Затем Шпигельман сделал нечто поразительное. Он запустил разновидность эволюции в действии в полностью искусственном мире пробирки, без участия каких-либо клеток. Представьте себе его конструкцию в виде длинного ряда пробирок, содержащих Qb-репликазу и исходные строительные материалы, но без РНК. Он засеял первую пробирку небольшим количеством Qb РНК, и она должным образом реплицировала гораздо большее количество своих копий. Затем он извлек небольшую порцию жидкости и поместил ее каплю во вторую пробирку. Этот посев РНК теперь принялся за репликацию во второй пробирке, и через некоторое время Шпигельман извлек каплю из второй пробирки и засеял третью нетронутую пробирку. И так далее. Это похоже на искру от нашего костра, заронившую семя нового огня в сухой траве, новый огонь зажигает следующий, и так далее по цепочке засевов. Но результат был совсем другим. Если огонь не наследует никаких свойств засеявшей искры, молекулы РНК Шпигельмана наследовали. И результатом стала... эволюция путем естественного отбора в ее наиболее простой и оголенной форме.

Шпигельман брал пробы РНК из своих пробирок в течение "поколений" и следил за их свойствами, включая способность инфицировать бактерии. То, что он обнаружил, было восхитительно. Эволюционирующие РНК становились физически меньше и меньше, и, в то же время, менее и менее способными инфицировать, когда бактерии подвергались воздействию их образцов. После 74 поколений типичная молекула РНК в пробирке эволюционировала в малую долю размера своего "дикого предка". Дикая РНК была ожерельем длиной в 3600 "бусинок". После 74 поколений естественного отбора средний обитатель пробирки уменьшился до скромных 550: не годящийся для инфицирования бактерий, но блестяще справляющийся с инфицированием пробирок. Было ясно, что случилось. Спонтанные мутации РНК в этой линии происходили все время, и мутанты, которые выживали, были все более приспособленными делать это в мире пробирок, а не в естественном мире бактерий, ожидающих паразитирования. Основное различие было предположительно в том, что РНК в мире пробирок могла обойтись без всего кода, отведенного для производства тех 4 белков, которые нужны для создания оболочки, белка-бомбы и других необходимых условий для выживания дикого вируса как действующего паразита бактерий. То, что осталось, было голым минимумом, необходимым для репликации в тепличном мире пробирок, полных Qb-репликазы и сырья.

Этот оставшийся в живых голый минимум, размером менее десятой части своего дикого предка, стал известен как Монстр Шпигельмана. Будучи меньше размером, модернизированный вариант репродуцируется быстрее, чем его конкуренты, и поэтому естественный отбор постепенно увеличивает его представительство в популяции (и популяция, кстати, совершенно правильное слово, даже притом, что мы говорим о свободно плавающих молекулах, а не о вирусах или всякого рода организмах).

Поразительно, но почти тот же Монстр Шпигельмана неоднократно эволюционирует, когда эксперимент повторяют снова. Более того, Шпигельман и Лесли Оргел (Leslie Orgel), одни из ведущих фигур в исследовании происхождения жизни, выполнили дальнейшие эксперименты, в которых они добавили в раствор вредное вещество, такое как бромистый этидий. В этих условиях эволюционирует другой монстр, стойкий к бромистому этидию. Различные химические препятствия способствуют эволюции различных специализированных монстров.

Эксперименты Шпигельмана использовали естественный, "дикий тип" Qb РНК как отправную точку. М.Сампер (M.Sumper) и Р.Льюс (R.Luce), работая в лаборатории Манфреда Эйгена, получили поистине ошеломляющий результат. При определенных условиях пробирка, совсем не содержащая РНК, а только сырье для ее производства плюс фермент Qb репликазы, может спонтанно генерировать самореплицирующуюся РНК, которая при надлежащих условиях будет эволюционировать, становясь схожей с Монстром Шпигельмана. Это, кстати, к теме страхов креационистов (или, лучше даже сказать, надежд), что большие молекулы слишком "невероятны", чтобы изначально эволюционировать. Такова истинная сила кумулятивного естественного отбора (настолько далек естественный отбор от того, чтобы быть слепым случаем), что Монстру Шпигельмана нужно всего лишь несколько дней, чтобы построить себя с нуля.

Перейти на страницу:

Похожие книги