В выпуске «Просто о сложном» Михаил Сергеевич Гельфанд-российский биоинформатик, доктор биологических наук, профессор, вице-президент по биомедицинским исследованиям Соколовского института науки и технологий расскажет, как киты оказались родственниками бегемотов, есть ли альтруизм у бактерий и что общего у муравьев и Собянина.
Михаил Гельфанд самый известный в России биоинформатик. Междисциплинарная область этой науки объединяет биологию, кибернетику, генетику, химию, математику и статистику, изучает крупномасштабные биологические проблемы путем анализа больших данные. Софико Шеварднадзе не упустила возможность задать такому гостю ряд насущных вопросов.
«Ничего в биологии не имеет смысла кроме как в свете эволюции» эта цитата Феодосия Добжанского является одной из любимых Михаила Гельфанда. Если мы хотим знать, почему живые существа отличаются друг от друга, необходимо понимать, что когда-то у них был общий предок и от него каждый вид эволюционировал в свою сторону. Эволюция-это независимый путь разных видов, имеющих общие корни. Если смотреть на эволюцию через призму генома и информатики за последние десятилетия картина хронологии изменилась гораздо больше, чем за последние сто пятьдесят лет. Вещи, которые раньше считались неразрешимыми, оказались доступны с помощью молекулярных методов. Например, очень тщательно было разобрано родство групп бактерий.
Киты и бегемоты
Одним из нашумевших примеров родства стал тот, где киты оказались родственниками бегемотов. Изначально эти животные имели общего предка размером с большую собаку.
От него ответвилось две линии развития, одна пошла в «бегемоты», они становились все крупнее, что на небольшом временном отрезке позволило им быть сильными особями. Другая линия сначала перешла к частичному водному образу жизни, в следствие чего у них образовались перепонки между пальцами (а эта генетическая особенность возникает легко), плавать и охотиться в воде стало гораздо удобнее, так что постепенно они эволюционировали в китов. История забавна тем, что, когда молекулярные эволюционисты составляли деревья китов, это вызвало недоумение и смех в рядах классических зоологов. Но с развитием науки молекулярные деревья стали более надежны и так же были найдены промежуточные скелеты, что позволило достоверно считать теорию о родстве китов и бегемотов верной.
Чудо многоклеточности случилось ни один раз
Если раньше принято было считать, что первыми появились бактерии, затем простейшие, за ними первые многоклеточные, которые поделились на растения и животных. Растения же в свою очередь стали низшими (грибы) и высшими. Сегодня можно говорить о том, что не верен термин определения «высшие» и «низшие». Многоклеточность у предков современных растений (водорослей) возникла совершенно независимо от многоклеточности предков современных животных и грибов. Оказалось даже, что грибы ближе к животным, чем к растениям. Эти факты отрицают идею иерархии, которая делала человека особенным.
Зарождение жизни
Принято считать, что единой версии по этому вопросу нет до сих пор, но существует одна правдоподобная, это идея мира РНК.
Мир РНК-гипотетический этап возникновения жизни на Земле, когда и функцию хранения генетической информации, и катализ химических реакций выполняли молекулы рибонуклеиновых кислот.
Разумное определение жизни - это меняющиеся репликаторы, то, где может начаться естественный отбор. Это сущности, которые с одной стороны сами себя воспроизводят идентично, с другой воспроизводят не абсолютно точно. И еще между ними присутствует соревновательный фактор. На роль первых репликаторов отлично подходят молекулы РНК и это подтверждено опытным путем.
Если говорить о теории, что жизнь была занесена из космоса (теория Панспермии), то она не противоречит теории РНК мира, но и не решает вопрос происхождения, а лишь отодвигает его на другую планету.
Наблюдаемая эволюция - COVID19
Рассматривая вопрос об актуальных видоизменениях в нашей жизни, невозможно не упомянуть коронавирус. Для эволюционных биологов он представляет огромный интерес. Сейчас мы наблюдаем прогрессирование коронавируса ровно по той траектории, которая была предсказана, а именно, в сторону увеличения заразности. Появление новых штаммов COVID тоже не является неожиданностью для ученых. Так как население разделилось на иммунных и нет, с большим количеством последних, это создает благоприятные условия для их возникновения. Это как раз и есть та эволюция вируса, которая происходит на наших глазах.
Каждый новый штамм становится все сильнее и активнее, хотя это противоречит теории, что вирус-друг человека и ему выгодна жизнь тела, на котором он паразитирует. Нынешний коронавирус в силу своих особенностей имеет пик заразности до проявления клинических симптомов. Длинный инкубационный период приводит к тому, что один человек, сам того не подозревая, заражает множество. Поэтому вектора в сторону смягчения действия на человека не предвидится. Для того, чтобы эпидемия не превратилась в бесконечную череду выживания и приспосабливания к новым, более сильным штаммам, необходима массовая вакцинация населения.
Устойчивость к антибиотикам
Это тоже эволюция, которую мы наблюдаем непосредственно сейчас. Антибиотики, которые ныне известны, начинают отказывать, так как бактерии вырабатывают лекарственную устойчивость. Этот процесс имеет еще и экономический аспект, потому что антибиотики действуют лишь в течение 15 лет, фармкомпаниям не выгодно вкладываться в их разработку. Правительству и меценатам необходимо поощрять фармакологическую отрасль на разработку новых лекарств.
Еще Александр Флеминг (человек, открывший пенициллин) при получении Нобелевской премии говорил, что с антибиотиками надо обращаться осторожно, иначе «мы все спалим». С лекарствами в медицине и животноводстве обращались варварски, используя зачастую без надобности, это запустило эволюционный процесс и привело к устойчивости к антибиотикам.
Кроме того, в этом выпуске Софико Шеварднадзе обсудила синтез эволюции и веры, и услышала необычную историю про Плазмодий.