ИЗМЕНИТЬСЯ, ЧТОБЫ ВЫЖИТЬ

В интервью «ГА» сотрудник Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук Игорь РУЗИН рассматривает вопросы эволюции и возможности практического применения результатов этих исследований.

- Г-н Рузин, какими исследованиями вы занимаетесь?

- Область моих интересов - генетические изменения популяций в течение поколений, связанные с воздействием многих эволюционных факторов. Это – естественный отбор, случайный дрейф, генетическое сцепление, эпистаз, рекомбинации и т.д. Чтобы предсказать эту сложную и обычно стохастическую динамику, нужно использовать передовые методы математики, в первую очередь, - разработанные в области теоретической физики. Причем, меня особенно интересует эволюция вирусов.

- Тематика нынешней конференции включает в себя как вопросы эволюции, так и искусственного интеллекта. Как они связаны?

- В общем-то это конференция по эволюции и статистической физике. Вопросы искусственного интеллекта в некоторых докладах рассматриваются, но с моими исследованиями это не связано. Я пересекаюсь с людьми, которые занимаются статистической физикой, поскольку использую математические методы из этой области. Меня интересуют биологические объекты, методы построения модели, то, как устроена система с математическими уравнениями – теми же, что и в физике, поэтому большинство докладов представляют для меня интерес в методологическом смысле, независимо от изучаемого объекта.

- Как вы считаете, появление искусственного интеллекта как-то повлияет на эволюцию?

- Искусственный интеллект - не моя специальность. Я выскажу непрофессиональное мнение. Думаю, он повлияет на эволюцию и, боюсь, непредсказуемым образом. Мы все знакомы с различными антиутопиями, страшными сценариями, фильмами про восстания машин и т.д. Возможно, в этом есть доля истины.

- Вы занимаетесь вирусами, они эволюционируют, а для млекопитающих, человека процесс эволюции остановился?

- Нет, эволюция продолжается и у многих животных, и у людей. Например, шимпанзе незачем меняться, они живут примерно в тех же условиях, что и миллионы лет назад, а среда обитания человека подвержена большим изменениям, поэтому мы постоянно меняемся. Чтобы выжить, человеку пришлось значительно измениться, развить мозг, пальцы, речь. Эволюция полностью изменила наше тело, причем у человека она происходит быстрее, чем у многих животных. Например, у акул и крокодилов процесс эволюции прекратился миллионы лет назад, поскольку их среда обитания практически не меняется.

- То есть эволюция обусловлена задачами выживания?

- Да, причем факторы человеческой эволюции более сложные, чем, например, у вирусов. В отношении людей действует групповой отбор. В древности выживали племена, теперь выживают страны, нации, то есть наряду с биологической эволюцией происходит и культурная эволюция. То, что не фиксируется в ДНК, сохраняется в нашей памяти и носителях информации, и по сравнению с эволюцией других млекопитающих у людей этот процесс протекает бурно и стремительно. Другим важным фактором человеческой эволюции в последние 100000 лет стала миграция, в результате которой возникли новые расовые группы, сформировались индоевропейцы и т.д.

- Сейчас из-за военных действий и социальных проблем огромные массы людей переселяются из привычной этнической и культурной среды в другие страны, где им приходится адаптироваться в совершенно новых условиях. Это тоже влияет на эволюцию?

- Конечно. Например, когда русские переселяются в США, они пытаются адаптироваться, но это не у всех получается. Я сам бывший эмигрант из СССР, но полностью адаптироваться в США мне не удалось, хотя там я многому научился и не жалею о времени, прожитом в этой стране. Это одна модель адаптации, другая – привнести свою культуру в новую среду, заставить местных ее принять и быстро размножаться, что характерно для представителей радикального ислама. Религия тоже является не прямым, но важным фактором эволюции.

- Существует ли какой-то алгоритм эволюционных изменений, который распространяется не только на живую природу, но, например, и на какие-то космические процессы.

- В реальности количество полезных моделей эволюции невелико, хотя теоретически их число бесконечное. И все они построены из очень небольшого количества составляющих – так называемых факторов эволюции. Естественный отбор, конкуренцию проходят более приспособленные, оставляющие большое потомство. Но всегда есть и случайный генетический дрейф.

- Расовые и другие внешние различия – в цвете волос, глаз тоже результат эволюции?

- Да, это тоже результат эволюции, влияния природных условий и образа жизни, а также миграции. Но тут иногда мы сталкиваемся с неожиданностями. Например, «блондинистый» ген пришел в Европу с Байкала по мужской линии, где в доисторические времена жили мигрировавшие туда предки индоевропейцев, которые оставили много генетического материала. Потом они вернулись в восточную Европу, а их место в районе Байкала заняли люди монголоидного типа.

- Изучение эволюции представляет чисто научный интерес или имеет и прикладное значение?

- Знание вопросов эволюции имеет большое практическое значение. Я занимаюсь эволюцией вирусов, и результаты этих исследований находят практическое применение. Важно найти ответ на вопросы: почему некоторые вирусы меняются каждые полгода и почему вдруг происходит множество разных мутаций? Дело в том, что вирусы появились значительно раньше человека и вошли в человеческую популяцию в результате усиления коммуникации между людьми. Так было с ВИЧ, гриппом и другими вирусными заболеваниями, но после того, как вирус входит в человеческую популяцию и у него меняется хозяин, начинается новый этап эволюции. Сначала заболевание коронавирусом вызывало высокую смертность, потом она стала резко снижаться. Причина этих изменений известна, вирусы стремятся меньше вредить хозяину, потому что так им легче распространяться. Вирус эволюционирует и так выживает. И моя задача - понять, почему меняются штаммы. Это позволит предсказать, какой штамм и когда активизируется, станет распространяться, если, конечно, никто не вмешается в этот процесс, что предсказать невозможно. А если мы можем предсказать эволюцию вируса, то будем способствовать разработке эффективной вакцины.

Но мы уже видели результаты вакцинации при COVID-19. Вакцинированные заражались снова и течение заболевания далеко не всегда было легким, связано с быстрой мутацией вирусов. У меня есть работа 2018 года, объясняющая, почему это так. При некоторых вирусах вакцинация дает прекрасный результат, но в отношении ряда других она совсем не работает, например, в отношении вируса ВИЧ. И изучение эволюции помогает понять, почему так происходит и предложить либо новый метод вакцинации, либо вообще отказаться от нее. Причем, изучение эволюции позволяет разработать не только вакцины, но и лекарства против вирусных заболеваний. Например, 25 лет назад никакие препараты при лечении ВИЧ не помогали, поскольку очень быстро вырабатывалась резистентность и никто не понимал, почему. Потом было высказано предположение, что резистивные мутации заранее существуют. Мой коллега Коффин и я стали заниматься этим вопросом и нашли подтверждение этому предположению, что способствовало разработке новых лекарственных препаратов. И это конкретный пример практического применения результатов исследований эволюции в первую очередь в практической медицине.