Кирилл Устьянцев

Что мы можем назвать теорией? Теория – та гипотеза, которая подтверждается на практике бесконечное количество раз, но, при этом, которую можно гипотетически фальсифицировать (поэтому-то и нужны бесконечные доказательства); теория обладает предсказательной силой и из неё существуют следствия, опирающиеся на те установленные в теории закономерности. В биологии, пожалуй, существует лишь одна теория в полном смысле этого слова – эволюционная теория (ЭТ) Ч. Дарвина, опирающаяся на теорию естественного отбора (ЕО).

Так как по счастливой случайности написание данного “сочинения” вышло скорее добровольным, чем принудительным, из-за возможности выбора мною главы для написания, то с радостью была выбрана, пожалуй, одна из самых странных глав в “Происхождении видов”, а именно глава VII “Разнообразные возражения против теории ЕО”.

Чрезвычайно интересно, что мистер Дарвин как человек, продвигающий свою теорию в свет, опубликовал главу с критикой в её пользу, т.е. подставил под удар восприятие теории общественным мнением, которое могло бы с большей охотой принять возражения критиков. Но это не есть изюминка данной главы, мы всоре убедимся в изящности предложенной теории ЕО мистера Дарвина, которая позволила ему, опираясь лишь на базовую формулировку выдвигать предположения и гипотезы, не только объясняющие пути эволюции, но и, как мы знаем теперь, действительно верные.

Здесь и далее я попытаюсь показать примеры некоторых, как мне показалось, наиболее важных возражений против теории ЕО, ответы мистера Дарвина, и как бы мы ответили сейчас на заданные вопросы критиков и (стоит отметить) на вопросы мистера Дарвина самому себе. Во-первых м-р Дж. Г. Луис (G. H. Lewes) считал, что существование таких видов, как например представителий египетских растений и животных, которые не менялись в течение длительного времени согласно палеонтологическим и летописным данным, должно поставить под сомнение существование ЕО как движущей силы эволюции. Дарвин отвечает таким образом: известно, что условия на территории Египта не менялись уже достаточно давно, и это означает, что те модификации, которые возникли как приспосбления у организмов к таким неменяющисмя условиям уже не подвергались действию ЕО, т.к. все их приспособления полностью соответствуют окружающим условиям, а они не менялись. Действительно, зная теперь о существовании генов и их превалирующей роли в образовании фенотипических модификаций организмов, мы можем сказать, что если все гены особи обеспечивают её выживание, то они будут сохраняться в популяции, находящейся и уже приспособленной к определённым стабильным условиям среды; в отсутствие изменений в условиях отсутствия экологической и географической изоляций ни одна новая мутация, существенно влияющая на изменение приспособления, не может быть быть закреплена, т.к. в среднем будет размыта половым процессом и рекомбинацией, т.е. исчезнет, как и возникнет. Если выражаться короче – в постоянных условиях ЕО не работает.

Известный палеонтолог и зоолог м-р Бронн спрашивает Дарвина: как ЕО может объяснить совместное существование вида и его разновидности. Стоит сразу сказать, что сам Дарвин писал об условности понятий вид и разновидность. Дарвин отвечает, что если работал ЕО, то вид и его “разновидность” могут существовать вместе, т.к. они как минимум приспособлены к слегка разным условиям среды, что уже создаёт определённую изоляцию и разграничения между ними. Сейчас мы можем с уверенностью сказать, что то, что раньше называли разновидностями вида – различные популяции одного вида, которые уже встали на путь географической или экологической, а следовательно и половой (генетической) изоляции (если не считать смешения на стыке ареалов), поэтому и возможен сам факт выделения четких морф среди популяций одного вида, которые могут сосуществовать впоследствии, т.к. уже и впрямь будут приспособлены к слегка разным условиям среды.

М-ра Бронна так же интересует: почему многие признаки модифицировались одновременно путём вариации и ЕО. Дарвин приводит примеры того, что при искусственном отборе на один признак мы всегда получаем в конечном итоге изменчивость по нескольким признакам. К сожалению мистер Дарвин не знал о существовании генов, механизмов их работы и тем более молекулярной биологии, поэтому как аргумент, но всё же истинно верный, хоть и умозрительный, он приводит тот факт, что изменение одной части в целом организме меняет и законы роста, по которым строится данный организм. Это теперь мы можем заявить, что всё это можно бы было объяснить плейотропным эффектом некоторых генов, которые кодируют белки, изменяющие несколько функций или же, изменив одну функцию в одном месте, если это бы был какой-нибудь секретируемый транскрипционный фактор, белок бы мог изменить те самые преславутые законы роста, по которым формируется целый организм – поистене провидение м-ра Дарвина!

Возражение, выдвинутое одновременно м-ром Брока и м-ром Бронном, что есть признаки, на которые не может действовать ЕО, т.к. Они адаптивно бесполезные. На самом деле – достаточно противоречивое утверждение, и Дарвин отвечает прежде всего, что есть признаки, которые систематики считают существенными, хотя они и не несут явного приспособительного значения. При этом он ссылается на предыдущее своё высказывание, что при модификации одной части могут модифицироваться и другие. Дарвин в конечном итоге отвечает таким образом: мы не можем знать в каких условиях пребывали организмы до того, как мы их обнаружили, поэтому мы можем считать, что признаки, которые, кажется, бесполезны сейчас, были очевидно полезны ранее (согласно ЕО). Далее он ссылается на примеры, когда кажущаяся бесполезность становится полезной, если суметь поставить эксперимент, который модулирует определённые условия, которые теперь уже не действуют на организм (на примере растений). Сейчас мы знаем, что если различные модификации или вариации признака существует в пределах одной популяции, то их вклад в приспособленность никакой, а может быть даже и положительный – если мыслить в категориях полового отбора; случайные мутации будут постоянно изменять такой “нейтральный” с точки зрения приспособленности ген, который будет наследоваться и нестись бременем в поколениях, пока это не станет влиять хоть каким бы то образом на приспособление особи и, следовательно, пока он не подхватится ЕО – плохие вариации погибнут и не оставят потомства. Полиморфизм в пределах одной популяции есть явственное следствие полового размножения, рекомбинации и ненаправленного мутагенеза – всё это существует ровно до тех пор, пока мы не создадим вектор – условия, которые будут удовлетворять лишь одному удачному сочетанию среди всех модификаций генов в популяции. Всё сказанное выше было отмечено Дарвином на примере рудиментарных органов: “Ввиду того что вышеуказанные признаки несущественны для благополучия вида, встречающиеся любые слабые вариации не будут кумулироваться и увеличиваться посредством естественного отбора. Когда орган, развившийся путем продолжительного отбора, перестает приносить пользу виду, он обычно становится изменчивым (как мы видим это на примере рудиментарных органов), ибо он не регулируется той же силой отбора”.

Относящееся к вышесказанному рассуждение Дарвина о несущественных вариациях, которые приобретают функцию в последующем на примере чешуи, перьев и волос. Из палеонтологии уже тогда было известно, что чешуя, перья и волосы возникали неоднократно, при этом совершенно очевидно, что для освоения суши годятся как перья, так и волосы с чешуёй. Это утверждение он использует как аргумент в пользу своих рассуждений по поводу относительности восприятия понятия “важности для вида”, которым пользуются систематики. Действительно, сейчас мы можем получать перья из чешуи, волосы из чешуи, меняя вполне определённые и одни и те же гены, которые часто просто еще один раз повторены в пределах одной хромосомы путём дупликаций или перемещений мобильных элементов. Суть состоит в том, что благодаря методам сиквенирования ДНК, развитию биоинформатики и методов сравнения огромных по длине и количеству последовательностей мы теперь можем осуществить мечту филогенетиков и систематиков прошлого – то есть получить объективную картину развития, родства и возраста отдельных филогенетических групп. Теперь нам очевидно, что первыми на сушу среди позвоночных полностью вышли рептилии, произошедшие от земноводных. В чём же провидение мистера Дарвина? Теория ЕО позволяет разрешить тот самый ход эволюции, который мы видим, анализируя последовательности ДНК. Она позволяет выйти сначала рептилиям или подобным им существам, потому что путём небольших уклонений из земноводной кожи не получить пера сразу, проще и быстрее получить чешую, а из неё перья и шерсть. (“Эволюция работает здесь и сейчас,” – П.М. Бородин).

Известный зоолог Дж. Майварт (сразу стоит отметить его принадлежность к приверженцам мутационизма – резких и скачкообразных эволюционных преобразований) интересуется у м-ра Дарвина: будут ли вновь возникшие путём постепенных градаций какого-либо признака модификации более полезными, чем вредными, почему “жирафа” вообще возникает и только в одном месте на планете, может ли ЕО объяснить начальные стадии возникновения полезных черт. Дарвин: если тенденция на изменения на увеличения размеров и массы тела или его отдельных органов имела когда-либо место на территории, где сейчас обитает наблюдаемый нами вид (жираф), то мы обязательно находим сходную тенденцию у других видов, обитающих на данной территории: слоны, огромные антилопы, носороги и бегемоты. Опять же мы не знаем точно начальных условий обитаний, но если предположить, что в Африке открытые саванны существовали очень давно, то нет никаких сомнений, что рост в таких условиях возможен и полезен, особенно, если его приобретение позволяет лучше добывать корм, что компенсирует затраты на поддержание массы тела, а так же избегать опасности – что является определяющим в подхвате признака ЕО. Почему жираф только в Африке, почему не в Южной Америке? Дарвин: по всей территории Южной Америки не найдено в данный момент живых животных, которые бы хоть сколько-нибудь бы могли соответствовать размер африканских видов. Леса амазонки, например – наихудшее место для приобретения большого роста. Т.е. мы не видим тенденции к увеличению роста и размеров у животных в Южной Америке, значит это не несло пользы, а все те, кто стремились к этому уже вымерли. М-р Майварт ошибался, теперь мы находим гигантские формы в Южной Америке, но они все вымерли приблизительно в одно и то же время, мы находим останки переходных формы между самыми различными стадиями, т.е. видим воочию эти постепенные уклонения, а анализ даже крупинок оставшейся в останках ДНК позволяет нам утверждать о родстве и времени появления этих форм по отношению к уже живущим или другим обнаруженным.

Последнее, на чем бы мне хотелось остановиться в этом сочинении – проблема мимикрии. М-р Майварт считал, что ЕО не способен дать формы столь совершенно приспособленные быть похожими на другие объекты живой и неживой природы. Дарвин: опять встаёт вопрос удобства понятий – трудно и сложно. Птицы видят гораздо точнее и лучше нас, поэтому любая возможность для насекомого оказаться неузнанным это огромное продвижение в сторону его выживаемости, это не должны быть большие уклонения; каждое новое уклонение в сторону скрытности фиксируется, т.к. вероятность выживания увеличивается. В соответсвии с популяционной генетикой всё, сказанной м-ром Дарвином – верно, чем больше особей с одним наборов генов выживает, тем более распространённый становится этот набор в популяциях, т.к. по большей части такой набор и размножается. Знания мутационного процесса, рекомбинации, всевозможных хромосомных перестроек и других способов реаранжировки генома позволяет нам утверждать, что всевозможные изменения могут произойти, поэтому вероятность возникновения тех самых начальных этапов становления мимикрии или других полезных для обладателя признаков очень высока.