Отдельный взгляд на родословную с точки зрения гена.
Компьютерное графическое представление молекулы гемоглобина, показывающее две альфа-цепи глобина синим цветом и две бета-цепи глобина желтым.
Гемоглобин известен как жизненно важная молекула, которая несет кислород к нашим тканям и придает нашей крови ее захватывающий цвет. Человеческий взрослый гемоглобин – в действительности соединение четырех цепей белка, названных глобинами, закрученных друг вокруг друга. Их последовательности ДНК показывают, что четыре цепи глобина близко связаны друг с другом, но не идентичны. Две из них называют альфа-глобинами (каждая соединяет цепочкой 141 аминокислоту), и две – бета-глобинами (каждая соединяет 146 аминокислот). Гены, кодирующие альфа-глобины, находятся на нашей 11 хромосоме; а кодирующие бета-глобины – находятся на хромосоме 16. На каждой из этих хромосом располагается подряд кластер генов глобинов вперемежку с некоторым количеством мусорной ДНК, которая никогда не транскрибируется. Альфа-кластер на хромосоме 11 содержит семь генов глобина. Четыре из них – псевдогены – выведенные из строя версии альфы с ошибками в их последовательности, никогда не переводимые в белок. Два истинных альфа-глобина используются во взрослом возрасте. Последний глобин называют дзэтой, и он используется только в эмбрионах. В бета кластере на хромосоме 16 есть шесть генов, некоторые из которых повреждены, а один используется только в эмбрионе. Гемоглобин взрослого, как мы видели, содержит две альфа и две бета цепи, обвитые друг вокруг друга, чтобы сформировать красиво функционирующий узел.
Не обращайте внимания на все эти сложности. Вот очаровательный момент. Тщательный побуквенный анализ показывает, что различные виды генов глобина – буквально кузены друг друга, члены семьи. Но эти дальние родственники все еще сосуществуют в Вас и во мне. Они все еще сидят бок о бок со своими кузенами в каждой клетке каждого бородавочника и каждого вомбата, каждой совы и каждой ящерицы.
В масштабе целых организмов, конечно, все позвоночные животные – также кузены друг друга. Дерево эволюции позвоночных – генеалогическое дерево, с которым мы все знакомы, его точки ветвления представляют события видообразования – раскол видов на дочерние виды. В обратном направлении они – пункты свиданий, которые перемежают это странствие. Но есть другое генеалогическое дерево, занимающее ту же шкалу времени, ветви которого представляют не события видообразования, а события дупликации гена в геномах. И образец ветвления дерева глобина выглядит очень отличающимся от образца ветвления генеалогического дерева, если мы чертим его обычным, ортодоксальным способом, с видами, ветвящимися, чтобы сформировать дочерние виды. Не существует единственного эволюционного дерева, в котором виды делятся и дают начало дочерним видам. У каждого гена есть свое собственное дерево, своя собственная хроника расщеплений, свой собственный перечень близких и дальних родственников.
Около дюжины различных глобинов в Вас и во мне перешли к нам через все родословные наших позвоночных предков. Приблизительно пятьсот миллионов лет назад у бесчелюстных рыб, возможно, похожих на миногу, предковый ген глобина случайно раскололся на два, обе копии остались в различных частях генома той рыбы. Потом было две копии этого гена, в различных частях генома всех потомков животного. Одной копии было предопределено дать начало альфа-группе на том, что, в конечном счете, станет хромосомой 11 в нашем геноме, другой – бета группе на нашей теперешней хромосоме 16. Нет никакого смысла пытаться догадаться на какой хромосоме любой из них располагался у промежуточных предков. Местоположения опознаваемых последовательностей ДНК, фактически ряд хромосом, на которые разделен геном, перетасованы и изменены с удивительно беспечной энергией. Системы нумерации хромосом, поэтому, не являются общими для всех групп животных.
Прошли века, были дальнейшие дупликации, и, несомненно, также некоторые делеции. Приблизительно 400 миллионов лет назад предковый альфа-ген был дуплицирован снова, но на сей раз две копии оставались близкими соседями друг друга в кластере на одной и той же хромосоме. Одной из них было суждено стать дзэтой наших эмбрионов, другая стала альфа-генами глобина взрослых людей (дальнейшие ветвления дали начало атрофированным псевдогенам, о которых я упоминал). Подобная история произошла с бета-ветвью, но с дупликациями в другие моменты геологической истории.
