Запасные части для коммунальной и дорожно-строительной техники

Биология

1985. Филиппов А.Э., "Эволюция без цели".


Эволюция без цели.

Филиппов А.Э.

Журнал «Химия и жизнь», 1985, № 9, стр.25-28.


        К проблеме биологической эволюции не утихает интерес*. В чем дело? Почему теория Дарвина просуществовала свыше ста лет, а по-прежнему продолжает подвергаться сомнению если не по сущности, то, во всяком случае, по способу реализации?
        Напомним вкратце аргументы, выдвигаемые обычно против дарвинизма в его классической форме.
        1. Принято считать, что путем искусственного отбора так и не удалось получить ни одного нового вида.
        2. Образование новых видов должно происходить через сочетание нескольких различных мутаций, а это мало вероятно.
        3. Коль скоро вид все же возник, он должен был пройти через ряд промежуточных стадий, остатки которых должна наблюдать палеонтология. Но «…регулярное отсутствие переходных форм… представляет собой почти всеобщее явление» (Дж. Симпсон «Темпы и формы эволюции»).
        4. Что касается самих движущих сил эволюции – изменчивости, наследственности и отбора, то «очень легко поменять знаки» так, что они превышаются, как справедливо пишет Л.И.Корочкин в статье «К вопросам о дарвинизме», скорее в факторы, стабилизирующие виды, потому что позволяют виду приспособиться к своей экологической нише, закрепить приспособление по наследству и отбраковать особи с признаками, «отклоняющими развитие в рискованном, неблагоприятном направлении».
        5. Ну и, наконец, при гигантски большом числе пар нуклеотидов в ДНК (10^6 - 10^9) время случайной, мутантной реализации требуемой комбинации должно быть в миллиарды раз больше, чем на это было «отпущено» реально. Так что на эволюцию « по Дарвину» просто не должно бы было хватить времени, Остается только удивляться, как при стольких «против» дарвинизм не только выжил на протяжении столетия, но по-прежнему остается основой всего нашего биологического мировоззрения.
        По-видимому, в нем заложено что-то гораздо более глубокое, что позволяет надеяться на успешное преодоление существующих трудностей. И это «что-то» заключено в его основополагающем принципе: эволюция должна идти стихийно. Именно в самопроизвольности процесса гарантия того, что, однажды возникнув, жизнь будет развиваться, закономерно порождая все более высокие формы, не нуждаясь при этом в заданности этих форм. Основой этого процесса служит хаотическая изменчивость генетической информации, которая вместе со своим антиподом - наследственностью бесконечно готовит материал для естественного отбора.

        Особи генетически уникальны. Но с другой стороны, они объединяются в вид, и генофонд его представителей не слишком сильно отличается от некоторого среднего для этого вида.
        Для любого признака Х (рис.1) отклонения в ту или другую сторону у разных особей от средневидового значения Хо случайны, и число особей убывает по обе стороны от Хо по закону нормального распределения Гаусса. Вероятность выжить для них, строго говоря, различная. Влияние внешних условий - среды, других видов, внутривидовой конкуренции и вообще всего, что составляет экологическую нишу, - даст для особей, обладающих признаком Х, некоторый коэффициент выживания (и оставления плодовитого потомства), который тоже убывает по обе стороны от наиболее благоприятного значения Хо.
        Средневидовое значение Хо может и не совпадать с оптимальным для данных условий; это означает, что вид в целом не полностью адаптирован к условиям своей экологической ниши. В случае, когда несовпадение мало (рис.2), наследственность, изменчивость и отбор выступают не как видообразующие, а как видостабилизирующие факторы. Существование особей с оптимальными для данной ниши признаками (Х1) выгоднее, и максимум распределения вида постепенно смещается от Хо к Х1. Небольшое изменение внешних условий приводит к смещению Х1 и постепенному приспособлению вида к новым условиям и т.д.















               Именно такой механизм лежи в основе эволюции и, по сути дела, рассматривается самим Дарвином. Нетрудно видеть, что здесь будут налицо все так называемые «переходные формы». Но это - только эволюция вида, а не видообразование. (Если бы существовала только одна экологическая ниша, Эволюция, породившая все разнообразия живых существ, была бы невозможна).
        В некоторых случаях вблизи от ниши, занятой видом, может оказаться (или образоваться) другая, свободная. Если она достаточно близка к первой (рис.3), то некоторые мутантные особи, которые хуже приспособлены к своей нише, могут более успешно существовать в новой. Возникает другой максимум в распределении особей, который, быстро увеличиваясь, «втягивается» все глубже в образовавшуюся нишу.
        Очень важно, что она принципиально доступна для особей, которые к этому времени уже существуют внутри первой ниши. Столь же важно, что она доступна не всем ее особям. Так начинается генетическая изоляция и, следовательно, создается возможность образования нового вида. Рождение вида происходит скачком – во-первых, как можно показать математически, всего за несколько поколений**, а во-вторых, существует область значений Х, через которую максимум распределения вида не проходит никогда. Последнее объясняет отсутствие «переходных форм». Они, конечно, есть, в том смысле, что из-за мутаций всегда есть особи, обладающие промежуточными признаками, но их нет как общности, численно сопоставимой с видом. Именно потому, что таких особей мало, палеонтологи их, как правило, и не находят.
        Заметим, что особи, которые перешли в новую нишу, так и существовали бы внутри старой, если бы никакой новой ниши рядом не появилось. Так что рождение вида не требует для своего объяснения никаких особых целенаправленных мутаций Это есть стихийный процесс, в котором из случайных мутаций закономерно возникает вид. Природа не конструирует для каждой ниши свой вид методом проб и ошибок. Ниша может остаться пустой или же заполниться тем видом, ближе всего к которому в пространстве признаков она оказывается. Поэтому виды могут быть близки по качествам и при этом полностью различны генетически: на разных континентах одни и те же ниши заполнены разными видами.
        Итак, возникновение экологических ниш – причина видообразования. Но откуда берутся в таком множестве сами ниши? Земля, вода, атмосфера сами по себе представляют некоторые «первозданные» ниши, в которых, собственно, и возникла жизнь. Но потом на первый план выступили, так сказать, «вторичные ниши». Чем больше возникает новых видов, тем больше ниш они образуют, становясь биологическими условиями жизни (например пищей) друг другу. Само понятие «экологическая ниша» есть выражение суммарного воздействия на вид со стороны всей окружающей биосферы. Видообразование в свою очередь служит причиной появления ниш. Чем больше видов, тем больше и разнообразие ниш.
        Эволюция расползается во всех направлениях в пространстве признаков, порождая постоянно новые признаки, увеличивает размерность этого пространства, и так без конца. Эволюция не имеет цели, Но именно так она ее достигает верее всего! Скорость роста числа видов, пропорциональная уже имеющимся их количеству, нарастает, процесс приобретает взрывной характер. Но, наталкиваясь на конечность Земли, виды устремляются в уже занятые ниши.
        Вступает в действие межвидовой отбор. Эволюция, бесцельно творящая всевозможные формы, вынуждена все время прибегать к «сокращению штатов», постоянно выбирая между уже существующими видами. Поскольку новый вид появляется в нише скачком, постольку и смена старой биологической формы на новую происходит тоже скачком в кратчайшее время. Внешне такие перемены происходят беспричинными биологическими «катастрофами». Пытаясь разобраться в них, палеонтология прибегает ко всевозможным объяснениям, вплоть до космических, тогда как на деле биологические революции выводимы из собственно же биологических причин.
        Возникновение более совершенных (с точки зрения данной ниши) видов столь же закономерно, сколь случайна та конкретная форма, в которой эти виды реализуются. Именно о случайности формы забывают, когда вычисляют вероятность возникновения ДНК современного сложного вида из простейшей путем случайного перебора вариантов. Природа не имеет цели создать именно данный вид с данной ДНК. То что он возник – прихоть случая. Но то, что должен был возникнуть вид, по совершенству не уступающий действительно реализовавшемуся, - это закон. Вероятность такого события равна единице.

        Стало к сожалению, довольно общим местом сравнивать эволюцию с обезьяной, которая произвольно нажимает клавиши пишущей машинки. При этом вероятность положительного исхода эволюции низводится до ничтожной вероятности напечатать таким способом, скажем, одну страницу из «Войны и мира».
        Обезьяна нажимает все клавиши с одинаковой вероятностью. Но вероятность существования разных биологических форм (в одной экологической нише) неодинакова. Если бы все вообще состояния в природе были эквивалентными, то закон возрастания энтропии был бы единственным всеобщем законом и приводил бы к печально известной «тепловой смерти Вселенной». Но это не так. Взаимодействия делают состояния неэквивалентными. Взаимодействия в рамках ниши именно в том и заключаются, что одна форма становится совсем не тем же самым, что любая другая.
        Природа безошибочна. Создавая всевозможные формы, она на каждом этапе сохраняет из них те, которые сами выживают с наибольшей вероятностью доводя тем самым случайное формообразование до закономерного финала, в котором возникают формы, не только самовоспроизводящиеся, но и производящие сами условия своего воспроизводства. Молекуле ДНК, например, тоже «не все равно», какую группу атомов присоединить к себе по принципу комплементарности. Сколько бы мутаций ни происходило, ДНК всегда воспроизводит ДНК; она как бы сама творит свою химическую нишу. Появление такой «хитрой» молекулы – закономерный итог химической эволюции, ибо молекула, создающая собственную химическую нишу, выживает со стопроцентной вероятностью.
        Нет поэтому ничего удивительного, что биологическая эволюция ведет в конце концов к появлению видов, которые в той или иной мере сами создают свои экологические ниши (например, пчелы, муравьи, кроты, медведи, бобры и т.д. и т.п.). Это сразу повышает их шансы в борьбе за существование и включает в себя зачатки труда – деятельности преобразующей природные условия.
        Это трудовая деятельность, достигнув своего расцвета в каком-либо из видов (на Земле это человек), по существу, заново создает его самого, превращая из строителя ниши в сознательного творца Второй природы, позволяет ему выделиться из биологической эволюции и открывает, наконец, путь для эволюции социальной.

Примечания.

* - В «Химии и жизни» ей посвящены статьи:
Чайковский Ю.В. О случайностях вообще и о случайных мутациях. 1977, № 9.
Чайковский Ю.В. Дарвин 120. 1979, № 12.
Тарасов Е.К. Случайна ли эволюция? 1981, № 2.
Моисеев Н.Н. Случайна или неизбежна эволюция? 1981, № 7.
Нейфах А.А. Только дарвинизм! 1982, № 2.
Корочкин Л.И. К спорам о дарвинизме. 1982, № 5.
Корочкин Л.И., Ивановский А.Б. Скачки в эволюции. 1983, № 10.
Верховский Л.И. Этюды о биологической памяти. 1984, № 2.
Глаголев С., Спиридонов В. Скачки и постепенность в эволюции, или слово в защиту дарвинизма 1985, № 7.

** - Строгое доказательство см. Филиппов А.Э. Дискретное видообразование и закон Виллиса. Журнал общей биологии. 1984, № 3, стр.417-425.

Справка:

Филиппов Алексей Эдуардович.