Альтернативные теории эволюции. Альтернативные теории, объясняющие, как появилась жизнь на земле. Открытие Сергея Мейенa
Первое целостное учение об эволюционном развитии живой природы, основные идеи которого были изложены Ж.Б. Ламарком в «Философии зоологии» (1809 г.).
В основе ламаркизма лежит представление о градации - внутреннем «стремлении к совершенствованию», присущем всему живому; действием этого фактора эволюции определяется развитие живой природы, постепенное, но неуклонное повышение организации живых существ - от простейших до самых совершенных. Результат градации - одновременное существование в природе организмов разной степени сложности, как бы образующих иерархическую лестницу существ. Градация легко прослеживается при сравнении представителей крупных систематических категорий организмов (например, классов) и на органах, имеющих первостепенное значение. Считая градацию отображением основной тенденции развития природы, насажденной «верховным творцом всего сущего», Ламарк пытался дать этому процессу и материалистическую трактовку: в ряде случаев он связывал усложнение организации с действием флюидов (например, теплорода, электричества), проникающих в организм из внешней среды. Другой фактор эволюции, по Ламарку, - постоянное влияние внешней среды, приводящее к нарушению правильной градации и обусловливающее формирование всего многообразия приспособлений организмов к окружающим условиям. Изменение среды - основная причина видообразования; пока среда неизменна, виды сохраняют постоянство; если в ней произошел сдвиг, виды изменяются. Ламарк сознательно разграничивал эти факторы эволюции, отмечая, что первому из них в организме соответствуют «способности постоянные», второму - «способности, подверженные изменению под влиянием обстоятельств».
Внешняя среда на растения и низших животных, лишенных дифференцированной нервной системы, действуют непосредственно, вызываю у них приспособительные изменения. Животные, обладающие нервной системой, испытывают косвенное влияние среды, их эволюционные преобразования осуществляются более сложным путем. Какая-нибудь значительная перемена во внешних условиях приводит к изменению потребностей животных, обитающих в данной местности. Изменение потребностей влечет за собой изменение привычек, направленных на удовлетворение этих потребностей. Изменение привычек ведет к усиленному употреблению одних органов и неупотреблению других. Чаще функционирующие органы усиливаются и развиваются, а неупотребляющиеся ослабевают и исчезают. Возникшие функционально-морфологические изменения передаются по наследству, потомству, усиливаясь из поколения в поколение. Таким образом, по Ламарку, ведущую роль в эволюционных преобразованиях организмов играет функция: изменение формы - следствие изменения функции. Положения об упражнении и неупражнении органов и о наследовании приобретенных признаков были возведены Ламарком в ранг универсальных законов эволюции. Несостоятельность обоих «законов» была доказана экспериментально уже в конце XIX века и особенно в начале XX века благодаря открытиям генетики. В позднейших трудах (1815, 1820 гг.) Ламарк в значительной мере сближает оба фактора эволюции. Он склонен рассматривать среду не только как силу, нарушающую прямолинейность градации, но и как основной фактор эволюции. Соответственно и происхождение главных ветвей родословного древа организмов он связывает с влиянием конкретных условий существования.
Обосновывая свое учение, Ламарк опирался на следующие факты:
Ё наличие разновидностей, занимающих промежуточное положение между двумя видами;
Ё трудности диагностики близких видов и наличие в природе множества «сомнительных видов»;
Ё изменение видовых форм при переходе в иные экологические и географические условия;
Ё случаи гибридизации, особенно межвидовой.
Важными доказательствами превращения видов Ламарк считал также обнаружение ископаемых форм, изменения животных при одомашнении и растений при введении в культуру. Развивая представления об эволюции, он пришел к выводу об отсутствии реальных границ между видами и к отрицанию самого существования видов. Наблюдаемые разрывы в естественном ряду органических форм (что дает возможность их классифицировать) - это только кажущиеся нарушения единой непрерывной цепи организмов, объясняющиеся неполнотой наших знаний. Природа, по его мнению, представляет собой непрерывный ряд изменяющихся индивидуумов, а систематики лишь искусственно, ради удобства классификация, разбивают этот ряд на отдельные систематические группы. Подобное представление о текучести видовых форм стояло в логической связи с трактовкой развития как процесса, лишенного каких бы то ни было перерывов и скачков (так называемый плоский эволюционизм). Такому пониманию эволюции соответствовало отрицание естественного вымирания видов: ископаемые формы, по Ламарку, не вымерли, а, изменившись, продолжают существовать в обличье современных видов. Существование самых низших организмов, как бы противоречащее идее градации, объясняется их постоянным самозарождением из неживой материи. Согласно Ламарку, эволюционные изменения обычно не удается непосредственно наблюдать в природе лишь потому, что они совершаются очень медленно и несоизмеримы с относительной краткостью человеческой жизни.
Ламарк распространил принцип эволюции и на происхождение человека, хотя в условиях господствовавшего креационизма был вынужден маскировать свои убеждения. Он считал, что человек произошел от обезьян. К числу факторов становления человека он относил переход к прямохождению и возникновение речи. Ламарк подходил исторически и к высшим проявлениям жизнедеятельности - сознанию и психике человека, связывая их возникновение с эволюцией нервной системы и ее высшего отдела - головного мозга.
Не дав объяснения органической целесообразности и не вскрыв истинной причины эволюционного развития, Ламарк впервые провозгласил принцип эволюции всеобщим законом живой природы. Бросив смелый вызов господствовавшим в то время представлениям о постоянстве видов, он одним из первых сделал проблему эволюции предметом специального изучения, особым направлением биологических исследований. Вот почему Ламарк заслужил высокую оценку классиков марксизма.
Ламаркизм не получил признания у современников и после смерти его создателя был предан забвению. Возрождение ламаркизма в форме неоламаркизма произошло в последнее трети XIX века как реакция на распространение дарвинизма.
Весьма познавательное интервью про современное состояние теории эволюции. Наконец-то я смог задать действительно знающему эволюционисту вопросы, которые меня волнуют с юных лет...
В качестве иллюстраций использую картины Зденека Буриана - лучшие из попадавшихся мне изображений немыслимо древних эпох.
Теория эволюции Чарльза Дарвина преподавалась нам когда-то в школе как свод аксиом, которые лежат в основе современной биологии. Но теория о развитии жизни не остановилась в развитии, и за 150 лет, прошедших со дня выхода «Происхождения видов путем естественного отбора», было сделано немало интереснейших открытий. О том, как поживает теория Дарвина в свете новых научных данных, мы поговорили с ведущим научным сотрудником Палеонтологического института РАН Александром Марковым, создателем и редактором просветительского проекта «Проблемы эволюции» (http://macroevolution.narod.ru/).
Со школы мы более или менее представляем себе синтез эволюционных идей, осуществлённый Дарвином. Прогрессивная часть человечества что-то слышала и о втором синтезе – эволюционизма и генетики, когда идеи Дарвина нашли блестящее подтверждение и получили новый толчок благодаря открытию генов. Но дальнейший путь развития теории эволюции покрыт мраком. Какие изменения произошли в представлениях об эволюции со времен «второго синтеза»?
Радикального пересмотра представлений не произошло, зато эволюционная теория как бы обрела плоть и кровь – мы можем её теперь «потрогать руками» на уровне генов и ДНК, проследить во всех деталях.
Среди наиболее важных дополнений стоит упомянуть «теорию нейтральности». Дарвин и сам понимал, что далеко не все признаки живых организмов созданы естественным отбором и имеют адаптивное значение. Каждое живое существо имеет множество признаков, несущественных для адаптации, которые могли бы быть другими. Исследования на уровне ДНК показали, что очень большую роль в эволюции играют изменения, происходящие случайно, без направляющего участия естественного отбора. Мутации часто закрепляются в популяции не потому, что они приносят какую-то пользу, а просто в силу случайных процессов, так называемого «дрейфа генов». Это касается только нейтральных мутаций, а вредные, конечно, отсеиваются отбором. Но за счет нейтральных мутаций прогрессивная эволюция невозможна - чтобы появился какой-нибудь новый орган, усложнение в организации, без отбора никак не обойтись.
Еще более важное дополнение к прежним взглядам состоит в установлении огромной роли горизонтального обмена генов между организмами. Дарвиновская схема эволюции – это ветвящееся дерево, ветви которого расходятся и больше никогда уже не встречаются. Считалось, что после того, как один вид разделяется на два, эволюционная судьба этих видов становится независимой, каждый эволюционирует сам по себе и не может передать другим видам приобретенные им полезные новшества.
Но в последние десятилетия стало ясно, что на эволюционном древе очень много горизонтальных перемычек, разные организмы могут обмениваться между собой генами и соответственно, какими-то признаками. Очень широко это распространено в мире одноклеточных, у бактерий и простейших, таких как амебы и инфузории. У бактерий этот обмен генами настолько распространен, что сейчас возникают сомнения в том, что в принципе можно говорить о существенном вкладе привычного нам «вертикального» наследования в их нынешнее разнообразие. Когда мы сравниваем геномы двух бактерий и видим сходство между ними, то большая часть этого сходства объясняется не происхождением от общего предка, а обменом генами, горизонтальным переносом. Древо эволюции бактерий по современным представлениям выглядит как паутина, сеть, в которой все связано со всем.
А как горизонтальный перенос генов возможен у многоклеточных?
Это что же, выходит злодей Трофим Лысенко был не так уж неправ в своих лженаучных теориях?
В 2008 году было сделано сенсационное открытие, что существует целый класс животных, широко практикующих обмен генам с бактериями, растениями, грибами, с кем попало. Это пиявковидные коловратки, их много сотен видов. Кроме того, что они поставили горизонтальный обмен генами на поток, у них есть еще одна замечательная особенность – у них отсутствует половое размножение, нет самцов, а самки размножаются партеногенезом. Вместо полового размножения они перешли к более древнему механизму получения нового генетического материала – путем горизонтального переноса. Они у меня кстати вот тут живут, вот в этой бадье, это замечательные животные…
А мы, хоть и не обмениваемся генами с бактериями, населяющими наш организм, но живем с ними в тесном симбиозе и видимо, эволюционируем как-то вместе?
Конечно, виды эволюционируют не сами по себе, а в составе сообществ, экосистем разных уровней. Эволюционные пути разных видов связаны друг с другом. Когда корова жует траву, она её не сама ест, а кормит инфузорий, живущих у неё в желудке. Она пережевывает траву так долго и тщательно, делая кусочки настолько маленькими, чтоб инфузория могла их проглотить. Но инфузория тоже не может их переварить. Внутри инфузории сидят еще крошечные симбиотические бактерии, вот они-то переваривают целлюлозу. Без этого симбиоза не было бы копытных травоядных млекопитающих. А степи, саванны, прерии в которых они живут, во многом возникли благодаря их деятельности – то есть это очень далеко идущие цепочки последствий в целостных биосферных системах.
Сейчас многие говорят о готовящемся или даже уже происходящем «третьем синтезе» в котором эволюция будет рассматриваться на уровне экосистем, на основе представлений о сетевидной природе эволюции, о роли горизонтального переноса генов и эволюции симбиозов.
Да, это модно, среди моих коллег часто об этом говорят, некоторые специалисты даже пытаются предложить альтернативные модели эволюции. Моё мнение, кажется, совпадающее с мнением большинства специалистов, состоит в том, что «третий синтез» - это слишком громко связано. Новые данные можно уложить в имеющиеся теоретические модели эволюционным, а не революционным путем - уточняя и развивая старые модели. Идея естественного отбора Дарвина остается в центре теоретической биологии по сей день.
Но ведь есть еще половой отбор. Насколько идея полового отбора дополнила представления о естественном отборе?
Эту идею тоже высказал еще Дарвин, и кстати, современники её практически не поняли, возможно потому, что для викторианской Англии слишком дико звучала идея о том, что самки активно выбирают самцов. В отличие от идеи отбора – ведь все джентельмены увлекались селекцией голубей, лошадей, собак и каждый прекрасно понимал, как при помощи отбора можно изменить наследственные признаки организма.
В начале 20 века теорию полового отбора развил Фишер, но он написал книгу об этом таким сложным языком, что понять написанное смогли только еще лет через 50. Сейчас эта теория общепризнанна. У большинства видов самки выбирают брачных партнеров. Этот выбор очень важен – если особь не умеет выбрать хорошего и подходящего именно для неё партнера, все остальные адаптации теряют смысл. Понятно, что распространяются гены лишь тех особей, которые умеют хорошо выбирать, остальные гены исчезают из популяции. Таким образом, естественный отбор создает базу для полового отбора, отбраковывая любые неправильные критерии для выбора партнера. И дальше уже эволюция во многом зависит от вкусов и пристрастий того пола, который осуществляет выбор – а это гораздо чаще самки, поскольку они «дороже стоят», больше вкладывают в потомство. А самец может оплодотворить тысячи самок и он обычно не так разборчив – с этой не получится, так с другой. Но если самцы заботятся о потомстве, как у страусов или морских коньков, то наоборот, самки выплясывают перед самцами ритуальные танцы, а самцы придирчиво выбирают.
Нет ли противоречия между классической точкой зрения типа Докинза, рассматривающего в качестве единицы эволюции «эгоистичный ген», а нас - как оболочки, служащие соперничающим генам для распространения, и точкой зрения, исходящей из роли симбиозов и обмена генами, рассматривающей эволюцию чуть ли не как общее дело?
Отбор конечно может действовать и на уровне целых групп, а не отдельных особей, когда они очень тесно связаны, как муравьиная семья или как корова со своими бактериями-симбионтами. Но и Докинза часто упрощают, а сам-то он прекрасно отдает себе отчет в том, что эволюция происходит в сообществах и все надо рассматривать во взаимосвязи. Тут еще важно, что нам понятно, как работает механизм эволюции на уровне отдельных генов и геномов, а как этот механизм может работать на более высоких уровнях – понятно гораздо меньше, степень понятности падает катастрофически.
А мне вот что непонятно: если отличия между видами накапливаются постепенно, то почему виды не плавно переходят друг в друга, а разделены? Как современная теория эволюции отвечает на вопрос о том, почему нет бесконечного количества переходных форм между видами? Кажется, этот вопрос часто задают антиэволюционисты.
Эта дискретность далеко не абсолютна, есть масса примеров плавного перетекания одного вида в другой, когда допустим соседние популяции саламандр по всей долине могут скрещиваться, а популяции, живущие на разных концах долины - нет. Есть и множество видов-близнецов, особенно у насекомых, внешне друг от друга не отличающихся. Они только сами как-то друг друга отличают по запаху, или, например единственное различие может состоять в расположении щетинок на пенисе.
Тем не менее, многие виды действительно резко отграничены друг от друга. Вот классический сценарий видообразования: популяция разделилась на две части, например, рекой или горами, и между ними начинают накапливаться различия в силу разного давления отбора или случайных процессов, «дрейфа генов». А генофонд популяции – это целостная система, в ней гены подогнаны друг к другу, а те, которые плохо сочетаются с другими, выбрасываются. В результате мы имеем два генофонда, в каждом из которых все гены хорошо подогнаны друг к другу. Теперь представим себе, что эти два вида встречаются – они внешне могут вообще не отличаться друг от друга – и начинают скрещиваться. Но у потомства оказывается пониженная жизнеспособность, потому что гены этих двух генофондов плохо подогнаны друг к другу. Тогда получают преимущество те особи, которые умеют отличать «своих» и скрещиваются только с ними. Начинается отбор на эти признаки и возникает поведенческая репродуктивная изоляция – они могут скрещиваться, но не хотят.
Другой вариант – экологическая дивергенция. Особи, занимающие одну и ту же экологическую нишу, например, охотящиеся на одних и тех же жуков, конкурируют друг с другом. А особи, начинающие охотится на той же территории на других жуков, получают преимущество – то есть, любые признаки, ведущие к ослаблению конкуренции, будут поддерживаться отбором. Отсюда дискретность.
Еще одну вещь трудно понять: как образуются сложные органы, если мутации случайны? Ведь каждая из них по отдельности, скорее всего, вредна, а чтобы образовались, например, крылья, нужно множество мутаций. И, тем не менее, крылья как будто с неизбежностью появляются чуть ли не у всех, кому они нужны – у насекомых, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих…
Мы, конечно не можем утверждать, что крылья появились у всех, кому они были нужны – может, крылья и лягушкам были бы полезны, чтобы перелетать из пруда в пруд. Но, действительно, у многих видов независимо выработались крылья.
Вероятность того, что крупная мутация окажется полезной, действительно стремится к нулю. Но любой сложный орган возникает не одним махом, а путем накопления совсем мелких изменений. Например, динозаврик, живущий на деревьях и прыгающий с ветки на ветку, будет растопыривать лапки, и самое микроскопическое удлинение чешуек на лапках чуть-чуть увеличит его планирующие свойства, он станет прыгать чуть-чуть дальше и это при каких-то условиях его спасет, то есть будет поддержано отбором. То же самое с глазами – даже очень плохой глаз, который просто отличает свет от тьмы, лучше чем никакого глаза вообще. От отсутствия органа до полностью развитого органа огромный путь, на котором каждый маленький шажок приносит маленькое преимущество.
И другой вопрос по поводу крыла, которое у многих совершенно разных существ появилось. Насколько закономерны результаты эволюции?
Об этом мы можем судить, пожалуй, только по степени повторяемости эволюционных событий. Вот, например, природный эксперимент: Австралия уже 90 миллионов лет изолирована от остальной суши и её фауна развивалась самостоятельно. При отделении там были только сумчатые млекопитающие. И постепенно там возникли и сумчатые волки, и сумчатые носороги, и сумчатые летяги – то есть независимо возникли многие жизненные формы, сходные с нашими. А в Южной Америке, тоже пережившей период изоляции (там были и сумчатые, и плацентарные), возникли сумчатые саблезубые тигры, а из плацентарных возникли аналоги лошадей и других копытных, слонов, но на совершенно другой генетической основе. Возникла и масса животных ни на кого не похожих, у которых нет аналогов – броненосцы, ленивцы. Из этого следует, что у эволюции есть некоторая степень повторяемости, но она не абсолютна. Много событий и совершенно уникальных.
А насколько закономерно появление нас, людей?
К этому шло – тенденция к увеличению мозга, усложнению поведения и социальных отношений прослеживается у многих групп млекопитающих и других животных. Вообще, общественную жизнь ведут очень многие организмы, - даже у бактерий есть коммуникация и они могут совершать согласованные действия. А у приматов и у некоторых хищников образуются очень сложные отношения в коллективе, основанные на том, что каждая особь лично знает других. У каких-нибудь копытных этого нет, а у обезьян все основано на личных отношениях. У них выработались социальные ритуалы, такие как груминг (вычесывание шерсти), для поддержания хороших отношений, они умеют мириться, разрешать конфликты.
Когда коллектив основан на персональных отношениях, наблюдается положительная корреляция между размером мозга и размером коллектива. Чем больше обезьян образуют коллектив, тем больше у них мозг, потому что личные связи – это самое ресурсоемкое в интеллектуальном плане дело. Нужно больше всего мозгов, чтобы знать и помнить репутацию каждого члена группы, чтобы знать, чего от него можно ожидать, можно ли ему доверять, стоит ли ему помочь и так далее. А многие ситуации требуют больших коллективов – то есть если у обезьян хватает ума, чтобы организовать деятельность большого коллектива, они во многих ситуациях получают преимущество, особенно при всяких конфликтах с другими племенами обезьян.
В общем, предпосылки к появлению человека были. Поэтому многие антропологи считают, что если бы человек не появился, он все равно бы возник в каком-нибудь другом виде. Особенно, учитывая, что группа обезьян, которая в конце концов породила человека, была довольно большая и разнообразная. Не смогли бы породить человека эти, так другие бы пришли к этому.
Мне подумалось, что возникновение разума неизбежно, потому, что в эволюции, в том числе в эволюции мозга наблюдается прогресс. Собственно, слова эволюция и прогресс – синонимы. Но почему? Ведь выживают самые приспособленные, а не самые сложные.
Совершенно верно, выживают самые приспособленные, поэтому тенденция с усложнению, так называемый прогресс, - это только одна из тенденций эволюции, а не всеобщий закон. Сколько угодно линий живых существ идет по пути упрощения, а большинство линий эволюционируют, оставаясь на одном уровне, не усложняясь и не упрощаясь. Тенденция к прогрессу проявляется в том, что уровень сложности, достигнутый самыми сложными организмами, все время растет. Но и простые организмы никуда не исчезают, сложные не вытесняют простых, а добавляются к ним и постепенно накапливаются.
Часто увеличение сложности подстегивается так называемой «гонкой вооружений» - например, жертва пытается от хищника убежать, хищник пытается её догнать, и у тех и у других идет отбор на быстроту бега.
Когда-то Ламарк очень соблазнительно объяснял прогресс, тем, что все существа стремятся к совершенству, а достигнутые ими совершенства передаются по наследству. Осталось ли в современном эволюционизме место для неоламаркизма?
По большому счету почвы для неоламаркизма нет – приобретенные признаки не наследуются, это ошибочная теория, не подтверждающаяся фактами. Но есть особые ситуации, в которых приобретенные признаки все же наследуются. Например, мы заразились вирусной инфекцией, вирус встроил свой геном в наш геном. Иногда это происходит в половых клетках и тогда это изменение может стать наследственным. Но это конечно не то, что имел в виду Ламарк.
Кстати, судя по всему, у клетки есть технические возможности, чтобы организовать наследование приобретенных признаков. Но они почти никогда не используются. Видимо, это не было выгодно. Технически, можно было бы, например, передавать по наследству приобретенный иммунитет, чтобы наше потомство имело врожденный иммунитет к конкретной болезни, но оказывается более выгодным развивать универсальные механизмы защиты, совершенствовать способность иммунной системы к обучению, чтобы она могла противостоять любой инфекции.
А почему раньше все было такое гигантское – динозавры, хвощи с папоротниками, стрекозы, все эти пещерные медведи с саблезубыми тиграми?
Размер организмов менялся так же как и их сложность – по мере развития биосферы появлялись все более крупные организмы. Самое крупное из когда-либо существовавших на Земле животных – современный синий кит. А из растений – современная гигантская секвойя. Никакого реального измельчания с течением времени не происходит.
Что касается гигантских насекомых, то в каменноугольный период, когда они жили, в атмосфере было очень много кислорода, что позволяло насекомым, у которых очень несовершенная дыхательная система, достигать крупных размеров. Когда кислорода стало меньше, насекомым пришлось уменьшиться.
А впечатление, что все животные мельчают, возникает у нас потому, что всю так называемую мегафауну – мамонтов, пещерных медведей и других гигантов10-12 тысяч лет назад истребили наши предки, палеолитические охотники. После этой экологической катастрофы нам пришлось переходить к производящему хозяйству – изобретать земледелие и скотоводство.
Возникает впечатление, что многие из этих нескладных монстров существовали на протяжении огромных эпох, намного дольше, чем современные виды. Ускоряется ли эволюция?
Это очень сложный научный вопрос, потому что эту скорость можно измерять по разному. С одной стороны, конечно ускоряется. С нашей антропоцентрической точки зрения, если миллиарды лет на Земле существуют одни бактерии, то кажется, что всё стоит на месте. Но бактерии с этим бы не согласились. А когда возникли многоклеточные животные, эволюция стала бросаться в глаза, потому что стала проходить не на уровне биохимических реакций, а на уровне изменения формы тела. Мы принадлежим к линии млекопитающих, как раз той эволюционной линии, в которой тенденция к усложнению организма была выражена наиболее сильно. А усложнение организма создаёт предпосылки для дальнейшего усложнения, поэтому в таких прогрессирующих линиях эволюция в определенном смысле ускоряется.
Но с другой стороны, эволюция замедляется, потому что по мере эволюции организмы становятся всё более устойчивыми и толерантными к изменениям среды. Так, средняя продолжительность существования родов в течение последних 500 миллионов лет быстро увеличивалась, раньше они гораздо быстрее вымирали.
Какие проблемы сегодня стоят перед теорией эволюции, дает ли она где-нибудь слабину, есть ли белые пятна? Или, как полагали физики в конце 19 века, все главные вещи уже известны, а осталось ответить только на мелкие вопросы?
Биология развивается сейчас особенно быстро, а, как известно, чем больше мы знаем, тем больше перед нами вопросов. Есть мнение, что 21 век будет веком нейробиологии, изучения мозга, сложнейшего из известных нам объектов во Вселенной, о котором мы еще очень мало знаем, включая самые принципиальные вещи. Хотя прогресс в этой области идет стремительно. Наиболее интригующий вопрос – как возникает сознание?
Что касается эволюции, то здесь самыми актуальными являются вопросы о роли вертикального наследования и горизонтального переноса генов, о темпах эволюции, о построении не вызывающего споров генеалогического «древа жизни», о понимании процессов индивидуального развития – того, как именно из клетки строится взрослый организм.
Андрей Константинов, в сокращенном виде опубликовано в Русском Репортере.
В про альтернативные теории эволюции
Оказывается, популяризация научных знаний - дело опасное. Уважаемый mavr_alex рассказывает , что чуть в глаз от друзей не получил. За попытку нести эволюционное учение в массы. Поэтому я буду продолжать просветительствовать исключительно онлайн. Так хоть не побьёте =
Я обратил внимание на то, что в обществе укоренился миф о теории Дарвина (она же Синтетическая теория, она же Неодарвинизм), как о единственной научной теории эволюции. Типа, либо старик Дарвин, либо креационизм, либо инопланетяне, которые ни о чём. И всё, четвёртого не дано.
А на самом деле теорий эволюции довольно-таки дохрена. Я попытаюсь коротенько рассказать про наиболее обоснованные и популярные на сегодняшний день:
Неоламаркизм Самое любимое, после Марксизма-Ленинизма, конечно, учение товарища Сталина. Про пламенного мичуринца Трофима Денисовича Лысенко и говорить нечего.
Еще в начале XIX века великий биолог Жан Батист Ламарк предположил, что качества, которые приобретаются родительскими особями путём тренировок, каким-то образом передаются их потомству. Например, предки жирафов тянули-тянули свои шеи вверх. От этого каждое новое поколение рождалось с чуть более длинной шеей. И, вуаля, получились такие классные жирафики.
На самом деле данная идея не такая абсурдная, как кажется. Существует наследственная модификационная изменчивость, которая часто носит адаптивный характер. Когда на популяцию действует очень сильный стресс, то в ней иногда происходят генетические изменения и потомство в краткие сроки может приобрести новые качества, которые позволяют этот стресс лучше пережить.
Пока неясно, насколько этот механизм влияет на видообразование, но современные последователи неоламаркизма уверены, что еще как влияет. Впрочем, их всё меньше и меньше.
Ортогенез. Ну, или номогенез. Эту идею развивал, в том числе, замечательный советский зоолог Лев Семёнович Берг. Лауреат Сталинской премии, между прочим. Очень близки к его выводам и более поздняя Франкфурсткая конструкционная теория, и современная Теория автоэволюции Лима де Фариа.
Суть идеи состоит в том, что естественный отбор ни на что не влияет, наследственная изменчивость подчиняется некоторым закономерностям и имеет определенную направленность. Наследственных вариаций ограниченное число, и идут они по определённым направлениям.
Типа, эволюция в значительной степени есть развёртывание уже существующих задатков, а не случайный процесс, как ее трактует Синтетическая теория.Если верить номогенезистам, направление эволюции, вообще в значительной степени «предопределено» некими изначальными свойствами жизни.
Если неодарвинисты видят причину эволюции в дивергенции - расхождении признаков организмов, то номогенезисты, наоборот, считают основой эволюции конвергенцию, процесс при котором разные организмы приобретают одни и те же признаки.
Ясно, что и те, и другие располагают просто вагонами подтверждающего материала. Я даже примеры приводить не буду, они очевидны.
Сальтационизм. В принципе, он похож на Неодарвинизм. Только ребята полагают, что основой эволюционных изменений является не накопление мелких мутаций и связанных с ними маленьких новых признаков. А мутации большие системные. Если верить сальтационистам, видообразование идет очень быстро, буквально за несколько поколений, и эволюция носит скачкообразный характер. Соответственно, отбор действует не на уровне внутривидовой борьбы, как предполагал старик Дарвин, на на уровне межвидовой.
По Дарвину движущей силой эволюции является естественный отбор. То есть простые организмы постепенно превращаются в более сложные и хорошо приспособленные для жизни на Земле за счёт улучшения своего генофонда. Достигается это путём вымирания слабых и неспособных к адаптации существ. В живых же остаются те существа, у которых превалируют более совершенные качества.
Данная теория в настоящее время взята за основу и является доминирующей в науке. Однако не все с ней согласны. И до Дарвина, и после него было немало людей, которые придерживались совсем иных взглядов на развитие жизни на Земле. При этом альтернативы дарвинской эволюции не менее интересны и правдоподобны. В этом можно легко убедиться, ознакомившись с приведённым ниже материалом.
Чарлз Роберт Дарвин (1809-1882)
Древнегреческий философ Анаксимандр
(610-547 гг. до н. э.)
Анаксимандр являлся представителем милетской школы. Именно он первым сформулировал закон сохранения материи. Этот уважаемый в Греции человек высказывал мнение, что вначале Земля представляла собой бесформенную материю под названием апейрон. Впоследствии она приобрела форму, а растения и животные появились из почвы. Самыми же первыми были рыбы. Именно из них и возникли люди.
Арабский богослов Аль-Джахиз
(775-868 гг.)
Аль-Джахиз искренне считал, что жизнь создал Бог, и что именно по его воле существует всё живое на Земле. В то же время он полагал, что Всевышний дал только первоначальный толчок, а дальше существование развивалось в соответствии с природными факторами и борьбой за выживание. В результате этого живые существа изменялись и всё больше приспосабливались к окружающему миру. То есть взгляды арабского богослова в определённой степени совпадали с эволюцией Дарвина.
Шведский естествоиспытатель Карл Линней
(1707-1778 гг.)
Карл Линней до сих пор пользуется огромным уважением в Швеции. Он был членом Шведской и Парижской академий наук. Именно при его участии была создана латинская биномическая номенклатура и с её помощью были классифицированы тысячи видов животных и растений. Что же касается развития жизни на Земле, то шведский учёный полагал, что библейский потоп, описанный в Библии, был правдой.
Он считал, что всё живое было сотворено на огромном гористом острове, расположенном на экваторе. Со временем вода отступила, и животные распространились по планете. Затем наступил всемирный потоп, и все живые существа собрались на горе Арарат. А после потопа опять вернулись в свои места обитания. То есть в данном случае не было никакой эволюции и естественного отбора. Сложные живые организмы были созданы изначально и оставались в неизменном виде всё время.
Французский натуралист Жорж-Луи Леклерк
(1707-1788)
Жорж-Луи Леклерк полагал, что все живые организмы были созданы на Северном полюсе. Уже оттуда они распространились по всей планете. На его взгляд это было более правдоподобно, чем экватор или гора Арарат. В то же время французский учёный утверждал, что живые организмы со временем претерпевали изменения. Правда, происходило это не в результате естественного отбора, а под воздействием органических компонентов окружающей среды. Леклерк обозначил их как некие органические частицы, которые, попав в организм, трансформировали его.
Французский естествоиспытатель
Жан-Батист Ламарк (1744-1829 гг.)
Жан-Батист Ламарк был первым, кто попытался создать объясняющую всё теорию эволюции. Он обратил внимание на тот факт, что у живых существ есть органы, которые регулярно выполняют какие-то действия, а есть рудиментарные органы, которые давно утратили свои основные значения. Регулярно задействованные органы передаются потомству и постоянно развиваются. Именно на этом и основана эволюция. Данную гипотезу начали называть ламаркизмом .
Все эти альтернативы дарвинской эволюции были созданы до самого Дарвина, жившего в 1809-1882 гг. Однако уже после того, как теория Дарвина была официально признана, у неё появились оппоненты. Особенно это ярко проявилось в прошлом столетии, когда в науке появились такие понятия как гены, белки и молекула ДНК .
Английский этолог Ричард Докинз
(70-е годы XX века)
Ричард Докинз написал книги под названием "Эгоистичный ген" и "Расширенный фенотип". В своих трудах этот учёный заявил, что в организме каждый ген постоянно конкурирует с другими генами, то есть можно говорить о процессе выживания на генном уровне. Помимо этого гены вступают в противоречие с окружающей средой и другими живыми организмами. Именно в этой непрекращающейся борьбе и заключается эволюция.
Японский биолог Мотоо Кимура
(70-е годы XX века)
Мотоо Кимура создал нейтральную теорию молекулярной эволюции . Её основным постулатом является то, что некоторые изменения, происходящие в организмах в ходе эволюции, являются абсолютно нейтральными и никак не улучшают борьбу живой системы за существование. Отсюда возникают мутации, не имеющие ни недостатков, ни преимуществ. Однако они постоянно наблюдаются в любой популяции по причине генетического дрейфа. Поэтому можно утверждать, что организм никогда не является полностью результатом естественного отбора.
Американские палеонтологи Нильс Элдридж и Стивен Гулд
(70-е годы XX века)
Нильс Элдридж и Стивен Гулд выдвинули теорию прерывистого равновесия . По Дарвину процесс эволюции идёт медленно, а различные виды животных постепенно накапливают новые качества, чтобы затем перейти на новую, более сложную ступень эволюционного развития. Американцы же заявили, что жизнь в течение долгого времени остаётся стабильной, а затем, под действием определённых факторов, происходит скачок, и появляются совсем иные виды.
Это в какой-то мере объясняет массовое вымирание древних видов животных и появление совсем иных живых существ. Такие стремительные трансформации были зафиксированы на планете несколько раз. К примеру, динозавры жили десятки миллионов лет, никак при этом не меняясь, а затем стремительно вымерли, и их место заняли совсем иные виды и классы, кардинально отличающиеся от огромных ящуров.
Прерывистое равновесие многие учёные считают прекрасным дополнением теории Дарвина . Она великолепно вписывается в палеонтологическую историю Земли и многое объясняет. Однако не будем торопить события: наука постоянно развивается и совершаются новые открытия. Кто знает, может быть, в будущем появятся такие альтернативы дарвинской эволюции, которые полностью опровергнут научные выкладки почтенного метра. В результате этого окажется, что эволюция и естественный отбор представляют собой совсем иные процессы и не имеют ничего общего с теми, которые берутся за основу сейчас.
Восприятие дарвиновских идеи учеными сильно варьировалось как в разных странах, так и в пределах одной страны. Доказательства долгой эволюционной истории происхождения от общих предков и от простейших форм жизни были приняты повсеместно, однако многие ученые отрицали, что именно цепь естественного отбора была основной причиной изменений. В Англии Томас Гексли, а затем и Джордж Романс горячо отстаивали естественный отбор. Альфред Рассел Уоллес, открывший принцип естественного отбора независимо от Дарвина, полагал, что этим нельзя объяснить способность человека мыслить. Лайель находил, что Дарвин значение отбора преувеличивает, а такие видные ученые, как Ричард Оуэн, Адам Седжвик и лорд Кельвин, эту идею отвергали. Герберт Спенсер, видный популяризатор и защитник теории эволюции, был ламаркистом.
В Америке гарвардский натуралист Аса Грей отстаивал идеи отбора, хотя и полагал, что причиной изменений может быть провиденциальный замысел. А весьма влиятельный редактор журнала «Американский натуралист» Е. Д. Коуп был ведущим представителем неоламаркизма. Гарвардский ученый Луи Агассис был ярым антидарвинистом и приверженцем той формы философского идеализма, которая считала, что за творением стоит разум. Автор сравнительного исследования откликов ученых на дарвиновскую теорию приходит к выводу, что «к концу столетия среди американских ученых было, видимо, больше неоламаркистов, чем дарвинистов»79. Во Франции поначалу биологи приняли взгляды Дарвина достаточно прохладно, но затем он получил поддержку со стороны антиклерикального движения. Как и в других странах, где церковные власти критиковали Дарвина, некоторые ученые поддерживали его отчасти из-за того, что хотели отстоять независимость своей молодой профессиональной группы от церковного вмешательства. В Германии Эрнст Геккель сочетал ламаркизм с материалистической философией.
Мы определим дарвинизм как убеждение в том, что естественный отбор вариаций является основным (хотя и не единственным) источником эволюционных изменений. Почему же многие ученые в конце столетия отстаивали взгляды, альтернативные дарвинизму?
Во-первых, на научном уровне в дарвинизме существовал ряд неразрешимых проблем. Некоторые физиологические структуры, похоже, не несут никакой полезной нагрузки, а ранние стадии отдельных эволюционных изменений, видимо, не связаны с адаптивной функцией. По-прежнему отсутствовали разработанные теории, объясняющие появление и наследование вариаций, и многие ученые пытались найти альтернативные гипотезы. Однако ламаркистам не удалось создать надежной теории наследования, которая могла бы объяснить, каким образом физиологические перемены, происходящие на протяжении жизни организма, могут наследоваться его потомками. Некоторые представители биологии развития полагали, что формирование эмбриона (онтогенез) повторяет историю видов (филогенез). Считалось, что в растущем организме воплощается некая остаточная память о тех стадиях развития, через которые прошли его предки. Но это была лишь неясная аналогия, а не надежная теория.
Во-вторых, многие представители биологии развития признавали, что рост организма - это развертывание внутренне заложенного плана. Такие представления часто сочетались с идеей, что эволюция различных видов происходит параллельно благодаря силам, возникающим в самих организмах (ортогенез). В поисках порядка в природе биологи обнаружили тенденцию к линейному развитию, причиной которого они отстаивали внутреннюю предрасположенность организма к изменению в определенном направлении, даже если это ведет слишком далеко и приводит к возникновению неадаптивных черт (или к вымиранию), что, по их мнению, невозможно объяснить принципом отбора. Биологи, разделявшие эти взгляды, обычно находились под влиянием идеалистической философии, которая занимала сильные позиции в Англии и еще более в Германии. Идеализм считает, что в основе всех структур материального мира лежат единые организующие схемы или архетипы. Некоторые идеалисты утверждали, что такими основополагающими формами являются идеи, существующие в сознании Бога, однако далеко не все идеалисты были теистами81.
В-третьих, философские допущения ламаркизма казались более приемлемыми, чем дарвиновские. Вместо безжалостного процесса конкурентной борьбы и внешнего отбора, производимого средой обитания, ламаркисты были уверены, что внутренние творческие силы организмов играют роль в их эволюционной истории (либо с помощью умственной деятельности, либо посредством положительных изменений физиологии в ответ на требования окружающей среды). Таким образом, ламаркизм подтверждал веру в то, что эволюция носит направленный и прогрессивный характер, в отличие от непредсказуемости вариаций и случайного характера отбора в дарвиновской теории. Даже у тех, кто придерживался теистических убеждений, могло сохраняться ощущение цели. Внутренние склонности организмов могли отражать различные формы божественного замысла. В любом случае, ламаркизм был менее радикальным разрывом с прежними философскими и религиозными предположениями, чем дарвинизм.
В-четвертых, социальные аспекты ламаркизма были значительно оптимистичнее дарвиновских. Если выбор человеческого поведения влияет на наследуемое эволюционное будущее, то возможность быстрого усовершенствования человечества открывает радужные перспективы для общественных перемен (именно по этой причине советские власти дали свое благословение Лысенко, когда в 1940-х гг. он пытался возродить ламаркизм). Конечно, ламаркизм не мог служить руководством в вопросе о том, к каким именно биологическим изменениям необходимо стремиться и какие перемены в культуре могут их сопровождать. Спенсер был горячим сторонником частного предпринимательства, тогда как Геккель придерживался социалистических взглядов. Различие между биологической и культурной эволюцией не было подвергнуто соответствующему критическому анализу.
Попытки подтвердить ламаркизм лабораторными экспериментами привели к сомнительным или неоднозначным результатам, тогда как дарвинизм зачастую мог предложить объяснение полученных данных. Различие между генетическим устройством (генотип) и физическим обликом (фенотип) признавалось лишь постепенно. Получило признание и представление об одностороннем потоке информации от генов к растущему организму. На научном уровне дарвиновская революция в XIX столетии еще не была завершена, и лишь генетика Менделя предложила надежную теорию наследования вариаций. В конце концов эволюция стала рассматриваться как изменение относительной частоты генов в популяциях, однако «популяционное мышление» представляло собой огромный сдвиг в понятийной структуре, который происходил достаточно медленно. Синтез популяционной генетики и теории эволюции был осуществлен лишь в 1930-х гг. С открытием ДНК в 1950-х гг. и последующим развитием молекулярной биологии эволюционная теория усовершенствовалась и вышла за пределы дарвиновских идей (см. главу 9).