Текст книги "Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции"

Эффективный размер популяции как общая мера эволюционных ограничений: неадаптивная теория эволюции генома

Как уже говорилось в предыдущем разделе, наиболее сложные организмы на Земле располагают «высокоэнтропийными» геномами, которые представляются крайне неэффективными и «плохо спроектированными». То, что адаптивная эволюция приводит к таким результатам, на первый взгляд кажется просто невероятным. Неформально мотивацию для новой теории эволюции геномной сложности можно изложить следующим образом. Геномы сложных организмов содержат различные особенности, которые существенны для их организационной сложности, но кажутся бесполезными и, следовательно, на момент своего появления по крайней мере слегка вредны. Наиболее известной такой особенностью в геномах многоклеточных эукариот являются интроны, которые обеспечивают возможность альтернативного сплайсинга, происходящего в большинстве генов млекопитающих и представляющего собой главную основу разнообразия протеома (Blencowe, 2006; Wang et al., 2008), а также дуплицированные гены, являющиеся основным источником эволюционных новшеств и разнообразия для эукариот (Lespinet et al., 2002; Lynch and Conery, 2000). Эти геномы также несут в себе многочисленные эгоистичные элементы и прочую ДНК, не подверженную отбору и, в меру нашего понимания, являющуюся «мусором». Сохранение всех этих последовательностей в сложных геномах естественно объясняется слабым (неэффективным) очищающим отбором и, наоборот, большой ролью дрейфа в эволюции данных организмов.

В теории популяционной генетики эффективность очищающего, а также положительного отбора пропорциональна эффективному размеру популяции (N_e) для данного организма, в предположении постоянной скорости мутаций. Только те мутации, для которых |s|≫1/N_e (где s – коэффициент отбора, то есть разница в приспособленности между диким типом и соответствующим мутантом), могут быть эффективно зафиксированы (положительный отбор) или отбракованы (очищающий отбор) в ходе эволюции. С другой стороны, мутации с |s|≪1/N_e являются «невидимыми» для отбора. Эта простая зависимость, возможно, является основным фактором, определяющим ограничения, которые влияют на различные аспекты эволюции генома и фенома, в частности на фиксацию «украшений», характерных для геномов сложных организмов (Lynch, 2007b, 2007c; Lynch and Conery, 2003).

Действительно, различия в N_e, по-видимому, лежат в основе описанного выше качественного различия между архитектурами геномов одноклеточных и многоклеточных организмов. Существенное увеличение размеров генома представляется достижимым только в организмах с небольшими популяциями и сопутствующим слабым отбором. К сожалению, эффективный размер популяции оценить непросто, хотя имеющиеся грубые оценки варьируют в огромном диапазоне: от порядка 10⁹ для бактерий до 10⁵ и менее для животных (см. табл. 8–1). Более доступные оценки из уровня геномного полиморфизма, которые, как мы увидим в следующем разделе, могут быть даже более актуальными для понимания эволюции геномной сложности, приводятся для произведения N_eu, где u – частота мутаций на сайт. Значения N_eu изменяются в масштабах примерно двух порядков величины: от около 0,001 у бактерий до примерно 0,1 у позвоночных (см. табл. 8–1). Предсказывается, что сила отбора варьирует соответственно. Как результат, у прокариот, с их типично большими популяциями, даже очень слабовредные мутации со значениями s порядка 10^-8 эффективно отбраковываются, и, напротив, в малых популяциях многоклеточных эукариот лишь мутации с относительно большими s порядка 10^-4, влекущие за собой существенные последствия для приспособленности, будут уничтожены очищающим отбором. Как мы увидим в следующих разделах, это различие имеет решающее значение для хода эволюции, поскольку значения s для главных «украшений» в сложных геномах, например интронов, находятся в пределах этого диапазона. Таким образом, они в основном устраняются очищающим отбором у организмов с большим N_e, но не у организмов с малым N_e. Эволюционное сохранение любого геномного элемента не означает автоматически, что данный элемент удерживается от отбраковки отбором в силу своего функционального значения; как это ни парадоксально, такая эволюционная консервативность может отражать слабый очищающий отбор, недостаточный для устранения неадаптивных предковых особенностей (Koonin and Wolf, 2010b).

Конечно, N_e не является постоянной на всем протяжении эволюционной истории линии. Напротив, почти неизбежно происходят большие колебания, что приводит к популяционным «бутылочным горлышкам» (участки с низкой N_e), в течение которых эволюция почти полностью зависит от дрейфа, так что многочисленные мало и даже умеренно вредные мутации генома могут быть зафиксированы, обеспечивая сырьем дальнейшую эволюцию. Важно иметь в виду, что даже популяции с большим N_e могут фиксировать слабовредные мутации посредством генетической тяги и хитчхайкинга (см. гл. 2) и, кроме того, нести большой запас нейтральных и слабовредных мутаций, которые не фиксируются, но могут сохраняться в популяции в качестве полиморфизмов в течение длительного времени. Некоторые из этих персистирующих нефиксированных мутаций могут быстро фиксироваться, когда давление отбора меняется и мутация становится выгодной либо когда новая мутация создает полезное сочетание с одним из стойких полиморфизмов.

Эта несложная (и представленная здесь в нарочито упрощенном виде) теория, основанная на популяционной генетике, задает нулевую гипотезу для эволюции генома (Koonin, 2004). В следующих разделах мы рассмотрим эту теорию более подробно и, главное, увидим, выдержит ли она проверку данными сравнительной геномики.

Таблица 8–1. Характеристики популяции и особенности организации генома для различных клеточных форм жизни.

Генная архитектура эукариот: наглядная демонстрация неадаптивной теории эволюции генома

Эволюция экзон-интронной структуры гена у эукариот (см. также гл. 7) является отличным примером для обсуждения неадаптивной парадигмы популяционной генетики, позволяющим лучше разобраться в теории и ее предсказаниях. Прежде чем мы рассмотрим особенности эволюции генной архитектуры с этой точки зрения, необходимо понять связь между коэффициентом отбора s и грузом вредных мутаций, привнесенным дополнительным элементом генома (Koonin, 2009b; Lynch, 2007b, 2007c). Каждый добавленный в геном элемент увеличивает уязвимость к мутационной инактивации и тем самым «призывает» к отбраковке этого элемента в популяции. Если этот дополнительный элемент требует n нуклеотидов для сохранения функциональности соответствующего гена, это требование, очевидно, открывает возможность для n вредных мутаций, так что мутационный груз составляет s = nu. Опознание и эффективное удаление каждого интрона сплайсосомой требует участия примерно 25–30 нуклеотидов внутри интрона и смежных экзонов, окружающих донорную и акцепторную границы сплайсинга. Тогда условие для фиксации интрона в популяции выглядит как N_eu ≪ 1/n или N_eu ≪ 0,04.

Сравнивая значения N_eu и плотности интронов в табл. 8–1, мы сразу видим отличное соответствие между теорией и наблюдениями. Позвоночные с их низкими значениями N_eu, очевидно, находятся значительно ниже порогового значения. Действительно, в генах позвоночных наблюдается самая высокая плотность интронов из всех известных. Кроме того, эволюция позвоночных, по-видимому, включает крайне малый оборот интронов, что совпадает с теоретическим предсказанием о недостаточности силы очищающего отбора для устранения интронов в этих организмах. Беспозвоночные и растения находятся немного ниже порога и имеют промежуточные плотности интронов. В разительном контрасте с ними, большинство одноклеточных эукариот лежат выше порога, даже если и ненамного, и демонстрируют резкое падение плотности интронов (см. табл. 8–1).

Позиции многих интронов сохраняются в ортологичных генах животных и растений (см. гл. 7), таким образом, большинство этих интронов представляют наследие LECA. Тем не менее представляется, что позиции интронов сохраняются благодаря слабости очищающего отбора, что исключает эффективную отбраковку интронов у организмов с небольшим N_e, а не из-за ограничений на позицию интрона как таковую[73]73
  Это, разумеется, статистическое утверждение. Невозможно исключить, что какая-то небольшая часть интронов выполняет важные функции и сохраняется в ходе эволюции именно по этой причине.


[Закрыть]. Более детальный анализ интронов и интрон-экзонных стыков вскрывает дополнительные факты, кажущиеся необъяснимыми на первый взгляд, но, по всей видимости, отлично согласующиеся с предсказаниями теории (Irimia et al., 2007). Примечательно, что все интроны в бедных интронами геномах одноклеточных эукариот имеют почти одинаковые, по-видимому жестко контролируемые малые размеры и консервативные, оптимизированные сигналы сплайсинга на экзон-интронных стыках. Напротив, в богатых интронами геномах, особенно у позвоночных, интроны часто имеют большую длину и ограничены относительно слабыми, субоптимальными сигналами сплайсинга. Дальнейший анализ эволюции экзон-интронных границ наводит на мысль, что сигналы сплайсинга в богатых интронами геномах все же эволюционировали под действием отбора, направленного на их оптимизацию, но этот отбор был слишком слаб, чтобы компенсировать стохастическое отклонение от консенсусных последовательностей, – что прекрасно согласуется с теорией популяционной генетики (Irimia et al., 2009).

Как говорилось в главе 7, эволюционные реконструкции определенно свидетельствуют о том, что уже LECA имел высокую плотность интронов, и основная часть дальнейшей эволюции эукариотных геномов включала в себя потери интронов, которые могли быть либо умеренными, в случае большинства животных и растительных линий, либо чрезвычайно обширными, как у большинства одноклеточных эукариот (Carmel et al., 2007; Csuros et al., 2011). Эпизоды появления новых интронов, по всей видимости, были немночисленны и разбросаны во времени и были связаны с возникновением новых крупных групп организмов, таких как животные. Последствия этого наблюдения в контексте неадаптивной популяционно-генетической теории эволюции генома весьма интересны. Появляется, по крайней мере в принципе, возможность реконструировать динамику популяций по всей истории всех эукариотических линий исходя из наличных и предполагаемых предковых плотностей интронов. Хотя имеющиеся данные недостаточны для детальной реконструкции, рассмотрение величин на рис. 7–8 уже приводит к интересным выводам. Учитывая, что позвоночные имеют лишь слегка большую плотность интронов, чем у LECA, что позвоночные и растения совпадают по многочисленным позициям интронов и что повторное встраивание интронов в предковые позиции в сколько-нибудь значительных масштабах крайне маловероятно, по-видимому, бедных интронами промежуточных звеньев вдоль всей эволюционной траектории от LECA до позвоночных не существовало. Другими словами, наша эволюционная линия ни разу не проходила через этап высокой эффективной численности популяции и, соответственно, интенсивного отбора за все время эволюции эукариот. В несколько меньшей степени это относится и к пути от LECA до растений. Кроме того, эпизоды массового приобретения новых интронов почти наверняка были связаны с популяционными «бутылочными горлышками». Это выглядит весьма логично, если принять во внимание возникновение принципиально новых групп организмов, таких как животные, множества различных инноваций, в том числе обширных дупликаций генов и накопления новых регуляторных элементов, которые возможны только в эволюционном режиме с доминированием дрейфа.

Пожалуй, самый поразительный вывод относится к стволовой фазе эволюции, предшествовавшей LECA и геномной архитектуре ранних предков эукариот, живших до LECA. Оценка, основанная на предположении о «мгновенном» вторжении интронов группы II из эндосимбионта в геном хозяина (см. гл. 7), указывает на столь узкое «бутылочное горлышко» (N_e ≈ 1000, если не меньше), что выживание было бы мало вероятно по чисто стохастическим причинам (Koonin, 2009b). Таким образом, мы вынуждены постулировать до некоторой степени постепенное проникновение интронов в геном хозяина. Тем не менее даже этот сценарий менее разрушительного вторжения предполагает очень длинные и тонкие «бутылочные горлышки» на пути от исходного хозяина эндосимбионта до LECA (см. рис. 8–3). Такое узкое место, вероятно, будет единственным возможным переходом к появлению эукариотической организации клетки, учитывая многочисленные дупликации и другие новшества, необходимые для эукариогенеза.

Все эти выводы недвусмысленно свидетельствуют в пользу неадаптивной популяционно-генетической теории эволюции генома, что, в сочетании с результатами сравнительной геномики, по-видимому, открывает нам окно в эволюционное прошлое, которое иначе трудно было себе представить.

От мусора к функциональности: важность ослабленного очищающего отбора для эволюции сложности

Что было движущим фактором (или факторами) эволюции геномной (и возможно, связанной с ней организменной) сложности? Неадаптивная популяционно-генетическая теория (Lynch, 2007c; Lynch and Conery, 2003) подсказывает удивительный ответ: необходимым и, вероятно, достаточным условием для возникновения сложности был неэффективный очищающий отбор в популяциях с небольшим N_e[74]74
  Макши и Брэндон в своей недавней книге формулируют «закон эволюции в условиях нулевой силы» (по аналогии с первым законом Ньютона), согласно которому эволюция популяции или экосистемы в отсутствие ограничивающего давления отбора ведет к увеличению сложности по чисто стохастическим причинам (Daniel W. McShea and Robert N. Brandon (2010). Biology’s First Law: The tendency for Diversity and Complexity to Increase in Evolutionary Systems. University of Chicago Pres: Chicago). По крайней мере формально сформулированное нами условие возникновения сложности согласуется с этим законом: сложность возникает только в условиях слабого, пусть и не нулевого, давления отбора.


[Закрыть]. Неэффективный отбор способствовал фиксации слегка вредных признаков, которые были бы отбракованы в большой популяции, и накоплению мусора, часть которого затем была задействована в разнообразных функциях.

Рис. 8–3. Реконструкция популяционной динамики на протяжении эукариогенеза: эукариогенез делается возможным благодаря крайне узкому «бутылочному горлышку». N_g – эффективное число генов/локусов, n – число нуклеотидов, необходимых для сплайсинга (вначале автокаталитического) интрона (около 25 на интрон), размер мишени для вредных мутаций, u – частота мутаций на нуклеотид на поколение (≈0,5×10^-9); A = архея, предполагаемый хозяин протомитохондриального эндосимбионта (ПМС); N = ядро; FECA = первый общий предок эукариот, химерная клетка, образовавшаяся немедленно после эндосимбиоза.

Перепишем условие фиксации из предыдущего раздела следующим образом:

Это простое неравенство задает ограничение на размер мишени вредных мутаций, остающейся невидимой для очищающего отбора, или, другими словами, максимальное число необходимых для функционирования нового геномного элемента нуклеотидов, при котором он имеет шанс зафиксироваться.

Оценки, использующие значения N_eu из табл. 8–1, выявляют принципиальные различия между организмами. Так, у позвоночных очищающий отбор «пропускает» до 250 нуклеотидов, в то время как у прокариот фиксация последовательностей длиннее, чем приблизительно 10 нуклеотидов, является маловероятной.

Эти теоретические соображения означают, что существенное увеличение геномной сложности возможно только в режиме ослабленного очищающего отбора. Рассмотрим три основные составляющие геномной сложности у позвоночных, также отвечающие за сложность молекулярного фенома и, насколько мы знаем, дифференциацию тканей и другие аспекты организменной сложности:

1. Альтернативный сплайсинг, который производит большую часть белкового разнообразия в данных организмах[75]75
  Вероятно, не менее важна альтернативная транскрипция, которая также приводит к формированию разных белковых продуктов одного и того же гена.


[Закрыть].

2. Комбинаторная регуляция транскрипции, при которой гены оснащены наборами сайтов связывания транскрипционных факторов. Различные комбинации факторов транскрипции связываются с этими сайтами, обеспечивая сложную регуляцию экспрессии (Venters and Pugh, 2009).

3. Гигантский некодирующий РНом, включающий в себя относительно хорошо изученные микроРНК, ряд других частично охарактеризованных малых РНК, более таинственные длинные некодирующие РНК[76]76
  Мы с коллегами недавно построили вероятностную модель, которая позволила экстраполировать имеющиеся данные и рассчитать, что геномы млекопитающих, скорее всего, кодируют примерно вдвое больше длинных некодирующих РНК, чем белков (Managadze D, Lobkovsky AE, Wolf YI, Shabalina SA, Rogozin IB, Koonin EV. The Vast, Conserved Mammalian lincRNome. PLoS Comput Biol. 2013 Feb;9(2):e1002917).


[Закрыть] и огромное количество «темной материи» РНК (Amaral et al., 2008).

Рассмотрев эти замечательные явления более подробно, в каждом из них мы можем безошибочно различить следы неадаптивной эволюции, связанной с ослабленным очищающим отбором.

Как отмечалось в предыдущем разделе, богатые интронами геномы имеют «слабые» сигналы сплайсинга, скорее всего просто потому, что сила очищающего отбора в соответствующих популяциях недостаточна, чтобы жестко контролировать эти нуклеотидные последовательности. Иными словами, аномальные транскрипты, образующиеся с определенной частотой из-за ошибок сплайсинга в богатых интронами организмах, не являются достаточно вредными для того, чтобы быть устраненными очищающим отбором в условиях низкой N_e. Таким образом, неточность в вырезании интронов предоставляет нишу для альтернативного сплайсинга. Иными словами, неточный сплайсинг – это и есть альтернативный сплайсинг. Поскольку эволюционирующие небольшие популяции не могли избавиться от него, они «научились» использовать некоторые из альтернативных (первоначально аномальных) транскриптов в различных функциональных ролях. Эти роли часто основаны на том, что альтернативные белки являются модификациями «нормальных» белков и, соответственно, действуют как функциональные варианты исходного белка или же как доминантные отрицательные регуляторы. В соответствии с логикой эволюции, альтернативный сплайсинг аналогичен горизонтальному переносу генов у прокариот в том, что оба являются выгодными альтернативами дупликации генов, при которых модификация активности достигается за один шаг, а не за длительный период эволюции. С учетом реконструкции, приведенной на рис. 7–8, можно предположить, что у LECA ошибки сплайсинга происходили с высокой частотой, давая, соответственно, большое разнообразие транскриптов, но при этом функциональный альтернативный сплайсинг был весьма редок (если вообще происходил). Дальнейшая эволюция различных ветвей эукариот, по-видимому, происходила в соответствии с двумя противоположными сценариями: потеря большинства интронов и усиление сигналов сплайсинга на границах оставшихся интронов, снижающие продукцию аномальных транскриптов до незначительного уровня; сохранение частоты ошибок сплайсинга примерно на том же уровне, что и у LECA (при условии примерно такой же плотности интронов), сопровождаемое эволюцией функционального альтернативного сплайсинга, то есть задействование многих, но, конечно, не всех и, вероятно, даже не большинства аномальных транскриптов для продукции альтернативных функциональных форм белка.

Большинство линий одноклеточных эукариот, эволюционировавших в сторону больших N_e и эффективного очищающего отбора, пошли по первому пути; второй сценарий относится к животным и растениям, которые никогда не достигали больших эффективных размеров популяции и вынуждены были справляться с унаследованным неточным сплайсингом. Третьего пути, по-видимому, не существовало: либо разработать способ устранения аномальных транскриптов, либо использовать их, либо вымереть.

Сайты связывания факторов транскрипции у эукариот состоят из 8—10 нуклеотидов, так что стоимость добавления одного сайта составляет s ≈ 10u, или примерно 10^–7, если взять характерное для позвоночных значение u (Lynch, 2007c). Таким образом, геномы сложных многоклеточных эукариот, по-видимому, могли практически «бесплатно» накапливать сайты связывания транскрипционных факторов, что позволило появиться сложным кассетам сайтов. У одноклеточных эукариот возможности для эволюции в этом направлении были ограничены; для прокариот этот путь к инновациям, судя по всему, был закрыт очищающим отбором.

Некодирующий РНом позвоночных – возможно, главнейшее проявление сложности генома. Белок-кодирующие экзоны составляют около 1,5 процента генома млекопитающих, в то время как экзоны, соответствующие некодирующим РНК, по различным оценкам, занимают более 4 процентов генома – около 80 процентов кодирующего потенциала генома используется для молекул РНК, не транслирующихся в белки (Eddy, 2002). Это коренным образом отличается от кодирующих репертуаров прокариот и даже одноклеточных эукариот, в которых некодирующие РНК составляют лишь небольшую часть. Что еще более поразительно, ряд недавних исследований показывает, что большая часть – вероятно, более 60 процентов – генома млекопитающих транскрибируется на заметном уровне (Lindberg and Lundeberg, 2010; Mendes Soares and Valcarcel, 2006). Природа этой «темной материи» далеко не ясна. Иногда считается, что экспрессия подразумевает функциональный смысл транскрибируемой области генома. Однако, учитывая отсутствие какой-либо заметной эволюционной консервации большинства из этих транскрибируемых последовательностей и относительной легкости возникновения ложных (слабых) сайтов инициации транскрипции в случайных последовательностях ДНК, можно сказать, что почти наверняка большая часть темной материи – это транскрипционный шум. Тем не менее эта случайно транскрибируемая часть генома и «мусорная» ДНК в целом представляют собой огромный резервуар для генерации новых микроРНК и других некодирующих, но выполняющих структурные и регуляторные функции РНК, многие из которых плохо сохраняются в процессе эволюции и эволюционируют высокими темпами. Открытие обширного РНома животных показывает, что сложные геномы многоклеточных организмов и простые геномы одноклеточных форм жизни качественно различаются. Это различие интерпретируется самым естественным образом в рамках неадаптивной популяционно-генетической теории эволюции генома. Согласно этой теории, эволюция форм жизни с низким N_e и последующим слабым очищающим отбором приводит к накоплению большого количества интронной и межгенной мусорной ДНК, некоторые сегменты которой время от времени задействуются для различных функций. Масштаб преобразования ландшафта экспрессии генома, вызванного, видимо, в первую очередь простыми факторами популяционной генетики, поражает воображение и представляется соразмерным с интуитивно очевидной разницей в сложности (и, очевиднее всего, в размере) между млекопитающим и простейшим. Вспомним обсуждение эволюции последовательностей в главах 3 и 4: широкий набор нефункциональных транскриптов составляет почти нейтральное пространство, открытое для эволюции сложности в многоклеточных организмах. Такое почти нейтральное пространство неизбежно возникает в ходе эволюции организмов с низкой N_e по чисто энтропийным причинам.

Хотя масштаб задействования мусора довольно мал по сравнению с общим количеством некодирующей ДНК, он огромен по отношению к суммарному размеру белок-кодирующих последовательностей. Учитывая популяционное «бутылочное горлышко», через которое, скорее всего, проходил эукариогенез (см. рис. 8–3), вполне вероятно, что значительное количество мусорной ДНК эволюционировало на очень раннем этапе истории эукариот и, возможно, уже присутствовало у LECA – как и интенсивная случайная транскрипция. Можно представить себе, что на следующем этапе эволюции произошло «нарушение симметрии», которое привело к бифуркации, описанной при обсуждении истории интронов: линии с большим N_e установили строгий контроль за геномом, устранив большинство мусорной ДНК. В противоположность им, линии, не достигшие больших N_e, занялись «компенсацией» в виде постепенного приспосабливания возрастающего количества частей (бывшего) мусора под функциональную РНК (см. рис. 8–4).

Продолжая в том же духе, неадаптивная теория предлагает простое объяснение для перехода от простого типа регуляции транскрипции по Жакобу – Моно к сложной стратегии регуляции, используемой эукариотами. Вместо того чтобы использовать лишь один сайт связывания для единственного регулятора оперона (или, в редких случаях, несколько сайтов), как у прокариот, транскрипция большинства эукариотических генов регулируется в так называемом комбинаторном режиме, при котором несколько факторов транскрипции взаимодействуют сразу с несколькими, а зачастую и с большим числом сайтов, расположенных перед геном (Ravasi et al., 2010). У прокариот сайты связывания фактора транскрипции содержат достаточно информации для точного распознавания уникального сайта (или нескольких сайтов) в относительно небольшой геномной последовательности. Напротив, у эукариот сайт обычно содержит слишком мало информации для обеспечения точного распознавания (другими словами, геном содержит много сайтов с равным или даже большим сродством к данному транскрипционному фактору; Wunderlich and Mimy, 2009). Эта неадекватность одиночных сайтов связывания у эукариот обусловлена слабостью очищающего отбора, неспособного поддерживать множество точно сохраненных сайтов в геноме (см. обсуждение эволюции интронов ранее в этой главе), а также не может предохранить геном от роста, что увеличивает пространство поиска для транскрипционных факторов. Таким образом, комбинаторная модель может быть единственным решением для проблемы эффективной регуляции. Эволюции такого режима регуляции способствует рост генома, в частности достаточно высокая частота коротких тандемных дупликаций. Эволюция сложной регуляции экспрессии генов, являющейся отличительной чертой эукариот и необходимым условием для эволюции сложных многоклеточных форм, по-видимому, является наиболее ярким примером превращения мусора в функциональные элементы в ходе эволюции при слабом очищающем отборе. Как и в случае других аспектов эволюции сложности, отбор направлен здесь на предотвращение энтропийного коллапса, а не на непосредственное «улучшение» регуляции.

Рис. 8–4. Пути эволюции генома: оптимизация и задействование «мусора».

Эволюция продвинутых адаптаций в малых популяциях со слабым отбором может показаться парадоксальной, и, возможно, не зря: возникновение таких сложных функций, похоже, требует эффективного положительного отбора, что возможно только в популяциях с большим N_e. Это, безусловно, трудный вопрос. Ответ на него, по-видимому, требует противоречащего интуиции мышления в духе «слабого антропного принципа» (см. гл. 12 и прил. II): виды, в которых сложные функции не были зафиксированы, прежде всего через случайный дрейф и конструктивную нейтральную эволюцию (см. обсуждение ниже в этой главе), просто не имели шансов выжить.