Нові методи та систематика: дві когдатошні новини

То, чого немає в Інтернеті, не існує?
Інтернет стає головним дзеркалом людської діяльності — від політики до порнографії. На жаль, наш фізичний світ, що породив людську цивілізацію зі своїм хаотичним кипінням, відображався до недавнього часу в мережі значно слабше. На щастя, прогрес нарешті набув обертів. Після баз даних про небесні світила з’явилися віртуальні карти всієї земної поверхні. Наступні — жителі нашої планети.
Їх охопить мережевий проєкт під назвою Encyclopedia of Life. За десять років і 12,5 млн. доларів (поки) планується створити грандіозну бібліотеку, що міститиме описи всіх відомих видів організмів (1,8 млн., за твердженням «енциклопедистів»). Відкритий доступ до бази стане найважливішим джерелом наукових знань, допоможе відстежувати зміни в навколишньому середовищі та пробудити інтерес людей до різноманіття життя.
Творці нової енциклопедії зазначають, що в цьому році виповнюється триста років від дня народження шведського натураліста Карла Ліннея, який заклав принципи сучасної систематики. Так, ця подія принесла б Ліннею радість. Але деякі особливості проєкту могли б засмутити вченого. Незважаючи на гори виписаного паперу («намагнічених» носіїв, спалених дисків, перекачуваних гігабайт), ми так і не зрозуміли, що таке вид. Види треба розташовувати не як завгодно, а системно. Характер цієї системи також залишається спірним. Ще Лінней створив дві системи рослин: штучну (зручну у використанні) і природну (що відображає внутрішню сутність). Як будувати природну систему, досі не ясно. З різних таборів лунають переможні реляції, але жодна з ідей не здобула (і не здобуде?) загального визнання.
Хто і як у новій енциклопедії визначатиме, що вважати видом, а що ні? У якому порядку ці види будуть систематизуватись і індексуватись? Як вирішуватимуться спірні номенклатурні питання? Команда, що забезпечує роботу над енциклопедією, складатиметься з двох‑трьох дюжини людей, представників авторитетних наукових установ США та Британії. Чи впораються вони з завданням, яке виявилося надто важким для тисяч систематиків, що спеціалізуються на вивченні окремих груп тварин і рослин, або просто обійдуть гострі кути?
Мета нової енциклопедії одночасно велична і недосяжна. Зусиллями однієї команди відобразити процес роботи і помилок усього наукового співтовариства надзвичайно важко. Вмістити майже нескінченне різноманіття життя у малій площі списків видів і таксономічних кодексів неможливо. Проте найправильнішою реакцією на названі проблеми є взятись за їх вирішення, як це зробили творці енциклопедії та їхні спонсори. Очі бояться — руки роблять. Незважаючи на всі труднощі, розробникам Encyclopedia of Life можна лише побажати успіху. З’явиться ще один, безсумнівно авторитетний джерело інформації та списків видів. Те, що він не зможе стати останньою інстанцією, не викликає сумнівів, але й не знижує його цінність.
Поки що публіці представлені зразкові сторінки нової енциклопедії, що містять текст, фотографії, карти та відеоролики, присвячені п’яти видам, серед яких білий ведмідь і рис. На жаль, сторінка, присвячена Homo sapiens L., 1758, ще не написана. Почекаємо.
Інфузорії, метелики, кити і штрих‑коди
На початку лютого в Лондоні пройшла конференція зі збору «штрих‑кодів життя» (Barcode of Life). На ній обговорювалося початок грандіозного біологічного проєкту, у якому візьмуть участь 50 дослідників з 25 країн. Завдання — створення відкритої бази даних про нуклеотидні послідовності характерних генів, умовно названих «штрих‑кодами життя», для всіх організмів на Землі. Планується, що в результаті за будь‑яким ДНК‑містким матеріалом можна буде визначити, якого виду він походить, за допомогою процедури вартістю всього в пару доларів.
Перша черга проєкту передбачає каталогізацію мітохондріального гена цитохром‑c‑окисної ферменти птахів (близько 10 тисяч видів), риб (приблизно 15 тисяч морських і 8 тисяч прісноводних видів), а також рослин, що ростуть у Коста‑Ріці (8 тисяч видів). Підсумкова база даних буде опублікована у 2010 році.
Пояснюючи завдання проєкту, автори стверджують, що завдяки «штрих‑кодам» людина без спеціальних знань зможе впевнено ідентифікувати види. Справа в тому, що хоча для більшості груп розроблені визначники, їх використання — складне завдання. Різні види відрізняються один від одного за різними ознаками, які, до того ж, треба вміти зчитувати¹. У одному зі старих визначників Британського музею була приблизно така фраза: «Не слід забувати, що результати визначення видів за наведеними тут таблицями мають орієнтовний характер, і єдиним надійним способом є консультація щодо вашого зразка у спеціаліста даної групи тварин». Уявляєте, як у наш час (епоху прагнення до уніфікації та об’єктивності) миритися з таким ворохом складнощів? Зрозуміло, чому ЗМІ подають новину про проєкт «штрих‑коди життя» з явним задоволенням. Нарешті‑то ми розберемося в хаосі навколишньої живності! Яке зручне, коли кожен вид отримає свій «генетичний паспорт»! Спробуємо все ж з’ясувати, що може, а що не може дати цей проєкт.
Поняття виду здається дуже простим. Коли натураліст вирушає на прогулянку, він бачить, що жива природа складається з чітко окреслених «сортів» існування — залишилося лише знайти ознаки, за якими їх можна відрізнити один від одного. І якщо орнітолог‑любитель орієнтується за особливостями оперення чи пісень, то професіоналу не підходить користуватися чимось простішим, ніж нуклеотидні послідовності мітохондріальних генів.
Той, хто не може до кінця розібратися, що таке вид, — це систематики, що вивчають види в межах їх ареалів. Розглянемо лише один класичний приклад. У Західній Європі живуть два помітно різні види чайок: клуша і срібляста чайка. Однак, просуваючись навколо Північного полюса по берегу Північного Льодового океану, ми переконаємося, що один з цих видів плавно переходить в інший, тобто полюс оточує кільце підвидів. Між будь‑якими двома сусідніми підвидами можливе схрещування і відбувається обмін генетичним матеріалом, а крайні форми чітко розмежовані. Немає жодних ознак, що дозволяють формально вирішити таку проблему, і «штрих‑коди» тут не допоможуть.
Давно зрозуміло, що еволюція за різними ознаками йде нерівномірно. Видоутворення може бути результатом довгої еволюції зі зміною послідовностей різноманітних генів, а може і відбутись за короткий час за рахунок гібридизації або зміни хромосомних наборів (що характерно, наприклад, для риб і амфібій). Для комах описано виникнення несхрещуваності (перший крок до видоутворення) при зараженні певним видом бактерій. Результатом усіх таких процесів (і багатьох інших) може бути існування видів‑двойників, для розпізнавання яких потрібні досить складні методи. Це ті види, про які натураліст на прогулянці навіть не підозріє. На жаль, для їх розмежування вивчення гена цитохром‑c‑окисної ферменти може виявитися марним. Ці послідовності можуть відрізнятись у представників одного виду (наприклад, у досить однорідного генетично виду — Homo sapiens — відомо кілька його варіантів) і збігатися у різних! Гібридні види мають мітохондріальні гени, отримані при схрещуванні від материнської особини, а зміна хромосомних наборів взагалі не впливає на мітохондріальну ДНК. Це не означає, що у випадку видів‑двойників вивчення ДНК не допоможе, просто тут треба підбирати свої характерні ознаки.
Ситуація ускладнюється тим, що різні групи організмів еволюціонують по‑своєму. Одні утворюють чітко відмінні види, інші «не вважають» це обов’язковим. Відомий російський систематик Олександр Олександрович Любищев говорив, що прагнення створити спільну для всіх живих істот теорію виду рівносильно бажанню створити снасть, однаково зручну для лову інфузорій, метеликів і китів. Не знаючи точно, що таке види, навчитися їх розпізнавати за допомогою одного‑єдиного інструменту — ще більш вражаюче завдання!
Ініціатори проєкту стверджують, що «штрих‑коди життя» допоможуть неспеціалістам визначати види в полі. Розглянемо, наскільки це реально, на прикладі «пілотної» для проєкту групи — птахів. Нас переконують, що завдяки «штрих‑кодам» неспеціаліст зможе контролювати видовий різноманіття. Але для цього доведеться отримати ДНК‑матеріал від усіх птахів, які здаватимуться незвичними, а отже, птахів доведеться якимось чином добувати (вбивати?). Чи ефективніше це, ніж використання кваліфікованого спеціаліста, який практично завжди зможе ідентифікувати птахів за зовнішнім виглядом, а іноді — навіть лише за голосом? Звісно, складні випадки трапляються завжди. Ось тоді можна і добути спірний екземпляр і визначити його, використовуючи всі доступні ознаки (і навіть послідовність цитохром‑c‑окисної ферменти). Спеціалістів мало? Якщо зайця можна навчити грати на барабані, то природоохоронника — розпізнавати птахів, напевно, теж.
3 лютого у віці ста років помер один із класиків біологічної теорії виду, патріарх американської орнітології Ернст Майр. Він вказував, що птахи — група тварин, для яких характерні майже найчіткіші різниці між видами. Не користуючись біноклями і польовими визначниками, тубільці Нової Гвінеї називали (і мали для них назви на своїй мові) ті ж види птахів, що описали (і назвали на мові стародавніх римлян) висококваліфіковані орнітологи!
До речі, завдання охорони природи вимагає не лише розпізнавання рідкісних видів. Хто виявиться спроможнішим вирішувати різноманітні, часто неформалізовані завдання: уважний спостерігач‑натураліст чи спеціаліст зі зчитування «штрих‑кодів»?
Отже, впоратися з проблемами, для вирішення яких він пропонується, проєкт «штрих‑коди життя» не зможе. Чи означає це, що його виконання не має сенсу? Звичайно, ні. Проєкт представить масу цікавої та корисної інформації. Її споживачами будуть кваліфіковані систематики, які утримують у центрі свого уваги всю, часто протирічну, сукупність даних про особливості представників групи, на вивченні якої вони спеціалізуються. У будь‑якому випадку, у ході виконання проєкту будуть збиратись не лише дані про послідовність одного‑єдиного гена, а й багато інших, що представляють не менший інтерес.
Чи виправдано таке увагу до проблем опису видового різноманіття? Звичайно. Для автора, як для біолога, це не потребує доказів. А сумніваючимось можна нагадати, що, за Книгою Буття, Адам у райському саду був зайнятий тим, що давав імена видам тварин. Як ми можемо заспокоїтись, доки ця справа не завершена?

1Знаєте, який ознака використовується для розрізнення всього‑навіть трьох видів зелених жаб? Індекс Таращука: частка від ділення добутку квадрата довжини гомілки і довжини найдовшого пальця задньої ноги на добуток довжини додаткової гомілки і квадрата довжини внутрішнього п’яткового бугра. Найцікавіше, що розподіли цієї величини у близьких видів все ж трохи перекриваються. Повернення до тексту 
D. Shabanov. То, чого немає в Сеті, не існує? // Комп’ютерра, М., 2007. – № 19 (687)
D. Shabanov. Про любов до простих пояснень // Комп’ютерра, М., 2005. – № 8 (580)