Текст книги "Очерки теории эволюции"

5. Диспут Жоржа Кювье и Жоффруа Сент-Илера

Противоречия во взглядах Ж. Кювье и Ж. Сент-Илера привели к тому, что в 1830 г. между ними состоялся публичный диспут, сыгравший важную роль в развитии естествознания. Формально дискуссия была посвящена проблеме единства плана строения животных и границ применимости теории аналогов. Но фактически на нем обсуждались важнейшие проблемы методологии науки и главный стоящий перед тогдашней биологией вопрос – о возможности органической эволюции.

15 февраля 1830 г. на заседании Французской академии наук Жоффруа Сент-Илер представил диссертацию молодых натуралистов Лорансэ и Мейрана, работой которых он руководил совместно с Латрейлем. В этой диссертации делалась попытка доказать единство плана строения головоногих моллюсков и позвоночных. В заключение доклада он заявил, что учение Кювье о четырех типах полностью устарело, и подверг критике принцип конечных причин. Кювье не присутствовал на этом заседании, но 22 февраля, на следующем заседании академии, выступил с докладом, в котором полностью опроверг выводы диссертации и показал, что головоногие и позвоночные имеют совершенно разный план строения. Можно найти общие органы у моллюсков и позвоночных (кишечник, мозг), но у позвоночных есть органы, отсутствующие у моллюсков, и наоборот. Кроме того, многие органы позвоночных расположены иначе, чем у головоногих. Выступление Кювье произвело большое впечатление на слушателей, поскольку его доводы были весьма убедительными.

Жоффруа Сент-Илер посчитал доклад Кювье выпадом против созданной им теории аналогов и 1 марта сам выступил с докладом «Относительно теории аналогов для обоснования ее новизны как доктрины и ее практической пользы как инструмента». В этом докладе он уже не упоминал о единстве планов строения позвоночных и беспозвоночных, а целиком сосредоточился на изложении теории аналогов. В целом этот доклад был принят слушателями положительно, но в качестве одного из примеров успешного применения теории он привел данные о гомологах подъязычной кости у рыб. Спор продолжился 22 марта.

Кювье выступил с сообщением о подъязычной кости и показал ошибочность гомологизации, проведенной Жоффруа Сент-Илером. В тот же день Жоффруа Сент-Илер выступил с докладом «О теории аналогов, примененной для познания организации рыб», в котором не отвечал на вопросы, только что поставленные Кювье, а пытался опровергнуть возражения, выдвинутые последним в докладе 22 февраля. На вопросы, поставленные Кювье 22 февраля, он попытался ответить на следующем заседании 29 февраля, сделав доклад «О гиоидных костях». На заседании 5 апреля Кювье выступил с очередным анализом взглядов Жоффруа Сент-Илера о подъязычной кости и грудине и отметил сходство его взглядов с воззрениями немецких натурфилософов. На примерах из истории естествознания Кювье показал, что наукообразные натурфилософские построения скоро забывались, а сохранялись и развивались лишь концепции, обоснованные фактическими данными. После этого академия решила прекратить дискуссию, причем большинство биологов признало победу Кювье.

Диспут Кювье и Жоффруа Сент-Илера привлек необычайное внимание широкой общественности. Периодическая печать во Франции и ряде других европейских стран постоянно освещала ход этой дискуссии, причем одни издания стояли на стороне Кювье, а другие – на стороне Жоффруа Сент-Илера. Отношение ученых к участникам спора также было различным. Гёте, научные взгляды которого были очень близки к взглядам Жоффруа Сент-Илера, решительно встал на его сторону. Известный французский физик Дюма писал: «Формально все было против Жоффруа Сент-Илера, но, тем не менее, публика, с ее замечательным инстинктом правды, не ошиблась в этом вопросе. С первого дня дискуссии каждый стал желать, чтобы взгляды Жоффруа Сент-Илера оправдались, каждый понял, что ум человеческий собирается сделать большой шаг». Напротив, наш соотечественник К.М. Бэр осуждал Гёте за поддержку Жоффруа Сент-Илера и одобрял позицию Кювье.

Естественно, широкую публику мало волновал вопрос о планах строения подъязычной кости. Но в диспуте двух известнейших ученых того времени ярко отражались принципиальные различия двух подходов, причем не только к методологии научных исследований, но и по вопросу о возможности или не возможности изменения видов и эволюции. По первому вопросу речь шла о том, имеет ли ученый право на построение априорной теории или он должен опираться только на выводы из фактов. Газета «Националь» от 22 марта 1830 г. писала: «Речь идет не более и не менее как о том, сохранится ли философия зоологии, как ее дал Аристотель и как ее трактует 22 века спустя г-н Кювье в своих замечательных трудах, или будет доказано, что она неполна и должна уступить место доктринам, предложенным в области сравнительной анатомии несколькими известными учеными в Германии и во Франции, среди которых г-н Жоффруа Сент-Илер занимает почетное место… Обсуждаемые вопросы, помимо их научного интереса, по своему характеру таковы, что захватывают воображение всякого мыслящего человека, привлекают все умы, для которых живая природа является обильным источником эмоций». Журнал «Ревю энциклопедик», подробно и регулярно освещавший каждое заседание, посвященное дискуссии, в июне 1830 г. справедливо подчеркивал, что «разбираемый вопрос есть вопрос европейский, выходящий за круг естествознания».

Жоффруа Сент-Илер отмежевывался от натурфилософии и писал по этому поводу: «Существует некая школа, которая злоупотребляет методом a priori', воображение увлекает ее до поэзии. Состоящая преимущественно из натур-философов, эта школа создает из доверия к своим предчувствиям способ объяснения для решения самых высоких и самых трудных вопросов физики». Противопоставляя этот метод тому, который ограничивается только описанием реальных фактов, он писал: «Будем избегать обоих подводных камней». И всё же, несмотря на эти высказывания, близость взглядов Жоффруа Сент-Илера к популярной в то время натурфилософии очевидна. Слишком часто он подгонял факты к придуманным им умозрительным гипотезам. В то же время Кювье считал, что в научных исследованиях выводы можно делать только из фактического материала.

Как показала дальнейшая история развития биологии, именно путь, предложенный Кювье, оказался верным. Оценивая итоги диспута, известный советский палеонтолог академик А.А. Борисяк в предисловии к русскому переводу работы Кювье «Рассуждение о переворотах на поверхности земного шара» (1937) писал: «На первый взгляд, кажется, что современная наука ушла от Кювье и восстановила идеи его противников. Однако своих успехов, приведших ее к современному состоянию, к торжеству эволюционного учения, она добилась, следуя по тому пути, который был указан Кювье: наблюдая так, как это делал Кювье, классифицируя так, как это делал Кювье. Можно сказать, что Кювье подготовил результаты, которых он не предвидел». Не случайно и Ч. Дарвин, и наш К.Ф. Рулье при доказательстве эволюции в значительной мере опирались именно на работы Кювье.

Прав оказался Кювье и в вопросе о единстве планов строения всех животных, которым Жоффруа Сент-Илер пытался доказать реальность эволюции. Но его правота, как и неправота Сент-Илера, не имела отношения к теории эволюции. Просто единство плана строения, которое явилось бы, да и является в действительности самым убедительным доказательством существования эволюции, Сент-Илер искал не там, где надо. Если бы он попытался найти его не в строении тела животных (где его нет и быть не могло), а в клеточном его строении, то не только победил бы Кювье в вопросе о единстве плана строения, но и (о чем и мечтать не мог) доказал бы существование органической эволюции.

Глава III
Чарльз Дарвин и коренной переворот в естстествозании

1. Предпосылки возникновения эволюционной теории

Тридцать лет спустя после знаменитого диспута Жоржа Кювье и Жоффруа Сент-Илера трое английских ученых – Ч. Дарвин, А. Уоллес и Г. Спенсер независимо друг от друга пришли к созданию эволюционных теорий. Трудно объяснить это совпадение случайностью. Безусловно, оно было следствием изменений в науке, произошедших в этот промежуток времени.

Рис. 21. Чарльз Лайель.

Важнейшим из них было изменение представлений о возрасте Земли. В 1825 г. английский геолог Чарлз Лайель (1797–1875) (рис. 21) опубликовал статью, в которой показал, что размеры долин рек пропорциональны мощности протекавших по ним потоков, что возможно только при допущении длительного воздействия воды. Развивая эту мысль, он в своей знаменитой работе «Основания геологии» (1830–1833, в 3 тт.) привел множество других фактов, свидетельствующих о постепенном формировании рельефа земной поверхности, и сформулировал принцип униформизма. Согласно этому принципу, все особенности геологического строения Земли можно объяснить медленным и непрерывным изменением земной поверхности под влиянием постоянных геологических факторов, действующих и в современную эпоху (атмосферные осадки, текучие воды, извержения вулканов и т. п.). Но это возможно, только если допустить, что Земля существует много миллионов лет. Лайель также опроверг некоторые частные факты, которые Кювье использовал для доказательства теории катастроф. Так, в Шотландии он нашел кости оленей, быка и бобра, реконструировал условия захоронения и пришел к выводу, что перед гибелью эти животные попали в ловушки типа трещин льда. Это снимало довод Кювье о мгновенном катастрофическом похолодании. На юге Франции Лайель изучил описанные Кювье отложения, где вместе находились раковины пресноводных и морских моллюсков, и показал, что эти отложения формировались в дельте древней реки, выносившей в море пресноводных моллюсков. Таким образом, Лайелем были выдвинуты серьезные доводы против теории катастроф. Падчерица Кювье рассказывала, что незадолго до смерти она прочитала отчиму первый том «Оснований геологии». По ее словам, он был поражен глубиной аргументации Лайеля, но не высказал своего мнения ни в печати, ни в разговорах.

Рис. 22. Чарльз Роберт Дарвин.

Рис. 23. Томас Роберт Мальтус.

За этот период также была создана клеточная теория и тем самым доказано единство всех живых организмов. Но, как уже говорилось выше, сделано это было совсем не на основании сходства планов строения высокоорганизованных животных, как это пытались сделать Жоффруа Сент-Илер и немецкие натурфилософы, а на уровне клеточного строения.

Косвенным свидетельством в пользу единства всех позвоночных животных было и открытие Карлом Бэром закономерностей, которые впоследствии Ч. Дарвин (рис. 22) назвал законом зародышевого сходства.

Важную роль в формировании теории эволюции сыграла работа английского священника и экономиста Томаса Роберта Мальтуса (1766–1834) «О законе народонаселения» (1798) (рис. 23), высказавшего идею о геометрической прогрессии размножения. И Дарвин, и Уоллес писали, что именно эта работа натолкнула их на мысль о борьбе за существование.

В первой половине XIX века неоднократно возникала идея о борьбе за существование и естественном отборе, однако она не связывалась с эволюцией. В 1818 г. английский натуралист Чарлз Вильям Уэллс (1757–1817) в докладе Лондонскому Королевскому обществу, посвященном расовым различиям у человека, высказал предположение, что различия между европейцами и африканцами в цвете кожи и устойчивости к местным заболеваниям могли возникнуть на ранних этапах истории человека, как следствие постепенного вымирания менее устойчивых особей. В двух статьях, опубликованных в 1835 и 1837 гг., английский зоолог Эдвард Блит (1810–1837) высказал мысль, что в природе существует жесткая конкуренция, в результате которой погибают менее приспособленные особи. Но он использовал эту идею как доказательство постоянства видов и предустановленной гармонии. По его представлениям, отбор уничтожает все отклонения от нормы и предотвращает вырождение видов. Идею отбора также высказал в 1831 г. английский лесовод Патрик Мэттью (1790–1874) в работе «Строевой корабельный лес и древонасаждение», но на эту работу не обратили внимания. После выхода в свет книги Дарвина «Происхождение видов», в которой излагалась теория естественного отбора, Мэттью даже опубликовал статью, в которой настаивал на своем приоритете.

Большие успехи были достигнуты в Великобритании в селекции домашних животных и культурных растений, а также в разработке теории искусственного отбора, в чем принимал участие и Ч. Дарвин. Доходность сельскохозяйственного производства в большой степени зависела от выведения наиболее продуктивных пород домашних животных, главным образом овец, и сортов культурных растений. Племенными животными Великобритания снабжала многие страны.

Начало планомерной селекционной работе положил известный английский животновод Роберт Бэкуэл (1725–1795), который вывел лейстерскую породу овец с выдающимися мясными и шёрстными качествами. Его опыт скоро был подхвачен другими заводчиками. В Великобритании были впервые созданы селекционные питомники, организовано племенное животноводство. Были разработаны детальные критерии подбора производителей, и даже появилась профессия оценщика производителей.

В сравнительно короткий срок путем скрещивания и браковки было выведено много новых пород домашних животных (коров, лошадей, овец, свиней, собак, кроликов, кур и голубей) и сортов сельскохозяйственных и декоративных растений.

В результате этих успехов создалось убеждение, что человек в состоянии изменять внешний облик и хозяйственные качества домашних животных и культурных растений, приспосабливая их признаки к своим потребностям. Эта уверенность во всемогуществе человека в деле произвольного изменения живых форм ярко передана селекционером Джоном Себрайтом (1767–1846), именем которого была названа одна из пород кур. Он говорил, что берется в три года произвести какое угодно перо, а за шесть лет получить желаемую форму головы или клюва у кур.

Таким образом, к концу 50-х годов XIX века были сняты практически все возражения против идеи изменения видов во времени и созданы предпосылки для возникновения эволюционной теории. Однако, прежде всего, требовались доказательства того, что виды изменяются во времени не только в искусственных условиях, но и в дикой природе. Хотя такие доказательства к этому времени уже были приведены нашим великим соотечественником К.Ф. Рулье, научной общественности в Западной Европе они были неизвестны.

2. Проблема доказательства биологической эволюции

Широко распространено мнение, что доказательствами эволюции являются данные палеонтологии, эмбриологии, сравнительной анатомии и систематики. Действительно, эти факты хорошо согласуются с теорией эволюции, но в то же время они подчас не противоречат и креационистским гипотезам. Сходство плана строения разных животных может объясняться тем, что у них был общий предок, но может быть и следствием того, что у них был общий создатель. Равным образом факты палеонтологии (появление все более высокоорганизованных животных с уменьшением возраста слоев, преемственность между слоями) вполне согласуются с гипотезой множественных творений д’Орбиньи. Подобные доказательства непротиворечащими примерами могут быть убедительными лишь для тех, кто считает эволюцию самоочевидной, подобно тому, как наличие целесообразности в природе не может служить доказательством бытия божьего для атеиста. Неудивительно, что Кювье, Бэр и Лайель, на работы которых опирался Дарвин, не стали эволюционистами. Корректным доказательством всеобщности явления может быть только индуктивное логическое построение, базирующееся на доказанных фактах.

Довод Ламарка о том, что наличие постепенных переходов от низших организмов к высшим является свидетельством эволюции, не убедил современников. Также неубедительными оказались и доводы Жоффруа Сент-Илера, который в работе «О степени влияния окружающей среды на изменения животных форм» (1831) для обоснования гипотезы об изменяемости видов привлек данные эмбриологии, палеонтологии и сравнительной анатомии. В 1844 г. английский публицист Роберт Чемберс (1802–1871) анонимно издал книгу «Следы Творения», пользовавшуюся широкой популярностью. В ней приводились данные о постепенном усложнении жизни на Земле и делался вывод об изменяемости видов во времени. С резкой критикой этой книги выступил видный зоолог Томас Гексли (1825–1895), показавший неубедительность аргументации автора. Нельзя, однако, отрицать, что эти и другие подобные работы готовили почву для проникновения идеи эволюции в умы ученых.

В 1852 г. в статье «Гипотеза развития» весьма оригинальные свидетельства в пользу эволюции предложил английский философ Герберт Спенсер (1820–1903). Он утверждает, что ни гипотеза творения, ни гипотеза развития не могут быть доказаны, но существует несколько доводов в пользу гипотезы развития. Гипотеза творения возникла на заре цивилизации, когда еще не существовало науки, и входит в круг гипотез, опровергнутых современной наукой. Гипотеза же развития – продукт нового времени, входящая в круг современных теорий. Кроме того, гипотеза творения менее соответствует научному познанию, т. к. творение невозможно себе представить. «Вы говорите, – пишет Спенсер, – что новый создающийся организм образуется из ничего? Но если так, то значит, Вы полагаете возможным сотворение вещества; а сотворение вещества непостижимо». В то же время представить себе историческое развитие можно по аналогии с онтогенезом. «Если бы, – пишет он, – подёнки, живущие один день, могли мыслить, они бы посчитали, что ребенок, зрелый человек и старик относятся к разным видам. Но мы прекрасно знаем, что это лишь этапы постепенного развития человека». Наконец, гипотеза творения, как считал Спенсер, предполагает существование менее совершенного бога, чем теория развития. «Не ответят ли нам на это, что создатель, оказавшись способным установить естественное происхождение одних особей от других, не мог установить подобного же происхождения видов? Но это значит класть пределы могуществу, а не расширять их. Или, может быть, ответят, что чудесное, изредка совершающееся произведение видов практически возможно, непрерывное же чудесное произведение бесчисленных особей практически не осуществимо? Но и это – уничижение божества». В то же время гипотеза развития предполагает существование бога, который создал жизнь и такие совершенные законы, благодаря которым без его дальнейшего вмешательства возникло все разнообразие живых существ.

Стоит заметить, что если бы Спенсер последовательно пользовался своими доводами, он должен был бы отказаться от собственной эволюционной теории, изложенной в «Основаниях биологии» (1864), в основу которой был положен принцип наследования благоприобретенных признаков Ламарка. Спенсер в отличие от Ламарка не признавал принципа градаций. Он предполагал, что существует единство организмов и окружающей среды. При изменении условий организмы автоматически изменяются. Возврат к прежним условиям невозможен, поскольку среда это не только абиотические факторы, но и другие (также изменившиеся) организмы. Таким образом, по его мнению, в результате колебаний абиотических факторов должно наблюдаться поступательное изменение организмов во времени. Эта остроумная гипотеза не получила подтверждения.

Убедительные доказательства существования биологической эволюции и описание механизма этой эволюции были предложены Ч. Дарвином.

3. Жизненный путь Чарльза Дарвина

Чарльз Роберт Дарвин (1809–1882) родился в обеспеченной и образованной семье. Его отец и дед были врачами. Дед Чарльза Эразм Дарвин (1731–1802) в своих сочинениях «Зоономия, или Законы органической жизни» (1794) и «Храм природы» (1803) высказывал трансформистские взгляды, но, как писал Ч. Дарвин в автобиографии, взгляды деда не оказали влияния на его мировоззрение. В 1826 г. Ч. Дарвин поступил на медицинский факультет Эдинбургского университета, но, проучившись всего два года, перевелся на теологический факультет Кембриджского университета. Поскольку многие выпускники этого факультета становились миссионерами, здесь было неплохо поставлено преподавание естественной истории. В 1831 г., сразу после окончания университета, Дарвин отправляется в кругосветное путешествие на бриге «Бигль» в качестве натуралиста. Основной целью экспедиции было гидрографическое картирование восточного побережья Южной Америки. 27 декабря 1831 г. «Бигль» вышел из Плимута и после остановки на островах Зеленого Мыса в конце февраля 1832 г. достиг берегов Бразилии. В течение трех лет экспедиция курсировала вдоль побережья от Бразилии до Огненной Земли. Дарвин совершал многодневные сухопутные экскурсии, собирая коллекции растений и животных и изучая геологическое строение Южной Америки. В сентябре 1835 г., обогнув Огненную Землю, экспедиция направилась на Галапагосские острова, а затем после кратких остановок в Австралии, на островах Полинезии, на Маврикии и в Южной Африке в октябре 1836 г. вернулась в Англию.

Уходя в плавание, Дарвин был весьма религиозным человеком, верующим в буквальность Священного Писания. Но за время путешествия его взгляды кардинально изменились. Перед отплытием «Бигля» учитель и друг Дарвина профессор минералогии и ботаники Кембриджского университета Д.С. Генсло принес ему первый том «Оснований геологии» Лайеля. Уже при первой высадке на островах Зеленого Мыса Дарвин обнаружил, что особенности геологического строения этих островов лучше всего объясняются с позиций теории Лайеля. Это мнение укрепилось после изучения геологии Аргентины. Как писал Дарвин в автобиографии, на изменение его взглядов также сильно повлияли обнаруженное им сходство современной и ископаемой фаун Южной Америки и особенности эндемичных флоры и фауны Галапагосских островов, сходных с флорой и фауной ближайшего материка. В 1837 г. в записной книжке Дарвина появляется запись о начале работы над теорией эволюции.

В течение последующих 20 лет Дарвин обрабатывает материалы, собранные в плавании, редактирует пятитомную монографию о зоологических итогах экспедиции (1839), публикует «Дневник наблюдений по естественной истории и геологии стран, посещенных во время кругосветного плавания корабля ”Бигль” под командой капитана Фиц Роя» (1839), двухтомную монографию «Усоногие раки» (1851–1854) и знаменитую статью о происхождении коралловых атоллов. Таким образом, он становится известным ученым. Важным событием было приобретение имения в Дауне, в графстве Кент, куда Дарвин переехал в 1842 г. Все последующие годы он почти безвыездно провел в своем имении.

Рис. 24. Альфред Рассел Уоллес.

В 1842 г. Дарвин сделал первый карандашный набросок своей теории на 35 страницах, который к 1844 г. разросся до 230 страниц. Однако в этом варианте еще отсутствовало объяснение причин дискретности видов. В 1858 г. молодой английский зоолог Альфред Рассел Уоллес (1823–1913) (рис. 24), работавший в то время на Малайском архипелаге, прислал Дарвину рукопись статьи «О стремлении разновидностей бесконечно уклоняться от первоначального типа» с просьбой помочь ее опубликовать. В этой небольшой статье содержались основные положения теории, над которой Дарвин работал уже 30 лет. Дарвин готов был отказаться от приоритета, но его друзья геолог Ч. Лайель и ботаник Д. Хукер уговорили его не делать этого. 1 июля 1858 г. на заседании Линнеевского общества были зачитаны выписка из рукописи Ч. Дарвина и его письмо американскому ботанику А. Грею, написанное в 1857 г., в которых излагались основные положения теории естественного отбора и статья А. Уоллеса. В августе они были опубликованы в одном номере «Трудов Линнеевского общества», но прошли незамеченными.

Рис. 25. 10-фунтовая банкнота с изображением Ч. Дарвина.

Сразу же по настоянию Лайеля и Хукера Дарвин начал готовить к печати основной труд своей жизни и в ноябре 1859 г. он вышел в свет под заглавием «Происхождение видов путем естественного отбора и сохранения избранных пород в борьбе за жизнь» тиражом 1250 экз. Книга разошлась в тот же день, и уже в начале 1860 г. вышло ее второе издание. Вскоре книга была переведена почти на все европейские языки. Естественно, она не могла не встретить резкой критики, но сам Дарвин в полемике не участвовал. Этим занимались его горячие сторонники – Т. Гексли и А. Уоллес в Англии, Э. Геккель в Германии, А. Грей в США, И.М. Сеченов и К.А. Тимирязев в России. Уоллес после знакомства с книгой Дарвина признал его приоритет, и именно он впоследствии ввел в историю науки термин «Дарвинизм», выпустив в 1909 г. книгу под таким заглавием. С этого момента Ч. Дарвин становится чуть ли не самым популярным гражданином Великобритании (рис. 25).

В 1868 г. Дарвин публикует «Изменения растений и животных под влиянием одомашнивания» (рис. 26), а в 1871 г. – «Происхождение человека и половой отбор», завершающие работу по созданию теории эволюции. Эти монографии посвящены детальному разбору вопросов, по которым Дарвин принципиально расходился во взглядах с Уоллесом. Во-первых, по мнению Уоллеса, изучение искусственного отбора не имеет отношения к теории естественного отбора. Во-вторых, он отрицал существование полового отбора. И наконец, считал, что невозможно объяснить происхождение человека путем естественного отбора.

Рис. 26. Искусственный отбор на примере голубей (из книги Ч. Дарвина).

После работы над «Происхождением человека» у Дарвина осталось много не включенного в книгу материала, который вошел в произведение «О выражении душевных движений у человека и животных» (1872). Одновременно с разработкой теории эволюции Дарвин много занимался более частными вопросами и опубликовал еще несколько книг, в том числе «Приспособления орхидных к оплодотворению насекомыми» (1862), «О движении и повадках лазящих растений» (1865), «Насекомоядные растения» (1875). Особое место занимает его работа «Образование перегноя деятельностью дождевых червей и наблюдения над образом жизни последних», с которой начинается почвенная зоология.