любые организмы и клеточные структуры для характеристики их реакций на экстремальные воздействия. Пришло осознание того, что способность к стрессу неотделима от жизненных процессов любого уровня, является неотъемлемым свойством жизни.
Стресс как нейрогормональная реакция организмов с развитой нервной системой представляет собой мобилизационный процесс, характеризующийся, прежде всего, резкой, скачкообразной активизацией работы желез внутренней секреции. Именно этот процесс в первую очередь исследовал Ганс Селье с нейрофизиологической точки зрения.
Результаты этого исследования нашли широчайшее применение в физиологии и медицине. И лишь значительно позднее стали осознаваться возможности их использования в эволюционной биологии. Особенно перспективным с точки зрения накопления потенциала эволюционных преобразований многим исследователям представляется хронический стресс, возникающий в необычных для представителей данного вида условиях среды.
В самом деле, поскольку механизм стресса заключается главным образом в перестройке системы выработки гормонов и ферментов, необходимых организмам для выживания в экстремальных условиях, логично предположить, что в состояниях хронического стресса, охватывающих большие группы особей определенных видов при наступлении таких условий, резкие изменения гормонально-ферментативных систем родителей будут вызывать соответствующие изменения хода онтогенеза их потомства.
И хотя в состояниях хронического стресса вполне возможно возрастание интенсивности мутагенеза, индуцируемого нарушениями нормальной работы организмов, мутации такого рода будут скорее мешать эволюции, чем выступать источником эволюционных новшеств. Главную роль будут играть воздействия повышенного выброса гормонов и ферментов на регуляторные гены и работу фенотипов при межклеточных взаимодействиях и специализации клеток.
Мы, однако, далеки от того, чтобы признать хронические стрессовые состояния ведущим фактором эволюции. Чтобы эволюционные преобразования совершились, а не произошло полного вымирания видов под действием вредных стрессов (именуемых по Селье дистрессами), необходимо направленное изменение всего комплекса осуществляемой видом биологической работы, а не только той, что связана с гормональной активностью. Для этого особи данного вида должны обладать органами, преадаптированными к тому или иному изменению форм биологической работы.
Но если физиолог-эволюционист Илья Аршавский смог в своих опытах с использованием дозированного стресса и специальной тренировки вырастить кроликов с морфологией, типичной для зайцев, и если по наблюдениям биолога-эволюциониста Ивана Шмальгаузена собака, лишенная с рождения передних конечностей приобрела строение костей, типичное для кенгуру, это уже свидетельствует о колоссальных преобразовательных возможностях биологической работы в комплексе со стрессовыми нагрузками.
Адаптивные модификации даже столь эффектного характера, полученные уже в единственном поколении, конечно же, не наследуются. Барьер Вейсмана, ограждающий наследственную идентичность вида от прижизненных изменений, представляет собой такое же неотъемлемое, атрибутивное свойство всего живого, как и способность к стрессам. Но Вейсман ничего не знал о стрессах, а тем более – о направленном регулятивном воздействии гормонально-ферментативных сигналов на структуры наследственности.
Полезные для адаптации организмов стрессы Ганс Селье назвал эустрессами. Он доказал, что эустрессы позволяют мобилизовать морфофизиологические механизмы, обеспечивающие повышение устойчивости организмов к целому ряду повреждающих воздействий. Это подтвердили многочисленные эксперименты других исследователей. Собственно, любая тренировка любого организма посильными для него нагрузками представляет собой преодоление дистресса эустрессом.
При существенном изменении комплексов биологической работы, осуществляемой большими группами особей данного вида, представители данной группы из поколения в поколение подвергаются эустрессам ещё в эмбриональном состоянии, получая повышенные дозы определенных гормонов и ферментов от родительских особей.
В этом отношении определенной моделью видообразования может послужить метаморфоз, происходящий в онтогенезе многих растений и животных. Под действием гормонов червеобразная личинка скачкообразно превращается во взрослое насекомое, по своему строению резко отличающееся от личинки. Никаких мутаций при этом не происходит. Наоборот, любые мутации могут помешать правильному протеканию метаморфоза и погубить животное. Метаморфоз растений и животных отражает ход их эволюции и в измененном виде воспроизводит его в онтогенезе. И наоборот, видообразование – это, в сущности, эволюционный, филогенетический метаморфоз.
Онтогенетический метаморфоз отличается от филогенетического метаморфоза главным образом тем, что первый происходит в рамках установившейся нормы реакции, тогда как второй совершается за ее рамками и связан с установлением новой нормы реакции, соответствующей новым формам биологической работы и поддержанной, отшлифованной и закрепленной отбором.
У растений метаморфозы, как правило, связаны с прямым приспособлением органов к экстремальным условиям существования. Так, у многолетних травянистых растений метаморфозы способствуют переживанию неблагоприятных периодов и обеспечивают превращение корней в запасающие ресурсы органы – корневища, клубни, луковицы, клубнелуковицы или корнеплоды. Лианы, затененные соседними растениями и испытывающие недостаток света, преобразуют свои надземные побеги в усики, которыми для опоры цепляются за другие растения и по мере роста выбираются к свету. У винограда в усики превращается часть соцветий. Насекомоядные растения испытывают метаморфозы листьев для поглощения насекомых. У кактусов вследствие обитания в засушливых регионах в пазухах недоразвитых листьев образуются укороченные побеги с колючками, а мясистый стебель превращается в запасающий воду и фотосинтезирующий орган.
