Введение

Гипотеза Луи Долло 1893 года, утверждающая, что эволюция не является полностью обратимой. Закон необратимости Доло (также известный как закон и принцип Доло), предложенный в 1893 году бельгийским палеонтологом Луи Долло, гласит: «Организм никогда не возвращается точно в прежнее состояние, даже если оказывается в условиях существования, идентичных тем, в которых он ранее жил; он всегда сохраняет некоторый след промежуточных стадий, через которые прошел». Это утверждение часто неверно интерпретируется как заявление о необратимости эволюции или о невозможности повторного появления утраченных структур и органов в той же форме в результате деволюции. По мнению Ричарда Докинза, закон – это «фактически просто констатация статистической маловероятности повторения одной и той же эволюционной траектории дважды (или, впрочем, любой конкретной траектории) в любом направлении». Стивен Джей Гулд предположил, что необратимость закрывает определенные эволюционные пути после формирования общих форм: «[Например], как только принят типичный план строения тела рептилии, сотни вариантов оказываются навсегда исключены, и будущие возможности должны развиваться в рамках унаследованного строения». Этот принцип классически применяется к морфологии, особенно к ископаемым, но также может использоваться для описания молекулярных событий, таких как отдельные мутации или потеря генов.

Использование в филогенетике

В рамках максимальной экономии признаков, принцип Долло предполагает, что признак приобретается только один раз и не может быть повторно приобретен после потери. Например, эволюция и многократная потеря зубов у позвоночных может быть хорошо смоделирована с использованием принципа Долло, согласно которому зубы, состоящие из гидроксиапатита, эволюционировали лишь однажды у предков позвоночных, а затем многократно терялись у птиц, черепах, морских коньков и других групп. Это также применимо к молекулярным признакам, таким как потеря или инактивация отдельных генов. Потеря гулонолактоноксидазы, заключительного фермента в биосинтетическом пути витамина С, является причиной необходимости поступления витамина С с пищей у человека и многих других животных.

Молекулярный пример

В исследовании 2009 года, посвященном эволюции структуры белка, был предложен новый механизм, объясняющий закон Долло. В нем изучался гормональный рецептор, эволюционировавший из предкового белка, способного связывать два гормона, в новый белок, специфичный к одному гормону. Это изменение произошло благодаря двум аминокислотным заменам, которые блокируют связывание второго гормона. Однако впоследствии произошло несколько других изменений, которые были селективно нейтральными, поскольку не влияли на связывание гормонов. Когда авторы попытались восстановить предковое состояние белка, внеся мутации в два "остатка, участвующих в связывании", они обнаружили, что другие изменения дестабилизировали это предковое состояние. Они заключили, что для того, чтобы этот белок эволюционировал в обратном направлении и вновь приобрел способность связывать два гормона, необходимо, чтобы несколько независимых нейтральных мутаций произошли случайно, без селективного давления. Поскольку это крайне маловероятно, это может объяснить, почему эволюция обычно протекает в одном направлении.

Предлагаемые исключения

Хотя точный порог нарушений закона Долло неясен, существует несколько казусов, результаты которых ставят под сомнение обоснованность некоторых интерпретаций. Например, у многих таксонов брюхоногих моллюсков раковины редуцированы, а у некоторых полностью утрачено спиральное закручивание раковины. Фриетсон Галис отметил, что многие из этих исследований основаны либо на молекулярных филогенезах, либо на морфологических кладистических анализах, которые являются непрочными и могут изменяться. К другим предполагаемым «исключениям» относятся глазные пятна и крылья палочников, личиночные стадии саламандр, потеря пальцев и повторное развитие яйцекладения у ящериц, потеря нижних зубов у лягушек, ключицы у нептичьих тероподов, а также мускулатура шеи, грудной области и верхних конечностей у приматов, включая линию, ведущую к человеку.