За время моего отсутствия в Дзене уважаемые читатели оставили ряд интересных комментариев, достойных внимания и рассмотрения. Вот, например, один из них.
Обещания надо выполнять. Вот эта статья.
* * *
Систематика живых организмов изначально — со времён Линнея — была фенотипической. Виды классифицировались в таксоны, исходя из сходства их строения. После трудов Дарвина систематика получила эволюционное обоснование, что позволило методологически корректно распространить её на вымершие виды. Иногда результаты классификации получались убедительными, иногда странными. Но по мере развития методов исследования и накопления знаний, систематика уточнялась и становилась более правдоподобной.
А потом учёные нашли способ расшифровывать генетический код. Новый метод сразу стал приносить сенсационные результаты. Помню изложение одной из первых работ в советском ещё журнале "В мире науки": авторы с изумлением сообщали, что по результатам анализа ДНК американские кондоры приходятся лишь отдалёнными родственниками хищным птицам Старого света и куда ближе к журавлям. Последующие исследования открыли много чудес. Между совершенно не похожими группами обнаруживались узы тесного родства, а таксоны с почтенной историей упразднялись как полифилетические. Впрочем, не все. Многие выводы традиционной систематики выдержали проверку новым методом.
Изменился, однако, сам подход к предмету. Современные систематики отказались от иерархических таксонов Линнея и называют группы любого размера термином "клада". Причём размер имеется в виду действительно любой: увидеть на кладограмме одинокого тиктаалика как сестринскую группу ко всем наземным позвоночным — это нормально и правильно. Казалось бы, ещё немного, и мы получим-таки естественную эволюционную классификацию организмов. Но не всё так просто.
Во-первых, для проведения кладистического нужно знать геномы. Много геномов. Первое время технологии чтения ДНК были дорогими. Учёные работали над их удешевлением и много достигли. Теперь мы можем прочесть и сохранить геномы многих видов живых организмов. Но не всех: виды редкие, живущие в труднодоступных местах, известные лишь по музейным образцам, что хранились в условиях, неблагоприятных для сохранения ДНК, — в анализ не попадут.
Во-вторых, мы читаем геном не видов, а конкретных организмов, принадлежащих к тем или иным видам. Но существует внутривидовая изменчивость, оценить которую по нескольким особям затруднительно. Существуют виды-двойники, фенотипически неразличимые, но разделённые на генном уровне (у меня есть основания предполагать, что их гораздо больше, чем обычно думают). Всё это разнообразие также грозит пройти мимо нашего анализа.
В-третьих, нам нужно некоторое понимание того, что делают те или иные участки ДНК. Бесполезные фрагменты кода могут произвольно меняться даже внутри вида. Изменение фрагментов, отвечающих за отдельные признаки, происходит на уровне видов, родов и семейств, а тех, что определяют общий план строения, — на уровне классов, типов и более высоких таксонов. Но соотношение генотипа и фенотипа отнюдь не является простым. Гены могут регулировать самые разные процессы в организме, а могут и вообще не включаться. Если мы не готовы тратить всю вычислительную мощность цивилизации на решение задач эволюционной кладистики (а мы не готовы), придётся отделять важное от неважного. Ранее я уже писал, что для эволюционной биологии критически важно понимать смысл изменений в геноме; сейчас уместно этот призыв повторить.
Наконец, для подавляющего большинства вымерших организмов мы геном не знаем, и, судя по всему, не узнаем никогда. К ним приходится применять старую добрую морфологическую классификацию, пусть и на базе новой, кладистической методологии.
* * *
Все вышеописанные проблемы идут от нашей бедности и недостатка знаний. Но если мы представим, что в нашем распоряжении каким-то образом оказались геномы всех когда-либо живших на Земле организмов и неограниченные аппаратные мощности, чтобы их анализировать, перед нами встанут новые, доселе неведомые проблемы.
И ключевая из них такова:
Во множестве всех когда-либо существовавших геномов выделение видов превращается в нетривиальную задачу.
Некоторые читатели, думаю, помнят случай полярной крачки, которая живёт вдоль всего побережья Северного Ледовитого океана и в каждом море образует свою популяцию. Соседние популяции крачки хорошо скрещиваются и дают плодовитое потомство, но крайние звенья этой цепи, что встречаются над северной Атлантикой, представляют собой зримо разные виды. Так они и были поначалу описаны европейскими учёными, и лишь освоение Сибири, Канады и Аляски показало степень их нынешнего родства.
Так вот, в составе полной совокупности когда-либо живших на Земле организмов все мы становимся такими крачками. Если все организмы происходят от одного предка (а в этом современная наука, вроде бы, не сомневается), жёсткий критерий репродуктивной изоляции перестаёт работать. Между любыми двумя сколь угодно отдалёнными организмами можно построить непрерывную цепочку организмов, каждое звено которой могло дать с соседними звеньями плодовитое потомство. Могло, потому что оно реально дало его.
Собственно, репродуктивная изоляция есть артефакт наблюдения. Для современных организмов она наблюдается, потому что мы не можем наблюдать предковых форм, а для вымерших — из-за неполноты палеонтологической летописи. Но на полном множестве геномов мы не увидим никаких чётких границ — только пики и плато схожих геномов, разделённые провалами редких и малочисленных переходных форм.
И то не факт. Репродуктивная изоляция во времени — самая жёсткая из возможных. А значит никаких специальных форм репродуктивной изоляции (например, различий в строении и поведении) между предками и потомками не образуется — в этом просто нет нужды. Популяция может ощутимо меняться с течением времени под действием движущего или разделяющего отбора, но если эти изменения постепенны, численность популяции существенно меняться не будет. С точки зрения вечности мы увидим протяжённое плато постепенно меняющихся форм. Крайние представители этого массива могут фенотипически принадлежать к разным родам и даже семействам, но никакой зримой границы между ними не будет.
И как прикажете отобразить это на кладограмме, которая заведомо, по построению дискретна?
* * *
В каком-то рассказе, кажется, Борхеса, король захотел составить идеальную карту своего королевства. Картографы старались, но ни один результат из работы не соответствовал требованиям монарха. Наконец, карта была изготовлена — и накрыла всё королевство, подобно одеялу.
Идеальная геномная систематика похожа на такую карту. Её составление требует безумных затрат на поиск и обработку информации, а если таковые окажутся преодолены, сталкивается с серьёзными методологическими затруднениями. Человек всегда преодолевал такие препятствия при помощи эвристик — методов, позволяющих получить приближённое, достаточно хорошее знание о предмете. Морфологическая систематика выступает одной из таких эвристик. Может быть ей уготована лишь роль постановки задач для кладистического анализа, но она останется с нами.