"«Если», 1996 № 01" - читать интересную книгу автора (Сташефф Кристофер, Басков Вячеслав, Логинов...)
Наталия Сафронова ВЕРТИКАЛЬ ЭВОЛЮЦИИ
Похоже, туман, которого напустил в теорию эволюции старик Лаплас, и не думает рассеиваться.
Гипотезы, одна смелее другой, посещают умы.
Фантасты, разумеется, на могут оставаться в стороне, отыскивая недостающее Дарвиново звено то в недрах плейстоцена, то на далекой планете. Оригинальная версия Дона Уэбба занимает достойное место в этом ряду. Однако есть и вполне реальные научные изыскания.
С ними читателя знакомит эта статья.
МЫСЛЬ ИДЕТ ИЗДАЛЕКА
Библейская версия сотворения Вселенной, Земли, всей жизни на ней и человека в том числе, все еще имеет в мире сторонников и адептов. Как подсчитал епископ Ушер, живший в XVII веке, свой план Создатель завершил 12 октября, в 9 утра, что в 4004 году приходилось на субботу. Возможно, правда, некоторое расхождение в датах, поскольку не совсем понятно, в каком лето- и времяисчислении были сделаны Ушером расчеты.
Теперь католическая церковь, которая недавно сняла давнее свое обвинение с Галилея, признает естественное происхождение человека. Римский папа Пий XII сделал еще в 1950 году довольно смелое для духовного иерарха его ранга заявление. Церковь не запрещает эволюционного учения. Происхождение человеческого тела из уже существующей живой материи возможно, если это докажут ученые. (К тому времени — расцвет биологии, открытия генетики — они уже доказали, открыв механизмы создания белка.) Однако папа напомнил: вера обязывает придерживаться взгляда, что души созданы богом. Большего церковь позволить себе не могла.
В могуществе творца, однако, за сто с лишним лет до признания Пия XII усомнился студент из Кембриджа Чарлз Дарвин, готовящийся стать священником и не ставший им. Путь к «ереси» начинался вполне невинно — с коллекционирования жуков. Рассматривая свои находки, Дарвин изумлялся разумности устройства насекомых. Все части этих живых существ были точно предназначены для определенных целей. Поиски ответов на многие вопросы, связанные с целесообразностью устройства живых организмов, их удивительным разнообразием, отвлекли студента от теологических штудий. Да, совершенство органов и частей тела живых существ наводит на мысль о создавшем их разумном начале Но геологическая летопись говорит о том, что миллионы таких же существ уже исчезли с лица земли. Как это может быть соотнесено с деятельностью столь могущественного и исполненного знания творца Вселенной? «Предположение, что благожелательность бога не безгранична, отталкивает наше сознание, ибо какое преимущество могли бы представлять страдания миллионов низших животных на протяжении почти бесконечного времени?» — таким вопросом, содержащим и ответ, задается Дарвин. Интересно, что здесь нет осуждения бога, который не мог бы позволить наличия страданий, будь он разумной первопричиной всего в мире. Но по каким законам развивается этот мир?
Попытки найти некий порядок в разнообразии живых существ, как и представления об изменчивости органического мира, восходят еще к античности. Фрагменты текстов Гераклита, Эмпидокла, Демокрита, Лукреция, Аристотеля и других мыслителей древности говорят об этом. Идею эволюции высказывали некоторые философы и естествоиспытатели XVII–XIX веков еще до Дарвина, но развитие определенных представлений происходит по горизонтали, пока не явится… гений. Тогда сразу обозначается резкая вертикаль — теория познания делает скачок вверх, переходит на другую ступень. Выход основного труда Чарлза Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора», замеченного в 1859 году сравнительно небольшой группой ученых, знаменовал переворот не только в биологии, но и в наших представлениях о мире.
Если мир появился в результате специального акта творения, у него нет ни прошлого, ни будущего. Одно настоящее. Все сотворенные виды останутся неизменными в мире, не имеющем конца. Но они изменяются!
Как остроумно заметит наш современник, выдающийся генетик-эволюционист XX века Ричард Левонтин, известная библейская строка: «И сказал Бог: «Да будет свет». И стал свет» — это всего лишь язык хроники, а не истории. История требует причинной теории, как и почему одна форма стала другой. Теория эволюции Дарвина, провозгласившего вид единицей эволюционного процесса, в основе которого лежит принцип естественного отбора, и превратила хронику в историю.
НЕОБХОДИМЫ ВАРИАНТЫ
До Дарвина все теории органической эволюции исходили из принципа трансформации. Ж. Б. Ламарк, считающийся тоже создателем теории эволюции, считал, что виды организмов изменяются во времени. Эти изменения носят закономерный характер — от простых к более сложным формам, что Ламарк назвал градацией. Ее движущей силой является «стремление природы к прогрессу». Но что такое прогресс, по каким критериям можно определить, почему один вид прогрессивнее другого? Вот по сложности челюсти крокодила значительно превосходят человеческие. Значит, не всякая сложность — знак прогресса. Сам по себе он не может считаться законом жизни, прогрессивное развитие связано с приспособлением к условиям среды. От просто сложности — к сложной простоте. Такова генеральная линия эволюции.
Все додарвиновские системы пытались уложить в одну шеренгу многообразие форм живой природы, создавая нечто вроде известной «лестницы Боннэ» (по имени французского натуралиста Шарля Боннэ, предлагавшего такую последовательность сущего: кораллы, растения, животные, ангелы, архангелы). Дарвин дал материалистическое объяснение органической целесообразности: виды прогрессивно эволюционируют лишь тогда, когда более высокая организация может обеспечить успех в жизненной борьбе. Эволюция вовсе не самоцель — жесточайшую отбраковку производит внешняя среда, оставляя наиболее приспособленную к ее условиям часть потомства. Отбор создал приспособленность через уничтожение неприспособленных. Внутри каждого вида есть огромное число вариаций. Оно возрастает или уменьшается вследствие различного выживания и воспроизводства уже существующих форм.
Слово «приспособленность» может иметь разные значения (физическая, психологическая, моральная и т. п. приспособленность), но эволюционисты употребляют его, имея в виду только выживание и воспроизведение. Самый сильный человек планеты, поднявший, например, груз весом в несколько автомобилей, за что будет занесен в Книгу рекордов Гиннесса, но не произведет детей, имеет нулевую приспособленность. Зато в полной мере обладает ею родившая десяток малышей молодая цыганка, кочующая со своим табором.
Эволюция путем естественного отбора имеет самоограничения. Процесс отбора не может вступить в действие без наследственной изменчивости. Потомки различных типов должны отличаться друг от друга, как отличались их родители. Возможное следствие отбора — обогащение популяции одним из наиболее приспособленных вариантов. А если наступит такой момент, когда популяция будет состоять только из таких вариантов? Эволюция прекратится? Да, популяция утратит генетическую изменчивость, и эволюция остановится. Так что эволюции необходимы варианты.
В БРАКЕ С ГЕНЕТИКОЙ
Современная теория эволюции, как назвал ее Гексли — «современный синтез», основана на концепциях классического дарвинизма. Тем не менее учение имеет своих противников, аргументация которых нередко совладает с критикой современных Дарвину оппонентов. В «Происхождении видов» ученый обстоятельно и убедительно дал многим из них ответ, который вполне бы удовлетворил добросовестных оппонентов, однако зачастую критики серьезно не знакомы с учением и демонстрируют только свое искаженное представление о нем. Считается, что положения Дарвина могли быть опровергнуты генетикой, начало развития которой оказалось вне поля зрения Дарвина. Но случилось обратное: генетика помогла раскрыть механизмы эволюции, расшифровать ее пути для крупных групп растительного и животного мира. В развитие синтетической теории эволюции, сформировавшейся к 30-м годам XX века, серьезный вклад внесли отечественные генетики школы профессора С. С. Четверякова, школы мирового класса. Ими было доказано, что мутации широко распространены в природных популяциях — эволюция продолжается. Это были передовые концепции своего времени, поскольку исследователи других стран, в том числе США, изучали в тот период мутации на уровне пробирки. Можно назвать ряд блистательных имен: Н. И. Вавилов, Н. К. Беляков, Н. К. Кольцов, Н. В. Тимофеев-Ресовский, С.Г Левит, И. И. Агол, С И. Давиденков и другие — эти ученые своими трудами развили эволюционную теорию, подготовили новый виток «современного синтеза». К сожалению, подготовленный ими виток начинался в мировой науке уже почти без участия отечественных ученых: в стране шел «ледниковый» для биологии период «лысенковщины».
В современном учении об эволюции выделились два главных направления — изучение эволюции внутри видов (микроэволюция) и анализ общих закономерностей эволюционного процесса в крупных масштабах (макроэволюция). Представления о возможностях изменения видов шагнули далеко вперед благодаря развитию молекулярной биологии, химии, математики, физики, вычислительной техники, ультраструктурной цитологии. Моделируя природные процессы, человек выращивает себе подобного в пробирке. А процессы макроэволюции, которые длились миллионы лет, в считанные минуты или часы может воспроизвести компьютер. В Институте эволюционной физиологии и биохимии РАН была выполнена серия экспериментов по машинному моделированию эволюции членистоногих и хордовых. В память компьютера заложили описание прототипа хордовых животных, типа дожившего до наших дней ланцетника, которое содержало 24 признака этого вида. Исходный вид мог преобразовываться в другие, причем с неопределенной — по Дарвину — изменчивостью. Прогрессивные и регрессивные изменения были равновероятными; исключались крупные скачки, например, появление хорошо развитого головного мозга.
После каждого временного шага (по палеонтологической летописи он равнялся бы одному миллиону лет) машина «перебирала» варианты, оценивая их по степени приспособленности. «Неприспособленные» стирались из памяти компьютера, а их ячейки занимали новые, прошедшие отбор. Так моделировались борьба за существование и естественный отбор. Исходный «праланцетник» породил множество рыбообразных существ (через сто временных шагов — сто миллионов лет). Через 350 миллионов лет появилось странное существо — хищник с развитой нервной системой, передвигающийся на двух ногах, с освобожденными передними конечностями. То ли австралопитек, то ли питекантроп.
Каждый новый эксперимент при одинаковых исходных данных и той же программе давал результаты, отличающиеся в деталях. Следует вывод — макроэволюция неповторима и непредсказуема в частностях. Для ее протекания не нужно никаких потрясений (космических катастроф или оледенений), которые только могут ускорить или замедлить эволюцию. Основной же движущей силой эволюции являются отношения членов биосферы между собой. Для нее достаточно ненаправленных, случайно оказавшихся полезными в данных условиях изменений. Это полностью подтверждало теорию эволюции Дарвина.
В ПОИСКАХ ПРЕДКОВ
Расхожее представление: Дарвин доказал, что мы произошли от обезьян. Напрямую доказательств этому нет в трудах ученого. Есть попытка объяснения с точки зрения теории родственного происхождения многих сходств в живой природе. Сходное распределение костей в руке человека, например, и в крыле летучей мыши, плавнике дельфина, ноге лошади. Поразительное сходство зародышей млекопитающих, птиц, пресмыкающихся и рыб, взрослые формы которых так различны- Родство царств живой природы могло быть доказано только после расшифровки строения нуклеиновых кислот. И оказалось, что у бактерии и человека есть сравнимое, на уровне генов, строение белков, рибонуклеиновой кислоты, которая является носителем наследственности. Тем более вероятным представляется родство человека и обезьяны, хотя пока ученые сомневаются в том, какая порода этих животных предпочтительнее в качестве нашего предка.
Предполагалось, что неандертальский человек был ранней формой Homo sapiens, однако не исключена возможность того, что неандерталец — самостоятельный вид, обитавший в одно время с Homo sapiens. По мнению Ричарда Левонтина, никакие ископаемые виды гоминид не могут считаться нашими предками. Все попытки найти прямого прародителя человека отражают устаревшие уже во время Дарвина представления об эволюции как строго линейном процессе. Воссоздать эволюционное прошлое человека так же трудно, как предсказать его будущее. У Homo sapiens нет близких родственников среди ныне живущих видов. Шимпанзе и горилла таковыми не являются: общим предком с человеком они были связаны едва ли не семь миллионов лет назад. Однако наши ученые АЛ. Яблоков и Б. М. Медников, авторы комментария к одному из недавних изданий труда Дарвина, рискнули дать родословную человека. «По последним данным», как выразились авторы.
Итак, около четырех миллионов лет назад один из представителей группы австралопитеков (лат. — греч. — «южные обезьяны»), обитавших в Центральной и Северной Африке, прямо или через промежуточную ступень дал начало новому роду Homo. Первый человек — Homo habilis (человек умелый) был способен изготовлять примитивные каменные орудия. Следующий Homo erectus (человек выпрямленный, питекантроп) уже широко расселился по Европе и Азии, положив вскоре начало человеку разумному (вымершие неандертальцы и современные люди). Как видим, есть противоречие с Левонтином в отношении неандертальцев; он сомневается в том, что они представляют раннюю форму Homo sapiens. Опасаясь своеволия при попытке воссоздания эволюции человека, Левонтин предлагает рассматривать главным образом влияние культурной организации, способов производства, образа жизни и других социальных факторов на биологическую эволюцию, и наоборот.
Здесь есть известный простор для создания версий отбора. Скажем, всегда он действовал в пользу устойчивости к инфекционным заболеваниям. Об этом говорит разнообразие антигенов во всех человеческих популяциях. Возможно, отбор оказывал воздействие на изменение телосложения как средства улучшения тепло-регуляции. Можно, кроме физиологических черт, перечислить поведенческие характеристики, полезные для жизни человека, которые проходили через «сито» отбора. Например, готовность сотрудничать в собирании и распределении пищи, групповая солидарность. Есть гипотеза выдающегося отечественного генетика В. П. Эфроимсона, рассматривающего проблемы этики с позиций эволюционной генетики, о возникновении определенных генотипов людей с закрепленными альтруистическими наклонностями (как и склонных к агрессии, преступности).
А будущее человека как вида? Судя по тому, что на Земле из всех существовавших видов исчезло более 99 процентов, существование и этого вида конечно. Жизнь на Земле наполовину уже в прошлом: она началась около трех миллиардов лет назад, а примерно через четыре миллиарда лет Солнце поглотит своим огнем саму Землю. Эволюция человека связана с состоянием культуры. Вряд ли возможна катастрофа, которая могла бы раздробить вид на малые группы и изолировать их друг от друга.
Серьезные ученые не решаются угадывать биологическое будущее, оставляя это на откуп фантастам и некоторым людям науки, отличающимся богатым воображением. Отсюда гипотезы о превращении нас в пучки энергии, плазмоидов и т. п. существ. Но нельзя исключить изменений на уровне микроэволюции, поскольку некоторые структуры и органы человеческого организма не вполне совершенны. Изменения, однако, связаны с «запросами» внешней среды.
В этой связи любопытны рассуждения нобелевского лауреата Франсуа Жакоба, эссе которого «Игра возможного» недавно опубликовано в журнале «Химия и жизнь» с многозначительным подзаголовком — «Поделки эволюции». Автор считает, что эволюция не берет новшеств из ничего, а использует то, что «уже есть под рукой, то приспосабливая старую систему для новых функций, то нагромождая несколько систем, чтобы составить другую». Точно так же, действуя как «самодельщик», она создавала человека. В качестве иллюстрации Жакоб приводит процесс формирования мозга у млекопитающих. Тот древний мозг ведает эмоциями и работой внутренних органов, кора «управляет» мышлением и познавательной деятельностью. Структуры существуют достаточно автономно, та, что главенствовала у низших млекопитающих, оттеснена на задний план у высших. А в целом, считает автор, все это и есть «самоделка. Что-то вроде старого конного экипажа с реактивным мотором: стоит ли удивляться, если он будет ломаться на каждом шагу?»
Вспомним печальную судьбу многочисленных видов животных, которые исчезли (из 500 миллионов их осталось всего несколько миллионов, по подсчетам Симпсона) по причине недостаточного своего совершенства, что отвратило, если помним, великого Дарвина от пиетета Перед Создателем.
Но люди уже имеют возможность взять в свои руки управление живой природой, заботиться о всех живых существах планеты. Развитие центральной нервной системы и связанная с ним эволюция руки, глаза, языка освободили человека от биологических ограничений, которые были свойственны его животным родственникам и предкам. Значит, человеку придется определять свою индивидуальную и коллективную природу.
К «ПОРОДАМ БЕЗ ПРАВИЛ»?
Существует точка зрения, что генофонд человеческого вида ухудшается и это может привести к преобладанию в нем «худших пород без правил». Подобные опасения, в частности, высказывались в нашей печати, поскольку считается, что страна потеряла в силу трагических событий новейшей истории большую часть «соли нации». Аналогичное беспокойство высказывают некоторые интеллектуалы англосаксонских стран. Основоположники современной статистики Гальтон, Пирсон, Фишер полагали, что в целом интеллект вида снижается, поскольку люди с более низким интеллектом (его показатель IQ) рожают больше детей. На этом основании вновь возродились некоторые евгенические теории (проект имплантации спермы нобелевских лауреатов и т. п.) и одновременно появились новые образовательные проекты (выявление потенциальных гениев, их специальная подготовка).
Статистические данные, подтверждающие будто бы высокий репродуктивный уровень людей с низким IQ, оказались математическим артефактом. Поскольку, при подсчете, бездетные люди вообще из анализа исключались. Когда были взяты полные данные, результаты были совсем другими. Левонтин на этом основании отвергает саму возможность предсказывать будущее действия отбора. Гипотезы этого ряда зависят «только от нашего воображения и нашей готовности делать бездоказательные заявления».
Продолжая мысль, ученый напоминает некоторые факты истории. За первые 200 лет после переселения Мохаммеда и его приверженцев из Мекки в Медину (622-й год) скотоводы из Аравии и Северной Африки прошли путь от отсталого кочевого существования до высот культуры и мировой власти. Они превзошли страны Средиземноморья в искусстве, науке, политике. Когда Париж был деревней на Сене, Кордова при Омейядах стала центром западной цивилизации.
Изящный выпад в сторону любителей всяческих тестов на интеллектуальность, коэффициентов развития и т. п. вещей. Вспомним сомнения в прогрессивности одного вида по сравнению с другим, одолевавшие Дарвина, и более «совершенную», чем человеческая, челюсть крокодила.
«Породы без правил» дают миру разнообразие культур, удивительные повороты в истории. Люди с высоким показателем IQ дали человечеству столько оружия, что его хватит и для уничтожения вида, культуры, и для конца истории.
Тельца первичные так напоследок сошлись, что нежданно
Сделались многих великих вещей постоянной причиной: