Різноманіття теорій еволюції
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Теорії еволюції, тільки найбільш опрацьовані, можна перераховувати десятками. Більш того, різних варіантів класифікацій теорій еволюції можна без праці набрати півтора-два десятка, причому найбільш відомих. Раз класифікація теорії зросла в особливу проблему, то, скільки ж самих теорій? Якщо ж всі не праві, а лише прихильники однієї теорії праві (наприклад, найбільш популярною нині «синтетичної» теорії еволюції), то звідки береться в біології стільки овець, що заблукали, та ще, аж ніяк не новачків у науці, а видних ботаніків, зоологів, палеонтологів? Іноді намагалися пояснити ці розбіжності просто різною спеціалізацією. Робилися і спроби оголошувати всі інші теорії, крім однієї (зазвичай — «синтетичної»), остаточно спростованими. Неважко здогадатися, що такі декларації хороші лише як психотерапевтичний самозаспокійливий засіб.
Для фізика, експериментатора або теоретика, те, що відбувається з теорією еволюції, виглядає, мабуть, дивно. Що за така теорія, навколо якої більше ста років висловлюються суперечливі думки вчених і ніяк не можна вказати, хто з них правий? Втім, такі закиди, будь вони висловлені, навряд чи будуть справедливими. Теорія еволюції відрізняється від фізичних не тільки своєю нестійкістю, розпливчастістю, але і тим, що її об’єкти — організми, їх спільноти, процеси їх змін — неймовірно складні і різноманітні, більш того, несподівано різноманітні. Несподіване розмаїття – головна проблема біології.
Помітили, що у різновидів малини опушеність листя залежить від клімату. Здавалося б, можна очікувати того ж у різновидів ожини — близького виду. Але тут ступінь опушеності змінюється без видимого зв’язку з кліматом. Встановили, що багато рослин і тварин, що живуть на величезних площах, дуже мінливі. Хотілося б зробити висновок: ступінь мінливості пропорційна площі поширення. На жаль, це не так. Є види (скажімо, звичайний ясен), що розселені дуже широко і зберігають дивовижну сталість морфологічних та біохімічних ознак.
Зазвичай систематик визначає види тварин і рослин по їх зовнішньому вигляду, а якщо не може відрізнити, відносить до одного виду. У тридцятих роках минулого століття були виявлені види комах (сіблінги, або двійники), які практично не розрізняються за зовнішніми ознаками, але розділені бар’єром несумісності. Навпаки, деякі водорості змінюють вигляд до невпізнання, якщо змінився склад води або її температура. Траплялося, ботаніки з подивом виявляли, що водорості, які описувалися як різні роди, насправді один вид.
Найнеприємніше у всіх цих складнощах — їх непередбачуваність. Щоб її було можна дещо уникнути, генетики протягом багатьох поколінь зберігають чисті генетичні лінії тварин, рослин, мікроорганізмів. Багато досліджень доводиться вести тільки на таких лабораторних істотах. Відомості, отримані на представниках чистої генетичної лінії, потім можна поширити на всю лінію, але часто не можна поширювати на весь вид. Неважко уявити собі, що відчував би хімік, якщо б йому довелося працювати в таких умовах, коли речовини, однаково названі мідним купоросом, в різних лабораторіях виявляли б різні властивості, причому не з-за домішок, а з-за незрозумілої і важкоконтрольованої мінливості самої речовини. Біолог в таких умовах працює завжди. Він ніколи заздалегідь не знає, який підступ запропонує йому мінливість. Тому в біології лише з великим ризиком можна робити висновки по індукції — від приватного до загального.
Фізик Р. В. Наан дотепно сказав: «не можна перевірити виконання закону збереження енергії для будь-якого палаючого поліна окремо, причому у будь-якому куточку Всесвіту, але ми приймаємо цей закон за універсальний (строгий, абсолютний) закон природи». У фізиці та хімії порівняно легко розподілити тіла по класах, потім від кожного класу взяти представників, вивчити їх і сказати, що ми знаємо, які властивості будуть у всіх представників класу. Тому коли хотіли довести, що алмаз горить в кисні і при цьому виходить вуглекислий газ, то було досить спалити кілька дрібних кристалів. Формальна логіка не заохочує судження, звані неповною індукцією, які в спрощеному вигляді виглядають так «деякі об’єкти А суть В. Отже, всі А суть В». Проте, наука живе тільки завдяки неповній індукції.
Звичайно, і фізикам і хімікам траплялося обпалюватися. Несподіваними були багато фізичних відкриттів. І все ж, раз відкривши надплинність гелію, ніхто не вимагав перевіряти, чи виявить надплинність гелій, що надійшов у лабораторію з іншого заводу і отриманий з іншої технології.
Біолог теж прагне до такого життя. Він хоче мати класифікацію об’єктів, щоб можна було спочатку вивчати «деякі А», а потім спокійно говорити про «всі А».
Пам’ятаючи про все сказане, вже не будеш дивуватися різнобою в еволюційних теоріях. Жива природа настільки різноманітна, а інтереси людей настільки різні, що не знайдеться двох біологів, які подивляться на один і той же квітучий луг однаковими очима, зададуть собі одні і ті ж питання. Розповідають, що початківців криміналістів піддають простенькому випробуванню. В аудиторію входить лаборант і подає викладачеві склянку чаю. Потім студентів просять детально описати, що сталося. Різнобій описів зазвичай вражає майбутніх слідчих. Те ж відбувається і в науці, з тією лише різницею, що такі описи, по-перше, потрапляють в журнали і книги і, по-друге, обробляються за допомогою все тієї ж неповної індукції («якщо деякі А суть В, то всі А суть В»). Зараз вже немає біолога, який би знав однаково добре, на рівні кращих фахівців, морфологію риб і фізіологію бактерій, систематику викопних молюсків і динаміку тундрової рослинності.
Чи треба дивуватися тому, що виходить, коли всі ці люди починають міркувати про еволюцію? Виступаючи з доповіддю один з головних апостолів “синтетичної” теорії еволюції, американець Ернст Майр, стверджував, що еволюційні зрушення починаються зі зміни в поведінці. Саме вона викликає зміну в тиску природного відбору і веде до морфологічних змін. Майр за професією орнітолог. Тому не дивно, що у відповідь на питання, як бути з рослинами, він лише зневажливо махнув рукою. Його жест можна було зрозуміти тільки так, що у цих безглуздих рослин все не як треба.
Серед фахівців з організмів, що мають геометрично правильні форми, популярні уявлення про еволюцію як про геометричні перетворення. Біохіміки мало піклуються про морфологію і запевняють, що всі видоутворення можуть бути описані в молекулярних поняттях.
В більш дрібному масштабі подібний «егоїстичний» підхід до еволюційних проблем набуває такий вигляд. Мені один раз довелося рецензувати статтю, де автор, маючи невеликий матеріал по одному виду рослин, висував абсолютно нову теорію еволюції всього живого. Щоб переконатися, що я не надто перебільшую, достатньо взяти будь-який еволюційний журнал або збірник. Подібних прикладів знайдеться скільки завгодно. У моєї групи організмів так, стало бути, і у всіх так. Або в разі критики чужих поглядів: на своєму матеріалі я цієї еволюційної закономірності не бачу, стало бути, її і взагалі немає.
Тут ми підходимо до цікавої аналогії. Думається, що джерело багатьох з еволюційних правил — горезвісна неповна індукція. Загалом, такий же статус мають, скажімо, народні прикмети: передбачення за прикметами адже часто здійснюються і за ними нерідко дійсно розкриваються природничо-наукові закономірності.
Я не збираюся, спираючись на неповну індукцію, з окремих прикладів робити висновок, що всі теорії еволюції взагалі нікуди не годяться. Я зовсім так не думаю, але все ж повинен зауважити, що вони жодною мірою не відповідають вимогам, які пред’являють теоріям точні науки. Скоріше їх можна порівняти з викладеними на науковій мові збірками прикмет, які вже належать не простому люду, а вченим.
Я пропоную вільним від упереджень людям розсудити, чи є переваги у суперечки еволюціоністів перед суперечкою любителів різних прикмет. Якщо вам подобається якась прикмета, а вашому другу ні, він завжди вам зможе сказати: «А ось третього дня твої прикмети нас підвели, і ми даремно парилися в плащах». На жаль, я не можу назвати жодного еволюційного узагальнення, якому не можна було б кинути такий же докір. Сюди відноситься і знаменитий “біогенетичний закон” Е. Геккеля, що енергійно відкидається багатьма ботаніками через надмірну кількість винятків.
Палеонтологи швидко з’ясували, що цей закон — грубе спрощення. Висувався «закон цефалізації» — неухильної концентрації нервових клітин в передньому кінці тіла тварин з утворенням зрештою мозку на кшталт людського. Однак у деяких динозаврів нервових клітин набралося більше в області крижів, ніж в голові.
Деякі еволюційні закони важко спростувати таким же шляхом, а точніше, їх зовсім не можна спростувати, бо вони носять характер вже не прикмет, а догматів, проти яких буває ризиковано висловлюватися. Найбільш важливий з догматів, принаймні для теорій еволюції, що ставить у главу кута природний відбір, говорить: «Еволюція — це прогресивна адаптація, і нічого більше». Це сказав знаменитий серед біологів математик Рональд Фішер, один з основоположників математичної теорії природного відбору. Слабкість цього догмата відчував ще Дарвін. «Хто може пояснити, – писав він в “походженні видів”, – чому один вид широко поширений і численний, а інший, близький йому вид мало поширений і рідкісний».
І незважаючи на це, найдосвідченіший натураліст, який вивчив види тієї та іншої країни, не міг би передбачити такого результату. З тих пір пройшло більше ста років, але задані Дарвіном питання так і не мають відповідей. Жоден фахівець з хвойних, знаючи ознаки звичайної сосни і сосни Станкевича, не зміг би передбачити, що перша увійде в число найчисленніших у світі дерев, а друга буде рости лише в Криму.
Ще ранні критики теорії природного відбору зрозуміли, наскільки серйозні для її прихильників подібні труднощі. В кінці позаминулого століття критик дарвінізму Н. Я. Данилевський писав: «Якщо ми не в змозі в більшості випадків вирішити, чи корисна яка-небудь зміна органічної суті чи ні, то яке ми маємо право встановлювати всю теорію походження живих істот на понятті про спеціальну для них користь саме таких змін? Адже не можна ж, справді, засновувати загальну теорію на випадкових винятках”.
Докір Данилевського залишається в силі. Хоча теорії пристосування (адаптації) присвячено безліч статей і спеціальних книг, прогрес в цьому напрямку виявиться непропорційно малим, якщо підрахувати витрачені зусилля і отримані результати. Втім, саме дивне навіть не це, а те, що досі немає теорії, яка керувала б дослідником адаптацій і вказувала б йому, як ці адаптації виявити. Я намагався отримати відповіді на подібні питання у одного біолога, вельми авторитетного серед і фізиків і біологів, але відповіддю було швидше здивування, ніж ясні висловлювання. Йому здавалося, що це занадто очевидно.
Ні, це зовсім не очевидно, принаймні, для тих, хто намагається зрозуміти адаптивні значення ознак не на спеціально підібраних шкільних прикладах, здебільшого дійсно тривіальних (скажімо, ясно, що очі пристосовані до зору, а ноги до ходьби), а на всьому конкретному матеріалі, з яким доводиться працювати щодня. У ботаніці здавна склалася своєрідна мода пояснювати все на світі невеликим стандартним набором факторів: світло, волога, температура, грунт і т. п. Коли мова заходить про квітку, то говорять про ефективність запилення і часто згадують вітер (для вітрозапилюваних рослин) або комах.
Все це добре і, може бути, так і є. Але як зібрати докази, на підставі яких критеріїв вибрати одну з безлічі конкуруючих гіпотез? У синьо-зелених водоростей є клітини, що відрізняються від інших – гетероцисти. Які тільки функції їм не приписували: фіксатори молекулярного азоту, успадковані від далеких предків органи розмноження, що запасають клітини, регулятори утворення спор і т. д. Так що ж, всі праві чи ніхто не правий? Нещодавно один ботанік на міжнародному симпозіумі багатослівно доводив зв’язок форми і краю листа з пристосуванням до світла. А я слухав і згадував звичайну нашу кульбабу, у якої куди легше знайти два різних листка, ніж два схожих, і все це вздовж однієї доріжки від мого будинку до станції метро.
Скільки було написано про те, що структура квітки контролюється комахами – провідним фактором природного відбору у ентомофільних, тобто запилюваних комахами рослин. У деяких видів квітки двох сортів, і, на превелике задоволення еволюціоністів, було виявлено, що кожен з сортів запилюється лише одним видом комах. Але ті ж еволюціоністи з незадоволенням згадують, що інші ентомофіли разюче нерозбірливі. В. Т. Кузнєцова підрахувала, що один з видів перстачу запилюється 125 видами комах.
Популярні в літературі про адаптацію посилання на стереотипний і мало що пояснючий набір факторів можна сміливо порівняти рецептами героя «Піквікського клубу» невдалого лікаря Боба Сойєра, який за браком інших ліків у своїй аптеці всім прописував каломель. Наскільки я розумію, від цього пацієнтам шкоди не було, а користь траплялася, хоча б по лінії психотерапії. Може бути, так само йде справа і з тлумаченнями пристосувань в еволюційних теоріях. Догма вимагає (як лікарський обов’язок в поданні Боба Сойєра) дати таке тлумачення, у що б то не стало. Ось і даємо, а доказів не питайте, самі не знаємо, як їх підбирати.
Автор: С. Мейен.