Что движет эволюцией человека. Предсказать, как пойдет эволюция людей, невозможно

// Любищевские чтения, 2006 (сборник докладов) Современные проблемы эволюции. Ульяновск, 2006, с. 104-114.

Идея отбора опровергнута опытом. Какой фактор движет эволюцию?

Ю.В. Чайковский

Как известно, Ч. Дарвин ввел понятие естественного отбора по аналогии с искусственным отбором, не имея ни одного примера реального действия естественного отбора в природе. Он заявлял, что появление даже одного примера эволюции без отбора будет «сильнейшим ударом» для его учения, однако позже сам приводил такие примеры и всё же не менял основу учения, а лишь уверял, что во всех остальных случаях отбор действует. Правда, под конец жизни он разочаровался в своем детище и в последние 6 лет жизни отошел от эволюционной темы, но на судьбу учения это не повлияло: сообщество приняло его на веру.

Ни одно из ключевых возражений против принципа естественного отбора никогда не получило со стороны дарвинистов рассмотрения по-существу. Надо было рассмотреть аккуратно (с числами и графиками, с демонстрацией исходной и итоговой изменчивости) хотя бы один пример эволюционного приобретения, чтобы убедиться, что оно произошло именно под действием отбора, но этого никогда никем сделано не было. Все немногочисленные «доказательства естественного отбора» демонстрируют либо искусственный отбор, либо просто сдвиг генных частот. В остальных же случаях термином «естественный отбор» пользуются для обозначения всякого изменения, которому удается придумать полезность.

Но ведь по сути то же самое делали и делают сторонники иных учений: богословы видят в полезном свойстве проявление высшего разума, а ламаркисты – итог активности особей. Нужны не толкования, а опыты.

Впоследствии критики дарвинизма привели множество примеров эволюции без отбора и даже против отбора (например, гениталии пятнистой гиены, рожающей через клитор – И.И. Шмальгаузен объяснял отбором и это , но то была уже пародия на теорию [ 8 , с. 154]).

Критики сформулировали общее положение: отбор в принципе неспособен вести прогрессивную эволюцию (усложнение организмов), однако может служить для второстепенных эволюционных процессов (выбраковка негодных, простейшие очень эффективные улучшения, распределение видов по зонам обитания). Наиболее четко эту линию (как выяснилось, тоже чисто умозрительную) проводил А.А. Любищев.

В данном ключе написаны и мои прежние работы, в том числе книга «Эволюция» . Анализу возможностей отбора там посвящена основная часть главы 5, где получен вывод, что отбор слабо выгодных признаков невозможен. Из этого сделано заключение, что отбору могут подвергаться только «кванты селекции», т.е. приобретения, возникающие сразу как целое, резко повышающие выживаемость и размножаемость их обладателей. Приведены примеры свойств, которые можно счесть квантами селекции, однако ни для одного из них мною не приведено доказательств того, что оно действительно распространилось в силу большей размножаемости его обладателей. Другими словами, реально было показано отнюдь не «только», а «если могут, то только ». Этим я повторил главную логическую ошибку Дарвина, что в наше время непростительно.

На самом деле следовало сказать: «если отбор и возможен, то лишь отбор квантов селекции» и заняться поиском доказательства или опровержения этой возможности. Оказывается, опровержение давно известно.

Отбор опровергнут фактами еще при Дарвине

После выхода книги мне попала в руки книга писателя Мориса Метерлинка (автора знаменитой «Синей птицы») «Тайная жизнь термитов» (1926) . В ней красочно описано то, что было известно еще Дарвину. Как раз в 1850-е годы стали в массе поступать сведения о тропических термитах – общественных насекомых, которые живут весь год в закупоренных термитниках, бесполые, слепые и бескрылые; но раз в году из термитника вылетает зрячее крылатое половое поколение, самцы и самки. Это похоже на пчелиный рой, но есть два принципиальных отличия.

Во-первых, самок много, а во-вторых, в момент завершения спаривания все особи термитов теряют крылья и, беспомощные, тут же становятся жертвой множества хищников. Термиты очень привлекательны как пища, легко заметны и беззащитны, поэтому выедаются мгновенно, и лишь около одной пары на тысячу ускользает от гибели. Это значит, что самою природой из века в век ставится селекционный опыт: если есть вариации съедобности и они могут отбираться, то несъедобные должны вытеснить остальных. Такова логика дарвинизма, на которой построено всё учение.

Полторы тысячи видов (сотни термитников в каждом) дают достаточный материал для реализации изменчивости. Поскольку несъедобность может быть достигнута многими и притом очень простыми способами (известны примеры несъедобности за счет замены одной аминокислоты в одном белке), а эффективность отбраковки очень высока, то несъедобность должна достигаться быстро. Поэтому она оказывается идеальным примером кванта селекции.

Но на деле никакого появления несъедобных не происходит, следовательно, «отбора на несъедобность» здесь нет. Тем самым, идея отбора опровергнута прямым массовым наблюдением . Тем более, нет оснований допускать ее в менее ясных ситуациях. Пора (с опозданием почти на полтора века) сделать выводы.

Первый: невозможно изменять одних путем поедания других. Для получения эволюционного эффекта надо действовать не на гибнущих, а на остающихся. На эту логическую ошибку критики указывали не раз.

Более конкретно: напрасно была без опыта принята как ведущий принцип та мысль, что путем изменения размножаемости можно изменить какие-либо свойства организмов. Из того факта, что эволюционный успех может повлечь лучшую размножаемость, никак не следует обратное – что лучшая размножаемость влечет эволюционный успех. Наоборот, сама по себе она беспомощна (данный факт известен как эффект саранчи ). Никакого изменения свойств за счет лучшей размножаемости никто не наблюдал, связь всегда додумывают. Размножаемость как одно из следствий успеха жизнедеятельности очевидна, но как его причину ее надо доказывать, что пока не сделано и даже не объявлено как задача.

Второй: если так, то надо принять как логическую возможность, что эволюционно успешные варианты вполне могут размножаться плохо – лишь бы размножаемость никогда не падала ниже некоторого уровня. Примеров известно много. Например, новые формы часто остаются малочисленными в течение миллионов лет, но продолжают усложняться.

Третий: принятие учения сообществом до получения конкретных примеров обратило его в доктрину, а доктрина, которая принята и преподается, может вообще не нуждаться в обосновании. Таковы, например, плановая экономика прежде и рыночная – ныне.

Четвертый: в основании любой теории всегда лежат чёткие опыты или наблюдения. В дарвинизме их нет, следовательно, он не теория и не основа для теории. Он мог считаться гипотезой, пока не был опровергнут данными о термитах и им подобными. Разумеется, можно строить самоуспокоительные фразы о том, что уничтожение почти всех половых особей зачем-то выгодно виду, но это будет вовсе не теория естественного отбора. Это – указание на потребность в теории самоорганизации экосистем.

Экологически ситуация с термитами вполне ясна: выеданием половых особей здесь обеспечивается баланс экосистемы (таким путем термитник выбрасывает в окружающую среду биомассу, полученную при потреблении подземной пищи). Если одной выживающей пары на тысячу хватает для существования вида, то нужды в появлении несъедобности нет. Вспомним, что термитник живет неопределенно долго и в размножении (в появлении других термитников) всё это время не нуждается. И наоборот: если возникнет несъедобная популяция, она распространится, словно стая саранчи, и подорвёт базу собственного существования.

Сказанное не имеет отношения к отбору. Более того, термитник очевидным образом вписан в экосистему вопреки отбору : согласно дарвинизму, неопределенная изменчивость существует всегда, а более плодовитые варианты должны вытеснять менее плодовитые, если они занимают ту же экологическую нишу; здесь же ничего этого нет (ни у одного из многих видов тропических термитов). Можно было бы сказать, что механизм естественного отбора здесь выключен, если бы имелся хоть один аккуратный пример того, что таковой механизм бывает включён. Полутора веков бесплодного ожидания достаточно, чтобы усомниться, что такой пример появится. Пока его не имеется, вернее будет сказать, что механизма естественного отбора вообще не существует , что естественный отбор – неудачная выдумка. Она – феномен социальной психологии.

Эволюция без отбора

Фундаментальная ошибка как дарвинистов, так и их критиков (в том числе моя), была в том, что различие в размножаемостях было без опытного обоснования сочтено движущим фактором эволюции. В действительности высокая размножаемость сама по себе («эффект саранчи») никогда к эволюционным новациям не ведет, на что обратил внимание биофизик В.Л. Воейков (см. [ 8 , с. 83]). Эволюцию движет нечто иное.

Существует феномен селекции (неудачно называемый после Дарвина искусственным отбором), сельскохозяйственной процедуры, при которой судьба избранных определяется не их размножаемостью, а их желательными для селекционера качествами. Избранный вариант может быть вообще неспособным к самостоятельному размножению (культурные сорта плодовых деревьев), но успешно завоёвывать ареал. Селекция никогда не связана с конкуренцией. Это сказано и в моей книге.

Единственный известный мне достоверный пример селекции в природе – рост клона иммунокомпетентных клеток – как раз таков: клон растет не за счет лучшей, чем у других клонов, размножаемости, а путем смены способа размножения . Смена всем известна: иммуноциты делятся впятеро медленнее бактерий, однако клон иммуноцитов растет быстрее колонии подавляемых бактерий – но не принимается во внимание.

Процедуре избирательного лавинообразного размножения следует дать название, не содержащее слова «отбор» (selection ), поскольку слишком прочна его связь с дарвинизмом, а исходное значение (сознательная сельскохозяйственная процедура) утеряно. Предлагаю термин расплод .

Расплод , согласно словарю В.И. Даля, есть отглагольное существительное от глагола расплодить ; тем самым, оно исходно означает процедуру получения массового потомства избранного селекционером варианта. Оно соответствует латинскому слову proseminatio и английскому the breeding . Именно так представлял себе эволюцию молодой Дарвин прежде, чем ввел термин «естественный отбор»: по его тогдашнему мнению, эволюцию ведет всевидящее «Существо», выбирающее и размножающее нужный вариант из числа поставляемых изменчивостью [ 8 , с. 38].

То, что мы наблюдаем при завершении акта иммуногенеза, это как раз расплод. То же самое, по всей видимости, являет собой быстрая эволюция в опытах Г.Х. Шапошникова с тлями . Тот факт, что расплод здесь не имеет отношения к редкой изменчивости, ясно показал В.Б. Сапунов, в опыте которого эволюционный эффект достигнут за два поколения (см. ): нужное изменение возникает сразу у многих.

Антонио Лима-де-Фариа был прав, назвав свою книгу «Эволюция без отбора», но его правота стала ясна мне только теперь. После этого очевидно, что все попытки синтезировать дарвинизм еще с чем-то бессмысленны – по крайней мере, пока не будет доказано наличие естественного отбора хотя бы на одном объекте, но аккуратно. Хорошо было бы построить теорию вообще без упоминания этого термина, однако он слишком въелся в язык науки, поэтому еще долго придется разъяснять, что именно действует там, где тот или иной автор применил слово «отбор». Например, в хорошо продуманной эволюционной схеме А.Г. Зусмановского тройка «зондирование – подкрепление – отбор»вполне может оказаться реально работающей, если слово «отбор» окажется означающим процедуру вроде расплода. То есть: активной заменой ненужного на нужное, текущей быстро и без сравнения размножаемостей вариантов.

Что же движет эволюцию?

Движущий фактор называли по-разному, и надо выявить то, что было общим у всех авторов, видевших нужду в таком факторе. Сперва воспользуемся тем, что сказано выше. Полный отказ от идеи естественного отбора побуждает искать нечто конструктивное в тех самых явлениях, которые навели Дарвина на мысль искать в природе аналог искусственного отбора. Мысль его оказалась неконструктивной, но всё же полезна тем, что отмечено два явления: стремление особей увеличить численность (оставить более двух детей на пару родителей) и изменчивость (дети всегда чем-то отличны от родителей). Это дватипа активности – особей и их генов.

Но ведь и у Ламарка активность особи есть движущий фактор эволюции. Активностью является и «жизненный порыв» Бергсона, и движущие принципы прочих авторов, начиная с Мопертюи, который назвал его химическим термином «сродство». Вот отсюда, по-моему, и надо двигаться.

Через всю историю европейской мысли, от Аристотеля и Клеанфа, проходит та мысль, что мир существует и развивается за счет своей активности. Физика как наука о неживой природе приняла свою классическую форму именно тогда, когда признала свои типы активности (сила, поле, энергия), отделив их от активности живого. Поле часто принимает форму сродства, т.е. сближения объектов (гравитация, притяжение электрона к протону). Борьба физики Ньютона (поле) с физикой Декарта (вихри частиц) была борьбой за право видеть активность материи как таковую.

Противники идеи поля отказывались признать гравитацию на том основании, что “тело не может действовать там, где его нет”. Это звучало очень убедительно, но оказалось заблуждением. Сторонники Ньютона победили, когда понятие поля стало привычным, а привычным оно стало потому, что позволяло получать практические результаты, и тем постепенно привлекло ученых. (Наоборот, вихревая физика Декарта была тогда способна лишь на произвольные толкования, такие же, как ныне в дарвинизме.) Через 200 лет то же повторилось с полями, вводимыми в квантовой теории: сами по себе они неочевидны, но ведут к работающей теории.

Бытует афоризм: “квантовую физику нельзя понять, к ней надо привыкнуть”. Привыкнув, физики овладели ею. Полагаю, та же участь ждет идею активности живого. Биология лишь вступает на путь, пройденный физикой и химией, и пройти его, по-видимому, необходимо.

Активность – это движущая сила, а сила действует в каком-то поле (по крайней мере, в физике и химии). Биологические поля вводились и обсуждались многократно, и можно напомнить важную в этом роль Любищева , но научным сообществом так и не приняты, хотя взамен до сих пор не предложено ничего. Мне представляется, что сопоставление каждому типу активности своего типа поля (если таковое удастся) сможет прояснить ситуацию. Напомню, что прежде многим физикам казалось, что поле тяжести – фикция, удобная для описания непонятных явлений, что в будущем ее удастся заменить потоком частиц, но прошло триста лет, и теперь никто, кажется, так не считает. Несколько типов полей признаны ныне в качестве исходных понятий, через которые можно понять всё остальное.

Даже самые яростные противники идеи биополя (например, Л.И. Корочкин) признают, что развитие зародыша определяется такими полями, как расположение клеток и концентрации веществ. Сколько типов таких полей существует? Какими активностями они проявляются?

Введение новых типов полей и сил можно рассматривать как усложнение используемых типов активности материи. Существенно, каким образом химия ввела свои типы активности (валентность, химический потенциал и др.): они вроде бы должны быть выведены из физических типов активности, но эта задача так и осталась общим пожеланием, фактически же они вводятся независимо от атомной физики, как первичные. Аналогично с активностью живой материи: задачу ее выведения из физико-химической активности ставить можно (что делает Воейков), однако на деле все свойства активности живого приходится вводить как самостоятельные.

Феномен активности живого известен всем культурам в форме признания души организмов. Начиная с ботаника Цезальпина (XVI в.) говорят и о душе растения. Начиная с Мопертюи, активность живого сопоставляют с химической активностью (у него – со сродством), а начиная с Эразма Дарвина, все концепции эволюции так или иначе рассматривают активность как фактор эволюции.

Ламаркизм основан на двух типах активности: активность особи и стремление к прогрессу; активность ли это молекул, клеток, особей или таксонов – не говорится. Частным случаем этой активности является стремление удовлетворить потребность (в том смысле, какой придает этому термину Зусмановский ).

Жоффруизм , понимаемый в смысле , вводит собственную активность зародыша как фактор эволюции. На ранних стадиях развития основной формой активности зародыша мне представляется биополе.

Дарвинизм , как сказано, вводит активность в двух видах: как стремление к избыточному размножению (отсюда иногда выводится борьба особей за дефицитный ресурс, а это тоже активность) и как изменчивость наследственного материала , не имеющая определенного направления (случайная). Слово “активность” тут уместнее, чем “случайность”, и заслугой Дарвина надо признать обращение внимания на два вида активности.

Номогенез достаточно равнодушен к идее активности, но все-таки у Л.С. Берга читаем: “Какая причина заставляет организм изменяться в определенном направлении, это пока для нас скрыто... Но замечательно, что организм обладает способностью активно приспособляться к среде, обнаруживая при этом как бы присутствие некоего внутреннего регулирующего принципа”, причем “развитие идет, нередко вопреки внешним условиям, в определенном направлении в силу внутренних конституционных причин, связанных с химическим строением протоплазмы” .

Если ни одна концепция не обходится без идеи активности живого, то разумно ввести ее в явной форме, чтобы сделать все нужные следствия. Расплод – тоже итог активности (активности генетической системы).

В 1907 году французский философ-эволюционист Анри Бергсон, известный ламаркист, назвал всякую активность живого объекта жизненным порывом (élan vital), и понятие используется до сих пор. Однако термин “активность” предпочтительнее для нашей темы, поскольку подчеркивает универсальность феномена, его господство на всех уровнях – от элементарных частиц, через физику и химию, через жизнь и культуру, до космоса.

Другое дело – считать ли активность живого особой сущностью или пытаться выводить ее из чего-то? В гл. 7 книги можно видеть, что некоторые свойства активности живого можно вывести из химии, но не все. Некоторые оптимистичны – «пока не умеем», но есть и противоположная точка зрения: «нельзя в принципе». Наиболее интересна третья (отнюдь не промежуточная) позиция: активность как живого, так и неживого, вытекает из более общего свойства природы. Это свойство физик и натурфилософ Дж. Бёрджерс (США) называл концептуальной активностью и полагал первичным; даже материя и поле для него вторичны . С этой позиции акт возникновения жизни – неизбежный итог усложнения материи.

Итак, движущим фактором эволюции на всех уровнях можно признать активность. Биологические типы активности, несмотря на всю своеобразность, являются формами этого всеобщего движущего природу начала. На мой взгляд, введение активности как первичного свойства живого столь же уместно, как введение физического поля или химической активности.

Как обычно, есть опасность загнать всё непонятное в новый термин, заменив тем самым исследование природы на игру словами (как это, увы, произошло в дарвинизме). Выход видится мне в том, чтобы чётко оговорить, что в эволюции не является активностью. Ею не является то, с чем активность работает, на что она действует, т.е. сама материя; точнее – всё то, что в ней пассивно. В частности, активностью не является та упорядоченность строения организмов, которую изучает номогенез, столь симпатичный Любищеву. В книге эта упорядоченность названа, вслед за С.В. Мейеном, рефренной структурой разнообразия.

Если нет отбора, то почему организмы приспособленны?

Ответ на этот вопрос Любищев видел так: приспособленность есть частный случай гармонии природы . Понять это куда как сложнее, чем тезис Дарвина (по которому наблюдаемые организмы приспособленны потому, что остальные погибли, и поэтому ненаблюдаемы), но коль скоро тезис фактически обосновать не удалось (он оказался самообманом), то приходится обращаться к трудным вариантам. Любищев полагал, что

«допустимо принятие разных, качественно различающихся целеполагающих начал в природе: разум, интуиция, инстинкт […] я думаю, что даже растениям мы не вправе отказать в принятии целеполагающего начала, бессознательного, качественно отличного от нашего […] В пользу этого говорит огромное количество данных, показывающих, что творчество природы имеет большое сходство с творчеством человека» .

Если так, то понимание процесса приспособления возможно только при новом понимании принципа причинности. Обычная физика, где принцип причинности работает для каждой частицы, оказывается таким же приближением к физике концептуальной активности, как физика Ньютона – к физике Эйнштейна. За последние полвека физика сделала важные шаги по пути отказа от привычного понимания материи (тогда как биологи надеются понять эволюцию в рамках физики XIX века до сих пор), поэтому стоит посмотреть, что же следует из идеи Бёрджерса. Он писал:

«Информацию или множество инструкций, зашифрованных в ДНК клеточного ядра, можно скорее рассматривать как множество стратегий, чем как множество фиксированных программ. Эти стратегии обладают некоторой пластичностью и могут адаптироваться к обстоятельствам... При их реализации вступает в силу дискриминирующая, или концептуальная активность... Стратегии могут вступать в действие одновременно или раздельно под влиянием старших (master) стратегий. Поэтому должны быть формы концептуальной активности разных уровней». И далее: «Я допускаю, что можно рассматривать мутации прежде всего как изменение стратегии . Это изменение может вызываться перемещением определенных групп в ДНК и ферментах и, если оно не деструктивно, оказаться подходящим» .

Во многом он оказался прав: активность в самом деле многоуровнева, а мутации являются, в основном, итогом целенаправленного редактирования РНК . Интуиции Бёрджерса (он был физик-гидродинамик) биолог может лишь позавидовать. Еще Бергсон говорил, что «эволюция есть творчество», и Р.Г. Баранцев тоже уверен: «Творческие способности живого существа проявляются через его активность [...] Внутренний механизм упорядочения, каким бы он ни был, поддерживается, должно быть, потенциалом творческой активности живого вещества» .

Как видим, различные философы приходят к одному: реальность устроена куда сложнее, чем казалось прежде. Эти философские тезы еще предстоит наполнить биологическим содержанием, но уже сейчас видно, что старая философия вела биологию в тупик обманчивой очевидности.

Литература

1. Баранцев Р.Г . Имманентные проблемы синергетики // Вопросы философии, 2002, № 9.

2. Берг Л.С. Труды по теории эволюции. Л., Наука, 1977.

3. Зусмановский А.Г . Биоинформация и эволюция. Ульяновск, 2003.

4. Лима-де-Фариа А . Эволюция без отбора. Автоэволюция формы и функции. М., Мир, 1991.

5. Любищев А.А . Проблемы формы, систематики и эволюции организмов. М., Наука, 1982.

6. Любищев – Гурвич . Диалог о биополе. Ульяновск, 1998.

7. Метерлинк М . Тайная жизнь термитов. М., Эксмо-пресс, 2002.

8. Чайковский Ю.В . Эволюция. М., Центр системных исслед., 2003.

9. Шмальгаузен И.И . Факторы эволюции. М., Наука, 1968.

10. Burgers J.M. Experience and conceptual activity. Cambridge (Mass.), 1965.

Что движет эволюцию?

Идея эволюции не нова. Ее разрабатывали многие исследователи, но только Дарвину удалось сделать так, что о его труде узнали буквально все - пусть даже в самой примитивной форме: мол, человек произошел от обезьяны. Тем самым идея эволюции стала не только научным явлением, но и фактом общественного сознания. Имя Дарвина встало в один ряд с именами Коперника, Галилея, Ньютона и превратилось в один из символов новой науки, свободной от влияния религии.

Идея развития

До опубликования книг Дарвина люди верили в то, что люди и животные были созданы Богом и остались неизменными с момента их творения. Дарвин в «Происхождении видов» доказывал обратное: все живое на Земле развивается и изменяется во времени, восходя от низших форм к высшим. Многие - не только верующие люди - не хотели с этим соглашаться: мол, смешно считать, что у людей и у обезьян - одинаковые предки.

Интересно, что в «Происхождении видов» ничего не говорится о происхождении человека. На 600 его страницах рассказывается о биологических механизмах развития живой природы в целом.

Раскрыть эти механизмы исследователи стремились давно. Французский натуралист Жан Батист Ламарк в своей книге «Философия зоологии» доказывал, что ведущую роль в преобразовании организмов играет функция: интенсивно действующие органы усиливаются и развиваются, не находящие применения - ослабевают и уменьшаются, а самое главное - такие изменения передаются по наследству. Для объяснения этого ученый сформулировал несколько законов. Один из них - «закон упражнения и не упражнения органов». Наиболее известен его пример с жирафами. Жирафам приходится постоянно вытягивать шею, чтобы дотянуться до листьев,

Альфред Уоллес независимо от Дарвина пришел к тем же выводам о ходе эволюции живой природы.

растущих у них над головой. Поэтому их шеи постепенно вытянулись.

Британский публицист Роберт Чемберс в 1844 году опубликовал книгу «Следы естественной истории творения». В ней он представил историю развития жизни от ее возникновения из неорганической материи до постепенной ее эволюции во все более сложные формы, что привело, в конце концов, к появлению человека.

Однако эти теории не привлекли большого внимания ученых и считались дилетантскими.

А Многие газеты и журналы публиковали карикатуры, издеваясь над Дарвином и его теорией.

Открытие «естественного отбора»

В основе теории Дарвина лежат три постулата: биологические виды с течением времени изменяются; происходит это под воздействием естественного отбора; в природе идет жестокая борьба за существование, и выживает тот, кто лучше приспосабливается.

К первому выводу Дарвина привели наблюдения за окаменелостями гигантского ленивца Megatherium и сравнение вьюрков с разных островов Галапагосского архипелага. Он показал, что первоначально эти и некоторые

Первое издание «Происхождения видов».

Ю. ЧАЙКОВСКИЙ, ведущий научный сотрудник Института истории естествознания и техники.

Теория эволюции нередко отождествляется с учением Дарвина. Но можно ли полностью объяснить развитие жизни на Земле на основе предложенного им принципа естественного отбора? Или у эволюции есть другие движущие силы? Специалист по истории естествознания Ю. В. Чайковский продолжает разговор об узких местах дарвинизма и альтернативных эволюционных теориях.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Орхидеи размножаются едва ли не хуже всех цветковых. Их мелкие, как пыль, семена прорастают лишь в том случае, если вступают в симбиоз с почвенными грибами.

Опыление у орхидей затруднено. Эти растения выработали способность долго ждать насекомых-опылителей. К примеру, у тропических орхидей цветок не вянет 3-4 месяца.

У термитов лишь один раз в год на свет появляется поколение, способное летать и размножаться. Однако после образования брачных пар термиты обламывают крылья и становятся совершенно беззащитными перед хищниками.

Жан-Батист Ламарк (1744-1829), создатель первой целостной теории эволюции живого мира, изложенной в книге "Философия зоологии" (1809).

Карл фон Бэр (1792-1876), биолог и физиолог, академик Петербургской академии наук, автор труда "История развития животных" (1828).

Иммуногенез как модель эволюции. Иммунная система, используя всего лишь сотню генов, способна продуцировать огромное разнообразие антител.

В последние несколько лет вновь стали слышны голоса креационистов - тех, кто не признает эволюцию и утверждает, что мир создан Богом в том виде, какой мы наблюдаем ныне. Поскольку отрицать сам феномен эволюции затруднительно, креационисты сосредоточили свой пафос на ниспровержении одного-единственного эволюционного учения - дарвинизма. Им кажется, что падение дарвинизма будет означать падение идеи эволюции вообще. Так ли это?

1. Крах принципа естественного отбора

В предыдущей статье ("Наука и жизнь", № ) уже говорилось, что кроме дарвинизма существуют другие учения, например ламаркизм и номогенез. Говорилось, что естественный отбор (преимущественное размножение успешных вариантов в природе) не может служить общим движущим фактором биологической эволюции.

Во-первых, вне мира бактерий не удалось получить ни одного примера приобретения нового свойства за счет различия размножаемостей. Все "доказательства действия естественного отбора" являют собой описание либо сдвига частот тех свойств, которые уже имелись до начала опыта, либо искусственного отбора, а при нем численное значение размножаемости вообще никакой роли не играет.

Во-вторых, во всех аккуратно исследованных случаях оказывалось, что новые варианты организмов поначалу долгое время размножаются не лучше, а гораздо хуже исходных. Новое формируется не потому, что лучше размножается, а потому, что успевает сформироваться прежде, чем вымрет. Затем новые формы организмов ждут своего часа; известный всем пример - млекопитающие: они сформировались при господстве динозавров и завоевали мир после их вымирания.

В-третьих, то, что удалось получить у бактерий путем различия размножаемостей, говорит о ничтожной мощности отбора: для замены двух аминокислот в белке, бесполезных по отдельности, но полезных вместе, понадобилось 10 13 бактерий (10 триллионов). Даже такое мельчайшее изменение ни на каких иных организмах осуществить нельзя, а большее нельзя и на бактериях.

Примеры были в статье приведены зоологические, поэтому сейчас начну с ботанического. Орхидеи часто называют вершиной эволюции растений, поскольку их цветки поражают красотой и сложностью, а семейство орхидных (ятрышниковых) - самое обширное (35 тыс. видов). И, пока мир растений описывали флористы (ботаники, изучающие, что где растет) и систематики (их интересует классификация организмов), все казалось просто. Однако в ХХ веке за дело взялись физиологи и экологи, и красивая картинка потускнела, а затем распалась.

Орхидеи размножаются хуже всех цветковых, так как не имеют двойного оплодотворения - главного приобретения цветковых. Опыление у орхидей крайне затруднено, а их семена созревают крайне медленно (год или два, как у хвойных), только при содействии грибов-симбионтов, и не имеют эндосперма. Поэтому почти все виды орхидей малочисленны.

Поскольку критерием успеха дарвинизм прокламирует успешность размножения (многочисленность в череде поколений), орхидные надо бы признать маргиналами, кандидатами на вымирание, чего никто не делает. Очевидно, что их прогресс шел помимо преимущества в размножении.

Хуже всего обстоит дело с естественным отбором там, где его больше всего следует ожидать теоретически, - там, где избирательная размножаемость наиболее высока. Оказывается, наиболее жестко отбираемые организмы вовсе не передают новых качеств потомкам. Лучший пример являют тропические подземные термиты.

Можно взять любое руководство по насекомым (например, том 3 "Жизни животных" издательства "Просвещение") и прочесть, что термиты - отряд насекомых (2600 видов), в основном тропических и нацело общественных, то есть живущих огромными колониями, в каждой из которых размножение осуществляет единственная плодущая самка. Большинство видов - подземные, они живут весь год в закупоренных термитниках, бесполые, слепые и бескрылые. Лишь раз в году рождается и вылетает наружу зрячее крылатое половое поколение (или каста) - самцы и самки. Это похоже на пчелиный рой, но есть три принципиальных отличия.

Во-первых, самок тут много. Во-вторых, в момент образования пар все особи обламывают себе крылья (для чего крылья имеют особые приспособления) и, яркие, вкусные и беспомощные (нет никаких средств защиты), тут же гибнут от множества хищников, ждущих их вылета (спасается одна пара из многих тысяч). Зато, в-третьих, выжившая пара сразу основывает новую колонию.

Это значит, что самою природой из века в век ставится жесткий селекционный опыт: если существуют, как гласит дарвинизм, вариации всех свойств, то среди них обязательно должны быть вариации, снижающие съедобность (в широком смысле: крепкие крылья, колючий покров, ядовитость, отпугивающий запах или вкус и т.д.), и они должны отбираться. То есть несъедобные должны вытеснить съедобных - такова логика дарвинизма, на которой построено все учение.

Однако несъедобности у термитов не возникает.

Мало того, что ни в одном из видов подземных термитов никто ее не наблюдал, но, главное, ее с экологической точки зрения и не должно быть: подземные термиты - единственный в тропическом лесу канал, возвращающий отмершую подземную органику в наземный мир. Половое поколение термитов создано, чтобы быть тут же съеденным, и самый суровый отбор в самых идеальных условиях ничего с этим поделать не может. Приспособленность всей экосистемы налицо, но где и в чем могла тут проявиться роль отбора? Точнее: что именно могло тут отбираться? Ведь у экосистемы нет поколений, а значит, она не размножается и отбор экосистем в дарвиновском смысле ввести нельзя. А в каком можно?

В иносказательном: мы ведь в биологии привыкли все полезное называть отобранным, вот и про удачную организацию экосистемы можно сказать, что она отобрана среди менее удачных. Как именно такой отбор протекал, никто сказать не может, но ведь и с обычным отбором свойств организмов ситуация, как мы видели, та же. Он тоже - иносказание.

Беда в том, что никакую теорию на иносказании не построишь, что хорошо видно на дарвинизме: за полтораста лет он не дал практике ни одной полезной рекомендации. В самом деле: все успехи селекционного дела основаны либо на практических приемах, сложившихся до Дарвина, либо на данных генетики, полученных вне эволюционных исследований.

Зато вредных и даже трагических последствий было от господства дарвинизма предостаточно: вспомним хотя бы "борьбу с природой", фашистскую евгенику (идею улучшения своей расы и уничтожения иных) или "творческий дарвинизм" Лысенко. Все разговоры о том, что это были плохие варианты дарвинизма, что якобы есть хорошие, имеют, по-моему, не больше смысла, чем уверения о возможности хорошего коммунизма.

В собственно же эволюционной науке дарвинизм так и не смог выйти за те рамки мелких изменений, в которых работал сам Дарвин. Взгляните в любой курс дарвинизма, наш или западный, и вы увидите то же построение, что в "Происхождении видов": почти весь текст - про мелкую изменчивость (в том числе про замену аминокислот в белках, о чем была речь в предыдущей статье), а собственно эволюции отведена чисто декларативная глава в конце, по существу, не связанная с остальными.

Можно было бы сказать, что отбор на несъедобность у подземных термитов выключен каким-то более мощным фактором (и искать этот выключатель), если бы существовал хоть один ясный пример (с цифрами и графиками, с опытом и контролем), когда естественный отбор включен, то есть когда ясно, что он существует. Но примера, несмотря на полтораста лет уверений в правоте теории, нет. И вряд ли стоит ждать дольше.

Лучше обратим внимание на всеобщность съедобности. Мало того, что все что-то едят и всех кто-то ест, но многие средства размножения, как и у термитов, почти нацело выедаются (семена растений, икра рыб и т.п.), причем никто этому не удивляется, хотя всюду одна мутация могла бы уничтожить съедобность. Если бы отбор таких мутантов имел место, никакая жизнь не была бы возможна. Вот его и нет. (Несъедобные виды бывают, они служат кормовой базой лишь узкому кругу видов, способных их поедать; но пусть хоть для одного докажут, что он - итог отбора.)

А что в дарвинизме есть? Есть примеры приспособленности, которые принято толковать как итог прежнего отбора. Однако толкования возможны и в иных рамках: в частности, ламаркизм толкует приспособленность как итог прежней активности особей (знаменитый пример Ламарка: длинная шея жирафа как итог его усилий). Пример с термитами не толкуется ни так, ни эдак и заставляет задать главный вопрос: есть ли у нас вообще теория эволюции?

Ну, прежде всего, не следует выбирать между воззрениями XIX века, даже весьма уважаемыми, - надо использовать все, что известно науке ныне. А известно ныне то, что эволюция носит экосистемный характер, то есть что вид вовсе не приспосабливается к некой заданной среде, как думали и Ламарк и Дарвин, но формируется вместе с нею. Приспосабливается не вид к виду, а экосистема сама к себе - примерно так же, как любой из нас приспосабливается к своим болезням.

Поэтому вид имеет ту численность, какую ему обеспечивает его место в экосистеме. Кстати, данную мысль впервые высказал великий биолог Карл Бэр, один из основателей экологии, еще при жизни Дарвина. (Ту идею Дарвина, что вид имеет такую численность, какую отбил у конкурентов в борьбе за жизнь, Бэр счел нелепой.) Добавлю, что с позиции Бэра место орхидей в экосистеме вполне понятно: отсутствие эндосперма делает их семена малопригодными для питания, они никому не служат пищевой базой, поэтому орхидеи могут выжить при малой численности и низкой плодовитости.

С точки зрения Бэра, и термиты понятны: круговорот веществ в экосистеме тропического леса замкнут посредством почти сплошного выедания их полового поколения, и такая экосистема жизнеспособна. Если что и удивительно, то выедаемость лишь одного поколения (касты), но почти то же мы видим у видов, где выедается огромная масса икры.

Другой вопрос, как все это могло произойти?

Попробуем обойтись без иносказаний. Крах идеи естественного отбора высветил очевидную истину: из гибели одних организмов ничего не следует о том, как будут (если будут вообще) эволюционировать другие, выжившие. Отказываясь от идеи естественного отбора, мы избавляем себя от нужды вести бесконечные списки толкований и бесконечные споры с толкователями. Однако при этом мы лишаемся основного прежнего инструмента объяснения, гласившего: "Полезное выживает потому, что лучше размножается". Что можно предложить взамен?

2. Принцип активности

Если в самом деле новое возникает и формируется вопреки своей низкой размножаемости (высокая размножаемость может появиться лишь по завершении формирования нового), то весь процесс возникновения и формирования должна вести какая-то иная сила, помимо размножаемости.

Самые разные эволюционисты, пытаясь нащупать эту силу, искали аналогии в физике и химии (подробнее см. книгу: Чайковский Ю. В. Наука о развитии жизни. Опыт теории эволюции.). В глаза бросались аналогии с гравитацией (пылинки собираются в небесное тело) и с валентностью (два простых вещества соединяются в сложное; например, водород и кислород - в воду). В обоих случаях новое обладает принципиально иными свойствами, нежели его компоненты. Нет ли тут пути к общей закономерности? Оказывается, есть.

Общим является следующее: на всех уровнях сложности мы видим, что в основе возможности развития мира лежит какая-нибудь активность. Гравитация и валентность - формы активности. Элементарные частицы соединяются в атомы, атомы - в молекулы, молекулы - в вещества, которые, как уже сказано, тоже соединяются самым разным образом. На каждом уровне действуют свои формы активности, и, чем выше уровень, тем сложнее эти формы.

Пусть идут бесконечные споры о том, можно ли вывести химию из физики, жизнь - из физики и химии, законы общества - из биологии, но независимо от того, каков в каждом случае будет ответ, несомненно одно: этот ряд усложняющихся активностей существует.

Та активность особи, которую положил в основу своего учения Ламарк, находит в данном ряду свое место, но не стоит думать, что другие эволюционисты обходились без активности. Дарвин, например, ввел, никак не объяснив, две формы активности живого: наследственную изменчивость и стремление к размножению (притом к избыточному) - и счел именно их ответственными за эволюцию. Роль иных форм активности он не отрицал, но и практически не уделял им внимания.

Беда последующих дарвинистов в том, что они прямо заявили об отсутствии каких-либо других форм активности живого, играющих роль в эволюции. Самая главная их ошибка - утверждение об отсутствии какой-либо собственной активности генома, за исключением случайных мутаций и случайных же рекомбинаций (то есть обмена участками хромосом). Никогда никем не было объяснено, почему все остальные системы организмов (пищеварительная, нервная, фотосинтетическая и т.д.) меняют состояние активно, причем активности эти в эволюции усложняются, тогда как генетическая система являет в этом ряду зияющую дыру: якобы ее надо считать пассивно ждущей случая измениться, притом неизвестно, в какую сторону. Что иного быть не может.

Утверждать отсутствие чего бы то ни было вообще рискованно: сейчас чего-то мы не видим, но позже можем увидеть (вспомним: сперва вращения Земли никто не видел, затем кто-то видел, но остальные отрицали, а теперь все видят). В дарвинизме же вопросы напрашивались сами собой, и критики дарвинизма указывали на это всегда. Ну хотя бы: откуда взялись две дарвиновы формы активности?

В "Происхождении видов" об этом ни слова, зато в ранних рукописях Дарвина сказано прямо: от Бога. В ХХ веке дарвинисты стали трактовать наследственную изменчивость как случайные мутации (что оказалось ошибкой), а стремление к размножению так ничем и не объяснили.

Есть и другие вопросы: можно ли вывести две дарвиновы формы активности из активности неживого? Связаны ли они с ламарковой активностью? Быть может, их корень общ? Влияют ли на эволюцию иные формы активности живого (например, самосборка макромолекул или рост тел)? В самом дарвинизме таких вопросов не задают, а вне его давным-давно понято, что он - крохотный кусочек эволюционизма и что признаваемые им формы активности далеко не самые важные. Куда как важнее хотя бы самосборка.

Словом, если мы скажем, что в основе эволюции (живого и неживого) лежит принцип активности, мы не придем в противоречие ни с какой теорией и ни с какими фактами, а просто укажем на общеизвестное.

Саму активность ни из чего вывести нельзя, поскольку это одно из первичных понятий (основное свойство мира), такое же, как пространство и время. Ее можно лишь ввести как постулат, обобщающий единое впечатление от природы. По той же причине нельзя дать ей определение. Ее можно лишь описать, понимая, что всякое ее описание неполно.

Наиболее короткое описание таково: всякое развитие объекта происходит под действием некоторой формы активности; это развитие приводит к появлению более сложных объектов, что в свою очередь порождает более сложную форму активности и так далее.

Уже само признание принципа активности оказывается полезным. Например, стало ясно, что если нет активности, то нет и возможности использовать никакой ресурс. Так, давно было понятно, что инертный газ нельзя использовать как реагент из-за отсутствия у него валентности. Теперь ясно, что таков же мутационный ресурс полового поколения термитов: мутации заведомо происходят (в том числе и мутации к несъедобности), но если никакая активность их не использует, то новое свойство не формируется, а если и возникнет случайно сразу, то не удержится в ряду поколений. Таковы же все попытки решения нужд общества путем финансирования: если нет активных (заинтересованных и имеющих силу) исполнителей, то деньги пропадут, точнее, их присвоят носители иных активностей, чуждых к данным нуждам.

Главный же толк от введения понятия активности виден там, где можно выявить конкретные ее свойства. Выявление этого - дело длинное, в рамках статьи невыполнимое, поэтому отошлю желающих к упомянутой книге [Чайковский, 2006], а здесь ограничусь парой примеров и выводами.

Самый простой пример - принцип компенсации. Его впервые ввел в науку еще Аристотель, когда в трактате "О частях животных" писал: "Природа везде, взяв с одного места, отдает другой части" и "Общих и многих средств зашиты природа, однако, не дала одному и тому же животному". В наших терминах соответствующую мысль можно выразить так: ни один вид организмов не обладает активностью в таком количестве, чтобы развивать все принципиально доступные ему качества.

С позиции этого принципа легко понять упомянутые выше особенности орхидей: их активность настолько ушла на усложнение цветка, что система размножения осталась на уровне голосеменных. То же самое можно сказать об очень многих биологических свойствах. Например, самые сложные ткани наблюдаются у низших червей, а самые сложные типы деления клеток - у одноклеточных. Да и на человеке принцип виден: преимущество в мышлении далось ценой явных недостатков - тяжкие роды, голое тело, неспособность синтезировать витамин С и т. д.

Пример посложнее - стресс. Попав в тяжелые (стрессовые) условия, организм уменьшает активность по всем направлениям, кроме одного или нескольких, которые должны вести к снятию стресса и с тем к выживанию. В этом можно видеть новый аспект принципа компенсации (компенсацию в рамках поведения особи: усиление одной активности в ущерб иным), но важнее увидеть другое - смену норм. Ведь если надо менять поведение, значит, прежнее поведение (нормальное в прежних условиях) перестало быть нормальным, а новое, которое приведет к снятию стресса, должно стать новой нормой.

Например, если исчез прежний источник питания, надо искать новый. Процесс может оказаться очень болезненным и даже привести к смерти значительную часть популяции, поэтому в дарвинизме любят называть его "давлением отбора". Однако суть не в том, сколько погибло (гибели может не быть вовсе), а в том, что произошло с выжившими. Оказывается, они выживают вовсе не за счет удачных мутаций (такое возможно и то в исключительных случаях, только у бактерий), а путем смены типа активности. Она происходит сразу у заметной части популяции (такова выработка фермента, нужного для нового типа пищи) и должна быстро дать результат, иначе все вымрут.

Простые изящные опыты поставлены на мелких насекомых - тлях. Были взяты те тли, которые в норме питаются на одном-единственном виде кормового растения, и пересажены на чуждое им растение. Конечно, большинство их погибло, однако небольшая часть выжила и в течение лета (за восемь поколений) превратилась в нечто новое: эти особи вполне могли питаться на новом растении и уже не могли на прежнем. Это и есть смена активности, приведшая к новой норме.

Подробности и дальнейший ход дел можно узнать из упомянутой книги [Чайковский, 2006] (раздел "Злосчастный опыт Шапошникова"), а здесь достаточно сказать, что опыт ставили разные люди на разных видах и всюду он давал сходные результаты. Разумеется, ни о каком отборе случайных вариаций тут говорить нет смысла (хоть говорено это было не раз), поскольку выжившие реагировали быстро и синхронно. Столь же быстро и синхронно реагировали и другие объекты - например лисицы, которых отбирали на "домашнее" (то есть неагрессивное) поведение, или пшеница, которую выращивали в непригодном для нее климате. Всюду причиной резкой смены типа активности можно считать стресс.

Наконец, самый сложный пример смены типа активности, когда никакого стресса не наблюдается, а итог оказывается примерно таким же. Еще Дарвин отмечал, что изменчивость возрастает при одомашнении. Это, как мы теперь знаем, верно и при стрессе (то есть если одомашнение вызывает резкую реакцию сопротивления у дикого животного), и в противоположной ситуации, когда жизнь приручаемых явно улучшается. Например, повышается изменчивость растений при улучшении ухода за ними. Еще удивительнее, что самую высокую изменчивость показали те лисята, которые лучше и быстрее всех приспосабливались к жизни в неволе: у них проявились (кроме мирного поведения, на которое их только и отбирали) многие черты собак - висячие уши, хвост кольцом, короткая морда, размножение вне сезонов, пегая окраска. Последняя стала досадной неожиданностью, поскольку лисиц приручали ради их меха, а он у прирученных оказался нетоварным.

Итак, вот общее свойство активности организмов: при нормальном состоянии популяции изменчивость ее членов низка (активность каждого направлена на поддержание нормы), зато при утрате нормы активность организма направляется на поиск. Этот поиск может быть поведенческим, физиологическим и генетическим, причем активность сперва направляется на первый тип поиска, при его неудаче - на второй, а затем на третий. Этот эффект назовем снятием давления нормы. Например, если зверю холодно, он сперва пробует уйти туда, где теплее, затем повышает теплопродукцию (дрожь, бег и т.д.) и, если прежние меры не дали эффекта, впадает в стресс, активизирующий генетическую систему. Поиск нормы, а вовсе не случайные мутации, поставляет основной материал для эволюции.

Когда новая норма найдена, изменчивость снова падает и перестает быть фактором эволюции - вплоть до следующего акта утраты нормы.

Для эволюции наиболее важен именно генетический поиск. Так называется тот тип активности генетической системы, при котором создаются новые генетические тексты. При нем наследственная изменчивость возрастает, давая тем самым материал для эволюции.

3. Как появляются новые гены

В дарвинизме появление новых генов не рассматривается: все рассуждения ведутся вокруг уже существующих генов - либо их включения и выключения, либо замены в них отдельных нуклеотидов (а таким путем, как мы знаем, ничего всерьез нового нельзя создать даже у бактерий). Эту несуразность можно было не замечать, пока процесс формирования нового гена не был описан фактически. Однако в 1965-1982 годах несколько выдающихся генетиков из разных стран сумели расшифровать процедуру формирования целой плеяды генов. Каждый из них кодирует антитело (белковую молекулу иммуноглобулин, которая связывает антиген - чужеродную частицу, попавшую в организм теплокровного животного).

У зародыша млекопитающих совсем немного генов, кодирующих иммуноглобулины, - около сотни, тогда как множество различных антигенов необозримо велико. Поэтому в ходе развития и жизни организма разнообразие иммуноглобулинов каждый раз создается заново (точно так же, как заново создается любой орган). Происходит это путем комбинирования фрагментов существующих генов. Конкретное антитело обычно не выбирается из наличных иммуноглобулинов, а продуцируется в ответ на конкретную заразу (на антиген).

В стрессовой ситуации, которую вызывает массовое вторжение антигена, включается механизм перестройки иммуноглобулиновых генов: по каким-то не вполне еще понятным правилам генетическая система режет и сшивает фрагменты генов до тех пор, пока не найдет приемлемый вариант - тот, что синтезирует антитело, которое реагирует с вторгшимся антигеном, связывая его. Найденный вариант гена интенсивно размножается (копируется).

Механизм комбинаций работает, но довольно плохо, то есть поставляет антитела, связывающие антигены, но довольно слабо. Поэтому существует еще один механизм - соматический гипермутагенез, который включается после создания нужной комбинации фрагментов. Заключается он в том, что при копировании гены найденного варианта мутируют с огромной частотой (тут каждый тысячный нуклеотид заменяется, тогда как обычно точковый мутагенез в 100 миллионов раз менее интенсивен), так что порождается масса чуть отличных антител, различающихся одной аминокислотой или двумя, чем и достигается точная подгонка антитела к антигену. Конечный вариант гена снова копируется и запоминается иммуногенетической системой организма, то есть наследуется на время жизни особи.

Все это стало известно в 1982 году, когда генетик Судзуми Тонегава (образование получил в Японии, работу начал в Швейцарии и завершил в США) обнародовал итоговую работу по данной теме (через 5 лет он, и только он, получил Нобелевскую премию за расшифровку всего механизма - так уж в Нобелевском комитете заведено). За истекшие четверть века этот великолепный результат не вошел ни в одно известное мне руководство по биологической эволюции, а на недоуменные вопросы их авторы (и прочие ведущие дарвинисты) спокойно отвечают, что Тонегава лишь подтвердил справедливость принципа случайной изменчивости: и перебор фрагментов, и гипермутагенез идут ненаправленно, случайно.

Странно, если подтвердил, да столь красиво, почему бы не включить это в учебники? Ведь на счету дарвинизма ярких побед давно нет. Оказывается, ничего он не подтвердил (хотя и утверждал это в нобелевской лекции), на что и указали немногочисленные ламаркисты.

В книге "Что, если Ламарк прав?", которую написали австралийские иммуногенетики Э. Стил, Р. Бланден и Р. Линдли, приведены на сей счет любопытные цифры.

На первом этапе синтеза гена антитела идет, как мы знаем, комбинирование блоков. Если бы механизм Тонегавы перебирал одну за другой все возможные их комбинации, то, как показывает расчет, он наработал бы в одном организме мыши за ее жизнь 3 млн различных антител. Но возможных антигенов - миллиарды, и нет никакой гарантии, что среди созданных были бы те самые антитела, какие в данное время для данной особи нужны. Поэтому естественно, что процесс идет иначе: при комбинировании выбираются одни варианты много чаще других.

Разнообразие антител на первой стадии достигается комбинированием разнотипных участков генома, обычно именуемых буквами V , D и J . Точнее, в каждом иммуноглобулине комбинируются элементы из следующего набора: 100 V -элементов, 20 D -элементов и 4 J -элемента. Поскольку основной вклад в создание разнообразия вносят V -элементы, можно было бы ожидать, что они будут очень отличны друг от друга. Однако оказывается наоборот - они почти неразличимы. Это похоже на алфавит: разные буквы одного алфавита могут очень мало отличаться одна от другой и тем самым вызывать затруднения у постороннего (иврит, средневековая латынь, арабская вязь), но прекрасно выполнять свою функцию.

Еще удивительнее, что "около половины V -элементов никогда не участвуют в образовании антитела", а реальное одновременное разнообразие антител - отнюдь не 3 млн: наоборот, их всегда меньше 10 тыс. [Стил Э. и др., с. 111-112].

Но самое удивительное в том, что деление лимфоцита занимает более 5 часов, наработка нужного лимфоцита производится (как известно врачам) двое суток, то есть за это время произойдет всего 10 делений каждого лимфоцита. Это значит, что если нужный вариант найден лишь однажды, то появится всего лишь тысяча нужных клеток. В то же время болезнетворные бактерии делятся впятеро быстрее, и клонирование никак не сможет поспеть за их размножением. Дело явно не в одном лишь клонировании - нужно, чтобы клонов было сразу много.

Ход работы иммунной системы таков. Каждый В-лимфоцит (иммунная клетка, вырабатывающая антитела) синтезирует лишь один тип антител. Если бы множество В-лимфоцитов, производящих нужное антитело, действительно было клоном, происшедшим от единственной клетки, случайно нашедшей нужный ген антитела, то следовало бы ожидать огромного разброса сроков иммунного ответа больных - кому как повезло с поиском. Но этого нет. Первичная иммунная реакция организма наступает сразу, а затем несколько суток (острый период инфекционной болезни) тратится на создание "зародышевых центров", то есть так называемых фабрик антител. Если случайный поиск тут и идет, то он занимает очень мало времени по сравнению с остальными процессами. В любом случае это не череда случайных мутаций, а генетический поиск, то есть активность.

Очевидно, что нужный вариант бывает найден сразу многими клетками, поэтому разбросы усредняются, а множество нужных В-клеток оказывается достаточно велико. Это и понятно: поскольку у мыши одновременно имеется около 50 млн экземпляров В-лимфоцитов, а число различных антител, одновременно присутствующих в ее крови, близко к 10 тыс., то каждый тип антитела вырабатывается в среднем пятью тысячами клеток. Они-то при появлении заразы и ведут поиск нужного варианта антитела одновременно, чем обеспечивают создание многих клонов.

Но если очень многие лимфоциты почти сразу находят один и тот же вариант антитела, то налицо клеточный номогенез. Механизм его пока неизвестен, но уже видно, что его выяснение радикально повлияет на развитие и идей эволюции, и иммунологии. Жаль, что его никто пока не ищет, поскольку всех (насколько знаю из бесед с иммунологами) устраивает уверение, что достаточно случайной изменчивости и отбора, а затем - клонирования единственной клетки.

4. Эволюцию движет активность

Попробуем очертить рамки этого таинственного механизма активности генов. Назовем его условно механизмом Тонегавы.

Он обрабатывает не нуклеотиды, а составленные из них блоки. Образно говоря - не буквы, а длинные слова и даже фразы. Если перебор букв в коротких словах вполне реален, хотя и дает осмысленные слова редко (можно поочередно заменять в данном слове каждую букву и смотреть, осмысленно ли получившееся слово), то перебор букв в длинных словах просто невозможен, поскольку в любом разговорном языке менее миллиона осмысленных слов (даже если считать все словоформы), тогда как комбинаций букв той же длины, что и слов, - в квинтильон (10 18) раз больше. Далее, слова обретают смысл только в контексте, но даже словопар, не говоря уж о тройках слов, в языке - многие миллиарды. Поэтому никто не мыслит путем перебора слов.

И вот мы видим, что механизм Тонегавы тоже проводит не перебор, а какую-то более сложную процедуру. Пусть смысл ее нам пока непонятен, но уже видно, почему ее иногда называют внутриклеточным мышлением: в ее ходе рождается новизна - ген, какого никогда прежде не было (вспомним хотя бы об антителах к искусственным антигенам).

Кстати, мышление непонятно тоже, но никто не считает его набором случайных электрических импульсов. Был, правда, у Дарвина младший друг, Томас Гексли, предложивший термин "дарвинизм" уже через два месяца после появления труда "Происхождение видов", в феврале 1860 года. Он, будучи в молодости научным обозревателем газеты "Таймс", более всех содействовал продвижению раннего дарвинизма в массы и запомнился широкому читателю двумя изречениями: "Мысль есть ток электричества по проводам нервов" и "Дарвин или пророк Моисей - третьего не дано". Так вот, он же в старости писал совсем иное: "Единственное, что смягчает мой пессимизм, свидетельствуя о благости Творца мира, - это моя способность наслаждаться театром и музыкой. Не вижу, чем она могла быть полезна в борьбе за существование".

Вопрос стал вновь актуален в связи с открытием иммуноглобулинов у морских ежей . Поразительно: ведь иммуноглобулины понадобятся лишь их далеким потомкам, появившимся через 200 млн лет! Кое-кто вновь, как 150 лет назад, заговорил про общего предка всех многоклеточных, не замечая, что данная идея вовсе не продвигает нас в понимании эволюции. В самом деле, зачем иммуноглобулины животному, не имеющему соответствующей системы иммунитета? И вообще: как понимать предка, имевшего множество генов, нужных не ему, а далеким потомкам? Поскольку таких работ появилось сразу несколько, некоторые американские дарвинисты начали, как когда-то старый Гексли, склоняться к идее предусмотрительного Творца.

Не будем следовать дарвинистам в этой их непоследовательности. Лучше давайте осознаем тот факт, что наличие хотя бы одного-единственного примера изготовления нового гена, кодирующего новое качество, дает уверенность в возможности эволюции как таковой. И что иммуногенез такой пример нам дал. Кстати, все молекулярные генетические процессы, текущие в иммуногенезе, порознь известны и для других областей генетики.

Притом речь идет об эволюции, которую не смогут отрицать даже нынешние креационисты. Ведь вряд ли креационист, даже самый дремучий, станет утверждать, что Бог сам, лично, руководит процессами, ежеминутно текущими, и притом одинаково, внутри всех особей всех видов организмов. Такая вечная рабская работа противоречила бы его величию, поэтому даже креационисты согласны, что эти процессы текут по единым законам природы, в ход которых Бог не вмешивается.

Но если в таком процессе рождается новый ген, значит, и эволюция, понимаемая как преобразование генетических систем, происходить может. Ее и надо исследовать, а не спорить о том, кто прав - Моисей или Дарвин. Вполне достаточно той активности, которая действует на всех уровнях мироздания - независимо от того, считать ее божественной или нет.

Литература

Стил Э., Линдли Р., Бландэн Р. Что, если Ламарк прав? Иммуногенетика и эволюция. - М.: Мир, 2002.

Чайковский Ю. В. Наука о развитии жизни. Опыт теории эволюции. - М.: КМК, 2006.

Чайковский Ю. В. // Наука и жизнь, 2007, № 2.

Rast J. P., Smith L. C., Loza-Coll M., Hibino T., Litman G. W. Genomic insights into the immune system of the sea urchin // Science, 2006, vol. 314, p. 952-956.

Ч. Дарвина сводится к линии логических, подтверждаемых экспериментами и иными исследованиями, положений. Так, ним было доказано, что всем видам живых организмов свойственна индивидуальная наследственная изменчивость по любым признакам; все они размножаются в геометрической прогрессии; внутри видов идёт борьба за существование в силу ограничения жизненных ресурсов; в этой борьбе выживают и далее размножаются только приспособленные особи.

3. Естественный отбор - отождествляет механизм выживания единиц с необходимыми наследственными изменениями и их дальнейшее размножение. Отбор является результатом борьбы за существование. Выделяют следующие его механизмы:

а) образование наследственных изменений;

б) выживание и сохранение особей с этими изменениями в соответствующей среде обитания;

в) размножение этих единиц, рост их численности и распространение полезных наследственных изменений.

Движущие силы эволюции, взаимодействуя друг с другом, позволяют объяснить образование иных видов в природе. Материалы, накопленные в разных разделах биологии, имеют логическое заключение только тогда, когда они соответствуют принципу эволюции.

Огромная заслуга Ч. Дарвина заключается в объяснении процесса развития и образования видов. Именно этот факт сделал эволюционное учение Дарвина общепринятой теорией.

Были прямохождение, увеличение объема мозга и усложнение его организации, развитие руки, удлинение периода роста и развития. Развитая рука с хорошо выраженной хватательной функцией позволила человеку успешно использовать, а затем и изготавливать орудия. Это дало ему преимущества в , хотя по своим чисто физическим качествам он значительно уступал животным. Важнейшей вехой в развитии человека было приобретение умения сначала использовать и поддерживать, а затем и добывать огонь. Сложная деятельность по изготовлению орудий, добыванию и поддержанию огня не могла обеспечиваться врожденным поведением, а требовала индивидуального поведения. Поэтому возникла необходимость в значительном расширении возможности обмена сигналами и появилась речь-фактор, принципиально отличающая человека от других животных. Появление новых функций в свою очередь способствует ускоренному развитию. Так, использование рук для охоты и защиты и питания размягченной на огне пищей, сделало ненужным наличие мощных челюстей, что позволило увеличить объем мозговой части черепа за счет его лицевой части и обеспечить дальнейшее развитие умственных способностей человека. Возникновение речи способствовало развитию более совершенной структуры общества, разделению обязанностей между его членами, что также давало преимущества в борьбе за существование. Таким образом, факторы антропогенеза можно разделить на биологические и социальные.

Биологические факторы – наследственная изменчивость, а также мутационный процесс, изоляция – применимы к . Под их влиянием в процессе биологической эволюции произошли морфологические изменения обезьяноподобного предка – антропоморфозы. Решающим шагом на пути от обезьяны к человеку стало прямохождение. Это привело к освобождению руки от функций передвижения. Рука начинает использоваться для осуществления разнообразных функций – хватания, удержания, бросания.

Не менее важными предпосылками антропогенеза были особенности биологии предков человека: стадный образ жизни, увеличение объема мозга по отношению к общим пропорциям тела, бинокулярное зрение.

К социальным факторам антропогенеза можно отнести трудовую деятельность, общественный образ жизни, развитие речи и мышления. Социальные факторы стали играть ведущую роль в антропогенезе. Однако жизнь каждого индивидуума подчиняется биологическим законам: сохраняются мутации как источник изменчивости, действует стабилизирующий отбор, устраняя резкие отклонения от нормы.

Факторы антропогенеза

1) Биологические

естественный отбор на фоне борьбы за существование
дрейф генов
изоляция
наследственная изменчивость
2) Социальные

общественная жизнь
сознание
речь
трудовая деятельность
На первых этапах эволюции человека главенствующую роль играли биологические факторы, а на последних – социальные. Труд, речь, сознание самым тесным образом связаны друг с другом, В процессе труда происходило сплочение членов общества и быстрое развитие способа общения между ними, в качестве которого выступает речь.

Общие предки человека и человекообразной обезьяны – мелкие древесные насекомоядные плацентарные млекопитающие жили в мезозое. В палеогене кайнозойской эры от них отделилась ветвь, приведшая к предкам современных человекообразных обезьян – парапитекам.

Парапитеки дриопитеки питекантроп синантроп неандерталец кроманьонец современный человек.

Анализ палеонтологических находок позволяет выделить основные этапы и направления исторического развития человека и человекообразных обезьян. Современная наука дает следующий ответ: у человека и современных человекообразных обезьян был общий предок. Далее их развитие пошло по пути дивергенции (расхождения признаков, накопления различий) в связи с к конкретным и различным условиям существования.

Родословная человека

Насекомоядные млекопитающие парапитеки:

Проплиопитеки , Орангутан
Дриопитеки Шимпанзе, Австралопитеки Древнейшие люди (питекантроп, синантроп, гейдельбергский человек) Древние люди (неандертальцы) Новые люди (кроманьонец, современный человек
Подчеркнем, что представленная выше родословная человека носит гипотетический характер. Напомним также, что если название предковой формы оканчивается на «питек», то речь идет о пока еще обезьяне. Если в конце названия стоит «антроп», то перед нами – человек. Правда, это не означает, что в его биологической организации обязательно отсутствуют признаки обезьяны. Необходимо понимать, что признаки человека в данном случае преобладают. Из названия «питекантроп» следует, что у данного организма наблюдается сочетание признаков обезьяны и человека, причем в приблизительно равной пропорции. Дадим краткую характеристику некоторым из предполагаемых предковых форм человека.

ДРИОПИТЕК

Жил приблизительно 25 млн. лет назад.

Характерные черты развития:

значительно мельче человека (рост около 110 см);
вел преимущественно древесный образ жизни;
вероятно, манипулировал предметами;
орудия труда отсутствуют.
АВСТРАЛОПИТЕК

Жил приблизительно 9 млн. лет назад

Характерные черты развития:

рост 150–155 см, вес до 70 кг;
объем черепа – около 600 см3;
вероятно, использовал предметы в качестве орудий для добывания пищи и защиты;
характерно прямохождение;
челюсти массивнее, чем у человека;
сильно развитые надбровные дуги;
совместная охота, стадный образ жизни;
часто доедали остатки добычи хищников
ПИТЕКАНТРОП

Жил приблизительно 1 млн. лет назад

Характерные черты развития:

рост 165–170 см;
объем мозга около 1100 см3;
постоянное прямохождение; формирование речи;
овладение огнем
СИНАНТРОП

Жил, вероятно, 1–2 млн. лет назад

Характерные черты развития:

рост около 150 см;
прямохождение;
изготовление примитивных каменных орудий труда;
поддержание огня;
общественный образ жизни; каннибализм
НЕАНДЕРТАЛЕЦ

Жил 200–500 тыс. лет назад

Характерные признаки:

Биологические:

рост 165–170 см;
объем мозга 1200–1400 см3;
нижние конечности короче, чем у современных людей;
бедренная кость сильно изогнута;
низкий скошенный лоб;
сильно развитые надбровные дуги
Социальные:

жили группами по 50–100 особей;
использовали огонь;
изготовляли разнообразные орудия труда;
строили очаги и жилища;
осуществляли первые захоронения погибших собратьев;
речь, вероятно, более совершенная, чем у питекантропа;
возможно, возникновение первых религиозных представлений; умелые охотники;
сохранялся каннибализм
КРОМАНЬОНЕЦ

Жил 30–40 тыс. лет назад

Характерные признаки:

Биологические:

рост до 180 см;
объем мозга около 1600 см3;
отсутствует сплошной надглазничный валик;
плотное телосложение;
развитая мускулатура
Социальные:

жил в родовой общине;
строил поселения;
изготовлял сложные орудия труда из кости и камня;
умел шлифовать, сверлить;
сознательно захоранивал умерших собратьев;
появляются зачаточные религиозные представления;
развитая членораздельная речь;
носил одежду из шкур;
целенаправленная передача опыта потомкам;
жертвовал собой во имя племени или семьи;
бережно относился к старикам;
возникновение искусства;
приручение животных;
первые шаги земледелия
СОВРЕМЕННЫЙ ЧЕЛОВЕК

Живет в настоящее время на всех материках

Характерные признаки:

Биологические:

рост 160–190 см;
объем мозга около 1600 см3;
наличие разных рас
Социальные:

сложные орудия труда;
высокие достижения в науке, технике, искусстве, образовании