Случайный неадаптивный характер мутаций
Большинство мутаций снижает жизнеспособность организма или приводит к его гибели, что вполне естественно. Животные, растения и другие организмы на протяжении своей истории приспосабливались к условиям существования. Они имеют набор генов, который позволяет им успешно жить в этих условиях. Изменение в каком-то гене, скорее всего, нарушит сложившуюся систему и окажет негативное влияние на жизнеспособность. Однако при изменении условий среды та же мутация может оказаться полезной.
Среди биологов существовало две точки зрения на полезные мутации. Первая точка зрения состояла в том, что внутри данного вида организмов имеется много разных мутаций, накопившихся за время его существования. Когда условия существования меняются, часть этих мутаций оказывается полезной. Но они возникли заранее, до изменений среды, когда о предстоящих изменениях никому ничего не было известно. Поэтому возникновение полезных мутации никак не связано с изменениями среды, к которому организмы оказываются лучше приспособлены.
Вторая точка зрения состояла в том, что сами изменения условий среды вызывают мутации. Причем возникают такие мутации, которые полезны для организма в изменившихся условиях среды. С этой точки зрения под действием среды в организме возникают изменения, обеспечивающие адаптации, т.е. более успешное приспособление к новой среде. Открытие роли ДНК в наследственности и выяснение строения ДНК сделали вторую точку зрения мало правдоподобной. Ведь с этой точки зрения изменения среды должны влиять на нужные пары оснований в ДНК, а именно на те, которые вызовут изменения в строении белков, способствующие адаптации к среде. Совершенно непонятно, откуда среда может "знать", на какое место ДНК надо влиять, если до этого таких мутаций никогда не возникало.
Однако эти общие соображения не убеждали сторонников адаптивного направленного влияния среды на ДНК. Для ответа на вопрос "кто прав?" надо было придумать соответствующие опыты. Один из таких экспериментов придумал и поставил американский биолог Дж. Ледерберг в середине прошлого столетия. Ледерберг взял бактерии определенного вида и вырастил множество их колоний в отдельных чашечках на вязкой питательной среде, так что колонии росли на поверхности среды (в каждой чашечке было много колоний). Затем он сделал отпечаток всех колоний на лоскутках бархата и отметил, на каком куске бархата находится отпечаток данной чашечки и растущих в ней колоний ( рис. 119 , А). После этого он ввел вирусы, убивающие этот вид бактерий, во все чашечки с колониями бактерий. В большинстве колоний бактерии погибли, но в нескольких чашечках часть бактерий уцелела. Изучая эти выжившие бактерии, Ледерберг установил, что это мутанты, у которых изменен ген, кодирующий один из белков наружной мембраны. Вирусы прикрепляются к белку мембраны, если он нормален, но не могут прикрепиться к мутантному белку.
С точки зрения сторонников случайного характера мутаций, устойчивые к вирусу мутанты существовали еще до действия вируса. А с точки зрения сторонников возникновения адаптивных мутаций, под влиянием среды мутантные бактерии - это те бактерии, которые сумели приспособиться к действию вирусов. (Правда, трудно понять, как они это сделали, если вирусы не могли прикрепиться к их поверхности).
Затем Ледерберг взял куски бархата, соответствующие тем чашечкам, в которых нашлись бактерии-мутанты, устойчивые к вирусам, и, коснувшись ими поверхности чашек со средой, вырастил новые культуры и получил, таким образом, копии колоний данной чашечки. Если действовать на них вирусом, то колонии из выживших бактерий возникают точно на том же самом месте ( рис. 119 , Б). Но даже если не действовать вирусом, а проанализировать свойства бактерий, которые развиваются на тех же местах, оказывается, что эти бактерии - такие же мутанты. Но ведь они не подвергались воздействию вирусов! Этот опыт доказал, что в данном случае самые разные мутации у бактерий возникали случайно, а в новых условиях (наличие вирусов) часть мутаций оказалась полезной.
Данные в пользу случайного неадаптивного характера мутаций были получены и в других аналогичных опытах над разными организмами.
