ОПРОВЕРГНУТ ЛИ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МОНОМОРФИЗМ Ю. П. АЛТУХОВА?

Трифонов О. В.

Открытие двойственной природы организации генома эукариотических организмов (мономорфной и полиморфной) является одним из важных свидетельств против эволюционной теории Ч. Дарвина. Это открытие, сделанное как отечественными (Ю. П. Алтухов и др.), так и зарубежными генетиками (Х. Карсон и др.), попытался опровергнуть проатеистический сайт Антропогенез.ру, обратившись за помощью к генетику из Мичиганского университета А. С. Кондрашову. Кондрашов опроверг генетический мономорфизм, сославшись на базы данных секвенированных геномов, но при этом не привёл ни одной публикации с прямым опровержением этого открытия. Однако, как оказалось, генетики во всём мире до сих пор выявляют мономорфные гены у эукариот всеми методами генетических исследований: как электрофорезом белков и ДНК, так и прямым секвенированием генома. Причём о наличии мономорфных генов в ДНК свидетельствует и база данных, на которую сослался Кондрашов. Лживое опровержение Кондрашова послужило основанием для написания статьи в Википедии, где генетический мономорфизм был назван «устаревшей гипотезой». Это красноречиво свидетельствует о том, что статьи в Википедии, написанные неизвестно кем, не могут быть надёжным источником информации, как, впрочем, и проатеистические эволюционные сайты.

Как это ни парадоксально, но на сегодняшний день главными защитниками эволюционной теории Ч. Дарвина являются воинствующие атеисты, члены атеистических организаций (в частности, «Брайтс» The Brights), популяризаторы атеизма и материализма. Именно они прилагают все усилия, чтобы убедить общественность в том, что дарвинизм является чуть ли не самым важным разделом биологической науки, отказ от которого грозит откатом науки в мрачное Средневековье. Примечательно, что с каждым годом методы убеждения в истинности дарвинизма становятся всё более агрессивными и выражаются главным образом в открытой травле всех тех, кто смеет высказывать какие-либо возражения или сомнения в правильности эволюционного учения. Апологеты дарвинизма убеждают, что ни один уважаемый учёный не сомневается в эволюции, под которой нам следует понимать превращение простых химических соединений в людей в результате слепых самопроизвольных природных процессов, происходивших на Земле сотни миллионов лет. И эта нарастающая агрессивность отнюдь не случайна. Связана она с угрозой подрыва фундаментальной базы атеистического мировоззрения со стороны науки. Дело в том, что с каждым годом всё больше учёных с мировым именем (как отечественных, так и зарубежных) стали открыто заявлять о своём несогласии с материалистическими взглядами на происхождение мира и высказывать свои предпочтения теории разумного замысла.

Одним из таких учёных стал выдающийся генетик, профессор МГУ, академик РАН Юрий Петрович Алтухов. В своём учебнике для студентов вузов «Генетические процессы в популяциях» [Алтухов 2003], выдержавшем три переиздания в России и два за рубежом (в Германии и Великобритании), он, исходя из последних научных открытий, впервые обосновал причины несостоятельности дарвиновской эволюции. В частности, им и его коллегами из Института общей генетики РАН на основании обширного электрофоретического анализа различных систем белков мирового банка данных было открыто явление двойственности структурной организации эукариотического генома – генетического поли- и мономорфизма популяций, поставившее, по словам авторов, «крест на дарвинизме». Учёные показали, что признаки, обнаруживаемые у разных представителей одного вида, можно разделить на мономорфные, одинаковые у всех представителей вида, и полиморфные, представленные большим разнообразием. Мономорфные признаки не имеют географической изменчивости. Как правило, такие признаки (белки) являются видоспецифичными, т. е. по ним можно идентифицировать вид, и обычно они кодируются множественными генами. Основная роль полиморфных белков связана с процессами адаптации к умеренным и локальным факторам среды, тогда как мономорфные белки маркируют кардинальные функции генома, обеспечивающие видоспецифическое постоянство внутренней среды организма. Это значит, что новый вид не возникает из другого путём накопления мутаций, как это постулируется в современной (синтетической) теории эволюции [Салменкова 2011, Политов 2022].

Помимо этого открытия, Алтухов с коллегами обнаружили и другое удивительное явление. Как известно, существует 2 уровня организации популяций: популяционные системы и элементарные (локальные) популяции, являющиеся структурными компонентами первых [Назаров 2023].

Элементарные популяции могут отличаться высокой изменчивостью, тогда как первые генетически стабильны во времени и пространстве. Эту стабильность и уникальность их генетической структуры не удаётся поколебать даже при таких резких изменениях среды, какие сопутствуют различным попыткам акклиматизации. Если исследовать природные популяции в широких рамках их естественных, исторически сложившихся границ, то «можно обнаружить присущее им важное системное качество, с очевидностью не выводимое из свойств слагающих их структуру компонентов – генетическую стабильность во времени и в пространстве» [Алтухов 2003]. То есть генетические характеристики элементарных (локальных) популяций непереводимы в характеристики системы популяций, каковой является биологический вид. В главе учебника под названием «Можно ли прийти к идее эволюции, исследуя динамику частот генов?» он написал следующее: «Совокупность обнаруженных нами фактов позволяет сделать вывод, что в нативных популяционных системах нет строго направленных микроэволюционных процессов, а лишь функционируют различные стабилизационные механизмы, препятствующие случайной фиксации генов… Если оставаться в рамках принципа актуализма, то трудно представить, как могли процессы, определявшие максимальную стабилизацию видов как целостных, иерархически организованных популяционных систем, вызвать одновременно их эволюционную трансформацию (анагенез) и привести к возникновению новых видовых форм. То же справедливо и для кладогенеза» [Алтухов 2003]. А в заключении учебника отметил: «Если мы признаём существование мономорфной части генома, то места для дарвинизма как теории эволюции вовсе не остаётся» [Алтухов 2003].

В философских работах последних лет жизни учёный открыто заявил о своём отходе от материалистического мировоззрения и о необходимости признания творческого начала в вопросе происхождения видов. «Спрашивается, – писал Алтухов, – кто же создал жизнь во всём её удивительном многообразии? Мы находим ответ на этот вопрос лишь в одном месте, в Книге Бытия. Других источников, которые это объясняют, нет, если не считать всевозможных эволюционных гипотез. Но они и до сих пор остаются лишь недоказуемыми гипотезами» [Алтухов 2002].

Такой серьёзный удар по дарвинизму со стороны светила мировой генетики, профессора кафедры генетики и селекции биологического факультета МГУ, академика РАН, директора Института общей генетики РАН, редактора ведущих отечественных журналов по генетике и селекции не мог пройти мимо воинствующих атеистов. Поскольку Алтухов ушёл из жизни вскоре после своего официального отказа от дарвинизма и материализма, это облегчило задачу дискредитации учёного и его открытий, подрывающих фундамент дарвинизма.

Так, проатеистический сайт Антропогенез.ру попытался найти учёных-генетиков, которые написали бы негативный комментарий на Алтухова и его антиэволюционные взгляды. Ниспровергателем Алтухова оказался кандидат биологических наук из Мичиганского университета (США) Алексей Симонович Кондрашов. В частности, он написал следующее: «Гипотезы, согласно которым внутривидовая и межвидовая изменчивость принципиально различны, высказывались в XX веке неоднократно – можно вспомнить имена де Фриза и Гольдшмидта. Гипотеза Алтухова о генетическом мономорфизме, согласно которой генетические признаки, по которым различаются разные виды, не варьируют в пределах вида – из того же ряда. В настоящее время, когда появилась возможность напрямую сравнивать геномы многих видов, равно как и генотипы многих особей одного вида, об этих гипотезах, которые никогда не были общепринятыми среди эволюционных биологов, можно спокойно забыть. Скажем, по адресу genome.ucsc.edu можно найти 46 более или менее полных геномов позвоночных, а по адресу www.1000genomes.org – данные о генотипах 1092 людей (и то и другое число постоянно увеличивается). Сопоставление такого рода данных показывает, что никакой непроходимой грани между внутривидовой и межвидовой изменчивостью нет» [Кондрашов 2012].

На основании этого высказывания была написана статья для Википедии о генетическом мономорфизме, где говорится, что «генетический мономорфизм – устаревшая гипотеза, согласно которой все гены в живом организме подразделяются на мономорфные (типичные для всех представителей данного вида) и полиморфные (варьирующие и тем самым предопределяющие внутривидовую изменчивость)» [Генетический мономорфизм 2012]. Примечательно, что единственной ссылкой на «устарелость» этой гипотезы является голословное заключение Кондрашова на сайте Антропогенез.ру. Ни в одной из приведённых в списке литературы публикаций нет даже намёка на несостоятельность мономорфизма. По большому счёту, открытие двойственности структурной организации эукариотического генома является открытием не Алтухова, а мировой науки.

Дело в том, что явление генетического мономорфизма было открыто в результате анализа огромного массива данных, полученных в основном из зарубежных источников [Чадов 2004, Еремеев 2018]. И, естественно, Алтухов был не единственным учёным, увидевшим принципиальную разницу между двумя группами белков: полиморфными, различающимися у представителей одного вида в разных популяциях и мономорфными, одинаковыми у всех особей данного вида. Хотя, как справедливо отметил Кондрашов, идея о двойственности структурно-функциональной организации генов или признаков организма, высказывалась и ранее, например, де Фризом, Гольдшмидтом, Ушаковым, но только обнаружение методом электрофореза многочисленных случаев белкового мономорфизма позволило впервые серьёзно поставить вопрос о существовании в геноме инвариантной части [Чадов 2004]. Из зарубежных генетиков о двойственности структурно-функциональной организации эукариотического генома говорил Х. Карсон [Carson 1975]. По Карсону, у бисексуальных видов следует различать две системы генетической изменчивости: «открытую» и «закрытую». Открытая представлена участками ДНК, не влияющими существенно на жизнеспособность. Закрытая представлена внутренне сбалансированными, взаимно адаптированными блоками генов, настолько сильно влияющими на приспособленность, что любая их реорганизация отметается естественным отбором [Чадов 2004].

Почему же, по мнению Кондрашова и автора статьи в Википедии, эта гипотеза устарела? Оказывается, «данные, на которые опирался Алтухов, были получены с помощью нативного белкового электрофореза и устарели после появления методов расшифровки геномов». К этому высказыванию мы ещё вернёмся, а сейчас давайте посмотрим, что говорится в следующем предложении: «Явление генетического мономорфизма вида и двойственность структурной организации эукариотического генома удаётся обнаружить непосредственно на уровне ДНК методом ПЦР с неспецифическим праймером» [Генетический мономорфизм 2012]. Таково заключительное предложение статьи! Получается, что явление генетического мономорфизма, установленное по белковому электрофорезу, было опровергнуто методами расшифровки геномов, но обнаружилось непосредственно на уровне ДНК методом ПЦР. Как это понимать? Выходит, что никакого опровержения нет! На уровне ДНК оно полностью подтверждается. Так почему же тогда об этой гипотезе говорится как об устаревшей? Столь неумело написанная статья – по сути, это просто сочетание плохо связанных между собой фраз из научных публикаций и вставленных между ними фраз из «опровержения» Кондрашова – наводит на мысль о некомпетентности автора, который просто не понимает, о чём пишет.

Электрофорез белков

Действительно, первоначально генетическая структура популяций изучалась на основании электрофореза белков, поскольку, во-первых, этот метод многие годы был основным в генетическом анализе и применялся во всём мире. Белки, в отличие от ДНК, можно легко выделять в неограниченном количестве, что позволяет анализировать большие массивы данных. Во-вторых, белки, а не сами гены, которые их кодируют, гораздо точнее отражают различия и сходства между организмами. Эволюционисты часто указывают, что по белок-кодирующим генам человек и шимпанзе отличаются на 2%. Однако из общих белков шимпанзе и человека 80 % отличаются хотя бы одной аминокислотой [Колчинский 2015, с. 693]. Существенные различия в белках связаны с альтернативным сплайсингом – сверхсложным механизмом реализации генетических программ.

Что касается генов, которые их кодируют, то, конечно, они подвергаются мутациям. Это могут быть нейтральные мутации, которые не приводят к замене аминокислоты, или мутации, которые изменяют аминокислоту, но не приводят к изменению функции белка. Мутационный процесс постоянно «подтачивает» любой ген, но всё упирается в степень изменчивости. У мономорфных генов эти изменения минимальны и не позволяют формировать всевозможные градации, приводящие к формированию белка, характерного для другого вида. То есть мономорфный белок не может эволюционировать «по Дарвину», путём последовательных изменений.

Электрофорез ДНК

В дальнейшем, когда появился метод ПЦР (полимеразной цепной реакции), стало возможно получать достаточное количество молекулы ДНК, а, следовательно, проводить электрофоретический анализ непосредственно молекул ДНК. При жизни Алтухова метод ПЦР только начал входить в оборот, но, тем не менее, он быстро переключился на сравнительный анализ ДНК, понимая важность этой работы: «Поскольку концепция генетического мономорфизма вида опиралась лишь на данные электрофоретического разделения белков, представлялось важным реализовать соответствующий подход, анализируя непосредственно сам генетический материал – различные фракции ДНК. Действительно, за прошедшие годы видовая специфичность электрофоретических спектров ДНК твёрдо установлена, но как такого рода изменчивость соотносится с концепцией генетического мономорфизма – вопрос остаётся открытым. Дело в том, что само описание явления инвариантности отдельных генов, их совокупностей или иных участков генома требует специального обоснования: необходимо показать, что соответствующие спектры не подвержены внутрипопуляционной и географической изменчивости и, стало быть, позволяют трактовать вид как “совокупность особей, тождественных по видовому признаку”; иными словами, речь идёт о выявлении истинных видовых признаков» [Алтухов 2000].

Алтухов с коллегами провёл анализ 9 видов хвойных растений: 5 видов сосен (Pinus morrisonicola, P. griffithii, P. parviflora, P. pumila, P. sibirica), один вид кедра (Cedrus libani), один вид ели (Picea abies), два вида пихт (Abies equi-trojani, A. cilicica), произрастающих в различных географических регионах. В результате, при исследовании деревьев из всех географически удалённых выборок не удалось обнаружить ни одного варианта с изменённой электрофоретической подвижностью по видоспецифичным фрагментам ДНК. Несмотря на наличие широкого внутривидового полиморфизма, выявляется ряд фракций ДНК, не подверженных индивидуальной и географической изменчивости [Алтухов 2000, Алтухов 2003].

Таким образом, на достаточно представительном экспериментальном материале была показана такая же инвариантность и видоспецифичность ДНК, какая раньше была продемонстрирована при электрофоретическом анализе белков как маркеров соответствующих структурных генов. Иными словами, как и в случае с белковыми маркерами генов, анализ генетического материала вскрывает двойственность его структурной организации: наряду с полиморфными локусами обнаруживаются и такие, которые не показывают ни индивидуальной, ни географической изменчивости, т. е. являются мономорфными. Такую ДНК Алтухов предложил отличать от полиморфной RAPD (random amplified polymorphic DNA), назвав её RAMD (random amplified monomorphic DNA) [Алтухов 2000, Алтухов 2003].

Сегодня выводы Алтухова о наличии как RAPD, так и RAMD подтверждены множеством работ, проделанных разными исследователями во всём мире на самых разных биологических видах [Лиманская 2017, Mahrous 2022, Sun 2024, Ussenbekov 2022]. То есть результаты, на основании которых Алтухов сделал свои выводы в самом начале XXI века, и по сей день фигурируют во множестве научных публикаций. Поэтому в Википедии совершенно справедливо сказано: «Явление генетического мономорфизма вида и двойственность структурной организации эукариотического генома удаётся обнаружить непосредственно на уровне ДНК методом ПЦР с неспецифическим праймером» [Генетический мономорфизм 2012]. То есть автор статьи в Википедии, пытаясь опровергнуть генетический мономорфизм, в конце своего «опровержения» подтвердил его! Причём, очевидно, даже сам этого не понял.

И всё же следует отметить, что электрофорез ДНК – это довольно грубый метод сравнения генов, и, разумеется, по нему нельзя делать заключение о полной идентичности последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Однако, как и в случае с белком, всё упирается в степень этих различий. В RAMD эти различия не столь существенны, а потому контраст между RAPD и RAMD чётко выявляется при электрофорезе даже самой большой выборки.

Секвенирование ДНК

А теперь давайте посмотрим, что же показали данные секвенирования ДНК, на которые ссылался Кондрашов, указывая на «несостоятельность» генетического мономорфизма. Разумеется, метод секвенирования даёт наиболее точные результаты, однако является очень трудоёмким и дорогим. Поэтому сравнивать гены в таком количестве как это можно делать вышеописанным методом, пока ещё не представляется возможным. Тем не менее, для человеческого генома это вполне осуществимо, поскольку количество расшифрованных геномов разных индивидуумов по всему миру с каждым годом увеличивается. И вот, в журнале Nature за 2016 год была опубликована статья, в которой были представлены результаты сравнения геномов более 60 000 человек.

Генетики из Массачусетского технологического института (MIT) и Гарвардского университета (США) под руководством профессора Дэниела Макартура (Daniel MacArthur) обобщили данные сравнительного анализа экзомов – частей генома, кодирующих белки – из ДНК 60 000 человек [Lek 2016]. Собрать такой внушительный материал, на порядок превышающий таковой в других аналогичных работах, американские генетики смогли, использовав наработки своих коллег из университетов разных стран мира. С помощью компьютерного моделирования учёные рассчитали, сколько вариантов могут иметь различные гены всех этих людей. В общей сложности получилось внушительное число – 10 млн. вариантов. Дальнейший анализ показал, что 3230 генов у всех людей не подвержены вариабельности – то есть практически идентичны. Учёные сделали вывод о том, что мутация любого из этих генов ведёт к последствиям, которые либо убивают человеческий эмбрион, либо приводят к развитию тяжёлых болезней, которые не позволяют человеку затем передавать свою генетическую информацию дальше по наследству. И действительно, уже доказано, что 28% из этих 3230 генов связаны с тяжёлыми наследственными болезнями. Для остальных 72% эта связь пока не обнаружена (то, что она существует, только предполагается). «Гены, которые не демонстрируют никаких вариантов, должны быть необходимыми или выполнять важнейшие биологические функции», – говорит Пинг Сюй, молекулярный микробиолог из Университета Содружества Виргинии в Ричмонде. По словам учёных, изучение экзомов продолжится, поэтому пока список ключевых генов ещё нельзя назвать полным [Pennisi 2015].

Независимые эксперты оценивают эту работу очень высоко. Например, Джошуа Эки (Joshua Akey), популяционный генетик из Университета Вашингтона в Сиэтле (США), отметил, что его коллеги из MIT и Гарварда «проделали действительно отличную работу, показав, что можно получить гораздо больше информации, повысив размер выборки на порядок». Кари Стефанссон (Kári Stephánsson) из занимающейся генетическими исследованиями компании deCODE (Рейкьявик, Исландия) назвала полученные Макартуром результаты «бесценными» [Pennisi 2015].

Немногим ранее гены, имеющие незначительную вариабельность или не имеющие её вообще, были обнаружены у мышей. И многие из выделенных стабильных человеческих генов связаны с теми же важнейшими клеточными операциями, что и у этих животных, сообщает группа Макартура [Pennisi 2015].

Таким образом, мы видим, что какие бы методы генетического анализа мы ни использовали, мономорфизм выявляется везде, в том числе и у человека.

Почему же уважаемый Кондрашов так категорично отвергает мономорфизм и при этом в своём опровержении не удосужился сослаться ни на одну научную публикацию? Единственное, что сделал Кондрашов для обоснования своей позиции, это поставил ссылку на два интернет-ресурса с базами данных секвенированных геномов человека и животных. Однако эти базы как раз-таки и показывают наличие мономорфных генов, в частности у человека (см. [Li 2011]). Очевидно Кондрашов надеялся, что никто эти базы смотреть не будет, а если и будет, то вряд ли разберётся. Но самим разбираться в них не обязательно – можно просто открыть публикации генетиков, которые описывают мономорфные гены, обнаруженные при анализе упомянутой Кондрашовым базы «1000 геномов» www.1000genomes.org (см. например, [Li 2011]).

В настоящее время помимо проекта «1000 геномов» существую и другие, причём более обширные базы данных генетических вариаций, например Exome Aggregation Consortium (ExAC; http://exac.broadinstitute.org). Анализ именно этой базы данных и подтвердил наличие мономорфных генов у человека в упомянутой выше статье [Lek 2016].

Поведение Кондрашова вполне объяснимо: с точки зрения дарвинизма (сторонником которого он является) никакой двойственной природы структурной организации генома быть не может. А раз по эволюционной доктрине этого быть не может – значит этого и нет! Это типичный пример того, какое влияние на науку оказывает идеология. Вначале теория принимается на веру, а затем на основании её требований оцениваются те или иные результаты, полученные эмпирическим путём. И если эти результаты расходятся с ожиданиями (то есть с верой), то без всякого разбирательства отбрасываются. По сути, Кондрашов своим ответом разрушает навязываемый атеистами миф об объективности научного знания и служит прекрасной иллюстрацией того, что в науке факты не могут быть независимыми от теорий (о чём часто говорят методологи науки), а наоборот, оцениваются в свете господствующих теорий и «фильтруются» через них.

Интересно, что ответ Кондрашова на проатеистическом сайте Антропогенез.ру был дан в 2012 году. С тех пор прошло более 10 лет, и никаких новых опровержений, подкреплённых научными публикациями, так и не появилось. Кондрашов остаётся единственным ниспровергателем многолетних трудов сотрудников Института общей генетики РАН и других генетиков по всему миру, говорящих о двойственной природе структурной организации генома популяций.

Заключение

Таким образом, генетический мономорфизм, о котором говорил Алтухов, это реальное явление, выявляемое на всех уровнях генетического анализа: электрофореза белков, электрофореза ДНК, методом секвенирования ДНК. Хотя мутационный процесс затрагивает весь геном, часть генов не подвержена изменчивости или подвержена ей в незначительной степени. Отчасти это можно объяснить нежизнеспособностью организмов, несущих мутации в мономорфных генах. Изменчивость мономорфных признаков минимальна и разительно отличается от вариаций среди полиморфных признаков. Следовательно, слова академика Алтухова, произнесённые им в конце жизни, не потеряли своей актуальности и сегодня: «Каждый вид строго хранит свою уникальность. Его основные признаки связаны не с полиморфизмом как мелкой разменной монетой, которой вид расплачивается за адаптацию к среде; наиболее жизненно важные свойства вида определяет мономорфная часть генома, которая лежит в основе видовой уникальности: случайные изменения в этих генах летальны. А значит, окружающий мир не может быть результатом естественного отбора».