Картинки мироздания из коллекции палеонтолога

А. Раутиан • 25 декабря 2016
Что же касается концепции стабилизирующего отбора, то сегодня у подавляющего большинства биологов представление о ней весьма смутное. А уж в учебниках — просто уголовное безобразие: там пишут ровно противоположное тому, что говорил Шмальгаузен.

    На рубеже столетий ученые называли наступивший ХХI век веком биологии. А что думает об этом сама биология? Под звуки фанфар, празднуя одно достижение за другим, биология, тем не менее, не может не ощущать некоей особенности своего положения. Особенность эта сказывается прежде всего вот в чем. С определенной точки зрения, биология — это наука о развитии живых систем: историческом (эволюция) и индивидуальном (онтогенез). Открытия последних лет, приближая нас к пониманию движущих сил этих процессов, тем не менее не сокращают разрыва между этими двумя генеральными областями интересов биологии. Почему так? Об этом размышляет в беседе с нашим корреспондентом Екатериной Павловой один из наиболее эрудированных эволюционистов — палеонтолог Александр Раутиан.

    - По словам классика биологии, нашего соотечественника Ф.Г. Добжанского, ничто в биологии не имеет смысла, иначе как в свете эволюции. Как вам видится жизнь в этом свете? Давайте начнем с вашего отношения к двум главным конкурирующим направлениям эволюционного учения — к синтетической теории эволюции и номогенезу.

    - На первый взгляд, постулаты синтетической теории эволюции  просты и доступны, поэтому развивалась она куда быстрее других, в том числе и более перспективных направлений. Любой старшеклассник сегодня объяснит вам, что материалом эволюции служат генные мутации, что движущий фактор эволюции — естественный отбор, а единица эволюции — популяция, и т.д. Однако сегодня синтетическая теория эволюции — СТЭ — здорово устарела. Она возникла в 30 — 40-е годы прошлого столетия, а все главные открытия в области молекулярной биологии, генетики, цитологии (двойная спираль ДНК, расшифровка генетического кода, «прыгающие гены», проблема «нестабильности генома» и многое другое) были сделаны позже. И конечно, в свете этих новых знаний в конце XX века начались вполне естественные попытки частичного, а то и полного пересмотра основных постулатов синтетической теории эволюции.

    То же касается и номогенеза — представления о том, что эволюция происходит на основе неких внутренних закономерностей живой материи. (Истоки номогенеза, кстати, тоже относятся к первым десятилетиям ХХ века). Среди номогенетиков были очень интересные люди с интересными идеями. Мысль о том, что эволюция запрограммирована изначально, конечно, неверна, но надо сказать, что большинство сторонников номогенеза никогда этого и не утверждали. Речь шла об определенной направленности, канализованности эволюции, о том, что здесь существуют запретные ходы, — идея, признававшаяся еще Н.И. Вавиловым и с особой силой акцентированная Л.С. Бергом, автором концепции номогенеза.

    Но я-то думаю, что самое крупное достижение ХХ века в теории эволюции находится вне этих двух течений.

    - Что же это?

    - На мой взгляд, это теория стабилизирующего отбора, разработанная Иваном Ивановичем Шмальгаузеном. Надо сказать, что среди биологов, придерживающихся синтетической теории эволюции, множество тех, кто охотно ссылается на работы Шмальгаузена. Нередко даже говорят, что он один из создателей этой теории. Я полагаю, что это не так. Иван Иванович, по-видимому, достаточно критически относился к генетике на протяжении всей своей деятельности. Другое дело, что примерно с середины 30-х годов, когда в силу начал входить «советский творческий дарвинизм», откровенно враждебный генетике, Шмальгаузен просто перестал высказываться на эту тему, прекрасно понимая, на чью мельницу польется вода.

    Обычно студентов и школьников учат, что стабилизирующий отбор «работает», отсекая крайние варианты, когда в течение длительного времени сохраняются постоянные условия среды. Так же трактует эту форму отбора и «Биологический энциклопедический словарь».

    Шмальгаузен не фиксировал свое внимание на этом тривиальном, в общем, утверждении. Он показал, что наиболее интересный эффект стабилизирующего отбора проявляется как раз в среде, сильно варьирующей во времени. И понятно почему: потому что к меняющимся условиям невозможно приспособиться раз и навсегда.

    Нужно приобретать такую адаптацию, которая срабатывала бы при всех вариантах, и именно здесь чрезвычайно сильна роль стабилизирующего отбора. Он работает, сохраняя в первую очередь приспособления общего значения, которые оказываются удачными в достаточно широком спектре обстоятельств. Накопление таких приспособлений и ведет к прогрессивной эволюции.

    И.И. Шмальгаузен подчеркивал, что эволюция протекает в популяциях, так что наследуется адаптивная норма, присущая множеству особей. Это был взгляд, альтернативный представлениям классической генетики того времени, для которой главными были отношения в системе «предок-потомок». Ведь популяционный взгляд на эволюцию существенно моложе генетики.

    - То есть получается, что стабилизирующий отбор — это механизм создания устойчивости?

    - Именно так! Ведь живые системы — это как раз то, что находится вдали от термодинамического равновесия. Для них состояния «устойчивости» либо «неустойчивости» равносильны, соответственно, «существованию» и «несуществованию». Поэтому теория стабилизирующего отбора — это наука о том, как существует жизнь.

    - Все имеет свою историческую природу, и получается, что эволюционная теория играет настолько исключительную роль в естествознании, что без нее буквально нигде нельзя обойтись?

    - Но это, с другой стороны, создает и львиную долю трудностей в биологии. Получается, что изучая жизнь в историческом аспекте, мы не можем поставить чистый эксперимент. Успех его зависит от того, в состоянии ли мы точно определить набор начальных условий. А в эволюционных исследованиях, когда каждое явление благодаря преемственности имеет миллиардную предысторию, начальные условия никогда не известны, наши представления о них лишь самые приблизительные. Об этом еще в 40-х годах XIX века, то есть в эпоху «до-эволюционную», говорил Клод Бернар — один из основоположников экспериментальной медицины, величайший экспериментатор (он, кстати, ввел понятие «внутренней среды организма», открыл образование гликогена в печени).

    - Индивидуальные черты организма — это тоже продукт исторического развития?

    - Уникальность биологических систем состоит в том, что им свойственно одновременно и историческое, и индивидуальное развитие. За пределами жизни этого никогда не наблюдается.

    Это очень важное обстоятельство. Дело в том, что любое историческое достижение, возникающее в живой системе, благодаря наследственной системе, передающей его из поколения в поколение, оказывается многократно повторяемым, но не в точности. Индивидуальное развитие более канализовано, чем историческое, но это тоже развитие, поэтому каждое историческое достижение можно «дошлифовывать». В неживой природе как получилось — так получилось. Если вышло плохо — система распадается, и нечто подобное может повториться снова, но чуть по-другому.

    А вот ситуация, когда можно совершенствовать созданное так, как будто все разумно запланировано, характерна именно для живых систем.

    Вот, например, то, что мы называем «разумным планом» в человеческой деятельности, по существу есть историческое развитие объекта, которое я сначала осуществил в голове, а теперь совершаю на уровне индивидуального развития, воплощая в железе или в пластмассе.

    - Вы проводите параллели между развитием в живых и неживых системах. А как вы относитесь к идее нашего известного теоретика Юрия Чайковского о том, что существуют общие законы развития для звездных систем и живых, биологических систем. Вы полагаете, такое возможно?

    - По-моему, возможно. Хотя если говорить о развитии, то, конечно, в биологии с этой точки зрения все в высшей степени не так, как в других областях. Ведь организмы — это самые сложные объекты, которые существуют во вселенной. Главное свойство индивидуального развития состоит в том, что здесь действует принцип эквифинальности, то есть при разных начальных условиях могут получаться существенно однородные результаты. Это не нарушает принципа причинности только в том случае, если является исторически подготовленным. Именно на этом построены и все биологические «чудеса», связанные с нестандартной физикой, нестандартной химией. А все прочие фундаментальные закономерности одинаковы как для живых, так и для неживых систем.

    - Невольно напрашивается вопрос об «устойчивом развитии» в человеческом сообществе, ведь этим словосочетанием обозначают чуть ли ни главный принцип построения очередного «светлого будущего».

    - Всякое развитие в каком-то смысле движется к устойчивому состоянию. Другое дело, что с человечеством получается такая неувязка: оно изобретает быстрее, чем успевает справиться с собственным изобретением. Если посмотреть, каким образом решается любая естественнонаучная задача, то окажется, что сначала она решается механически или квазимеханически, причем в духе самой простой ньютоновской механики. За другие модели берутся только тогда, когда этот номер не проходит. Я бы сказал, что мы по-прежнему живем в эпоху Ньютона. Человечеству невероятно дорогого стоило сесть на этого конька, и триста лет оно не может с него слезть! Ньютонова физика — это ведь тоже совершенно поразительная вещь! С точки зрения нормального человека в ее основе лежит положение о том, что телега может ездить сколь угодно долго без впряженной лошади. Ну кто же это видел?! Ньютонова физика построена на парадоксе, который оказался чрезвычайно конструктивен. Поменять эту конструкцию нам триста лет трудно, а что же говорить о современности, когда постоянно что-то изобретается! А ведь когда изобретенное пытаются применять, последствия возникают весьма неожиданные!

    И с этой точки зрения позарез нужна общая теория развития! Те, кто рассуждает об «устойчивом развитии» человечества, говорят неведомо о чем. Ведь нигде нет даже приличного определения самого понятия. Я бы мог предложить следующее: развитие — это процесс, в котором осуществляются новообразование и преемственность в ряду следующих друг за другом состояний. Два ключевых признака: преемственность и новизна.

    - Из ваших слов следует, что существует настоятельная необходимость разработки общей, универсальной концепции развития. Так ли это?

    - Несомненно. На наших глазах во второй половине XX века стало ясно, что в природе развивается абсолютно все, а вот общей естественнонаучной теории развития не существует до сих пор. И я думаю, что нас ожидает смена картины мира, в которую этапы развития будут включены явным образом.

    - Разве в современную картину мира они не включены?

    - Нет, сегодня они не могут быть туда включены на законном основании. Фундаментом современной картины мира служат законы сохранения. А нас интересует, каким образом возникает новое? Современная ситуация выглядит очень забавно. Обратите внимание, что в любой нормальной естественной науке все ее области, занимающиеся развитием, находятся на периферии. Астрофизика — на периферии физики, химическая кинетика — на периферии химии, а вот те науки, в которых идеи развития находятся в центре, сами целиком «стоят на отшибе», я имею в виду биологию и геологию.

    Стоит, между прочим, вспомнить, что явление развития впервые было описано Аристотелем, а получив терминологическое оформление уже в римские времена, просто называлось «evolutio». Аристотель начинал с индивидуального развития, и в его системе целеполагающие причины касались в основном этой категории явлений. Иными словами, все явления развития, по существу, рассматриваются сегодня по аналогии с биологическим развитием.

    Так или иначе, я не очень удивлюсь, если будущая картина мира будет называться виталистической. Виталистический взгляд на физику, на химию, а почему нет? Тут шероховатость в том, что витализм у нас, выросших на диалектическом материализме, считается чем-то «некрасивым», но пара поколений пройдет, глядишь, и это перестанет быть ругательством.

    Кажется понятным, что естественнонаучная картина мира должна быть биологической, потому что физическая картина мира представляет собой более упрощенный вариант. Все физико-химические процессы наблюдаются в биологии, а общая картина мира должна быть ориентирована на науки высшего, а не низшего уровня. Поэтому я убежден, что рассмотрение физической и естественнонаучной картины мира как синонимов — ситуация временная. Она связана с тем, что мы пока что плоховато понимаем биологию с геологией.

    - А вы сами не пытались сделать хотя бы первые шаги к построению общей теории развития?

    - Конечно, пытался. И вот с чего я начал. Большую часть естественных наук можно разделить на две большие категории. К первой принадлежат те, что изучают движение неких тел в пространстве и времени, — это различные механики и их много. А вторая категория наук имеет дело с собственными преобразованиями объекта. Иными словами, с преобразованием объекта в пространстве его собственных свойств. С этой точки зрения в физике областью, изучающей развитие, является термодинамика, которая исследует внутреннее состояние некоего ансамбля. В химии это — химическая кинетика.

    Между прочим, философская концепция развития существует уже двести лет. Нужно отправляться уж по крайней мере к диалектике Гегеля. Но ведь естествознание у нее по большому счету ничего не заимствовало! Естествоиспытателей, читавших Гегеля, было предостаточно, но из-за этого ничего особенного не произошло. Я думаю потому, что его утверждения очень общи, а значит — не достаточно конкретны.

    На физфаке в свое время существовала такая песенка:

    В целях природы обуздания,
    Чтобы рассеять незнания тьму,
    Берем картину мироздания
    И тупо смотрим, что к чему.

    Вот это — естественнонаучный подход. Философ никогда тупо не смотрит. И в этом его и достоинство, и недостаток. Для философа, чтобы у него все получалось, необходимо сразу взять правильные начальные условия, а сделать это практически невозможно. Поэтому непрерывно создаются философские системы, каждая из которых хороша по-своему. Но они — как произведения искусства: бессмысленно говорить, какое правильно, а какое — нет.

    Что же касается общей теории развития в естествознании, то она будет строиться в значительной степени с биологического фундамента. Именно в биологии явления развития можно наблюдать в очень разнообразных формах, и в этом смысле она — прекрасный объект для построения общей теории. Кроме того, в биологии теория развития, плоха она или хороша, все же есть. При том что теория индивидуального развития до сих пор отсутствует. И я думаю, что для ее создания потребуется совмещение идей из области эволюции индивидуального развития и результатов его экспериментального изучения — биологии развития, механики развития.

    Сегодня «гвардейской наукой» стала молекулярная биология. Но в XIX веке эту роль в биологии играли сравнительная анатомия и сравнительная эмбриология. В результате их бурного расцвета возникли весьма противоречивые реконструкции происхождения конкретных групп живых организмов, вызывающие неудовлетворение и желание заняться чем-то более надежным.

    Более надежным казался эксперимент, и как альтернатива сравнительно-историческому подходу к онтогенезу начала формироваться механика развития, практиковавшая экспериментальное изучение живых эмбрионов. В этом отношении побудительные мотивы ее возникновения примерно те же, что и у генетики, хотя выводы этих двух дисциплин — по крайней мере самые общие — во многом противоположны. А мы пока не научились совмещать экспериментальный и сравнительно-исторический подходы. То, что человек наблюдает в эксперименте, есть продукт истории. Но — истории чего? Какого времени? Какого хода событий? Какой связи с другими процессами в клетке или в организме? И главное — по какой причине? Пока хотя бы на интуитивном уровне история не введена в наши представления, то о какой теории можно говорить? Отдельные фрагменты существуют, нам предстоит их соединить. Но пока что они совмещаются плохо.

    Экспериментальная эмбриология — один из самых блестящих курсов, которые читают на биофаке МГУ. Так вот, Л.В. Белоусов, автор этого курса, считает, что биогенетический закон (в наиболее простой своей формулировке гласящий, что историческое развитие повторяется в индивидуальном) — это очень сомнительное обобщение, а если уж откровенно, то не обобщение вовсе, а положение, взятое a priori. То, что онтогенезы воспроизводятся в последующих поколениях, означает, иными словами, что последовательные онтогенезы связаны наследственно.

    Вообще-то говоря, если отказаться от концепции, подобной биогенетическому закону, историческая реконструкция эволюции процессов индивидуального развития становится просто невозможной. Эмбриолог берет старт от начала конкретного организма, а между тем машина, которая там работает, имеет историческую природу. Нам уже вряд ли имеет смысл спорить друг с другом, но будущим поколениям придется с этим разбираться. К тому, чтобы соединить экспериментальную эмбриологию с исторической частью, еще по-настоящему и не приступали.

    - Наверное, проблема еще и в разных взглядах на мир у палеонтологов-эволюционистов и биологов-экспериментаторов?

    - Люди, которые занимаются теорией эволюции в геологии и биологии, напоминают ученых XVIII века, склонных к натурфилософии. Они работают в довольно странной, с точки зрения нормального человека, ситуации. Самый главный объект их исследования — эволюция крупных групп организмов — принципиально ненаблюдаем, поскольку охватывает времена, несопоставимые не только с жизнью конкретного наблюдателя, но и всего человечества. Натурфилософ может иной раз посмотреть и на эксперимент, а вот экспериментатору претит любая натурфилософия, поскольку он имеет совершенно другое мировоззрение, другую идеологию и работает на других отрезках времени.

    - Так как же впрячь в одну телегу коня и трепетную лань?

    - Знаете, не все зависит от того, кто пытается сдвинуть с места эту телегу. Изобрести что-то — это половина дела. Самое главное — довести свои идеи до состояния, когда они хотя бы войдут в научное сообщество. В науке бывают две категории результатов: иногда благодаря исследованию удается сделать вещь, а иногда — создать элемент нового мировоззрения. Но в любом случае ученый заинтересован в том, чтобы его деятельность была доведена до сознания общества.

    И вот тут очень важно, чтобы наука доходила до уровня научно-популярных изданий, тогда она работает и на потребителя, который сам наукой не занимается: человеку полезно иметь мировоззрение. Кроме того, общество не оплачивает исследований, смысла которых оно не понимает. Не хотелось бы только, чтобы среди потребителей интеллектуальной продукции снова возникали предположения, что если художник пишет картину маслом, то, может быть, это масло удастся еще и намазать на хлеб!