Почему разные гены идут с разными скоростями? Что отличает "гранитные" гены от "радиевых" генов? Помните, что нейтральный - значит не бесполезный, а в равной степени хороший. Полезны и гранитные, и радиевые гены. Просто радиевые гены могут меняться во многих местах по своей длине и оставаться полезными. Из-за особенностей работы гена участки на их протяжении могут безнаказанно меняться, не влияя на его функциональность. Другие участки того же гена высокочувствительны к мутациям, и их функциональность разрушается, если эти участки повреждаются мутацией. Может быть, у всех генов есть гранитные участки, которые не должны сильно изменяться, если ген должен выполнять свою работу, и радиевые участки, которые могут бесконтрольно катиться до тех пор, пока не затронут гранитный участок. Возможно, у гена цитохрома-С есть смесь гранитных и радиевых кусочков; гены фибринопептида имеют большую долю радиевых кусочков, в то время как у гистонов большая пропорция гранитных кусочков. Есть некоторые проблемы, или, по крайней мере, осложнения с тем, как объяснить различия между скоростями тиканья между генами. Но нам важно то, это что скорости тиканья на самом деле различаются между генами, в то время как скорость для каждого конкретного гена довольно постоянна даже у очень отдаленных видов.
Однако не совсем постоянна, и это приводит нас к нашей следующей проблеме, которая весьма серьезна. Скорости тиков не просто неопределенны и нестабильны. Для любого конкретного гена они могут быть систематически выше у одних существ, чем у других, и это вводит реальное отклонение. У бактерий гораздо менее эффективная система репарации ДНК, чем наша сложная "система коррекции", поэтому их гены мутируют с более высокой скоростью, и их молекулярные часы тикают быстрее. У грызунов также несколько неряшливые репарационные энзимы, что может объяснить, почему молекулярная эволюция идет быстрее у грызунов, чем у других млекопитающих. Крупнейшие изменения в эволюции, такие как переход к теплокровности, имеют потенциал изменять скорость мутаций, что может спутать все карты с оценками дат ветвления. Сейчас разрабатываются изощренные методы, позволяющие учесть изменяющиеся скорости мутации в разных потомственных линиях, но они еще в стадии становления.
Еще более беспокоит то, что время размножения, казалось бы, предоставляет максимум возможностей для мутации. Поэтому виды с коротким жизненным циклом, такие как дрозофилы, накапливают мутации с большей скоростью, чем, скажем, слоны с их длинными интервалами между поколениями. Это предполагает, что молекулярные часы могут отсчитывать время скорее в поколениях, чем в единицах реального времени. В действительности, однако, когда молекулярные биологи изучили скорости изменения последовательностей, используя потомственные линии, имеющие хорошую ископаемую летопись для калибровки, они этого не обнаружили. Оказалось, что молекулярные часы, похоже, все-таки отсчитывают время в годах, а не поколениях. Это хорошо, но как это объяснить?
Одно предположение в том, что, хотя сменяемость поколений у слонов медленна по сравнению с дрозофилами, в течение всех этих лет между размножениями гены слонов подвергаются той же бомбардировке космическими лучами и другими событиями, способными вызывать мутации, как и гены дрозофил. По общему признанию, гены дрозофил оказываются в новых телах раз в две недели, но какое до этого дело космическим лучам? Да, гены, находящиеся в слоне в течение десятков лет, поражаются тем же числом космических лучей, что и гены, перескакивающие через ряд из 250 тел дрозофил за тот же период. В этой теории, может быть, что-то есть, но она, вероятно - не достаточное объяснение. На самом деле верно, что большинство мутаций происходит при создании нового поколения, и таким образом, нам, кажется, нужно другое объяснение для видимой способности молекулярных часов показывать время в годах, а не поколениях.
Здесь коллега Кимуры, Томоко Охта внесла хитроумный вклад: свою почти нейтральную теорию. Как я сказал, Кимура рассчитал, исходя из своей полностью нейтральной теории, что скорость закрепления нейтральных генов должна быть равна скорости мутации. Это замечательно простое заключение зависело от элегантного математического алгебраического сокращения. И величиной, которая была исключена из уравнения, был размер популяции. Размер популяции входит в уравнение, но, в конце концов, оказывается и над, и под дробной чертой, и он удобно устраняется в клубах математического дыма, и скорость закрепления оказывается равной скорости мутаций. Но только если рассматриваемые гены действительно совершенно нейтральны. Охта пересмотрела алгебру Кимуры, но позволила своим мутациям быть почти нейтральными вместо полной нейтральности. И из этого возникло различие. Размер популяции больше не сокращался.
