Борис Жуков - Три возраста эволюции

• Название: Три возраста эволюции
• Автор: Борис Жуков
• Жанр: Биология

Нынешний [2009-й] год отмечен двойным юбилеем Чарлза Дарвина: в феврале исполнилось 200 лет со дня его рождения, а в ноябре сравняется 150 лет со дня выхода в свет «Происхождения видов» – главного труда ученого и, вероятно, самой знаменитой книги по биологии за все время существования этой науки. XIX век был щедр на великих ученых и великие теории, но даже среди них творение Дарвина стоит особняком.

Изменилась до неузнаваемости сама методология науки, представление ученых о том, что такое научная теория. И только теория Дарвина по-прежнему находится в центре общественного внимания, вызывая жаркие споры.

За прошедшие полтора века ее бессчетное число раз пытались опровергнуть, включить в более общую концепцию или найти ей альтернативу. Однако и сегодня основанные на ней представления безраздельно господствуют в биологии.

---

Окно возможностей

Эволюцию внутри устойчивой экосистемы Красилов назвал когерентной, эволюцию в условиях кризиса и распада – некогерентной.

По его мнению, переход от первого типа ко второму может быть вызван каким-нибудь сильным внешним воздействием – например, изменением климата. В дальнейшем, однако, авторы, развивавшие эту концепцию, пришли к выводу, что причиной распада устойчивого сообщества могут стать и чисто биологические процессы. Так, согласно исследованиям выдающегося палеоэколога Владимира Жерихина, крушение мезозойского мира началось с того, что цветковые растения (возможно, благодаря своей тесной связи с насекомыми) монополизировали роль пионеров, зарастателей обнаженных участков – речных наносов, гарей, оползней и т. д. Это запустило цепочку событий, приведших (спустя миллионы лет) к исчезновению сначала характерной мезозойской флоры, а затем и фауны во главе с так полюбившимися человечеству динозаврами.

Впрочем, тотальные кризисы, охватывающие всю биосферу – видимо, все-таки большая редкость в истории жизни. Чаще такие события разыгрываются в сообществе определенного типа. Например, около 10 тысяч лет назад с отступлением последнего ледника исчезла тундростепь – родная экосистема мамонта, шерстистого носорога и прочих характерных животных ледникового времени. Еще чаще изменения происходят на ограниченной территории – хотя иногда и очень обширной. Так несколько сотен тысяч лет назад на месте части африканской саванны образовалась пустыня Сахара.

Наконец, переходить от когерентной эволюции к некогерентной могут и отдельные виды в локальных обедненных сообществах – на островах, в озерах, на новом для себя континенте (где их аналоги либо отсутствуют, либо сильно уступают им в эффективности) и вообще где угодно, где ослаблена конкуренция или снята часть требований среды.

Это представление лежит в основе так называемой эпигенетической теории эволюции, также развиваемой преимущественно российскими палеонтологами – прежде всего Михаилом Шишкиным и Александром Расницыным. Представление о регулирующей роли экосистем в этой концепции дополнено идеей о том, что организм – не набор признаков, способных меняться независимо друг от друга. Предполагается, что для любой формы жизни существует ограниченное число устойчивых, эмбриологически и физиологически осуществимых вариантов, и каждый реальный вид – это воплощение одного из них. Новый вид – это другой «островок устойчивости»; достигнуть его можно в том случае, если он никем не занят и если путь, ведущий к нему, эволюционно проходим (то и другое случается в обедненных или кризисных экосистемах). Таким способом эпигенетическая теория эволюция объясняет, в частности, четкую отграниченность видов друг от друга – в том числе у существ, обходящихся без полового размножения, – а также поразительную распространенность явления параллельных эволюционных изменений в не очень родственных группах, о которой шла речь выше.

Экосистемная и эпигенетическая модели эволюции сегодня не являются общепринятыми, но сама идея «нового синтеза» эволюционизма с экологией (аналогичного его синтезу с генетикой в середине ХХ века), что называется, носится в воздухе. Именно в эту сторону смещается центр эволюционных исследований в последние два-три десятилетия.

Оглядываясь на историю эволюционной науки, можно сказать, что первоначальное впечатление незыблемого господства в ней одной и той же теории не вполне верно. За полтора века своего существования эта область знания пережила настоящую революцию и сейчас, похоже, переживает вторую.

Как и полагается при «хороших» научных революциях, прежние взгляды не столько опровергались, сколько встраивались в новую концепцию на правах частного случая или аспекта рассмотрения. Но в отличие от классических научных революций, смены парадигм в эволюционистике проходили в рамках одного базового представления – идеи естественного отбора случайных ненаправленных изменений.

Наиболее популярные возражения против эволюции и естественного отбора

1. Теория эволюции не доказана и остается лишь гипотезой.

Как показал еще в 1920-е годы классик философии науки Карл Поппер, никакая научная теория не может быть доказана окончательно – она может быть только окончательно опровергнута. Любая научная теория – это индуктивное обобщение уже известных фактов. Сколько бы их ни было, всегда есть логическая возможность, что завтра будет открыт факт, не укладывающийся в данную теорию.

Верно и обратное: то, что в принципе невозможно опровергнуть, не может считаться научной теорией. Именно поэтому сообщество ученых отказывается признавать научной так называемую «теорию разумного замысла» (Intelligent Design Theory). Невозможно представить факт, который мог бы опровергнуть предположение, что живые существа целенаправленно созданы некой разумной силой, – следовательно, оно лежит вне науки.

2. Любое живое существо слишком сложно устроено, чтобы возникнуть в результате случайности.

В подтверждение этого тезиса его сторонники (такие, как знаменитый астрофизик Фред Хойл) приводят расчеты, из которых следует, например, что время, необходимое для случайного возникновения самого простенького белка, на много порядков превышает время существования Вселенной. Странным образом никто из них не замечает, что во всех подобных расчетах отсутствует... естественный отбор. Сторонники подобных взглядов ломятся в открытую дверь, доказывая невозможность самозарождения живого организма из случайно собравшихся вместе молекул.

Кроме того, теория Дарвина, строго говоря, не содержит утверждений о том, как появилась жизнь, и не опирается на какие-либо гипотезы в этой области.

3. Никто никогда не видел, чтобы один вид превращался в другой.

Случаи распадения единой популяции на нескрещивающиеся формы под действием разнонаправленного отбора зафиксированы в экспериментах и полевых наблюдениях над дрозофилами, рачками-бокоплавами, дрожжами, лососями и т. д. Однако вид – это не просто множество особей, способных к скрещиванию друг с другом, но прежде всего уникальная экологическая ниша. Следовательно, о создании нового вида можно говорить лишь тогда, когда созданная форма займет определенное место в какой-либо экосистеме.

Наибольшим успехом в «видотворчестве» можно считать опыты советского энтомолога Георгия Шапошникова на тлях, каждый вид которых способен питаться только одним видом растений. Тли, пересаженные со «своего» растения на близкородственное, через несколько десятков поколений утрачивали способность скрещиваться с исходным видом и приобретали сходство с тлями нового хозяина.

4. В палеонтологической летописи нет переходных форм между известными группами.

Редкость переходных форм смущала еще Дарвина, полагавшего, что если они не будут найдены и в дальнейшем, это будет означать полное опровержение его теории. Однако согласно современным взглядам (см. основной текст), крупные эволюционные изменения занимают относительно короткое время по сравнению со временем стабильного существования вида (и, вероятно, происходят на ограниченных территориях). Тогда среди ископаемых останков переходные формы должны попадаться неизмеримо реже стабильных – что и наблюдается в действительности.

Тем не менее известно немало ископаемых существ, сочетавших в себе признаки рыб и амфибий, рептилий и млекопитающих, голосеменных и цветковых растений и т. д. Но, как замечает известный популяризатор эволюционной теории Ричард Докинз, когда ученые находят ископаемое, попадающее в середину очередного «разрыва», креационисты только радуются: теперь в этой линии будут два «разрыва» вместо одного. Восстановить же облик каждого поколения предков той или иной группы заведомо нереально.

5. Естественный отбор лишь отбраковывает неудачные формы, но не может создавать новые.

Согласно этой логике, Микеланджело нельзя считать автором «Давида» – ведь он не создал ни единого кусочка мрамора, а только отсекал все лишнее. На самом деле естественный отбор, меняя частоты генов, создает формы и механизмы, которые никогда не могли бы возникнуть в результате одних только мутаций и рекомбинаций.

Существа на кончике пера

Хорошая научная теория должна не только объяснять открытые независимо от нее факты, но и предсказывать новые, еще неизвестные. Но что может предсказать теория, утверждающая, что в основе описываемых ею процессов лежат непредсказуемые случайные изменения? На этом основании некоторые биологи и философы даже отказывали теории эволюции в статусе научной.

На самом деле проверяемые предсказания в эволюционистике – дело не такое уж редкое, хотя проверки иногда приходится ждать довольно долго. В 1975 году американский морфолог-теоретик Эллин (Allin) предположил, как челюстные кости рептилий могли бы преобразоваться в косточки среднего уха млекопитающих. В частности, он постулировал существование животного, у которого слуховые косточки уже не составляли единого целого с нижней челюстью, но еще оставались связанными с ней особым хрящом. Спустя 32 года китайские ученые описали примитивное млекопитающее, жившее около 125 млн лет назад. Его останки отличаются чрезвычайно высокой сохранностью слуховой части черепа: косточки среднего уха не только полностью уцелели, но и сохранили свое естественное положение по отношению к другим костям. Оказалось, что они устроены именно так, как предполагал Эллин. Руководивший раскопками китайский палеонтолог Чже-Си Ло назвал новое ископаемое «яноконодон Эллина».