Наталья Архангельская, Александр Механик

Эволюционная теория сегодня — биологический мейнстрим, правда, относительно классического дарвинизма она продвинулась довольно далеко. Но самое удивительное, что эволюционные процессы продолжают идти на наших глазах

Дарвину досталось от обывателя больше, чем любому другому великому ученому. Против теории эволюции работает ее же достоинство: вершину научной биологической мысли ХIХ века можно изложить в популярном виде, без использования сложных теоретических выкладок. Она настолько доступна для понимания, что включена в программы средней школы. Согласитесь, что оспаривать теорию относительности или квантовую хромодинамику обывателю вряд ли придет в голову. А атаки на дарвинизм со стороны рядовых граждан не прекращаются до сих пор.

Первый из серии судебных процессов, оспаривающих теорию Дарвина и прозванных «обезьяньими», состоялся в США в штате Теннесси в 1925 году. Возмущенных обывателей оскорбляла сама мысль о том, что человек произошел от обезьяны, и они потребовали изъятия этой возмутительной ереси из школьных программ штата. В чем и преуспели: учитель-вольнодумец был оштрафован на 100 долларов, а запрет оставался в силе до 1967 года.

В подобных борениях прошел весь ХХ век, но страсти не утихли. Год назад президент Джордж Буш поднял вопрос о преподавании в учебных заведениях США альтернативы дарвинизма, изобретательно названной теорией «разумного проектирования» или креационизмом. Не осталась в стороне и современная Россия — этой весной пятнадцатилетняя питерская школьница подала в суд на Минобрнауки за то, что ей преподают теорию Дарвина и не знакомят с альтернативой. Волна, поднятая в прессе этим сообщением, принесла с собой интересные факты: выяснилось, что в ряде частных школ уже сегодня можно выбрать себе теорию всего живого по вкусу.

Научное сообщество взволновалось и откликнулось на изложенные события коллективным письмом. Напомнив, что меньше года назад с посланием аналогичного содержания выступили 38 нобелевских лауреатов, наши ученые пишут: «Эволюционная теория признана научным сообществом как единственное разумное объяснение разнообразия жизни на Земле и приспособляемости организмов к изменениям условий среды. Это признание базируется не на вере в авторитет Дарвина, а на том, что его концепция эволюции объясняет всю совокупность фактов, накопленных историей. Теория эволюции не сводится к классическому дарвинизму, она базируется на надежных научных доказательствах и должна остаться в школьных учебниках. Неуклюжие попытки выдать креационизм, основанный на догмах, за научную теорию, альтернативную эволюционной, и протащить его в школу выглядят смехотворно».

Сегодня на наших страницах о теории Дарвина и альтернативных подходах рассуждает ученый-палеонтолог Кирилл Еськов.

— На самом деле, слухи о кризисе дарвинизма сильно преувеличены. Да, Дарвин устарел — в том же смысле, в каком устарел, например, Коперник, со своими круговыми, докеплеровскими орбитами. Устарел Аррениус, с теорией электролитической диссоциации, которую сменила протонная теория кислот и оснований. Устарел Бор со своей планетарной моделью атома. Но любая научная теория так или иначе продвигает наше знание вперед. Откуда взялся дарвинизм как таковой? Дарвин родился и жил в Англии, стране, где селекция к первой половине ХIХ века достигла высочайших вершин. Из древнего ремесла, основанного на интуиции и озарениях, она уже превратилась в технологию. Как превратить путем отбора и выбраковки кабана в йоркширскую свинью, знал любой англичанин. И каждый мог ознакомиться с промежуточными результатами этих экспериментов, записанных в племенных книгах. В ходе своего путешествия на «Бигле» Дарвин попадает на Галапагосы, вулканические острова недавнего происхождения, и видит там хорошо ему знакомых птиц — вьюрков, которые, однако, выглядят не совсем обычно и явно «заточены» на исполнение других, чем на материке, экологических ролей. Он понимает, что это совершенно другая порода известных птиц, непонятно как выведенных, и предполагает, что действует все тот же метод — отбор и выбраковка. Но кто автор эксперимента? Над этим ученый и раздумывал много лет, прошедших с момента его путешествия до публикации книги «Происхождение видов».

— И как же он ответил на этот вопрос?

— Краеугольный камень его теории — это вывод о механизме «случайного выбора с запоминанием и воспроизведением его результатов». Лишь спустя сто лет, в шестидесятые годы ХХ века, биохимик Генри Кастлер, впервые приложив методы теории информации к саморазвивающимся нуклеотидным системам, подтвердит гениальную догадку Дарвина: никакого другого способа создавать новую информацию в системе, кроме случайного выбора с запоминанием и воспроизведением его результатов, кибернетика не знает. Иными словами, Дарвин в каком-то смысле — один из создателей кибернетики. Способы вычленять информацию из «белого шума» есть, а создавать новую можно только таким способом. И ключевое слово здесь — «случайный», на чем у многих, как говорится, срывает крышу. Если вы создаете программу, то можно извлекать ту информацию, какая уже есть, а создавать новую можно только случайно. Только методом тыка. Именно поэтому нобелевский лауреат по физике Манфред Эйген называл Дарвина вдобавок и великим физиком. При всем том сам Дарвин осознавал, что в его теории были вопросы, на которые он в силу слабого развития науки в ХIХ веке не смог дать ответы. В его книге на этот счет есть даже специальная глава. Ученого, например, очень беспокоила проблема так называемого «кембрийского взрыва»: одновременное появление в начале кембрия представителей всех типов животного царства.

Жизнь началась задолго до кембрия, и по идее должно бы быть множество примитивных промежуточных форм, но в докембрийских горизонтах ничего этого нет. А начиная с некоторого момента появляются все разом. Понять этот феномен удалось только в середине ХХ века. Дело в том, что одноклеточные водоросли — фитопланктон — хорошо впечатываются в палеонтологическую летопись. Их мы при раскопках видим. А микроскопические животные — микрозоопланктон — имеют такую структуру покровов, что в толщах отложений от них почти ничего не остается. Однако когда условия среды изменились, и прежде всего возросло количество кислорода, микроживотные начали увеличиваться в размерах и, главное, им стало экономически выгодно обзаводиться таким приспособлением, как скелет: это очень полезная штука, но требует больших энерговложений. Так вот, с увеличением количества кислорода макроживотные не появились заново, а уже существовавшие микро— увеличились в размерах и стали все обзаводиться скелетами.

Итак, мучивший Дарвина вопрос о появлении животных в начале кембрия — «всех и сразу» — вроде бы начал проясняться. Преподавателям теории эволюции на первый взгляд стало легче. Однако это только на первый взгляд: ведь открытые позже фауны оказались непреемственными по отношению друг к другу! Они всякий раз появляются как чертик из табакерки и так же неожиданно исчезают. Ситуация, если вдуматься, складывается еще более скандальная, чем во времена Дарвина: тот имел дело с одним «актом творения» — кембрийским, а мы — как минимум с тремя. Михаил Борисович Бурзин дал эдиакарской и хайнаньской эпохам остроумное определение — «черновики Господа Бога». Создается впечатление, будто эти «черновики» были некими неудавшимися экспериментами.

— Откуда взялось много кислорода?

— Кислород на Земле в принципе появляется как продукт фотосинтеза сине-зеленых водорослей. Продукт побочный, и сбрасывается в среду. По идее его должно бы накопиться много сразу, но этого долго не происходило, потому что он уходил на окисление железа, в избытке содержавшегося в верхних слоях океана. Окислившись, железо оседало на дно — таким образом формировались залежи железных руд. А когда железо из поверхностных слоев планеты в основном ушло в ее ядро, произошла кислородная революция. И в принципе стало возможным возникновение аэробной жизни. В этот момент и появляются эвкариотные организмы — пока одноклеточные, но все-таки это уже эвкариоты, а не бактерии. Затем появляется зоопланктон и так далее. С появлением больших количеств кислорода стало возможным появление животных, являющихся главными консументами, которые могут есть производимую растениями органику, тем самым балансируя кислород. Это — что касается «кембрийского взрыва». Но больше всего волновал Дарвина так называемый «кошмар Дженкинса». Был такой математик, который задал автору теории следующий вопрос: вот у вас появился благоприятный признак, вы его неким образом наследуете. Но ведь от поколения к поколению он должен «размываться», и в какой-то момент от него не останется ничего. Соображение на уровне здравого смысла. Ответа на этот вопрос Дарвин так и не нашел. И самое обидное здесь было следующее. Если с «кембрийским взрывом» он разобраться не мог по объективным причинам — палеонтология в его времена была развита слабо, — то разрешить «кошмар Дженкинса» ученый в принципе возможность имел. К тому времени книга Грегора Менделя уже вышла, и в ней содержался ответ на мучивший ученого вопрос: наследственный код дискретен.

— Вряд ли Дарвин не читал такой революционный труд.

— Он его наверняка читал, но, видимо, не оценил. Такие затыки бывают и у гениев. Не принял же Эйнштейн вероятностную трактовку квантовой механики! Но именно тогда, когда классический дарвинизм, то есть идею эволюции посредством естественного отбора, соединили с генетикой Менделя, точнее с идеями его последователей начала ХХ века, тут-то и возникла синтетическая теория эволюции, представляющая собой основу наших научных представлений в этой области. Этот модернизированный дарвинизм сегодня и представляет собой мейнстрим, вокруг которого есть еще много всякого: ретро-теории, авангардные направления. Но основой основ мы все-таки обязаны Дарвину.

— Эволюция идет в разные моменты с разной скоростью: то скачками, то плавно. Есть ли здесь какие-то закономерности?

— Нет. В том-то и гениальность дарвиновской догадки, что этот процесс — случайный. Но для того, чтобы картинка обрела завершенность, понадобилась термодинамика неравновесных процессов Ильи Пригожина. Физик Людвиг Больцман, современник Дарвина, очень его почитавший, потратил большой кусок жизни на то, чтобы дать теории эволюции термодинамическое обоснование. Но у него ничего не получилось, потому что в ХIХ веке работали в основном только с закрытыми и равновесными системами. А усложняться могут только открытые, далекие от равновесия системы.

— Расскажите подробнее, как формировались новые органы: скачком или постепенно? Ведь если постепенно, то пока орган не развит окончательно, он может только мешать живому существу, снижая его способность к выживанию.

— Как правило, органы первично возникают совсем не для тех целей, для которых они используются впоследствии. Птичье перо, например, появилось как способ улучшения теплоизоляции. И только много позже оно послужило оптимизации аэродинамических характеристик крыла. А скелет поначалу был просто формой запасания фосфора для нужд организма: фосфор всегда в дефиците, а используется он широко. Это свойственно живым организмам — подстраховываться.

— Почему за всю историю науки не возникло ни одного нового вида?

— Как это — не возникло? Конечно, новые виды есть, хотя здесь надо определиться, что называть новым видом. Вот вам пример: домовой мыши в Америке не было, ее туда завезли поселенцы. У мыши есть паразиты, проще говоря — глисты. Определенный вид. Так вот сегодня у американской мыши наличествуют уже два вида глистов, произошедших от исходного: на западном побережье один, на восточном — другой. Мышей, повторяю, в Америке не было, и, таким образом, мы имеем новый вид глистов за каких-нибудь триста лет. Есть интересные опыты Георгия Шапошникова, который работал с тлями-монофагами (живущими только на одном виде растений). Он их долго мучил, пересаживая на другие растения. Они дохли, дохли, но в конце концов стали выживать. И эти новые тли, как выяснилось, не скрещиваются с исходной линией. То есть налицо новый вид. Американцы много экспериментируют с дрозофилами, получается не так красиво, как у Шапошникова, зато быстрее. Я уж не говорю про тараканов, обретающих устойчивость к пестицидам, или комаров, начавших жить в подвалах городских домов — это очень существенный скачок в их биологии. Оцените, с какой скоростью происходят изменения!

— Как все-таки возникла жизнь?

— Внесем ясность: Дарвин происхождением жизни не занимался вообще. Более того, биологи вообще не любят говорить об этом. По той же причине, по какой лингвисты не любят говорить о происхождении языка. Наука занимается воспроизводимыми экспериментами и имеет дело с неуникальными объектами: нельзя строить график по одной точке. Происхождение жизни — это предмет для религии, богословия, научной фантастики, философии. Но наука, конечно, имеет на этот счет свои представления. Я уже говорил об открытых неравновесных системах. В них могут происходить разные интересные вещи, в том числе и спонтанное усложнение. Есть и самоорганизующиеся системы — знаменитые ячейки Бенара, например. Особым образом нагретое в сковороде вазелиновое масло распадается при определенной температуре на ряды шестигранных ячеек: внутри каждой ячейки ансамбли молекул приходят к согласованному движению. Или химические часы Белоусова-Жаботинского: колба, периодически меняющая цвет. Все это — системы, самоорганизующиеся в условиях потока энергии. И жизнь — это просто крайний вариант в ряду таких систем. Теоретически процессы описаны, но воспроизвести их мы не можем. Наверное, и слава богу, что в этом направлении расставлено большое количество блоков.

— Еще один детский вопрос: как появился человек?

— Должен вас разочаровать: о происхождении человека от обезьяны Дарвин тоже ничего не говорил. Он говорил о происхождении от обезьяны вида Homo sapiens. Дальше начинаются вопросы дефиниций: что мы называем человеком. Это существо, у которого появился разум? Или то существо, в которое бог вложил бессмертную душу? Бессмертной душой, как легко догадаться, наука не занимается. И момент, когда в это существо была вложена душа или у него возник разум, достаточно условен. А потому когда говорят, что дарвинизм противоречит учению церкви, давайте спросим — какой церкви? Однозначно отрицает происхождение человека от обезьяны только протестантизм. И то не все его ветви. Католическая церковь имеет решение Второго ватиканского собора плюс разъясняющую папскую энциклику, которые признают, что теория Дарвина верно трактует вопросы происхождения человеческого тела. Из положения вышли очень изящно: да, мы не подвергаем сомнению существование австралопитеков, питекантропов, синантропов. Упаси бог, мы не подозреваем, что ученые что-то подделали. То есть согласны, что от обезьяны происходит телесная оболочка человека. А насчет души — это по другому ведомству. И наука на эти вопросы не претендует.

Темпы эволюции, которые предсказывает генетика, в реальности сильно занижены: изменения одного компонента системы совершенно не приветствуются другими

— Иными словами, креационизм — это не наука?

— Абсолютно. По сути это та же фоменковщина: никакой науки под этим нет вообще. Есть очень характерный прием, к которому прибегают креационисты. Они говорят: вот некоторые ученые отвергают дарвинизм. Отсюда по умолчанию как бы следует, что они креационисты. Так вот, это тот шарик, которого нет ни под одним из наперстков. Есть множество теорий, с которыми синтетическая теория эволюции расходится достаточно сильно, но все они — эволюционные. То есть у них расхождения с дарвинизмом по поводу механизмов эволюции, но не по факту ее существования. Ни один естествоиспытатель, будучи в здравом уме и твердой памяти, не станет утверждать, что Земля возникла шесть тысяч лет назад за шесть календарных дней.

— Приведите примеры других теорий.

— Некоторые акцентируют внимание на отдельных, не вполне проработанных участках дарвинизма. Например, теория прерывистого равновесия. Или эпигенез, созданный нашим Иваном Шмальгаузеном и американцем Конрадом Уоддингтоном, то есть единый системный процесс развития, в котором происходит последовательное развертывание генетической информации при участии нейрогуморальных, гормональных, средовых и других факторов. Есть номогенез Льва Берга, это тоже наш ученый. Сторонники этой теории считают, что в ходе эволюции реализуется некая вложенная в организм программа. То есть отрицается принцип случайности.

— Основополагающий у Дарвина?

— У него есть целый ряд принципиальных положений, которые, как стало понятно только сейчас, и есть «изюм в сахаре». И случайный характер эволюции в том числе. Он показывал, каким образом происходит в ряду поколений накопление признаков, говорил о причинах, вызывающих борьбу за существование, — недостаток ресурсов. Одним из исходных пунктов для Дарвина было учение Мальтуса, утверждавшего, что ресурсов — ограниченное количество, и это порождает конкуренцию. У Дарвина много чего есть. И случайность — это для меня лично особенно важно. Но вот, скажем, глубоко мной чтимый Сергей Мейен был «мягким антидарвинистом». И он довольно долгое время пытался доказать, что дарвинизм и номогенез не альтернативны, а взаимодополняющи. На мой взгляд, это у него не получилось. Есть еще теория сальтоционизма — в разных вариантах. То есть теория эволюционных преобразований, при которых считается возможным появление редких аномалий или уродств, которые случайно оказываются более жизнеспособными и более высокоразвитыми, чем нормальные организмы. Например, «перспективные монстры» Гольдшмидта. Я лично не сторонник сальтоционизма, но он чрезвычайно популярен: он говорит о большой роли макромутаций — крупных перестроек организмов. В принципе макромутации действительно бывают — уродства возникают достаточно часто. Есть версия, что ластоногие произошли от хищников, которых постигла мутация, но мне она не кажется убедительной. Или вот шестипалая нога: а вдруг в каких-то условиях шестипалость окажется полезной? Есть теории, уделяющие большое внимание так называемому горизонтальному переносу генов. Известно, что вирусы могут перетаскивать гены из клетки в клетку. Это доказано. Возникает вопрос: а может, они способны совершать «осмысленные» эволюционные акты? В смысле перетаскивания чего-то полезного?

Начиналось все с предшественника Дарвина Жан-Батиста Ламарка. Он был сторонником эволюционной теории, но речь у него шла о развитии новых органов путем упражнения при наследовании приобретенных признаков.

— Выходит, что Лысенко был ламаркианец?

— Лысенко был отмороженный на голову ламаркианец, который, в конце концов, дошел до прямого жульничества. Но в России на самом деле были глубокие традиции ламаркизма. И дарвинизм в научном сообществе в России традиционно недолюбливали. Поэтому и возникла теория номогенеза. Не нравилась случайность. Это была такая научная традиция — сочувственное отношение к ламаркизму в России — до тех пор, пока лысенковщина не переросла в прямую уголовщину.

— Так все-таки приобретенные признаки не наследуются?

— Не наследуются. Хотя с разных сторон ведется подкоп под центральную догму молекулярной биологии, но пока убедительных доказательств передачи приобретенных признаков нет.

— Что вы думаете по поводу эксперимента по скрещиванию обезьяны и человека, который пытались провести советские ученые в двадцатые годы?

— Я думаю, что это было, как сейчас бы сказали, разводилово на деньги. Внеродовое скрещивание — невозможная вещь. В принципе можно попробовать получить партеногенетического ребенка. У вас есть яйцеклетка, вы ее стимулируете, и дальше вы получаете ребенка — точную копию матери. Когда партеногенез был открыт, представители римско-католической церкви поначалу обрадовались, что решена проблема непорочного зачатия. Оказалось, что радовались рано: дети от партеногенеза могут быть только женского пола.

— Зато внутривидовая эволюция заметна даже для обывателя. Много шума было по поводу возникновения непонятно откуда новых пород кошек. Знаменитый «ростовский сфинкс», например.

— Породы вообще возникают довольно быстро. Но вопрос в том, как эту породу стабилизировать. Старые сорта так называемой народной селекции, то есть породы, которые формируются многими поколениями пользователей, ведущих отбор в первую очередь по рабочим качествам, уступают всем этим генно-модифицированным сортам в продуктивности, но они устойчивы к заболеваниям, гораздо более компромиссны. Совершенно другая методика выведения. Нынешние же сорта специально сделаны так, чтобы фермер каждый год покупал их. Посадил такую кукурузу — через год приходи опять за семенами.

— А можно считать эти способы генной инженерии некой ускоренной моделью реального механизма отбора?

— Как модель, возможно. Но как раз эта модель показывает, что более устойчивы те сорта, которые отбирались без программы, народной селекцией. При народной селекции отбраковывается «задний хвост», то есть слабейшие представители породы. Процесс медленный. При других способах селекции берут самые продвинутые образцы и пытаются их скрещивать. Чаще всего эти породы разваливаются. Но иногда получается.

— А в какую сторону эволюционирует человек?

— У нас зубы мудрости начинают исчезать. По прошествии каких-нибудь жалких сотен тысяч лет они исчезнут у всех. Причина — изменение характера питания: увеличение доли животной пищи. Но как изображают человека будущего в фантастических фильмах — маленькое тело, большая голова — это вызывает сомнения.

— А головной мозг увеличивается?

— С головным мозгом не все понятно. Наш мозг, по-видимому, не отличается от головного мозга кроманьонца, но с неандертальцами есть различия. Сейчас опять становится непонятно, каким местом мозг думает. Раньше считали, что это кора больших полушарий, сейчас нейрофизиологи сомневаются. Опять просыпается интерес к гипотезам химических механизмов памяти. Мозги крысы от мозгов кролика морфологически не отличаются ничем. А как легко догадаться по поведению — это небо и земля: у крысы — сложнейшая социальная иерархия, есть интеллект, настоящий альтруизм и самопожертвование.

— Когда и как человек начал приобретать свой современный облик: выпрямился, потерял шерсть и так далее?

— Есть теория английского антрополога Роберта Фоули — «полуденный хищник». Человек появился в африканской саванне и, чтобы избежать безнадежной конкуренции со львами и леопардами, приспособился охотиться в середине дня, когда крупные кошки спят. Главная проблема тут — терморегуляция: в полуденной саванне очень жарко. В процессе приспособления человек и выпрямился (тело стало поглощать меньше солнечной энергии), потерял шерсть и обзавелся огромным количеством потовых желез. Знаете, есть такое шуточное определение: человек — это голая потливая обезьяна. При всем том первые люди, судя по всему, были не столько охотниками, сколько падалеядами, вроде гиен.

— Неадертальцы были тупиковой ветвью человеческого развития?

— Что значит тупиковой? У них были сложные погребальные ритуалы, изобразительное искусство. Кроманьонцы их скорее всего съели — к несчастью, два высокоразвитых вида оказались на одной территории. Есть, правда, точка зрения, что они смешались с кроманьонцами — частично с ними скрещивались. Грубо говоря, съели не всех. Мужиков съели, а женщин употребили по назначению. Это ведь очень близкие группы. Могло и получиться.

— Антидарвинисты утверждают, что неадертальцы не имеют ничего общего с человеком по генетической структуре.

— А как можно узнать их генетическую структуру? Генный код ископаемых воспроизвести невозможно. Мамонта — да, можно, потому что он лежал в вечной мерзлоте, где сохранились клетки. В янтарях сохранились клетки насекомых. Все остальное разложилось. А кости — это на самом деле не кости, там произошло замещение костной ткани другой химией, прежде всего силикатами. Это, строго говоря, невероятно строгая отливка, а вовсе не исходная ткань. А вот попытки восстановить мамонта с помощью слонихи есть. Хотя это безумно сложно и не очень интересно.

Конечно, в дарвинизме до сих пор много «дыр». Например, опыты Шапошникова показывают, что темп эволюционных изменений может быть очень высоким. И в действительности надо удивляться не тому, что виды изменяются очень быстро, а тому, что темпы эволюции, которые предсказывает генетика, очень сильно занижены. То есть изменения могут происходить гораздо быстрее. Но возможные изменения очень сильно репрессируются экосистемой — изменения одного компонента системы совершенно не приветствуются другими. Получается, что экосистема жестко ограничивает темпы эволюции. Вот почему изменения происходят неравномерно. Экосистема сопротивляется изменениям до последней возможности, но потом под воздействием многих факторов и опять же случайно происходит ее развал. И тогда начинаются очень быстрые, так называемые некогерентные изменения. Система идет в быстрый развал, перестает кого-либо контролировать. А потом собирается по-новому. Из новых блоков. Такой механизм ученые предполагали для среднемелового кризиса, когда появились покрытосеменные, для грандиозного мезозойского вымирания, которое, в частности, и унесло пресловутых динозавров.

— А может произойти нечто подобное в современном мире?

— Легко. Обычно обращают внимание на исчезновение различных видов, и это правильно: что-то понадобилось, а его нет и уже не будет. Но, к сожалению, мало внимания обращают на появляющиеся виды. А вот они-то и могут подготовить этот самый развал системы, который приведет к некогерентной эволюции. И вот в этом мире, который будет формироваться на основе некогерентной эволюции, для человека может и не оказаться места. К малозаметным росткам будущего надо приглядываться очень внимательно. Беда в том, что заранее не угадаешь. Это ведь случайный процесс. Завтра какой-нибудь микроб вылупится, а мы и узнать об этом не успеем. Вот вы видите комаров в подвалах. Или ворону, которая приспособилась выклевывать молоко из пакетов и содержимое из консервных банок. А крысы что творят? С ними мы, по-моему, уже доигрались. Глядишь, с ними и договариваться придется.