CC BY
71
ПАМЯТИ Е.П. ГУСЬКОВА (К 70-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ)
ББК
ЧАРЛЬЗ ДАРВИН И СОВРЕМЕННАЯ БИОЛОГИЯ
ДНК - нить жизни! Кто сделал из нее эти кружева -виды, роды, классы, типы? Естественный отбор или бог, а может быть коммуникативность? Евгению Петровичу Гуськову -коллеге, другу и эволюционисту, посвящаю...
М.М. .
В 1794 г. поэт, врач и разносторонне образованный человек Эразм Дарвин писал: "Поскольку земля и океаны, по-видимому, были заселены растительными организмами задолго до появления животных и многие семейства животных появились раньше других семейств, не можем ли мы заключить, что одна и только одна из нитей жизни была первоисточником всех остальных форм живых организмов на Земле?". Это прозрение удивляет с учетом времени, в котором оно произошло, и поразительно не только потому, что было высказано предположение о наличии единого источника всех органических форм жизни, но и потому, что он использовал словосочетание - "нить жизни". Через шестьдесят пять лет его внук Чарлз Дарвин сформулирует свою теорию о "нити жизни".
В 2009 г. научная и просвещенная часть человечества отметила 200-летие Чарльза Дарвина и 150-летие выхода в свет его основного научного труда "Происхождение видов путем естественного отбора" [1]. Эволюционная теория естественного отбора путем переживания наиболее приспособленных изменила представление о неизменности живых организмов.
Молодой Дарвин увлекался охотой, рыбной ловлей, исходил пешком и верхом на лошади горы родного Уэльса, был страстным коллекционером жуков, собирал на побережье
Асланян Марлен Мкртичевич - доктор биологических наук, профессор кафедры генетики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва. Ленинские горы, д.1, e-mail: marlen32@mail.ru, т. 8(495)9394256.
после отлива морские организмы. В 1831 г. по окончании колледжа Христа в Кембридже профессор-ботаник Ф. Генсло порекомендовал Дарвина в качестве натуралиста в кругосветное плавание на корабле "Бигль". Пять лет путешествия по африканскому, американскому, австралийскому континентам и островам Атлантического и Тихого океанов сделали из дипломированного теолога выдающегося естествоиспытателя.
«Дневник изысканий, проведенных во время кругосветного плавания на корабле Ее Величества "Бигль"» Чарлз Дарвин посвятил Ч. Лайелю - своему учителю и наставнику как признание роли удивительных "Основ геологии" в формировании его научного. Из плавания он привез горы материалов по самым различным областям науки. Самое большое впечатление произвели на него Га-лапогосы - архипелаг затерянных в океане диких островов. Дарвин насчитал на островах 26 видов птиц. Половина из них были вьюрки, которые отличались друг от друга клювами, хвостами, оперением, даже своими повадками, хотя явно произошли когда-то от одного предка. В дневнике имеется запись: "зоология архипелага вполне заслуживает исследования, ибо такого рода факты подорвали бы неизменность видов" [2]. В Южной Америке он нашел ископаемые останки гигантских броненосцев и ленивцев и обратил внимание на сходство с современными
Aslanyan Marlen - doctor of biology, professor of the Genetics Department in the Lomonosov Moscow State University, 1 Lenin hills, Moscow, 119991, e-maill: marlen32@mail.ru, ph. +7(495)9394256.
видами этих животных, обитающих в тех же местах. Его поразила уникальность древней фауны Австралии: сумчатые и яйцекладущие млекопитающие, которых давно уже нет на других материках.
ТЕОРИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА, ФАКТЫ И ДОВОДЫ
По возвращении домой осенью 1836 г., Дарвин занялся разборкой коллекций и обработкой дневника путешествий. Факты, подтверждающие изменчивость видов, записывались в отдельную тетрадь вместе с возникающими у него мыслями. Лишь спустя три года он пришел к окончательному убеждению, что виды изменчивы и имеют общее происхождение. Обобщая опыт селекционеров, выводящих поразительные породы животных и сортов растений, он понял, что мощным формообразующим фактором является искусственный отбор, в основе которого лежат наследственная изменчивость признаков и целеустремленная воля человека-селекционера [3].
В естественной природе существует огромное разнообразие признаков организмов. Но что является движущим, направляющим и балансирующим фактором? На этот вопрос ответа не было. В октябре 1838 г. он случайно прочитал книгу Т. Мальтуса "О народонаселении", в которой констатировалось, что число людей на Земле возрастает в геометрической прогрессии, а животный и растительный мир обеспечить их пищей не успевает, развиваясь гораздо медленнее - в прогрессии арифметической, приводящей к жесточайшей борьбе всех против всех. Дарвина "сразу поразила мысль, что при таких условиях благоприятные изменения должны иметь тенденцию сохраняться, а неблагоприятные - уничтожаться. Результатом этого должно быть образование новых видов" [2].
Дарвина заинтересовала идея о борьбе за существование, так как он наблюдал жесткое соперничество в мире животных и растений. Основной закон жизни - по возможности размножаться неограниченно, и в этой конкурентной борьбе выживают наиболее приспособленные особи. Таким образом, простой механизм естественного отбора путем переживания наиболее приспособленных снимал вопрос о стремлении живых организмов к какой-то цели. Целесообразность закрепления приспособительных изменений в следующем поколении определялась случайно,
потому что естественный отбор, по Дарвину, действует "здесь и сейчас". По мнению Ф. Айала, известного генетика и священника-доминиканца, - "Дарвин признал факты адаптации и затем предоставил естественное объяснение этих фактов. Одно из его величайших достижений заключается в том, что он ввел телеологические аспекты природы в сферу науки. Он заменил теологическую телеологию научной. Телеология природы могла теперь быть объяснена, как результат естественных законов, обнаруженных в естественных процессах, без обращения к внешнему Творцу или к спиритуалистическим или нематериальным силам" [цит. по 4].
Когда читаешь "Происхождение видов ...", понимаешь, насколько продуманно, планомерно проанализирован собственный экспедиционный материал, сколько ученых подбирали по его просьбе материалы по ботанике, энтомологии, различным видам позвоночных и беспозвоночных животных, эмбриологии, геологии, палеонтологии, истории, этнографии и другим отраслям знаний. Не надо забывать, что Дарвин отчетливо понимал, какую реакцию вызовет его теория естественного отбора в обществе, особенно, со стороны церкви. Ведь он, по образованию теолог, поставил под сомнение Божественное происхождение и изменяемость не только живых организмов, но и Человека.
Вот уже полтора века естественный отбор сохраняет за собой роль ведущего фактора в развитии органического мира на планете Земля. И это несмотря на серьезные критические замечания, связанные с новейшими открытиями в генетике, систематике, молекулярной биологии, палеонтологии и других областях науки.
Е.П. Гуськов в статье "Проблемы дарвинизма" пишет, что «У современного дарвинизма накопилось столько проблем, что способность их не замечать является хорошим тоном у ортодоксальных эволюционистов. . Появилось немало серьезных публикаций по проблемам эволюции, в которых нет и намека на существование дарвиновских факторов и движущих сил, потому что ортодоксы их игнорируют, а антидоксы отвечают им взаимностью.
Несмотря на очень широкий спектр "недарвиновских" концепций - от механистических до виталистических, от макроэволюционизма до креационизма, по каким-то
причинам они не подвергаются серьезному анализу с позиций современного дарвинизма» [5, с. 15].
В какой-то мере я понимаю Е.П. Гусько-ва. Он четверть века читал курс "Эволюционное учение" студентам, и, конечно, элементы догматизма и начетничества в программах курса вызывают желание вдохнуть новую живую струю в развитие эволюционной теории. Я со студенческих лет относился скептически к "дарвинизму", особенно к "советскому творческому дарвинизму" в интерпретации Лысенко-Презента. И, что греха таить, в студенческие годы я читал "Происхождение видов..." без особого трепета, тем более, что для сдачи экзамена достаточно было "хрестоматии по дарвинизму". Всю глубину и значимость теории естественного отбора я ощутил в 2008-2009 годах, когда заново прочитал дарвиновские "Автобиографию", «Путешествие натуралиста вокруг света на корабле "Бигль"», "Происхождение видов." под редакцией Мензбира, "Происхождение человека и половой отбор" под редакцией И.М. Сеченова [1, 2, 6] и посетил колледж Христа в Кембридже в марте 2009 г. После этого мне удалось ознакомиться с большим числом публикаций авторов (восхитительных и критических) относительно теории естественного отбора Ч. Дарвина.
Возвращаясь к размышлениям в статье Е.П. Гуськова, скажу, что я не согласен с его оценкой роли естественного отбора и утверждением, что ". те немногочисленные достижения, которые мы имеем в области понимания процесса эволюции, достигнуты не столько благодаря изобретению фактора отбора, сколько вопреки ему" [5, с. 19]. Однако это его мнение, а я вижу, что с такой любовью и благоговением, как Е.П. Гуськов, никто никогда не критиковал Ч. Дарвина. Судите сами: «Необходимо было решить самую главную задачу - анимировать материю и осеменить ее естественным отбором. Для ее выполнения требуется непротиворечиво и незаметно подвести читателя к этой идее и вытеснить из естествознания наиболее мощных конкурентов концепции - трех китов, "рожденных" Аристотелем - энтелехию, телеологию и целесообразность. Энтелехия (душа) понятие не естественнонаучное, поэтому Дарвин ее не затрагивает. Телеология, как он и предполагал, оказалась наиболее трудным объектом для уничтожения. Аристотелевской
идее "цель куриного яйца - курица" надо противопоставить доказательства, что "цель куриного яйца - яичница", т.е. эволюция живых существ не направлена, не имеет тренда, она случайна и непредсказуема в системе природы, где выживает наиболее приспособленный, или сильнейший. Красота естественных систем - результат нехитрой игры особей в борьбе за существование, а не каких-то внутренних или внешних причин, определяющих направления развития жизни. <...> Необходимо было логически подвести человечество от наглядной конкретики к осознанию глобальности действия отбора в природе. И он начинает свою работу с доказательства изменчивости пород животных и сортов растений под влиянием одомашнивания" [5, с. 17].
Ч. Дарвин многие годы своей жизни посвятил исследованию процесса доместикации. Используя домашних животных и культурные растения в качестве аналогов преобразования видов в природе, он укрепился в правоте теории естественного отбора, что отражено в фундаментальном труде "Изменение животных и растений при одомашнении" [3]. По мнению Е.П. Гуськова, ключ к объяснению подобного преобразования заключается во власти человека накапливать изменения путем отбора; природа доставляет последовательные изменения, человек слагает их в известных, полезных ему направлениях. В этом смысле можно сказать, что он сам создал полезные для него породы. ". Необходимо было сделать очень важный шаг - ввести творческое начало в Природу, используя принцип аналогии. Для этого Дарвин подразделяет искусственный отбор на методический и бессознательный. Первая форма подразумевает волю человека создавать породы и сорта по своей прихоти, ставя перед собой конкретные цели. При бессознательном отборе этот процесс не преследует определенных целей, порода возникает сама по себе, помимо его воли, без целевых причин. Этим разделением Дарвин изящно перебрасывает логический мостик между волевыми, направляемыми человеком экспериментами с живыми существами и нецелевыми случайными векторами изменчивости, которые осуществляет Природа. Таким образом, естественный отбор, по внутренней логике Дарвина, не должен принципиально (по содержанию, а не по форме) отличаться от искусственного" [7, с. 17-18]. Но естественный отбор действовал в течение несравненно
более продолжительных периодов времени. И далее: "Естественный отбор, проводимый Природой, осуществляется уничтожением худших фенотипов, так как для него безразлична генетическая основа, определяющая ту или иную окраску, тот или иной признак, поэтому бессознательный отбор - фальшивый мостик, соединяющий естественный и искусственный отбор, еще одна ложная тропа, специально протоптанная Дарвином" [7, с. 17-18].
Логика Е.П. Гуськова по сути безупречна, за исключением "фальшивого мостика". Приведу свои аргументы. Существенные различия искусственного и естественного отборов касаются трех параметров: цели, темпов и степени жесткости. Цель при искусственном отборе определяет степень жесткости (стресс) и ускорение темпов изменчивости (дополнительные мутации и рекомбинации). Естественный же отбор перед конкретным индивидом не ставит никакой цели и не ограничен во времени; выживает наиболее приспособленный в данное время и в данном месте. Бессознательный отбор, имея цель, не ограничен ни временем, ни темпами мутирования. Поэтому, на мой взгляд, аналогия Дарвина здесь вполне уместна. По этой "ложной тропе" через сто лет после открытия теории эволюции пошел Д.К. Беляев, который задался целью выяснить пусковые механизмы процесса доместикации в модельном эксперименте на серебристо-черных лисицах с отбором животных по признаку "отсутствие агрессивности". Он получил популяцию доместцированных лисиц и сформулировал идею дестабилизирующего отбора, которая позволила ему выяснить тонкие механизмы взаимодействия отбора с изменчивостью. Он постулировал, что отбор может быть комплементарен изменчивости и может выступать в качестве соучастника в ее создании. В особенности, если под давление отбора попадает генная компонента, контролирующая поведение [8]. Получается, что Дарвин является магом-иллюзионистом, а для меня он величайший ученый-натуралист и биолог. Я искренне сожалею, что не успел обсудить эти проблемы с Евгением Петровичем до 2006 г.
РОЛЬ ТЕОРИИ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА
В РАЗВИТИИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Генетика и систематика, молекулярная биология и палеонтология, антропология и кибернетика - в развитии этих и многих
других наук влияние теории естественного отбора вполне очевидно.
Анализ книги Ч. Дарвина, написанной 150 лет назад, показывает, насколько она современна, насколько хорошо в нее встраиваются новейшие открытия, полученные в самых разных областях науки. Одну из последних глав книги Дарвин посвятил нерешенным проблемам и возражениям против его теории, среди которых упомянул отсутствие промежуточных форм, нечеткую характеристику "неопределенной изменчивости", "целесообразность приспособительных изменений" и другие недостатки.
По мнению ведущих современных палеонтологов, "кембрийский взрыв" явил на свет почти все многообразие нынешних типов многоклеточных. Это и были постепенные переходные формы, существование которых предсказал Дарвин, сетовавший на неполноту геологической летописи.
Инженер Флеминг Дженкин выдвинул против теории Дарвина серьезное возражение. Возникшее случайно наследственное изменение является единичным, и вероятность встречи двух особей с одинаковыми изменениями чрезвычайно мала, следовательно, у потомков это изменение с каждым поколением будет разбавляться и исчезнет [9]. В XX в. генетика опровергла "кошмар Дженкина", доказав, что любая рецессивная мутация, даже летальная, раз возникнув, будет сохраняться в популяции неограниченно долго, так как гетерозиготы оказываются жизнеспособными. В последующем было показано - если гетеро-зиготы оказываются более приспособленными, то в популяции возникает генетический полиморфизм, благоприятствующий процветанию вида [10-12]. В середине XX века на основе новейших представлений по систематике организмов, теории отбора и достижений генетики была сформулирована синтетическая теория эволюции (СТЭ), но она явилась развитием и подтверждением теории естественного отбора Дарвина.
Один из основателей СТЭ И.И. Шмаль-гаузен писал: "Естественный отбор, как и наиболее примитивные формы искусственного отбора, основывается не на выборе особей, более подходящих к данным условиям (как современные формы искусственного отбора), а на уничтожении мало приспособленных. Вот это обстоятельство, что положительное значение естественного отбора есть лишь
результат действия отрицательного фактора -избирательного уничтожения, т.е. элиминации менее жизненных (в данной обстановке) особей, и забывается постоянно даже дарвинистами" [12].
В настоящее время назрел конфликт между классическими зоологами и молекулярными генетиками во взглядах на филогению и классификацию животных. Но к истинному пониманию эволюции животного царства можно прийти только объединенными усилиями. Эволюция бактериальных геномов дает новые, еще более наглядные, подтверждения справедливости дарвиновской триады: наследственность, изменчивость и естественный отбор. Поставленные Дарвином вопросы о проблемах скрещивания разных видов до сих пор представляют интерес для генетиков и цитологов.
Под термином "борьба за существование" Дарвин понимал любые наследственные изменения, благоприятствующие размножению и существованию вида. Это могут быть признаки защиты и нападения в борьбе с конкурентами; все виды взаимопомощи - внутривидовые и межвидовые (симбиоз) и многое другое. Если во времена Дарвина передача наследственных изменений представлялась лишь от родителей потомству, то сейчас известны примеры горизонтального переноса генетической информации.
В 1837 г. Дарвин писал: "Я думаю, что она (эволюция) нарисована как эскиз веретенообразного дерева" [цит. по 13]. Набросок древа жизни, показывающий вертикальную передачу признака от родителей потомкам с отпочковывающимися измененными ветвями, кочует из учебника в учебник. Грехем Лоу-тон, основываясь на данных о горизонтальном переносе генов (трансгеноз) или путем отдаленной гибридизации, дополняет это "древо" ветвями от другого "корня" [13]. Но от этого суть нити жизни не меняется. Естественный отбор работает на фенотипическом уровне, не важно, откуда появился этот признак с более высокой приспособленностью. Это могут быть любые типы генных доминантных или рецессивных мутаций (приспособительные, нейтральные, летальные и полулетальные), хромосомные аберрации, геномные и т.д. Главное, что отбираются не мутации и даже не отдельные признаки, а комплекс признаков, обеспечивающих дифференциальную размножаемость данного индивида [12, 14, 15].
"Теория эволюции, - пишет известный молекулярный биолог Франк-Каменецкий, -зиждется на двух китах: изменчивости и отборе. Генетика как будто вскрыла механизм изменчивости - в его основе лежат точечные мутации в ДНК. Но та ли это изменчивость, которая способна объяснить эволюцию? Прозорливые умы уже довольно давно поняли, что на такой изменчивости далеко не уедешь. Все новое, что мы узнали в ходе развития молекулярной генетики, подтвердило эти сомнения" [16]. Подобное заключение вызывает ряд возражений. Во-первых, теория эволюция зиждется не на двух китах, а на трех (плюс наследственность); во-вторых, механизмы изменчивости не ограничиваются только "точечными мутациями", а имеется целый их арсенал; в-третьих, не все новое в молекулярной генетике и геномике подтвердило эти сомнения, наоборот многие открытия подтвердили действие естественного отбора не только на живых системах, но и в эволюции всего органического мира. Такие примеры можно найти у самого автора и других исследователей [16-21].
Итак, дарвиновский вопрос о происхождении видов превращается в вопрос о происхождении генов. Может быть, на свете есть фабрика, на которой делаются новые гены, проверяются и отбраковываются негодные? А может быть, такое производство существовало когда-то на ранних стадиях эволюции, а потом, наработав огромный набор генов, отмерло? Конечно, было бы куда приятнее, если бы эти живые фабрики генов сохранились до сих пор и их удалось бы обнаружить.
Среди работ по аргументированной поддержке основных положений теории естественного отбора и СТЭ я бы хотел выделить статью М.А. Волошиной "Иерархичность генетической программы и эволюция" [22]. В ней применен системный подход при анализе: 1) источников изменчивости по Дарвину, Ламарку, Бергу; 2) целостности организмов и иерархии генов; 3) случайности или адаптивной направленности изменчивости; 4) эпигенетической наследственности; 5) соотношения микро- и макроэволюции.
По Ламарку, вектор причинности изменений направлен от среды к фенотипу, а далее - к наследственности (гену). Дарвин же предполагал случайный характер неопределенной изменчивости (генотипической), а затем уже оценку фенотипов средой, т.е. путем
"проб и ошибок". Дарвин был прозорлив, когда назвал наследственную изменчивость "неопределенной". И до сих пор в эту формулировку укладываются все типы мутаций и изменчивости. Л.С. Берг выдвинул еще одну теорию - номогенез, согласно которой изменчивость носит неслучайный характер. При этом неслучайность определяется не средой, а имманентными свойствами организма.
Классическая и молекулярная генетика пришли к пониманию последовательного изучения элементов целого организма или клетки [12, 15, 17-19, 23]. Разработаны представления о молекулярно-генетических системах управления клетки. Открыты структурные и регу-ляторные гены, выяснены механизмы регуляции и экспрессии генов, выявлены "генные сети", основная функция которых - контроль за развитием сложных признаков и процессов в организме. В регуляторных процессах участвуют ДНК-связывающие белки, малые ядерные РНК и множество других элементов. Экспериментально показан модульный принцип строения всего живого. Комбинации доменов прослеживаются в эволюции различных таксонов, начиная с эпохи первичных клеток (около 3,5 млрд лет назад). Сложность жизни заключается не в самих элементах, а в многообразии их комбинаций.
Больше всего критиков естественного отбора не устраивает "случайный" характер мутаций, но, как пишет М.А. Волошина, "... абсолютная случайность в СТЭ никогда и не утверждалась, - она предполагалась Дарви-ном, не знавшим законов наследственности, но с этим, столетней давности, представлением продолжают спорить оппоненты. Да и Дарвин, говоря о случайности, имел в виду только такую черту вновь возникающих изменений, как их влияние на приспособленность. С точки зрения приспособленности все изменения ДНК случайны. но это не значит, что возможны вообще любые изменения наследственной программы" [22, с. 119].
Границы возможных изменений вида задаются уже существующим набором генов и требованием согласованности отдельных частей программы в онтогенезе. В ходе эволюции у каждого вида сформировался специфический признак "частота спонтанных мутаций" для определенных генов. Доказано, что зависимость признака "частота мутирования" от среды имеет приспособительное значение.
Неоламаркисты в качестве аргумента влияния факторов среды на наследственность опираются на реально существующие факты эпигенетического изменения признаков и феномен "длительных модификаций" или "морфозов". Термин "эпигенетика", введенный в биологию Уодингтоном [24] для объяснения процессов онтогенеза, был трансформирован генетиками. По сути, он означает механизм наследственности, не связанный с изменением нуклеотидной последовательности ДНК. Как заметил Л.С. Животовский, после открытия "обратной транскриптазы" и возможности передачи информации от РНК к ДНК говорить о наследовании приобретаемых признаков стало модно [25]. Факты наследования благоприобретенных признаков не могут быть экспериментально проверены, потому что фактор отбора при этом не устраняется. Об этом свидетельствует и существование "адаптивного мутагенеза" у микроорганизмов. Спрашивается, противоречит ли представление об эпигенетической наследственности дарвиновской теории? На наш взгляд, - нет, ибо с его помощью описываются лишь новые механизмы изменчивости, но оно не отменяет принципа конечной оценки фенотипа отбором.
В монографии "Молекулярная эволюция и филогенетический анализ" В.В.Лукашов пишет: "До сегодняшнего времени нейтральную теорию молекулярной эволюции принято противопоставлять неодарвинизму. <...> Однако эти два направления эволюционного учения можно и следует понимать не как противостоящие, взаимоисключающие, но как дополняющие, обогащающие друг друга. Обе теории исходя из того, что большинство новых мутаций ухудшают приспособленность организма, быстро теряются в популяции и, таким образом, не наблюдаются при эволюционном анализе. Далее, неодарвинизм не постулирует обязательного отбора мутаций, улучшающих приспособленность организма, но говорит о преимущественном их закреплении в популяции. . Улучшающие приспособленность организма к окружающей среде мутации могут быть, тем не менее (и даже в подавляющем большинстве случаев), потеряны. Таким образом, их судьба с точки зрения и неодарвинизма, и теории нейтральной эволюции в значительной степени определяется стохастическими процессами. С другой стороны, нейтральная теория не отрицает наличия мутаций, улучшающих приспособленность
организма, не утверждает, что абсолютно все закрепленные мутации являются нейтральными, но постулирует, что таких мутаций - (подавляющее) большинство"[20].
Разные мутации происходят с разной частотой, вероятностью. Эти мутации могут приводить к изменению приспособленности живой системы и подвергаться действию факторов естественного отбора или быть эволю-ционно нейтральными. Кроме факторов естественного отбора случайные, стохастические процессы в значительной степени определяют судьбу мутаций - их эволюционное закрепление или потерю.
Все эти эволюционные события происходят во времени. Чем больше времени прошло с момента разделения независимых эволюционных линий, тем, в общем случае, больше генетических различий будут наблюдаться между ними (концепция молекулярных часов).
Рассматривая общий характер принципов системной организации, А.А. Малиновский пишет: «В результате избыточной ауторепродукции с неизбежностью возникает естественный отбор. Значение ауторепродук-ции как фундамента всех жизненных явлений и основы эволюционного процесса прекрасно понимал Дарвин, писавший: ". все эти прекрасно построенные формы, столь различные между собой и так сложно одна от другой зависящие, были созданы благодаря законам, ещё и теперь действующим вокруг нас. Эти законы в самом широком смысле суть рост и воспроизведение; наследственность, почти необходимо вытекающая из воспроизведения; изменчивость, зависящая от прямого или косвенного действия условий жизни или от упражнения и не упражнения; прогрессия размножения, столь высокая, что она ведет к борьбе за жизнь и к её последствию -естественному отбору, влекущему за собой расхождение признаков и вымирание менее совершенных форм"» [15]. Малиновский считает, что биологические системы способны эволюционировать лишь путем суммации изменений, каждое из которых полезно в отдельности. Вероятность одновременного появления у одной особи только трех вредных изменений, которые вместе взятые повышают приспособленность, практически равна нулю. Отбор их уничтожает как отрицательные, прежде чем они смогут объединиться и дать положительный эффект. В этом аспекте
интересны эксперименты Н.В. Тимофеева-Ресовского, который, комбинируя у дрозофилы мутации, понижающие жизнеспособность, получил комбинацию не менее жизнеспособную, чем нормальная форма [15].
Наиболее серьезным возражением против теории Дарвина является утверждение, что естественный отбор работает лишь на микроэволюционном уровне, т.е. на "внутривидовом" поле. А для макроэволюции - возникновения новых видов необходимы совершенно иные механизмы (крупные, системные мутации, хромосомные перестройки, гибридизация, мобильные элементы и др.), и естественный отбор, работающий со случайными "малыми" мутациями здесь не уместен. Но это возражение отпадает в связи с тем, что естественный отбор оценивает, во-первых, любые типы мутаций и рекомбинаций; во-вторых, - приспособительную ценность фенотипа (при том не одного, а комплекса признаков). Это очень четко сформулировал в классической работе 1926 г. С.С. Четвериков: ".в эволюционном развитии органического мира два процесса протекают рядом, иногда скрещивая свои пути, но все же строго разграниченные как в своих причинах, так и в вытекающих из них следствиях: один процесс дифференциации, распадения, приводящий в конце концов к видообразованию, в основе его лежит изоляция; другой ведет к адаптации, к прогрессивной эволюции органической жизни, и причиной его является борьба за существование и вытекающий из нее естественный отбор" [10].
Нападки на теорию естественного отбора Ч. Дарвина идут с разных сторон, но с научных позиций критике подвергаются в основном ставшие классическими (ортодоксальными) - дарвинизм, теория синтетической эволюции, неодарвинизм, селекционизм и др. На мой взгляд, термин "дарвинизм", предложенный А. Уоллесом и ставший синонимом теории естественного отбора, а также сформировавшаяся в середине XX в. СТЭ набили оскомину исследователям-эволюционистам своей официозностью и догматизмом, а с другой стороны, - желанием как-то "поправить" великого Чарльза Дарвина, основная идея которого - "естественный отбор путем выживания наиболее приспособленных" вот уже полтора века будоражит научный мир и все человечество.
По образному выражению Е.П. Гусь-кова, «сменяющиеся идеи только на первый
взгляд выглядят прогрессом, на самом же деле они представляют собой обычную карусель - движение есть, а изменений нет. А осью этой карусели является "Происхождение видов путем естественного отбора" как самая крупная веха, остановившая развитие практически готовой реальной эволюционной концепции, созданной Дарвином» [26, с. 6]. Здесь он имеет в виду гениальную работу Дарвина "Происхождение человека и половой отбор" [6] и считает, что коммуникативность организмов, выбор полового партнера могут заменить теорию естественного отбора. Он пишет, что «при осознании этого действительного природного фактора неосознанного выбора полового партнера - отпадает необходимость доказывать сомнительную реальность самого естественного отбора. Природа организма реализует взаимодействие особей как потенциальный фактор улучшения биологического вида, результатом которого становится "согласованное" и направленное изменение генома» [26, с. 6-7]. С таким заключением не возможно согласиться. Не отрицая роли полового отбора и фактора коммуникативности в эволюции ряда типов тасонов, по существу можно задать лишь один вопрос: а у организмов с бесполым размножение или у растений, когда нет выбора партнера - эволюция не происходит?
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА
В книге "Происхождение человека и половой отбор" Дарвин обосновывает происхождение человека от какого-то общего предка из семейства гоминид. До Дарвина мысль о том, что человек наравне с другими видами является потомком какой-либо древней низшей и вымершей формы вовсе не нова. К такому заключению в свое время пришел Ж.Б. Ламарк, и этой позиции придерживались известные ученые - современники Дарвина -Уоллес, Гексли, Лайель и др.
Т. Гексли убедительно показал, что анатомически гоминоиды почти не различаются с человеком. Эта разница ощутимо меньше, чем расхождение между высшими обезьянами и низшими приматами. По группам крови, структуре белков наблюдается практически полное сходство у человека и шимпанзе. Не менее поразительное сходство обнаруживается при анализе хромосомного набора человека и высших приматов. У шимпанзе, гориллы и орангутана 24 пары хромосом, а у
человека 23. Это связано с тем, что благодаря слиянию двух акроцентрических хромосом гаплоидный набор кариотипа человека уменьшился на одну хромосому. Таким образом, хромосома 2, вторая по размеру в геноме человека, появилась в результате слияния двух средних хромосом обезьян. Хромосомный пейнтинг двух плеч второй хромосомы человека соответствовал чередованию полос на двух хромосомах обезьян. Современные данные по геномике показывают, что по не-кодирующим последовательностям ДНК сходство человека и шимпанзе составляет 98,4 %, в то время как общность генов человека и птиц не более 10 %, а с другими высшими млекопитающими 30-40 %.
В настоящее время точно установлено, что разветвление шимпанзе и человека от общего предка произошло 5-10 млн лет назад. Пять миллионов лет - это большой промежуток времени, но эволюция измеряет время не в годах, а в поколениях, а это уже составит 300 000 поколений.
На извечный вопрос, что делает нас людьми, блестящий экспериментатор и аналитик, молекулярный генетик Е.Д. Свердлов отвечает "Знание последовательности генома шимпанзе позволяет рассматривать данные по вариабельности генома человека с точки зрения эволюции. Теперь можно определить древнее состояние этой вариабельности и попытаться найти следы позитивной селекции, которая происходила с какими-либо генами человека после разделения двух видов" [19].
НЕКОТОРЫЕ МОДЕЛИ И КОНЦЕПЦИИ ЭВОЛЮЦИОННОЙ КИБЕРНЕТИКИ
Теория естественного отбора Ч. Дарвина лежит в основе не только эволюции биологических систем, но и эволюции физических и химических структур. Об этом свидетельствуют многочисленные публикации, в которых рассматриваются модели и концепции эволюционной кибернетики. Наиболее полно и обоснованно они изложены в работах [18, 20, 27, 28 и др.] В.Г. Редько в своей книге "Эволюция, нейронные сети, интеллект" обращает внимание на то, что «в процессе биологической эволюции возникли чрезвычайно сложные и вместе с тем удивительно эффективно функционирующие живые организмы, эффективность, гармоничность и согласованность работы "компонент" живых существ обеспечивается биологическими
управляющими системами. Но каковы эти управляющие системы? Как и почему они эволюционно возникли? Какие информационные процессы обеспечивают работу этих управляющих систем?» [18]. Подобных вопросов очень много, и они решаются формирующейся научной дисциплиной - эволюционной кибернетикой, предметом исследования которой может являться "теоретический анализ эволюции биологических систем обработки информации и кибернетических свойств живых организмов".
По мнению В.Г. Редько, на сегодняшний день существует ряд содержательных моделей возникновения молекулярно-генетических информационных систем, позволяющих найти подходы к исследованию интригующей проблемы - как возникла жизнь на Земле:
- квазивидов (М. Эйген), характеризующая возможный процесс эволюционного возникновения самых простейших макромолекул (цепочек РНК), кодирующих наследственную информацию;
- гиперциклов (М. Эйген и П. Шустер), в которых к цепочкам РНК добавляются ферменты, выполняющие определенные каталитические функции и вместе с цепочками РНК формирующие целостную систему кооперативно взаимодействующих макромолекул;
- сайзеров (В.А. Ратнер и В.В. Шамин), которые как гиперциклы, представляют собой макромолекулярные самовоспроизводящиеся системы взаимодействующих полинуклеотид-ных цепочек и ферментов, но по структуре значительно ближе к живым клеткам, чем гиперциклы;
- адаптивного сайзера (В.Г. Редь-ко) - модель возникновения простейшей системы управления, возникновения адаптации "протоорганизма" к переменной внешней среде [18].
Физикохимик Эйген, в известном смысле, сводил химию к биологии. Он выдвинул концепцию образования упорядоченных макромолекул из неупорядоченного вещества на основе матричной репродукции и естественного отбора. Он исходил из того, что дарвиновский принцип естественного отбора -единственный понятный нам способ создания новой информации (это физическая величина, отражающая меру упорядоченности системы). Если имеется система самовоспроизводящихся единиц, которые строятся из материала, поступающего в ограниченном количестве из
единого источника, то в ней с неизбежностью возникает конкуренция и, как ее следствие, естественный отбор [27].
По мнению А.А. Малиновского, Эйгену "всего-навсего" осталось найти реальный класс химических реакций, компоненты которых вели бы себя подобно дарвиновским видам, т.е. обладали бы способностью "отбираться" и, соответственно, эволюционировать в сторону увеличения сложности организации.
Предшественником Эйгена является биохимик Г. Кастлер [29], проанализировавший поведение системы нуклеиновых кислот в рамках теории информации. Он пришел к выводу, что новая информация возникает в системе, только если в ней происходит случайный выбор (методом "тыка") с последующим запоминанием его результатов, а не целенаправленный отбор наилучшего варианта [27].
По Дж. фон Нейману, способность к самовоспроизведению принципиально зависит от сложности организации. На низшем уровне сложность является вырождающейся, т.е. каждый автомат способен воспроизводить лишь менее сложные автоматы [30].
По справедливому замечанию Е.Д. Свердлова, "законы физики и химии остаются решающими (круциальными) в биологии, но за пределами этих законов биологические обобщения (за исключением, может быть, естественного отбора), возможно, должны быть по необходимости условными, вследствие эволюции и вследствие исторических случайностей, от которых зависело и появление жизни, и ее усложнение" [19].
Реальный прорыв в решении проблемы эволюции биологических систем связан с приложением к проблеме возникновения жизни теории самоорганизующихся систем (СС обладает способностью корректировать свое поведение на основе предшествующего опыта). Основателем этого направления является Лауреат Нобелевской премии И.Р. При-гожин - создатель альтернативной, неравновесной термодинамики. Согласно теории, разрабатывавшейся Пригожиным, развитие любой системы происходит в некотором канале "эволюции", когда заранее и однозначно определены пути развития. Но "каналы" исчерпывают себя; развиваться по этим правилам система не может, и тогда она вступает в "точку бифуркации", в которой происходит поиск нового "канала эволюции". При этом
система распадается на составные элементы, часть из которых гибнет, а часть необратимо изменяется, а способ новой "сборки" целого определяется тем, каков будет новый "канал эволюции" [31].
В полувековой дискуссии о теории естественного отбора Ч. Дарвина, на наш взгляд, реализуется принцип "бритвы Оккама": "Не умножай сущностей сверх необходимого". «Применительно к правилам научного исследования, - справедливо заключает К.Ю. Есь-ков, - это означает следующее: выбирая одну из нескольких гипотез, объясняющих некое явление, надо начинать с самой простой из них, и только убедившись в том, что она не "работает", переходить к боле сложной, повторяя эту процедуру до тех пор, пока не будет найдено простейшее удовлетворительное объяснение» [27, с. 275].
КРЕАЦИОНИЗМ
Наиболее значимым антиэволюционным течением современности является креационизм - учение о создании мира Творцом (Creator), учения, отвергающего роль естественного отбора как ведущего фактора эволюции.
Ч. Дарвин относился к религии и вере весьма деликатно. Рассуждая о боге в одной из глав своего гениального труда "Происхождение человека и половой отбор" он отмечал: "Этот вопрос не имеет, конечно, ничего общего с великим вопросом, существует ли вообще творец и управитель вселенной, -вопрос на который отвечали утвердительно некоторые величайшие из когда-либо живших умов. ... Когда важнейшие свойства ума, воображение, удивление, любопытство вместе с некоторой долей рассуждающей способности достигли известной степени развития, человек должен был придумать какое-нибудь объяснение для проявления жизни" [6].
Блестящим очерком истории возникновения креационизма, принципов и тенденций развития, я бы даже сказал экспансии, является статья Ю.А. Жданова и Е.П. Гуськова "Проблемы креационизма или крах теории эволюции?" [32]. Авторы выделяют несколько видов креационизма:
- библейский - тексты, повествующие о происхождении живых существ в канонических изданиях;
- классический, утвердившийся в XIX в., его создателями считают Карла
Линнея и основателя палеонтологии Жоржа Кювье;
- религиозный, основанный в 70-х годах XIX в. [31, с. 8-10].
Наиболее агрессивным по отношению к теории эволюции сегодня является именно религиозный креационизм, в том числе фундаменталистский.
Экспансия креационизма в мире, особенно в Америке, очень подробно и концентрированно представлена в одной из последних книг известного британского биолога-эволюциониста и популяризатора науки Р. Докинза - "Бог как иллюзия" [33]. В ней он показывает, что многолетняя оппозиция теории эволюции сегодня активна как никогда, особенно в США: ". уровень религиозности в Америке нынче поистине ошеломляет. ...Шутить над религией сейчас почти также опасно, как жечь национальный флаг в штаб-квартите организации Американского легиона" [33, с. 17]. Используя большое число источников (список насчитывает несколько сотен) - как религиозной, так и атеистической направленности, Р. Докинз убедительно показывает, что естественный отбор и подобные научные теории объясняют мир лучше, чем "гипотеза бога", по которой мир был спроектирован высшим разумом.
К сожалению, сегодня и в нашей стране маятник отношения к эволюционному учению качнулся в обратную сторону. "Среди православных священников и писателей вновь ожило мнение, что эволюционное учение противоречит библейскому рассказу о шести днях творения. Вновь, вслед за протестантскими фундаменталистами, оживает стремление к буквальному пониманию библейского повествования. Вновь кажется унизительным для человека происхождение его не из праха земного, а от обезьяноподобных предков. <. > Имеется явное стремление ввести эти псевдонаучные представления в школьный курс. В печати появились издаваемые большими тиражами книжки и брошюры, критикующие современное представление об эволюции, а порой и вовсе отрицающие последнюю. Раздаются голоса о преподавании предметов с православным уклоном" [34].
Ярким тому примером является книга для учителей С.В. Веретенниковой, изданная в 2009 г., в которой автор, рассуждая о духовно-нравственном компоненте и связывая его с вопросом о личности, приходит
к абсурдному выводу, что «дарвинизм, как он понимается последователями Ч. Дарвина, отрицает личность, признавая лишь тело человека и рассудок. Неслучайно, именно на этой "почве" родились евгеника, социальный дарвинизм, фашизм» [35]. Более того, странно слышать из уст профессионального биолога В.К. Жирова, опубликовавшего свою статью в научном журнале, тезис о том, что хищничество и паразитизм в живой природе как способ питания являются продуктами грехопадения [36]. На самом деле автотрофность и гетеротрофность являются естественными законами природы. Дикая природа находится в динамическом равновесии, соответственно, она гармонична - хищник, удовлетворив свою естественную пищевую потребность, остановится.
Подобные домыслы и необоснованные обвинения против теории естественного отбора и самого Ч. Дарвина лживы, звучат кощунственно и целеустремленно направлены против научных знаний. «Наступление креационизма на науку, - утверждают Ю.А. Жданов и Е.П. Гуськов, - даже если оно подвигнуто "святой простотой", имеет конкретную цель превратить Священное Писание из источника духовного оздоровления в учебник природоведения. Эта претензия столь же бессмысленна, как и рекомендация использовать Книгу Чисел Ветхого Завета в качестве руководства по математике» [32, с. 19]. Действительно, наука не может быть советской или православной, или католической, а может быть лишь честной и объективной.
В настоящее время экспансия креационизма приняла такой размах, что Парламентская ассамблея Совета Европы приняла резолюцию, в которой настоятельно призывает государства-члены Совета Европы твердо противостоять преподаванию креационизма как дисциплины, имеющей такой же научный статус, что и теория эволюции, а также продвигать преподавание эволюционизма как фундаментальной научной теории в рамках школьной учебной программы [37].
Р. Докинз, защищая теорию эволюции от фундаменталистов и креационистов, ссылается на то, "что подтверждающих эволюцию фактов головокружительно много". Его "безмерно огорчает неспособность оппонента их увидеть - или, еще чаще, нежелание оппонента даже взглянуть на них, потому что они противоречат его священным книгам. ...
Как много теряют эти несчастные фундаменталисты и их последователи! Правда об эволюции, как и многие другие научные открытия, невероятно увлекательна, потрясающа и прекрасна; умереть, так и не узнав о ней ничего, представляется мне настоящей трагедией!" [33, с. 396-397].
Суть эволюционной теории Ч. Дарвина и ее значение для научного знания Р. Докинз характеризует так: "Только подумайте: на одной, возможно, единственной во Вселенной, планете молекулы, соединяющиеся обычно в объекты, не превышающие по сложности обломок камня, образовали объекты, по размеру сходные с обломками камней, но настолько сложные, что они оказались способны бегать, прыгать, плавать, летать, видеть, слышать, ловить и поедать другие похожие сложные объекты; а некоторые из них научились даже думать, чувствовать и влюбляться друг в друга. Сегодня мы понимаем, как это произошло, но не понимали до 1859 года.
<...> Ухватившись за края узкой прорези паранджи, Дарвин разорвал ее, и внутрь хлынул такой поток ошеломляюще новых, возвышающих человеческий дух знаний, какого до него человечество, возможно, не знало — сравню с ним разве что сделанное Коперником открытие, что Земля — это не центр мироздания" [33, с. 511-512].
И, словно аккумулируя мысль Р. Докин-за, Ю.А. Жданов и Е.П. Гуськов дают очень четкую формулировку дарвиновского открытия: "Дарвин провел удачную смену караула, выселив за пределы Природы Творца, Мировой Дух, и прочую нематериальную непроверяемую и недоказываемую Причину, заменив их простым постулатом - все сущее создано отбором, а отбор осуществляет все сущее" [5, с. 18]. И с этим трудно не согласиться!
ЛИТЕРАТУРА
1. Дарвин Ч. Происхождение видов путем естеств. отбора или сохранение избранных пород в борьбе за жизнь // Ч. Дарвин. Полное собрание сочинений: В 4 т. Т.1. Кн. 2 / Под ред. проф. М.А. Менз-бира, пер. с англ. проф. А.К. Тимирязева, проф. И.А. Петровского, проф. М.А. Мензбира и проф. А.П. Павлова. М.; Л.: Госиздат, 1926. 466 с.
2. Дарвин Ч. Полное собрание сочинений: В 4 т / Под ред. проф. М.А. Мензбира. Т. 1. Кн. 1: Автобиография Ч. Дарвина / Пер. с англ. проф. К.А. Тимирязева. Путешествие вокруг света на корабле "Бигль" / Пер. с англ. Е. Бекетовой; под.
ред. проф. А.Н. Бекетова. М.; Л.: Госиздат, 1925. 428 с.
3. Дарвин Ч. Изменение животных и растений в домашнем состоянии. М.-Л.: ОГИЗ - Сельхозгиз, 1941. 620 с.
4. Салли Лерман. Взгляд христианина на эволюцию // В мире науки. 2009. № 2. С. 16-17.
5. Гуськов Е.П. Проблемы дарвинизма // Научная мысль Кавказа. 1995. № 4. С. 15-26.
6. Дарвин Ч. Происхождение человека и половой подбор // Ч. Дарвин. Полное собрание сочинений: В 4 т. Т. 2. Кн. 1 / Под ред. проф. М.А. Мензбира, пер. с англ. проф. И. Сеченова. М.; Л.: Госиздат, 1927. 624 с.
7. Гуськов Е.П. Коммуникативность как фактор органической эволюции // Научная мысль Кавказа. 2005. № 1. С. 3-17.
8. См.: Трут Л.Н. Доместикация животных в историческом процессе и эксперименте // Вестник ВОГИС. 2007. Т. 11. № 2. С. 273-289.
9. Jenkin F. The Origin of Species // The Nort British Review. 1867. Vol. 46. June. P. 277-318.
10. Четвериков С.С. О некоторых элементах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики (1926) // Классики советской генетики. Л.: Наука, 1968. С. 133-170.
11. Wright S. The Role in evolution of Mutation, Inbriding, Crossbriding and selection // Proc. 6th Int. Congress Genetics. 1933. Vol. 1.
12. Шмальгаузен И.И. Пути и закономерности эволюции. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1940. 231 с.
13. Lawton Graham. Uprooting Darwin's Tree // New Scientist. 2009. 24 January. P. 34-39.
14. Тимофеев-Рессовский Н.В. Генетика, эволюция, значение методологии в естествознании. Лекции, прочит. в Свердловске в 1964 году. Екатеринбург: Токмас-Пресс, 2009. 240 с.
15. Малиновский А.А. Тектология. Теория систем. Теоретическая биология. М.: Эдитриал УРСС, 2000. 448 с.
16. Франк-Каменецкий М.Д. Век ДНК. М.: КДУ, 2004. 240 с.
17. Бородин П.М. Перечитывая "Происхождение видов" // Природа. 2009. № 3. С. 4-12.
18. Редько В. Г. Эволюция, нейронные сети, интеллект. Модели и концепции эволюционной кибернетики. Изд. 6-е. М.: Книжный дом "ЛИБРОКОМ", 2009. 224 с.
19. Свердлов Е.Д. Взгляд на жизнь через окно генома: В 3 т. Т. 1: Очерки структурной молекулярной генетики / Ин-т молекулярной генетики РАН. М.: Наука, 2009. 526 с.
20. Лукашов В.В. Молекулярная эволюция и филогенетический анализ.- М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. 256 с. С. 36.
21. Шильник Л. Разумное животное. Пикник маргиналов на обочине эволюции. М.: НЦ ЭНАС, 2007. 360 с.
22. Волошина М.А. Иерархичность генетических программ и эволюция // Философия науки. 2005. № 3. С.115-126.
23. Северцов А.С. Эволюционный стазис и микроэволюция. М.: Товарищество научных изданий КМК; Авторская Академия, 2008. 176 с.
24. Waddington C.H. The strategy of the genes. L.: Allen and Unwin, 1957.
25. Животовский Л.А. Наследование приобретаемых признаков: Ламарк был прав // Химия и жизнь. 2003. № 4. С. 22-26.
26. Гуськов Е.П. Коммуникативность как фактор органической эволюции // Научная мысль Кавказа. 2005. № 1. С. 3-17.
27. Еськов К.Ю. Удивительная палеонтология: история Земли и жизни на ней. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2007. 312 с.
28. Костерин О.Э. Дарвинизм как частный случай "бритвы Оккама" // Вестник ВОГИС. 2007. Т. 11. № 2. С. 416-431.
29. Кастлер Г. Возникновение биологической организации. М.: Мир, 1967. 90 с.
30. Нейман Дж. фон. Избранные труды по функциональному анализу: В 2 т. Серия Классики науки: Пер. с англ. М.: Наука, 1987. 376 с. + 370 с.; Он же. Математические основы квантовой механики. М.: Наука, 1964. 366 с.
31. Пригожин И.Р., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М.: Едиториал УРСС, 1986. 312 с.
32. Жданов Ю.А., Гуськов Е.П. Проблемы креационизма, или крах теории эволюции? // Научная мысль Кавказа. 2003. № 1. С. 7-20.
33. Докинз Р. Бог как иллюзия. М.: КоЛибри, 2009. 560 с.
34. Корочкин Л.И., Евгеньев М.Б. Эволюционизм и "научный креационизм". М.: МИОО, 2003. 102 с.
35. Веретенникова С.В. Духовно-нравственный потенциал биологического образования: Книга для учителя. Воронеж, 2009. 264 с.
36. Жиров В.К. Человек и биологическое разнообразие: православный взгляд на проблему взаимоотношений // Вестник Мурманского государственного технического университета. 2008. Т. 11. Вып. 4. Философские науки. С. 609-626.
37. Опасность креационизма для образования. Резолюция № 1580 (2007) Парламентской ассамблеи Совета Европы // Кентавр (науч.-попул. прилож. к "Новой газете"). 2008. № 13. С. 3.
12 августа 2010 г.
