ЭВОЛЮЦИОННЫЕ АСИММЕТРИИ ТРЕХМЕРНЫХ ОРГАНИЗМОВ, МОЗГА И ТЕЛА
(Модель и правило правой руки)
Геодакян В.А.
Институт
проблем экологоии и эволюции им. А.Н.
Северцова РАН. Москва.
E-mail:
geodakian@sevin.ru
geodakian@rambler.ru
Все существующие теории асимметрии трактуют её в рамках зеркальной (т.е. одномерной) асимметрии. Это невозможно. Размерность теории д.б. не меньше размерности загадки. Они не могут объяснить адаптивность явления, тесную связь с полом, картину доминирования, не говоря уж о предсказании чего-либо. Здесь предлагается прогностичная модель асимметрий организмов, мозга и тела.
Трехмерные организмы могут быть 4-х типов, в зависимости от симметрии или асимметрии по каждой оси: ссс, асс, аас, ааа, т.е. шаровой симметрии (ШС), радиальной (РС), билатеральной (БС) и триаксиальной асимметрии (ТА).
Классик биологии В.Н.Беклемишев, число типов угадал правильно, но, считая амёбу простейшим организмом ТА, поместил её в начале ряда. Поэтому “венцом” эволюции считали тип БС, где рядом с ланцетником, нематодой, рыбой был и человек. Это ошибка. 1. Амёба – бесформенна и ей не место в ряду форм. 2. ТА значит, что у организма есть разные спина-брюхо, зад-перед, левая-правая сторона тела. У амёбы их нет. 3. По логике эволюции ТА д.б. не в начале ряда, а в конце (не амёба, а человек). 4. Это подтверждает более асимметричный мозг мужского пола прогрессивных форм, т.к. половой диморфизм (ПД) – “компас” эволюции []. В 1992 г я предложил выделить из типа БС ТА виды: человека (приматов), китообразных и высших растений в отдельный тип, того же эволюционного ранга. Стало 4 типа и три асимметризации между ними: ШС ↑ РС→БС / ТА.
Висящая в толще воды (невесомая) клетка была в полностью изотропной среде, поэтому имела ШС, максимальную. Став тяжелее воды, она опустилась на дно и превратилась в гидру (“лицом” вверх), став легче, всплыла к поверхности и превратилась в медузу (“лицом” вниз) – в организмы РС. Стало быть, адаптивность первой асимметрии низ-верх (спина-брюхо) ясна: её создает гравитация. Гидра сидит на дне, а медуза может медленно передвигаться. Когда у организмов РС возникла потребность в быстром движении (догнать жертву, уйти от врага), они приобрели вторую асимметрию: зад-перед (хвост-нос). Появились БС организмы: рыбы, насекомые, птицы, млекопитающие и др., с рецепторами и мозгом в передней части тела. Значит, адаптивность второй асимметрии тоже ясна: её создает поле пространства мотивации. Как действует поле на организм и почему он эволюционирует? Возьмем одномерные (линейные) организмы – гидру в поле гравитации и дождевого червя (или змею) в пространстве.
Фенотип возникает при взаимодействии генетической и средовой информации: Ф = Г + С. Источник Г зигота. Поскольку организм развивается из зиготы, то у гидры она д.б. у подошвы, а поток информации идти вверх к щупальцам, а у червя, зигота в кончике хвоста, а поток Г идет к носу, т.е. щупальца моложе подошвы, а нос – хвоста! Может ли развитие начинаться с носа? Нет, т.к. онтогенез повторяет филогенез. А в середине линейного организма? Да, если развитие начинается на границе двух сред (почва-атмосфера, как у растений, тогда семя прорастает вверх и вниз). Средовая информация всегда, идет навстречу и образует вдоль тела градиент потенциала. Тогда новый орган (признак) должен возникать в точке роста. Если это, нужные там, рецептор или мозг, они остаются, другие дрейфуют по градиенту к хвосту. Эту гипотезу эволюционная теория пола (ЭТП) позволяет проверить. У гидры были все главные типы размножения: бесполое (БП, почками), гермафродитное (ГФ), раздельнополое (РП), а у дождевых червей было БП, потом ГФ. ЭТП предсказыает, что яичники д.б. у гидр, между почками и семенниками, а у червей – ближе к хвосту, чем семенники. Так и есть. У гидр почки внизу, яичники выше, а семенники еще выше! У дождевых червей яичники уже в 13-м сегменте, а семенники еще в 10-м!
Эти
представления подтвердили изящные опыты
Сиднея Бреннера с мелкой прозрачной
нематодой Caenohorbditis Elegans, за которые он
получил Нобелевскую премию в 2002 г.
Наблюдая развитие зиготы под микроскопом,
он был удивлен, что оно начинается с хвоста,
хотя иначе не могло быть. Оказалось, что на
стадии 4 клеток, одна из них (Р2) управляет
развитием формы. Контакт с ней передает по
эстафете инструкцию деления клеток в
нужном направлении. Иначе они растут в
аморфный комок. Позже М.Бишофф и Р.Шнабель,
прикасаясь клеткой Р2 с разных сторон к
одной клетке, создали Г-образного
червяка с общим концом хвоста. Этим методом,
прикоснувшись к клетке с 3-х сторон, они
могли бы получить трех ортогональных
сиамских близнецов. Именно такой червяк мог
бы стать моделью эволюционных асимметрий
трехмерного мозга. Первый расположен
вертикально, хвостом к подкорке, носом к
коре (реликт гидры). Второй – горизонтально,
хвостом к затылку, носом ко лбу (реликт
нематоды). Третий – горизонтально, хвостом
к правому уху, носом к левому (наш). Так как у
человека латеральная асимметрия мозга и
тела противоположны, то еще один червяк,
лежит в теле хвостом к левому боку, носом к
правому. Итого 4 асимметрии, вызванных
градиентами экологических потенциалов,
определяющих направления эволюции и дрейфа
центров функций в мозге и самих функций в
теле. То, что кора моложе подкорки, а лоб –
затылка, было известно из сравнительной
морфологии. А что левое полушарие (ЛП)
моложе ПП, а правая сторона тела – левой, а
также об эволюционном дрейфе ЛП→ПП (П→Л
в теле), спереди–назад и сверху–вниз –
впервые было показано в 1992 г []. Идея дрейфа (транслокации)
вначале была предсказана теоретически и
показана для ЛП→ПП. Здесь предлагается
дедуктивный вывод по всем трем осям.
По
аналогии с физикой, можно предложить “правило
правой руки”, связывающее три направления
эволюции мозга. “Если ортогонально
расставленные три пальца правой руки
поместить в голове, так чтобы большой
палец был направлен вверх,
к коре, указательный – вперед,
ко лбу, то средний
палец покажет главное направление эволюции
– влево”.
Отличия
новой концепции от других. 1. Асимметрию
полушарий, создают не центры разных функции,
а сдвиг фаз их эволюции. 2. Все центры
возникают слева, спереди, сверху и дрейфуют
вправо, назад, вниз. Утрата в том же порядке.
Поэтому центр любой функции бывает сначала
только в ЛП, потом в ЛП и ПП, в конце только в
ПП. Роль ЛП поиск, создание,
отбор, ввод новых
функций, "карантин". ПП
– совершенство работы (скорость), "архив",
на случай возврата старой
среды, вывод функций. Доминирует
(Д) всегда, сначала наличие (или избыток)
информации, над отсутствием (нехваткой).
Потом, при равенстве информации, и
отсутствии функции – поисковое ЛП, при
наличии – более быстрое ПП.
Два пола и два полушария изоморфны. Это бинарно-сопряженные дифференциации, состоящие из консервативной и оперативной подсистем: БСД=КП+ОП. Где КП – Ж пол, ПП, ОП – М пол, ЛП, т.е. ЛП аналог М пола, ПП – Ж. Их популяции бимодальны (по численности, дисперсии, моде). “Экология” опосредованная: среда→ОП→КП (→ поток информации). Эволюция асинхронная: тгены (центры функций) проходят сначала через М геном (ЛП), потом – Ж (ПП). У них одинаковая логика эволюции, поведения, роли и цели. Поэтому, вскрыв её у одной можно понять и у другой. Один и тот же “возрастной” принцип и смысл пребывания генов (центров функций) в М и Ж геноме (ЛП и ПП). Норма реакции КП > ОП. Фенотипические дисперсии ОП > КП. В филогенезе чередуются 4 стадии в строго определенном порядке. 1. Стабильная при отсутствии функции, ЛП-ПП симметричны, доминирует поисковое ЛП. 2. Эволюции появления функции, ЛП-ПП асимметричны, доминирует ЛП (по кол-ву информации). 3. Стабильная при наличии функции, ЛП-КП симметричны, доминирует ПП (по совершенству). 4. Эволюции утраты функции, ЛП-ПП асимметричны, доминирует ПП (по кол-ву информации). У них аналогичный эмбриогенез. Хромосомный пол (XX-XY) определяется при зачатии, а через 2 месяца, под действием гормонов (эмбриона, крови матери и спермы отца), превращается в гормональный. В то же время, те же гормоны определяют асимметрию мозга и тела – поведение, ментальность психику. В оптимальной среде растет рождаемость Ж и трннс (Т) особей, у которых Д полушарие и Д рука с разных сторон тела (с одной стороны – цис). Любой стресс повышает рождаемость и смертность (оборачиваемость) цис особей и мужчин (особенно цис-мужчин) и их дисперсию. Пол и асимметрия создают 4 двойных фенотипа, возрастающей дисперсии: ТЖ<ТМ<ЦЖ<ЦМ. При этом разница между ТЖ и ЦМ растет, а ТМ и ЦЖ – падает, т.е. у ТЖ усиливаются Ж качества, у ЦМ – М. Поэтому, несколько утрируя, можно назвать их “сверхженщинами” и “сверхмужчинами”. Это создает на уровне популяции два адаптивных режима эволюции: в оптимальной среде, экономный, но медленный, в экстремальной – быстрый, но дорогой. Что объясняет биологические предпосылки терроризма, негативный результат глобального метода борьбы с ним и дает подход для поиска альтернативы.
Литература: Геодакян В.А. //Усп. физиол. наук. 2005. Т. 36. № 1. С. 24-53. – //Изв. АН серия биол. 2000. № 2. С. 133-148. – //ЖВНД. 1993. Т. 43. № 3. С. 543-561. //ДАН.1992. Т. 324 № 6. С.1327-1331. www.geodakian.com www.gordon.ru
