ЧТО НОВОГО ДЛЯ ТЕОРИИ ЭВОЛЮЦИИ МОЖНО ОБНАРУЖИТЬ В ХОРОШО ЗАБЫТОМ СТАРОМ?
Доктор биологических наук С. ПУЧКОВСКИЙ, Удмуртский государственный университет (г. Ижевск).
С ЕЖОМ НЕ ПОСПОРИШЬ
Близится 2009 год — год 150-летия выхода в свет знаменитой книги Чарльза Дарвина «Происхождение видов». Мировая наука в последние десятилетия значительно умножила число фактов по эволюционной биологии (и это, бесспорно, очень ценно) и обогатилась новыми идеями, справедливость и аргументированность которых небесспорна. В России на рубеже тысячелетий исследования эволюции живых сис-тем стали редкостью: денег на это давать желающих мало, всё заслонили исследования в прикладных или в перспективе полезных для бизнеса направлениях. Научных журналов эволюционной направленности не было в Советском Союзе, нет и в современной России. Недостаточное знание истории эволюционной биологии стало обычным явлением среди нынешних биологов, на что уже обращал внимание Н. Н. Воронцов в своей замечательной книге «Развитие эволюционных идей в биологии». К тому же желание «поправить» великих учёных прошлого (Ламарка, Дарвина) в наше время почему-то не ослабевает, что в сочетании с поверхностным знанием их творчества не идёт на пользу делу, то есть развитию теоретической науки и её популяризации. Авторитет эволюционной биологии заметно понизился.
В прошлом году на страницах журнала «Наука и жизнь» выступил Ю. Чайковский с намерением рассказать читателям о «новом в теории эволюции» (см. № 2, 2007 г.). В начале своей статьи Ю. Чайковский поспорил с А. Кондрашовым по вопросам из области молекулярной биологии. Возможно, читатели высоко оценят приводимые в статье Чайковского цитаты, из которых следует, что российского происхождения американец знает толк в молекулярной биологии, имеет массу авторитетных коллег и вообще процветает за океаном, не забывая при этом родной «фени». Но в аспекте эволюционной биологии Ю. Чайковский с ним не согласен, и по этому вопросу ёж на его (Чайковского) стороне. Я полагаю, что доктор А. Кондрашов может сам отреагировать на печатные высказывания своего оппонента и подыскать для себя авторитетных сторонников в американской фауне. Устоять против ежа шансов немного, но это его (Кондрашова) проблема.
Далее Ю. Чайковский неоднократно обращается к учению Дарвина с оценками в основном очень неодобрительного свойства. Поскольку Ч. Дарвин скончался в 1882 году и с тех пор не может сам благодарить своих оппонентов за критику или попытки усовершенствовать дарвинизм, есть необходимость включиться в обсуждение затронутых Чайковским вопросов дарвинизма.
НАУКА ИЛИ РЕЛИГИЯ?
Ю. Чайковский пишет о дарвинизме: «Да, перед нами новая религия». О различии научного и религиозного мировоззрений написаны горы литературы; краткие справки о том, что есть «наука» и что есть «религия», читатель сможет и сам найти в словарях и энциклопедиях. Чайковский сильно искажает сложившиеся понятия, называя дарвинизм религией. «Начал я как дарвинист, — пишет он, — потом поменял свою позицию под влиянием фактов и размышлений». Такая «гибкость» (или непоследовательность) не отличает науку от религии, а учёного — от богослова. Впрочем, подобная гибкость, видимо, помогает Чайковскому так легко подменять одни понятия другими. Считаю, что она же помешала ему увидеть в учении Ч. Дарвина достижения мысли, которые не потеряли значения до сих пор.
В своём труде «Происхождение видов» Дарвин очень далёк от религиозного догматизма. В 15 главах книги он обсуждает все пригодные на то время аспекты проблемы происхождения видов, для чего использует разнообразные данные из биологии, селекции, географии, геологии и палеонтологии. Он очень самокритичен: в 6-й главе обсуждает «затруднения, встречаемые теорией», в 7-й — «различные возражения против теории естественного отбора». Дарвин использовал метод, который в наше время модно именовать «системным подходом» — разумеется, я даю эту оценку с учётом возможностей науки середины XIX века, когда ещё не появилась теория систем.
Другое дело, что биологи (да и небиологи тоже) нередко используют идею естественного отбора как догму, которую уже и доказывать не надо, но при всяком подходящем случае полезно упомянуть. Отбор в ряде трудов эволюционной направленности превращён во всемогущий фактор. На это уже обращали внимание критически настроенные к дарвинизму авторы обобщающих трудов А. А. Любищев, Г. Нельсон, А. Лима-де-Фариа (см. список литературы в конце статьи). Особенно показательны труды палеонтологов, которые не располагают методами для выявления естественного отбора в своих материалах, включая и самые современные, но часто пишут об эволюционном значении этого фактора. В таком контексте апелляции к естественному отбору действительно подобны заклинаниям и лишены научного смысла.
Теологи, представляющие некоторые современные религии, с большим умением используют достижения современной науки для модернизации религиозного мировоззрения. Одно из прогрессирующих направлений теологии — «научный креационизм» (см. книгу: Девятова С. В. «Религия и наука: Шаг к примирению?»). Этот вопрос мог быть темой для особого обсуждения. Пока же ограничусь констатацией: религиозное и научное мировоззрения могут и должны мирно сосуществовать, поскольку и то и другое востребованы современным человечеством. Однако наука развивается по своим законам, а учёные нуждаются в научной методологии и мировоззрении. Для отнесения дарвинизма к религии нет оснований, хотя элементы разных мировоззрений, религиозного и научного, могут сочетаться в мировоззрении одного человека или в процессе познания. В этом одна из трудностей познания, и её с большим или меньшим успехом преодолевают (иногда — не преодолевают) люди, которые задумываются над затронутыми обсуждением вопросами.
Кстати, сам Дарвин, как и его сподвижник Томас Гексли, хорошо разграничивал и в своих научных занятиях и в быту темы научные и религиозные. Это свойство (по-современному — социальная толерантность) было присуще многим людям их круга в викторианской Англии. И ещё я бы пожелал авторам, пишущим о дарвинизме, почаще напоминать себе и читателю, о чём речь: обсуждается дарвинизм как система общебиологических представлений Ч. Дарвина или в центре внимания находится гигантское нагромождение мнений и концепций последователей Дарвина, для которого в науке введены другие слова — «неодарвинизм», «синтетическая теория эволюции» (СТЭ). Обычно СТЭ и неодарвинизм понимаются как синонимы.
В ЧЁМ НЕКОТОРЫЕ ТРУДНОСТИ ЭВОЛЮЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
По мнению Ю. Чайковского, ещё ни один вид не произошёл на основе отбора. Мнение высказано недостаточно корректно (в научном смысле этого слова). Во-первых, видообразование, как писал Ч. Дарвин, есть процесс, результат которого определяется взаимодействием нескольких факторов: наследственностью, неопределённой (генотипической) изменчивостью, борьбой за существование, естественным отбором и изоляцией. То есть сам Дарвин не придавал отбору роли единственного твор-ца эволюционных новообразований (см. «Происхождение видов», изд. 1935 г., с. 116, 583). Во-вторых, по мнению других учёных, новые виды в природе и в селекции при участии отбора (искусственного или естественного) уже появлялись. Можно найти основания для того, чтобы оспорить право учёных называть новые формы биологическими видами. Однако находить аргументы и выносить вердикт не одно и то же.
Почему так трудно давать причинно-следственные объяснения даже сегодняшним эволюционным ситуациям в природе? И это при современном-то оснащении науки разнообразными биологическими, физическими и химическими методами, компьютерной и космической техникой, изощрёнными статистическими методами и математическими моделями, при международной кооперации учёных и значительном (в некоторых направлениях науки) финансировании! Попробуйте сравнить с возможностями Дарвина и его современников.
Позволю такую метафору. Многократно проведённые опросы россиян показали, что большинство населения уверено: значительная часть недвижимости и другой государственной собственности в России разворована, современные «новые русские» нажили свои состояния в основном неправедным путём. На языке обывателя они есть воры, грабители, преступники. Но вина таких лиц не доказана, и юридически они преступниками не являются. Единичные случаи осуждения олигархов за доказанные нарушения законов России общей картины не меняют. Мы все уверены, но доказательной базы не имеем!
Трудности в доказательстве действительного участия естественного отбора (среди десятка других эволюционных факторов) в современной биологической эволюции на много порядков больше. В живой природе различают ряд основных уровней организации: макромолекуляр-ный, клеточный, индивидуальный, популяционно-видовой, уровень сообществ (биоценозов и экосистем) и биосферный. И на каждом уровне можно предполагать наличие эволюционного процесса, который имеет свою весьма длительную историю (прошлое) и продолжается в наше время. Во времена Дарвина такого чёткого представления об иерархически организованной живой природе не было. Дарвин в своём главном труде обратился к проблеме происхождения видов. Фактически он в некоторой степени затронул вопросы эволюции индивидуального, популяционно-видового и биоценотического уровней. Однако в центре внимания находились биосистемы популяционно-видового уровня.
Сложность задачи ещё и в том, что надо не только «поймать» в природе момент появления нового вида, но и объяснить роль каждого из факторов эволюции. Современные эволюционисты, в зависимости от занимаемой позиции, насчитывают 5—10 факторов эволюции и более. Систематиками описано около двух миллионов видов, предполагается, что число ещё неизвестных биологам видов во много раз больше. Чтобы зарегистрировать появление нового вида, нужно осуществлять генетический мониторинг за популяциями множества видов. Население современных видов, оставляя в стороне редкие, составляет тысячи, миллионы и многие миллиарды (микроорганизмы) особей. Геномы особей содержат тысячи — первые десятки тысяч генов. Очень трудная работа (и очень дорогое удовольствие) осуществлять генетический мониторинг только одного-единственного вида в целом, если поставить такую задачу в отношении, например, какого-то вида мышевидных грызунов или землероек с достаточно обширным ареалом. Исследования в этом направлении проводятся, и филогенез ряда популяций некоторых видов успешно реконструируется. Но даже и в этих случаях роль отдельных эволюционных факторов обычно лишь предполагается, а проследить взаимодействие эволюционных факторов в пространстве и реальном времени пока невозможно.
Вирусологи умеют достаточно оперативно отслеживать появление новых форм болезнетворных вирусов. Напомню, что вирусы — предельно простые формы жизни, и эпидемиологи уже знают, среди каких видов, где и что конкретно следует искать (например, вирус гриппа — среди домашних кур или перелётных водоплавающих птиц). В результате появляются основания констатировать изменения единичных генов, однако действие эволюционных факторов (мутагенов, отбора, случайных событий, контактов между птицами в природе) можно только предполагать.
Вернусь к «криминальной» метафоре. Установить факт пропажи (денег, телевизора, танка) сравнительно просто. Найти виновника и доказать его вину в краже (то есть доказать процесс) намного сложнее. Аналогично современные методы (хотя они и недёшевы) и высокая квалификация специалистов позволяют найти различия между двумя популяциями. Однако выявить предполагаемого виновника (фактор эволюции) намного труднее. Ещё труднее доказать факт участия или деяние потенциального виновника. Ведь сам процесс следов не оставляет. Скрытая камера может обеспечить исследователя записью процесса, например нападения львов на зебру. Но этот эпизод окажется лишь капелькой в море фактов, которыми надо располагать, решая проблему эволюции популяций.
УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ ИДЕИ ОТБОРА
«Естественный отбор — это не избирательное скрещивание, а избирательная размножаемость», — пишет Чайковский. Это одно из многих десятков толкований отбора. Оно не хуже многих, но и не лучше. Его недостаток — синтетизм, то есть несоответствие требованию элементарности. «Размножаемость» включает в себя наследственность как другой фактор эволюции. Нестрогое определение самого Дарвина предпочтительнее: отбор как выживание наиболее приспособленных. «Обновлять» дарвинизм, предлагая худшее определение, конечно, не стоит. Тем более неверно критиковать Дарвина за своё толкование его идей.
Дарвин предложил теоретическую модель видообразования. Дарвинизм образца XX столетия (СТЭ) удовлетворительно объясняет эволюцию популяций и происхождение видов. У СТЭ обнаружилось немало оппонентов, однако другой концепции, которая хотя бы не хуже объясняла эволюцию популяций, пока не предложено.
Эволюционисты, представляющие разные разделы биологии или даже иные науки, предложили множество эволюционных концепций, счёт которым идёт на десятки. Обсуждать их все, разумеется, нет возможности. Авторы ряда концепций противопоставляли свои теоретические положения дарвинизму. Однако иногда оказывалось, что с накоплением новых фактов и снижением накала дискуссий новые идеи неплохо увязывались со старыми. Так, концепция мутационизма не противоречит дарвинизму, ибо особи-мутанты любой степени отличия от обычных особей подвергаются отбору. Шансов на выживание у мутантов мало или очень мало. Но в редких случаях (а таких за миллионы лет и на просторах поверхности планеты набирается множество) выживанию мутантов могут способствовать низкая численность популяции, необычность условий среды и определённые фенотипические достоинства необычного организма.
Один из авторов концепции нейтральной эволюции макромолекул М. Кимура считал, что она не противоречит дарвинизму: если изменение макромолекулы (ДНК или белка) влияет на жизнеспособность особи, такая макромолекула или её носитель оказывается вне сферы нейтральной эволюции и попадает в сферу действия естественного отбора.
«Дарвинизм отрицает тенденции в эволюции», — пишет Чайковский. Для большей определённости полезно сказать, что Дарвин не отрицал направленности в эволюции, больше того — он обсуждал факты подобной направленности (см. «Происхождение видов», главы 5 и 11), но специально этой проблемой не занимался. Да и среди его последователей были учёные, которые по-разному относились к проблеме эволюционной направленности. Действительно, Л. С. Берг в книге об эволюции на основе закономерностей, изданной впервые в 1922 году, выступил как оппонент Ч. Дарвина. Однако, с моей точки зрения, идея направленной эволюции (номогенеза) не противоречит дарвинизму. Это означает, что на сходной организационной основе в сходных условиях среды и при сходном образе жизни разные виды на разных континентах (в разных зонах, регионах и т.д.) эволюционно менялись, вырабатывая черты конвергентного сходства. И в такой направленности эволюции (филогенеза) определённую роль мог играть именно естественный отбор. Экспериментально доказать, что так оно и было, скажем, среди меловых динозавров и млекопитающих (у тех и других палеонтологи открывают всё больше примеров конвергентного сходства), имеющиеся на сегодня возможности науки не позволяют. Зато непротиворечивое словесное объяснение, включающее идеи за-
кономерной направленности эволюции и естественного отбора, предложено (см. Пучковский С. В. «Эволюция биосистем: Факторы микроэволюции и филогенеза в эволюционном пространстве-времени»).
В концепции катастрофизма также нет непреодолимых противоречий для полезного взаимодействия с дарвинизмом. Катастрофа есть разрушительная поломка системы, и катастрофы свойственны системам любого уровня организации. Мутация — это катастрофа на уровне генома клетки. Взаимоотношения мутантов и отбора удовлетворительно описаны в СТЭ. Любые испытавшие поломку биосистемы могут выжить или не выжить — в этом реализуется универсальный принцип отбора.
Идея естественного отбора Ч. Дарвина не противоречит основным эволюционным концепциям, более того, есть основания развивать концепцию дарвиновского принципа отбора. Впрочем, правильнее говорить о «выборе». Этот принцип имеет универсальное системное значение: «выбор» осуществляет живая система любого уровня организации в процессе индивидуального развития и жизни; он реализуется в процессе биологической эволюции на всех его уровнях; этот принцип столь же универсален в жизни человека и человечества.
ВЫТЕСНИТЬ ИЛИ РАЗВИВАТЬ?
Чайковский желал бы видеть «нужную» религию, ибо «только она может сменить ту идеологию "борьбы с природой", которую утвердило на планете господство дарвинизма». Опять подмена понятий и попытка сыграть на природоохранной озабоченности людей, культивируя негативный образ Дарвина!
Где же в «Происхождении видов» идеология «борьбы с природой», разоблачительно обнаруженная Чайковским? Одним из факторов происхождения видов Дарвин считал борьбу за существование. Этому выражению автор придавал метафорическое, иносказательное значение. К сожалению, читатели трудов Дарвина, почитатели и оппоненты в равной мере, мало внимания обращали на эту важную оговорку, которую сделал Дарвин. В мировой литературе накопилась масса мнений, оценок, попыток усовершенствовать учение Дарвина о борьбе за существование и предложений отказаться от такового. На мой взгляд, во многом такое положение имеет своей причиной недостаточно точное толкование учения Дарвина.
Под борьбой за существование Дарвин понимал зависимость организма (или группы организмов) от любых факторов, например от влажности. Этими факторами могут быть особи своего вида, других видов или физико-химические свойства природы (окружающей среды). Борьба за существование — предпосылка естественного отбора. Сосна зависит (то есть растёт хуже или лучше, даёт много семян или мало и т. д.) от других сосен, от конкуренции с елями и пихтами, растущими здесь же, от насекомых — ксилофагов, которые подгрызают корни, питаются древесиной или корой и ослабляют растение. Подобным образом сосна зависит от ветра, снега, качества почвы, солнечного света, углекислого газа. Сосна зависит также от разнообразных антропогенных факторов, пресс которых всё возрастает. Зависимость обнаруживается как от неблагоприятного воздействия фактора (ураган, высокие концентрации оксидов серы и азота, затопление водой корневой шейки растения и т.д.), так и от полезного действия (взаимное ослабление действия ветра в сомкнутом лесу, распространение семян сосны дятлом и ветром).
Организм не борется с ветром, с хищником, с водой (равным образом — против ветра и хищника, за воду или самку), как это часто пи шут в литературе — популярной и научной тоже. Напомню о метафоричности выражения «борьба за существование», в соответствии с которым организм борется за существование (!) в зависимости от особей своего вида, других видов, физико-химических и антропогенных факторов.
Чайковский хотел бы «вытеснить дарвинизм, к общей людской пользе». С позиции универсального дарвиновского принципа выбора у людей есть выбор: воспользоваться рекомендацией Чайковского или нет. Судите сами, что полезней.
Я предпочитаю другое направление мыслей и действий. В учении Дарвина есть рациональная идея отбора, которая вполне органично увязывается с основными эволюционными (биологическими) концепциями и с теорией систем. На основе этой идеи невозможно объяснить все стороны биологической эволюции. Ставить перед дарвинизмом такие задачи, разумеется, утопично. Что ж, не будем предаваться утопиям. Но использование универсального принципа отбора в объяснении работы и эволюции систем разных уровней организации (биологической и небиологической) очень перспективно. Особенно если учесть, что двоичная система кодирования чисел (а также современная цифровая техника, программные материалы, имитационные модели) хорошо совмещается с принципом отбора, поскольку на элементарном уровне отбор тоже двоичен.
Насколько я знаю, американские эволюционисты не только озабочены подсчётом аминокислот в белках (что не вполне одобряет Чайковский), но и создают имитационные модели, на которых проигрывают разнообразные эволюционные ситуации на уровне популяций, биоценозов, биосферных катастроф. Статьи на эту тему можно, например, встретить в журнале «The American Naturalist». Впрочем, имитационным моделированием эволюционных процессов занимаются также учёные других стран, в том числе — России.
Литература
Берг Л. С . Труды по теории эволюции. 1922—1930. — Л.: Наука, 1977. — 387 с.
Воронцов Н. Н. Развитие эволюционных идей в биологии. — М.: Прогресс-Традиция, 1999. — 640 с.
Дарвин Ч . Происхождение видов. — М.; Л.: Сельхозгиз, 1935. — 630 с.
Девятова С. В. Религия и наука: Шаг к примирению? М.: Изд-во МГУ, 1993. — 168 с.
Ирвин У. Дарвин и Гексли. — М.: Молодая гвардия, 1973. — 464 с.
Кимура М . Нейтральная теория молекулярной эволюции. — М.: Наука, 1985. — 394 с.
Левченко В. Ф. Эволюция биосферы до и после появления человека. — Спб: Наука, 2004. — 166 с.
Лима-де-Фариа А. Эволюция без отбора: автоэволюция формы и функции. — М.: Мир, 1991. — 455 с.
Любищев А. А. Проблема целесообразности // Проблемы формы, систематики и эволюции организмов. - М.: Наука, 1982, с. 149-196.
Нельсон Г. Викарианс и кладистика: историческая перспектива и выводы на будущее // биосфера: эволюция, пространство, время. биогеографические очерки. — М.: Прогресс, 1988, с. 400—422.
Пучковский С. В. Эволюция биосистем: Факторы микроэволюции и филогенеза в эволюционном пространстве-времени. — Ижевск: Изд-во Удм. ун-та, 1994. — 340 с. Пучковский С. В. Современный экологический эволюционизм и учение о ноосфере // Вестник Удмуртского университета. Биология, 2004, № 10, с. 103—112.
Пучковский С. В. Универсальность дарвиновского принципа селективности в эволюции живых систем // Вестник Удмуртского университета. Биология, 2006, № 10, с. 63—84.
Читайте в любое время
