Все записи
17:13  /  5.11.14

2632просмотра

Диво.

+T -
Поделиться:

На книгу Сина Кэролла «Бесконечное количество прекраснейших форм».

 

Если все живое – лишь помарка,

За короткий выморочный день,

На подвижной лестнице Ламарка

Я займу последнюю ступень.

 

К кольчецам спущусь и усоногим,

Прошуршав средь ящериц и змей,

По упругим сходням, по излогам,

Сокращусь, исчезну, как Протей.

("Ламарк", О. Мандельштам)

 

“Thus, from the war of nature, from famine and death, the most exalted object which we are capable of conceiving, namely, the production of the higher animals, directly follows. There is grandeur in this view of life, with its several powers, having been originally breathed into a few forms or into one; and that, whilst this planet has gone cycling on according to the fixed law of gravity, from so simple a beginning endless forms most beautiful and most wonderful have been, and are being, evolved.”

 

Charles Darwin, The Origin of Species

 

 Aмериканский биолог Син Кэролл является одним из лидеров направления в эволюционной биологии, называемом Evo-devo (сокращение от evolutionary development). Название его книги взято из приведенного выше знаменитого изречения Чарльза Дарвина: «Есть величие в этом взгляде на жизнь, где сопутствующие ей силы были первоначально воплощены в немногие формы или даже в одну; таким образом что  в то время, как эта планета продолжает описывать свои круги,  подчиняясь фиксированным законам гравитации, наиболее прекрасные и волшебные формы развились и продолжают развиваться из столь простого начала.»

Evo-devo претендует на радикальный пересмотр сложившихся ранее взглядов на эволюцию, нашедших выражение в так называемой  Синтетической Теории Эволюции (СТЭ), соединившей в себя идеи Дарвина с ранними представлениями о механизмах наследственности. Широкой публике следует напомнить, что чаще всего под «теорией Дарвина» ныне имеется в виду именно СТЭ, а не оригинальная теория. Популярное изложение СТЭ  содержится, например, в книге Докинза «Эгоистичный ген» (Selfish Gene) и его последующих публикациях. Необходимость радикального пересмотра СТЭ обусловлена открытиями последних 30 лет, главным образом открытиями в эмбриологии (науке о развитии зародышей).

 

СТЭ играет огромную роль в сознании современного человека. Обсуждаем ли мы историю или проблемы однополых браков или педагогику, мы всюду употребляем термин «ген», говорим о мутациях и естественном отборе и, следовательно, сознательно или бессознательно, находимся под влиянием идей СТЭ.

 

Напомню, что основой СТЭ являются  следующие положения.

 

  1. Все живое имеет единый корень. В этом смысле все живые существа являются родственниками.
  2. Все живые существа, будь то бактерии, растения или животные, имеют один и тот же наследственный аппарат, т.е. молекулярный механизм, определяющий строение тела потомства данной особи.
  3. Изменения в мире живого имеют своей причиной случайные изменения (мутации) генов, т.е. той части наследственного аппарата, где хранится информация о строении организма. Выгодные для организма мутации, хотя и случаются реже, чем все прочие, сохраняются в грядущих поколениях, поскольку делают особи, их унаследовавшие, более плодовитыми. Это и есть механизм естественного отбора.
  4.  Других причин у эволюции нет.

    5. Считается также, что по отношению к процессу эволюции отдельная особь полностью пассивна. Никакие ее усилия не в силах повлиять на наследственную информацию, передаваемую потомству.

     

     

    Как читатель может убедиться из приведенного выше высказывания Дарвина, пункт 1 содержался уже в его первоначальной теории. Правда, слова Дарвина о «столь простом начале» жизни ныне приходится взять в кавычки. Открытия в  молекулярной биологии показали, что даже наиболее простые бактерии не имеют себе аналогов по сложности в неживой природе. Поэтому проблема возникновения жизни остается открытой. Что касается всего остального в пунктах 1 и 2, то оно подтвердилось, хотя  и в форме, совершенно неожиданной для сторонников  СТЭ.

     

     Наиболее важными в идеологическом смысле являются, разумеется, пункты 3 и 4. Согласно им биологическая эволюция следует лишь за изменениями окружающей среды, а поскольку нет никаких оснований считать эти изменения целенаправленными, она есть ненаправленный процесс. Иными словами, эволюция не имеет цели. Именно это положение резко поляризовало общественное мнение, сделав эволюционную теорию весьма популярной у одних и непопулярной у других. Если бы не эти два положения, широкие массы  интересовались бы теорией эволюции не более, чем, скажем, химией неорганических соединений.

     

     Пункт 5 тоже идеологически важен.

     

    Допускают  ли положения 3 , 4, 5 проверку опытом? Да, допускают. 

    Обсудим сначала пункт 3. Из него, например,  следует, что  с уменьшением степени родства видов должно ожидать уменьшение количества общих генов. Например, у шимпанзе и человека 99% процентов генов являются общими, что при их чрезвычайном телесном сходстве понятно. А у человека и мухи, эволюционные линии которых разошлись сотни миллионов лет назад, общих генов меньше. Пока все сходится. А если сравнить, например, общие гены человека, мухи и червя то будет еще менее вероятно обнаружить гены, общие всем трем видам.  

    Или вот еще один пример. Классическим примером объяснительной силы эволюционной теории является возникновение глаза. Известно, что в природе существует множество разных конструкций глаза. Глаза млекопитающих, например,  совсем не похожи на глаза насекомых. Синтетическая эволюционная теория говорит, что именно этого и следовало ожидать. С одной стороны, появление глаза естественно, т.к.  обладание зрением дает особи огромное преимущество в борьбе за существование. С другой стороны, существа, чьи эволюционные линии разделились, развивают аппарат зрения каждый по своему и поэтому  результаты должны быть различны. Тоже самое можно сказать про конечности, нервную систему и все прочее. Конечности тараканов и птиц не похожи друг на друга, поскольку этих классы живых существ развивались независимо друг от друга.

     

     То есть вроде бы никаких противоречий нет. Не тут то было. Открытия последних нескольких десятков лет, обзору которых и посвящена книга Кэролла,  установили, что описанные выше предсказания СТЭ, следующие из постулата 3 не соответствуют действительности, что ставит под сомнение и сам этот постулат. 

     Что же это за открытия? Одним из них было открытие набора генов, являющихся  общим для ВСЕХ животных, что явно противоречит тому, что следует из СТЭ. Эти гены  эмбриологи назвали  «набором инструментов» (tool kit genes), они  ответственны за  архитектуру организма. Например, на первых стадиях роста зародыша создается система координат или, если угодно, карта, на которой намечается, где и какие органы будут расти. За этот процесс отвечают Hox гены, делящие тело на сегменты. Есть гены, ответственные за спецификацию клеток, т.е. определяющие, какая часть информации, содержащейся в геноме данной клетки, будет использована. Информация ведь у всех одинаковая, будь то в клетках крови, мускулов или глазного зрачка. Однако, все эти клетки действуют по разному, поскольку ген-господин из «набора инструментов» закрывает доступ к той информации, которая данной клетке не нужна.  Далее, существуют гены, ответственные за выращивание глаз, а есть те, кто отвечает за рост конечностей и т.д.

     

     

    Hox гены разделяют эмбрион на сегменты.

     Как я уже сказал, все вышеперечисленные  гены одинаковы для всех животных, будь то муха или человек. Несмотря на то, что конструкции глаза человека и мухи совершенно различны, за «запуск» процесса развития глаза человеческого зародыша и личинки мухи отвечает один и тот же ген Pax-6. Аналогичным образом, процесс развития ножек таракана и лисы контролируется одним и тем же геном, носящим название Dll. Этого никто из биологов, воспитанных на теории Дарвина, не ожидал. Получается, что гены, ответственные за развитие глаза (конечностей, сердца и т.д.), существовали до появления глаза (конечностей, сердца). Вот и говори здесь о ненаправленности эволюции!

     

    Быть может прежде губ уже родился шепот,

    И в бездревесности кружилися листы,

    И те, кому мы посвящаем опыт

    До опыта приобрели черты.

     

    (О. Мандельштам)

    Открытие этих древних (более 550 млн.лет) генов пришло, как гром среди ясного неба, поскольку оно совершенно противоречило СТЭ. Гены эти дошли до нас в своей неизменной форме, поскольку любая их мутация приводит к настолько сильным изменениям в структуре организма (глаза, растущие на ногах и т.д.), что шансов на выживание у него нет.

     

     Теперь про мутации. Тут выяснилась масса подробностей, меняющих наш взгляд на эти процессы. Я бы назвал это диалектикой случайного и закономерного. Так, выяснилось, что клетки могут регулировать процесс отбора, ускоряя темп мутаций в ответ на стресс. За это открытие, совершенно неизвестное широкой публике, в 1983 году была вручена Нобелевская премия (Barbara McClintock, см. ее Нобелевскую лекцию The significance of the responses of the genome to challenge). Далее, организмы могут влиять  на эволюцию и иным образом, а именно, меняя окружающую среду. Первая цианобактерия, превратившая углекислый газ в кислород, положила начала изменению водного и атмосферного состава нашей планеты, определив тем самым весь дальнейший эволюционный процесс. Получается, что организмы могут  сами вмешиваться в свою эволюцию, что рушит пункт 5.

     

    Далее, важно, где происходят мутации и какие из них важны. Обнаружилось, что в процессе развития организма гены-инструменты используются в сложной последовательности и действия их в разных местах и в разное время скоординированы. Это достигается при помощи регулятивного механизма, помещающегося в той части ДНК, где не хранится наследственная информация. Раньше полагали, что там один лишь мусор, это не так, там хранится  описание того, какие, образно говоря, рубильники включать и выключать и в какое время это делать. Важными мутациями, приводящими к появлению новых форм, являются изменения этих регуляторов. Именно они определяют, каким образом, пользуясь одним и тем же «набором инструментов», можно получить разные виды животных.

     

    Форма мутаций регуляторов, однако, весьма ограничена самой структурой генома, т.к. количество мест, куда можно вставить «переключатель» в нем ограничено. Эти ограничения придают эволюции значительно более закономерный характер, хотя и не накладывают на нее абсолютно жестких предписаний.

     

    Разумеется, помимо генов-господ существует масса других, выполняющих в организме различные рутинные функции. И они то у разных видов могут быть самыми разными. Однако, как пишет Кэролл, эволюция это не столько о том, какие у вас гены, а как вы ими пользуетесь, поскольку самые важные гены у всех одинаковы. Поскольку гены-господа участвуют сразу во многих процессах, их мутации нарушили бы его целостность. А вот изменения в системе переключателей может изменить лишь одну функцию такого гена, не меняя других.

    В книге весьма подробно перечислено, каким стандартным набором  приемов  пользуется жизнь в своем развитии. Какие то органы, как, например, лапки у примитивных существ, появляются сначала в большом количестве, а в последующих градациях обретают свою специфику, утрачивая при этом первоначальное назначение. Как я уже говорил, в ходе этого развития случайность тесно переплетена с закономерностью.  Однако, в общем и целом можно сказать, что биологическая эволюция носит закономерный, направленный характер, обусловленный закономерностями устройства и функционирования генетического аппарата.

     

    Знаменитый гарвардский биолог Стивен Джей Гулд сказал когда то, что если б эволюционный процесс запустить снова, результат получился бы совершенно другим. Кэролл же утверждает, что получилось бы нечто, хотя и не идентичное, но сходное с тем, что мы сейчас имеем. 

     

Комментировать Всего 19 комментариев

В каком месте, Алеша, иерархия генов, обнаруживаемая evo-devo, не оставляет место СТЭ? Если я начну случайно, мелкими порциями, менять элементы автомобиля, отбрасывая те, что будут приводить к реальной поломке, то почему нельзя предположить, что после огромного числа попыток у меня все же сохранятся колеса, двигатель, трансмиссия? По сути, ты ведь и пишешь об этом: "Гены эти [структуро-определяющие] дошли до нас в своей неизменной форме, поскольку любая их мутация приводит к настолько сильным изменениям в структуре организма (глаза, растущие на ногах и т.д.), что шансов на выживание у него нет." Я не понимаю, почему ты заключаешь "что гены, ответственные за развитие глаза (конечностей, сердца и т.д.), существовали до появления глаза (конечностей, сердца)." Они, эти инструментальные гены, могли возникнуть вместе с первым архео-глазом, и далее сохраняться по той причине, что ты и отметил, и которая вполне кажется согласной со СТЭ.

Возвращаясь к аналогии с эволюцией автомобиля, замечу, что замена двигателя внутреннего сгорания электродвигателем путем маленьких случайных ходов потребовала бы гигантского числа неудачных шажков, на которое не хватило бы никакого времени Вселенной, но этого аргумента у тебя нет.  

Леша, некоторые предполагают, что существовало какое то животное, в котором все, что ныне есть, как то, глаза, нервная система, конечности и т.п.  было в совершенно недоразвитом виде. Общий предок всего животного мира. Он не найден. Т.е. тут опять загадка, похожая на загадку возникновения жизни. Там, где в мир является нечто принципиально новое, нас встречает тайна.

Мне непонятно, Алеша, на каком основании утверждается о противоречии со СТЭ, что я попытался выразить.

Про эволюцию путем накопления маленьких изменений я действительно не писал. Однако, эта идея, принадлежащая Дарвину, кажется, давно уже опровергнута. Я не уверен, что она даже является частью СТЭ. Вместо нее говорят про  punctuated equilibrium, что, мол, долго ничего не меняется, а потом происходит резкий переход.

Алеша, ты пишешь, что "описанные выше предсказания СТЭ, следующие из постулата 3 не соответствуют действительности, что ставит под сомнение и сам этот постулат."

Это твое суждение мне непонятно. Во-первых, если какие-то следствия какого-то принципа противоречат наблюдениям, то это означает, что принцип этими наблюдениями опровергнут. Не поставлен под сомнение, где всякому научному тезису быть всегда положено, а опровергнут.   

Во-вторых, я все-таки не понял, какое именно наблюдение противоречит постулату 3. Насколько могу судить, у постулата (мне неблизкого, как ты знаешь) еще есть ресурс вполне рационального сопротивления. Но может быть, я что-то упускаю из твоей аргументации?  

Я не сказал,что принцип опровергнут. Важное предсказание, принимаемое ранее сторонниками СТЭ за очевидность, не оправдалось. Это ставит принцип под сомнение. Пусть тот, кто знает биологию лучше меня, скажет, какие предсказания оправдались.

Хотелось бы достичь большей ясности, Алеша. Если предсказание теории не оправдалось, то вообще-то это и означает ее опровержение. После этого теория не может оставаться в прежнем виде. Если же она может в прежнем виде оставаться, это означает, что никакого строгого предсказания не было, а было мнение. Но если ничего кроме мнений у "теории" нет, то это не теория.  

Леа, вот что я выяснил, полазив по интернету. Среди биологов есть те, кто считает, что ничего особенного не произошло. Чтобы понять их аргументы, нужно знать, что такое Кембрийский взрыв. Данные палеонтологии показывают, что все существующие ныне типы животных сформировались в течение 15-20 млн. лет в течение Кембрийского периода (около 540-520 млн. лет назад), т.е. невероятно быстро. Тогда начали вырастать разные глаза, разное строение тела, разная нервная система и т.д. После взрыва эволюция сложных существ шла так, как описывает Кэролл, исходя из данных эмбриологии. Если она когда то шла согласно СТЭ, то это до этого взрыва. Никаких доказательств для этого нет. Можно только предполагать, как это делают защитники СТЭ, что были каккие то предки сложных организмов, в которых все, что позже развилось, существовало в зачаточном виде. Какие то протоконечности, протоглаза, тело, не то разделенное, не то нет и т.д.

"После [кембрийского] взрыва эволюция сложных существ шла так, как описывает Кэролл, исходя из данных эмбриологии. Если она когда то шла согласно СТЭ, то это до этого взрыва."

Этот тезис мне по-прежнему непонятен, Алеша. Означает ли он, что после кембрийского взрыва (КВ) ход эволюции выявил противоречие со СТЭ? Если так, то это бы означало что СТЭ опровергнута. Раз она не считается опровергнутой, значит, есть возможность разумно описать пост-кембрий в рамках СТЭ. Но тогда несправедливо ограничивать применимость СТЭ докембрием, как можно было бы заключить из процитированного мной места.  

Леша, об этом вся статья, извини, что я, м.б. изложил непонятно. После кембрия все идет не так. В любом случае, советую прочесть Кэролла, я изложил, как мог.

Статью перечел на несколько рядов, Алеша, но вопросы мои не о конкретике наблюдений, а о том характере познания, где нет средств ответить, имеется ли противоречие "теории" неким наблюдениям или нет, где любая попытка такого ответа есть не более чем частное мнение. Если мы будем удерживать важное понятие "теории" за такими структурами познания, где противоречие диагностируется однозначно, то СТЭ—не теория. "Т" там беззаконно. 

К сожалению, названия выбираются не согласуясь со строгими правилами. 

Это верно, но в философском разговоре нам следует вырабатывать специальный язык, различающий то важное, что не различается в установившемся словоупотреблении. Следуя этой заповеди, я не называю дарвинизм "теорией", но "учением".

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik

Огромное спасибо! Мне давно хотелось увидеть что-то такое на русском языке.

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik, Марина Романенко

Ну, вот, увидели, а обсуждения нет.

Табуированная тема. У меня есть очень неприятный опыт попыток обсуждения её на форуме сайта "Проблемы эволюции". Эффект любой попытки обсудить фундаментальные, а не верхушечные слабости существующей эволюционной доктрины напоминает последствия появления любопытного еврея на заседании кишеневской ячейки "Союза Михаила архангела" году так в 1904.

Сергей, это правда. Попробуем сломать табу?

Я чувствую себя несколько не в своей тарелке, поднимая эту тыему, т.к. я не биолог по профессии. Поэтому я выбрал формат рецензии на книгу, написанную профессионалом, где я всегда могу спрятаться за его спину. Однако, тема важная, т.к. все эти псевдоэволюционные идеи стали частью идеологического  "набора инструментов". 

Во-первых, я и сам очень далек от биологии. Я не могу отделаться от ощущения, что современная СТЭ дает совершенно не удовлетворяющее меня объяснение наблюдаемой картине биологического разнообразия, повторяемости некоторых "инженерных решений", очевидной сглаженности конкурентного начала в жизни биомов в сочетании с видимыми элементами кооперации, и.т.д и т.п. Но, увы, я не вижу сегодня научной (т.е. соответствующей критерию фальсифицируемости) теории, которая могла бы придти на смену СТЭ и которую я мог бы отстаивать. А предлагать что-то своё, будучи полным дилетантом, совершенно не хочется. Я люблю смешить людей, но несколько другими способами.

Генеральная линия обороны адептов СТЭ - противостояние креационизму, как проявлению религиозного обскурантизма, на мой взгляд, не выдерживает никакой критики. Креационисты атакуют СТЭ потому, что в силу своей ходульности и натянутости, она является удобным объектом для атаки, а не потому, что дарвинизм бросает вызов религиозной догме. В этом смысле религиозные круги мне видятся чем-то вроде волков в лесу - своего рода санитарами. Вовсяком случае, я не припомню случаев религиозных нападок на физику или астрономию ПОСЛЕ того, как эти две почтенные отрасли науки приобрели наконец инструментарий, позволяющий экспериментально доказывать свои тезисы, а не просто их выдвигать.

Во-вторых, уж простите, у Вас репутация крайне жесткого спорщика. Я с огромным удовольствием читаю Ваши статьи и слежу за полемикой, в которой Вы участвуете, но стараюсь быть по возможности вне зоны поражения. ;-)

Я согласен с Вами, меня не удовлетворяет тоже самое. Мне кажется, что Evo-devo дает альтернативу, поэтому я и решил привлечь внимание публики к этой книге.

А насчет "жестского спорщика", так я просто добиваюсь ясности в дискуссии.