Текст книги "Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции"

Барьер Вейсмана, обеспечивающий общность присущей каждому виду генетической информации, действует не потому, что «зародышевая плазма» абсолютно заизолирована от развивающихся соматических структур, а потому, что регуляторные гены, опираясь на общность генома, способны воспроизводить общие принципы работы структурных генов с учётом всей совокупности поступающей в ядра клеток разнообразной информации.

Барьер Вейсмана действует, но он действует не по Вейсману. Биологическая работа структурных образований фенотипа на каждом этапе индивидуального развития организма модифицирует работу генетических структур. Собственно, всякий организм и есть определённая модификация, возникшая в результате информационных и вещественно-энергетических воздействий на генотип в процессе биологической работы.

Никакие модификации прямо и непосредственно не наследуются, и никакой адекватной соматической индукции не существует. Существует постепенный, очень постепенный сдвиг норм реакции генотипов при изменениях биологической работы массы организмов и под действием отбора, поддерживающего наиболее способные к полезным модификациям генотипы.

Н.Иорданский совершенно справедливо указывает на поверхностный, эклектический характер принятия многими современными ламаркистами некоторых элементов дарвинизма, особенно – теории отбора.

«У многих авторов, – констатирует он, – неоламаркистские взгляды маскируются использованием некоторых отдельных положений теории Дарвина. Такие авторы иногда называли себя дарвинистами, претендуя на дальнейшее развитие дарвиновской теории, хотя на деле эти взгляды представляют собой эклектическое соединение теории естественного отбора с ламарковской эктогенетической концепцией, включающей постулат изначально целесообразной реакции организма на изменения внешних условий и «закон» наследования приобретаемых признаков» (Там же, с.30).

Вместе с тем, ламаркодарвинизм сыграл достаточно полезную роль, раскрыв в свою очередь многие недостатки геноцентрического неодарвинизма и поставив вопрос о необходимости синтеза дарвинизма с некоторыми рациональными моментами ламарковского подхода, связанными с признанием эволюционной роли активного приспособления и прижизненных усилий организмов, обеспечивающих проницаемость барьера Вейсмана.

Преодолимость барьера Вейсмана, а вместе с ним и геноцентрического подхода к эволюции коренится в самой сущности жизни, ее сущностного отличия от самоорганизации неживой материи. Эволюционная работа на молекулярном уровне в структурах нуклеиновых кислот лишь используется в биологической работе живых клеток и организмов, а не управляет этой работой.

«На первый взгляд может показаться, – пишут по этому поводу американские генетики Дж. Симкин и П. Уорк, – что каждый вид молекул воспроизводится сам по себе, однако при отсутствии интактных клеток никакого воспроизведения не происходит. Другими словами, именно целая клетка является единицей, способной к саморепродукции: ни вирусы, ни гены, ни нуклеиновые кислоты, ни белки не могут размножаться в отсутствие целой клетки» (Симкин Дж., Уорк Т. Проблема синтеза белка как часть проблемы биологической репликации – В кн.: Биологическое воспроизведение макромолекул – М.: Наука, 1960 – 328 с., с. 247).

Работу генов регулирует раздражимость клеток и организмов, присущая всему живому и отсутствующая у молекулярных структур. Небезразличность к собственному состоянию, стимулируемая раздражимостью, побуждает живые организмы и их элементарные компоненты, клетки, к биологической работе антиэнтропийного характера.

«Существует мнение, – пишет российский исследователь данной проблемы В. Афанасьев, – что специфика живого, а следовательно, и управление присущи уже структурам молекулярного уровня организации живого. Между тем системы молекулярного уровня не могут быть самоуправляемыми, поскольку характерные для них термодинамические условия исключают возможность процессов информации и управления. Молекулярная структура не способна проводить работу, направленную против своей собственной тепловой деструкции. Такую работу могут проводить только биологические системы» (Афанасьев В.Г. Мир живого: системность, эволюция и управление – М.: Изд-во полит. лит-ры, 1986 – 335 с., с. 242–243).

Мобилизацию клеток на проведение такой работы осуществляют не непосредственно молекулярные структуры нуклеиновых кислот, обращенные в живых клетках в источники наследственной информации, а целостные ядра клеток, получающие информацию о состоянии клеточной периферии через сигнальные ферменты. Через них и осуществляется та самая обратная связь, которую категорически отрицал Вейсман, постулируя абсолютную непроницаемость открытого им барьера, а вслед за ним и все геноцентрически ориентированные исследователи механизмов эволюции.

По мере прогрессивной эволюции жизни при формировании многоклеточных организмов происходил последовательный переход, перемещение, передача функций работой биологических систем от клеточного уровня к организменному, от генетических структур к соматическим мобилизационным структурам. Такой переход наблюдается в любом онтогенезе многоклеточных организмов и отражает историю их эволюции, т. е. филогенез.

«В процессе эволюции биологических систем, – отмечает В. Афанасьев, – в их рамках сформировались и специфические управляющие подсистемы – органы управления, которые в зависимости от наследственной информации, а также характера возмущающих воздействий изнутри и извне осуществляют взаимосвязь компонентов организма, выбирают способы их действия, приводят в движение те его компоненты, которые призваны осуществлять ответные реакции на внутренние и внешние возмущения. У высших животных и человека этим органом управления является нервная система, и прежде всего головной мозг, его большие полушария» (Там же, с. 261).

Подобно тому, как в человеческом обществе возникновение и развитие органов управления с образованием государства сделали возможным формирование цивилизаций и привели к резкому ускорению исторической эволюции человечества, возникновение и развитие органов управления организмов в живой природе сделали возможным резкое ускорение эволюции жизни, а не только явились результатом этой эволюции.

«Головной мозг, – продолжает Афанасьев, – действует на все органы тела. Он – высший регулятивный аппарат, важнейший центр управления организмом. Мозг непосредственно влияет на общее течение обмена веществ, велика его роль и в регуляции газообмена, в терморегуляции и т. д. … Стимулирующее и регулирующее воздействие мозга испытывают на себе не только органы, но и ткани, и даже клетки организма» (Там же, с. 263).

Еще в 1896 г. английский биолог Дж. Болдуин предположил и в 1902 подробно обосновал наличие механизма адекватного замещения врожденными (наследственными) признаками приобретенных в жизненном процессе свойств и признаков (модификаций) организма. Действие такого механизма неоднократно обсуждалось в научной литературе и получило название «эффекта Болдуина». Сам Болдуин называл этот эффект «органическим отбором».

Дж. Симпсон, критикуя в 1953 г. эффект Болдуина, ставит исследователей перед альтернативой: «либо направленность совпадающих мутаций и ламаркизм, либо их случайность и, следовательно, отсутствие самого эффекта» (Цит. по: Шишкин М.А. О роли модификаций в макроэволюции – В сб. Микро– и макроэволюция – Тарту: Кяэрику, 1980, с. 29).

Вот как излагает эффект Болдуина Ю. Чайковский:

«В 1895 г. дарвинист Джеймс Болдуин (США) для объяснения удивительного параллелизма прижизненной и наследственной изменчивости высказал идею об органическом отборе. Наблюдается он весьма часто. Так, «загар» наследствен у негров, а нам надо загорать каждый год заново. Вот Болдуин и допустил, что приспособление может возникать при жизни, позволять организму сразу же выжить, а затем отбор постепенно выработает соответствующее наследственное изменение. Такой отбор он назвал органическим, другие называли его совпадающим… С появлением генетики стали говорить, что органический отбор заменяет модификации мутациями» (Чайковский Ю.И. Активный связный мир. Опыт теории эволюции жизни – М.: Товарищ. науч. изданий КМК, 2008 – 726 с., с. 182).

Сторонники последней, мутационистской интерпретации эффекта Болдуина, принятой в СТЭ, постоянно, но безуспешно пытались полностью подавить и вытеснить из науки альтернативную ей интерпретацию, основанную на усвоении генетическими структурами длительных, повторяющихся во многих поколений, устойчиво возникающих в рамках норм реакции адаптивных модификаций, поддерживаемых отбором. В 1942 г. К. Уоддингтон назвал процесс, соответствующий органическому, или совпадающему отбору генетической ассимиляцией, что означало признание наследственного усвоения длительных модификаций, пусть и через отбор мутационных изменений. Критикуя понятие генетической ассимиляции, Э. Майр утверждал, что «способность фенотипа изменяться под непосредственным воздействием внешней среды без мутирования сильно снижает давление отбора» (Там же, см. также: Майр Э. Зоологический вид и эволюция – М.: Мир, 1968, с. 128).

«В самом деле, – комментирует это возражение Э. Майра Ю. Чайковский, – если уж организм поведенчески приспособился и выжил, то полезным мутациям отобраться не проще, а труднее» (Там же). И Майр, и Чайковский упускают два важнейших момента. Во-первых, посредством выработки адаптивных модификаций организмы не просто приспосабливаются к среде, как бы отождествляя себя с ней, а получают дополнительные конкурентные преимущества и новые возможности для более эффективной биологической работы, что не может не поддерживаться отбором и не повышать его интенсивность.

Во-вторых, генетическая ассимиляция в процессе органического отбора отнюдь не является результатом мутаций, эквивалентных ненаследственным изменениям. Она происходит не вследствие накопления ошибок в генетическом аппарате клеток, а в процессе нормальной работы этого аппарата вследствие сдвигов норм реакции под действием биологической работы организмов, постоянно производящей полезные модификации.

Для решения проблемы проницаемости барьера Вейсмана очень важны наблюдения и эксперименты на очень крупных модификациях, получаемых у различных организмов в процессах регулярной усиленной тренировки в раннем возрасте. Одним из классических примеров является наблюдение Ивана Шмальгаузена за собакой, которая с раннего возраста была лишена передних лап и была вынуждена передвигаться прыжками на задних, вследствие чего у нее полностью изменилось строение костей, сделав ее похожей на кенгуру.

Еще более впечатляют эксперименты известного российского физиолога Ильи Аршавского. Будучи учеником Алексея Ухтомского, автора учения о доминанте, Аршавский применил это учение и связанную с ним экспериментальную базу к воспроизведению влияния доминирующей тенденции в образе жизни на морфофизиологические особенности организмов. Напомним, что наша интерпретация доминанты Ухтомского заключается в связи этого феномена с эволюционной ролью мобилизационной структуры центральной нервной системы.

Вот как описывает эксперименты Аршавского Ю. Чайковский:

«Аршавский, ученик Ухтомского, до последних дней своей длинной жизни считал долгом напоминать о ведущей роли доминанты и стресса… Аршавский выращивал животных в несвойственных им условиях и смотрел за изменением их облика. Наиболее наглядны опыты с крольчатами. Кролик похож на зайца, но впечатление обманчиво, недаром их относят к разным родам. Кролик малоподвижен и при опасности спасается в нору, а заяц – бегством. Это отражается и на их внешнем облике и в их физиологических параметрах. Аршавский заставлял крольчат подолгу плавать, и они, вырастая, обретали заячий облик – настолько, что не могли спариваться с обычными кроликами. Менялась в сторону заячьей и их физиология (например, параметры крови…). Вот к чему ведет избыточная двигательная активность. По Аршавскому, именно она движет эволюцию: взросление в состоянии регулярного умеренного стресса изменяет физиологию, а через нее строение» (Чайковский Ю.В. Активный связный мир. Опыт теории эволюции жизни – М.: Таварищ. научн. изданий КМК, 2008 – 726 с., с. 258–259).

Разумеется, эксперименты Ильи Аршавского, при всей их эффективности, показали лишь возможности и широту амплитуды адаптивных модификаций, т. е. ненаследственных изменений, возникающих под действием направленной тренировки. Потомки кроликов, в одном-единственном поколении обретших морфофизиологические особенности зайцев, будут все равно кроликами. Но Ю. Чайковский не зря упрекает генетиков за невнимание к подобным экспериментам. Ведь для развития науки более важны эксперименты, не укладывающиеся в привычные схемы устоявшейся теории, чем те, которые подтверждают то, что написано в устаревающих учебниках.

Для нас же эксперименты Аршавского важны вдвойне. Они со всей наглядностью показали творческие возможности биологической работы как предшественницы естественного отбора в расширении пределов генетически заданной нормы реакции развития организмов. Если сдвиг нормы реакции в индивидуальном развитии может найти генетическое обеспечение под действием регулярной тренировки в таких широких пределах, что позволяет перешагнуть границы не только вида, но и рода, это уже само по себе означает определенное эволюционное событие. А если такие события будут повторяться в течение жизни многих поколений по всей популяции, вынужденной с изменением условий среды перейти к новым способам и формам биологической работы при поддержке отбора? Неужели это не приведет к перестройке генетических сетей, позволяющей наследственно закрепить результаты этой работы, т. е. приучить гены к постоянному воспроизведению достигнутой нормы реакции? Видимо, такой путь эволюции гораздо больше соответствует уровню наших знаний, чем путь, соответствующий геноцентрическим представлениям о поддержке отбором ошибок и сбоев генетического аппарата.

В сущности, речь идет о том, что каждый организм в своем индивидуальном развитии осуществляет собственную генную инженерию в процессе биологической работы в зависимости от условий развития.

Кажущийся смертельным удар по признанию самой возможности наследственного усвоения результатов биологической работы организмов нанесла так называемая центральная догма молекулярной биологии, выдвинутая Ф. Криком в 1958 г. и явившаяся логическим следствием крупнейшего открытия генетики XX века – расшифровки в 1953 г. информационного кода, содержащегося в структурах ДНК.

«Вскоре после понимания наследственной роли ДНК, – пишет по этому поводу Ю. Чайковский, – надолго утвердилась идея, что ДНК является «главной молекулой»: она может служить матрицей как для себя, так и для РНК, а РНК – для себя и для белка, тогда как ни белок, ни иные молекулы не могут служить матрицами ни для себя, ни для нуклеиновых кислот. Это – центральная догма молекулярной биологии… Верна ли она? Если понимать ее узко, как запрет «образной трансляции», т. е. синтеза РНК на белковой матрице, то, в большинстве процессов, да. Но обычно данную «догму» понимают широко – как главенство ДНК в биологии… Легко видеть, что «догма» в широком понимании утвердилась в умах не как обобщение фактов, а как новая формулировка отрицания наследования приобретенных признаков» (Чайковский Ю.В. Активный связный мир. Опыт теории эволюции жизни – М.: Товарищ. научн. изданий КМК, 2008 – 720 с., с. 242–243).

Как всякая догма, центральная догма молекулярной биологии не отражает тенденций к развитию научного знания. И дело здесь не в открытии так называемой обратной транскрипции, т. е. способности некоторых вирусов синтезировать белки на матрицах РНК. За это довольно редкое явление ухватились неоламаркисты, чтобы опорочить ненавистную им центральную догму и обосновать возможность унаследования приобретенных признаков. Но прямое унаследование приобретенных признаков – тоже догма, и развенчание этой догмы путем обоснования барьера между наследственными и соматическими структурами составляет безусловную заслугу Вейсмана перед наукой и научно-эволюционным мировоззрением.

Науке вообще противопоказаны любые догмы, и догма об абсолютной непроницаемости барьера Вейсмана – отнюдь не исключение. Устойчивость и стабильность достигнутых знаний на определенном уровне познания науке необходима, но догматизация достигнутого есть результат сакрализации достигнутого уровня, т. е. результат проникновения религиозного типа мышления в научную сферу. Конечно, и наука не может обойтись без веры, но научная вера, т. е. вера, основанная на знании, зиждется не на догматах, а на перспективах потенциально безграничного усовершенствования человеческого познания и бытия в их последовательной и закономерной эволюции.

Ряд исследователей обращает внимание на ламаркистский характер наследования форм культурной эволюции. «Культурная эволюция, – отмечают, например, Отто и Дороти Солбриг, – отличается от эволюции генетической рядом особенностей. Она носит ламаркистский характер, поскольку приобретенные признаки могут передаваться по наследству. Кроме того, они могут передаваться не только потомкам, но и другим особям. Наконец, культурные признаки могут распространяться в популяции гораздо быстрее, чем генетические признаки» (Солбриг О., Солбриг Д. Популяционная биология и эволюция – М.: Мир, 1982 – 488 с., с. 273).

Идея горизонтального переноса генов от клетки клетке, ставшая популярной в результате изучения обменов генетическим материалом между бактериями, их переноса вирусами и на основе успехов генной инженерии, неожиданно была использована для обоснования сценария эволюции, предусматривающего принципиальную проницаемость барьера Вейсмана Э. Стеель в книге «Соматический отбор и адаптивная эволюция», опубликованной в 1980 г. в США, предложил оригинальный, хотя и лишь гипотетический механизм передачи информации от соматических клеток к зародышевым.

Стеель указывает на то, что науке неизвестны причины, по которым в многоклеточных организмах не может осуществляться перенос генетической информации как от соматических клеток к соматическим, так и от соматических к зародышевым.

При этом Стеель, пытаясь обосновать на современном научном материале ламарковский механизм унаследования приобретенных признаков и дарвиновский механизм пангенеза, не отказывается от мутационизма и геноцентризма. Он полагает, что полезные мутации, возникающие в соматических клетках, позволяют этим клеткам обрести селективные преимущества в борьбе за ресурсы организма, вытеснить другие, менее конкурентоспособные клетки и распространиться внутри организма.

Выдвигая концепцию соматического отбора, Стеель воспроизводит идеи Вильгельма Ру и Августа Вейсмана о существовании не только межорганизменного, но и внутриорганизменного отбора.

«Еще в 1881 г., – напоминает, комментируя работу Стееля английский зоолог П. Кейлоу, – Вильгельм Ру в книге «Борьба частей в организме» также высказал предположение, что в организме, возможно, происходит борьба (а следовательно, отбор) между тканями и органами за ограниченные ресурсы, получаемые с пищей, и что она может оказаться важной силой в эволюции. По иронии судьбы, Вейсман также признавал возможность внутриорганизменного отбора, считая, что он может играть важную роль в морфогенетической пластичности, но затем отбросил его как несущественный элемент эволюции» (Кейлоу П. Принципы эволюции – М.: Мир, 1986 – 128 с., с. 40).

П. Кейлоу оценивает гипотезу Э. Стееля как правдоподобную. Гипотеза внутриорганизменного отбора и межклеточного переноса ДНК действительно может быть оценена как правдоподобная и здравая, хотя и умозрительная. Но ведь и барьер Вейсмана, когда он был сформулирован, являлся не более чем умозрительной и правдоподобной гипотезой.

В предисловии к русскому переводу книги П. Кейлоу известный российский биолог-эволюционист Б. Медников в 1986 г. комментирует гипотезу Стееля следующим образом:

«Кейлоу полагает, что Стеель, допуская перенос генетической информации от соматических клеток родителей к гаметам, вновь обращается к ламаркизму. Однако это скорее возврат к пангенезу Дарвина. Если механизм передачи информации, предложенный Стеелем, будет обнаружен в экспериментах и окажется, что он имеет какое-то значение для эволюции, то это лишний раз подтвердит старую истину о том, что гений, даже ошибаясь, не бывает неправ на все 100 %». (Там же, с. 6).

Признание Б. Медниковым, хотя и с оговорками, самой возможности экспериментального обоснования нового пангенеза, свидетельствует о существенном изменении взглядов самого Медникова. Будучи эффективным защитником основ дарвиновского эволюционного учения от нападок антидарвинистов, этот талантливый российский биолог в 60-е годы прочно стоял на позициях СТЭ и рассматривал дарвиновскую теорию пангенеза как уступку ламаркизму, не имеющую ничего общего с действительностью.

В 80-е годы XX века акценты в подходе Медникова сместились и в трактовке ламаркизма. В 60-е годы Б.Медников всеми возможными способами, и очень убедительно, доказывал несостоятельность учения Ламарка о наследовании приобретённых признаков как факторе эволюции. В 1986 году он уже косвенно признаёт саму возможность пангенеза как механизма или своего рода «технического» обоснования канала, по которому может происходить влияние приобретённых признаков на наследственные.

«Суть учения Ламарка, – утверждает Медников, – не в наследовании приобретённых признаков (ибо если признак не приобретён, то нечего и наследовать), а в постулировании изначально адаптивной, приспособительной изменчивости. Это и только это отличает ламаркизм от дарвинизма. Ведь все признаки, вновь появляющиеся у потомков, возникают в результате изменения генов в предшественниках гамет родителей. Чем это не наследование приобретённых признаков?» (Там же, с.5).

Понятно, что Медников в данном случае пытается жёстко отграничить дарвинизм от принятых Дарвином объективно верных моментов учения Ламарка. Это у него явно не получается, поскольку разграничительная линия между дарвинизмом и ламаркизмом проходит совсем не в том месте, то есть не в том, в чём Ламарк был прав, а в том, в чём Ламарк в силу ограниченности знаний своего времени и чисто идеологической привязанности к деизму отходил от эволюционизма к своеобразному креационизму и, следовательно, был абсолютно неправ.

Абсолютная неправота Ламарка и многих его последователей заключается в том, что он, будучи деистом, приписывал живой природе всеобщее стремление к совершенству, изначально заложенное Творцом как Абсолютно Совершенным Существом. Это – уступка креационизму, и это – явное заблуждение, поскольку перенесение устремлённости к совершенствованию с творческого труда человека на жизненный процесс биологических организмов является антропоморфным искажением действительности, антропоцентристским мифом.

На самом деле все живые существа устремлены к выживанию и оптимизации своей жизнедеятельности, то есть обладают сформированными эволюционным путём генераторами активности – мобилизационными структурами, которые побуждают их к биологической работе для удовлетворения своих потребностей путём получения и усвоения жизненно необходимых ресурсов.

Конкуренция за ограниченные жизненные ресурсы предполагает борьбу за существование и отбор конкурентоспособных. Ламарк не создал теории отбора и не рассматривал борьбу за существование как фактор эволюции. Соответственно его теория эволюции осталась по ту сторону развитого эволюционизма, который основал Дарвин. Ламарк же может рассматриваться лишь как величайший из его предшественников на пути создания развитого эволюционизма.

Здесь и проходит демаркационная линия между ламаркизмом и дарвинизмом. Она пролегает в понимании роли отбора, борьбы за существование, в признании дарвинизмом естественных, а не сверхъестественных источников активности живых существ. Что касается различия, связанного с постулированием ламаркизмом изначально адаптивной, приспособительной изменчивости, то это различие сгладилось по мере обретения зрелости классическим дарвинизмом.

В 1983 г. американский исследователь Д.Басс опубликовал работу, в которой подверг критике вейсмановское жесткое разделение зародышевой плазмы и соматических образований. Он указывал на неуниверсальность этого разделения. Так, у растений из одной точки роста развиваются и вегетативные, и репродуктивные органы. Вейсмановское размежевание характерно прежде всего для некоторых групп беспозвоночных, но отнюдь не для всех форм животного мира.

Басс видит коренной недостаток синтетической теории эволюции в том, что она, следуя в фарватере теории Вейсмана, сосредоточилась исключительно на генетических различиях между особями и игнорирует генетическую изменчивость соматических тканей внутри особей, что приводит к безосновательному убеждению в том, что эти изменения не могут наследоваться.

Каналы проницаемости барьера Вейсмана ещё предстоит выявить во всей их сложности и многообразии. И работать в этом направлении с использованием всей мощи технической вооруженности современной науки необходимо уже сейчас. Думается, что на этом пути мы сможем больше усовершенствовать наше знание наследственности, чем на пути исследования мутаций и рекомбинаций генетических структур, по которому шла традиционная генетика.

Геноцентрически мыслящие неодарвинисты постоянно и вполне справедливо упрекали неоламаркистов в прямолинейности научного мышления, а именно в том, что они за основу эволюции полагают прямое приспособление. Но сами они проявляют не меньшую прямолинейность, когда за основу эволюции полагают прямое наследование в виде мутаций и рекомбинаций на молекулярном уровне. Этот путь заводит в тупик не только теорию биологической эволюции, но и традиционную генетику, на авторитет которой опираются те, кто идёт по этому пути и считает его единственным для достижения истины в данной сфере исследований.

Наследственность есть генетически закреплённая память видов живых организмов, и исследовать эту память необходимо во всех её проявлениях, а не только в прямых и непосредственных. Процесс обновления этой памяти, усвоения мобилизационных инноваций на основе приобретения новых форм биологической работы организмов и отбора наиболее работоспособных – это и есть процесс видообразования. Сводить наследственность к прямым результатам комбинируемых мутагенных изменений так же неверно, как отрицать существование барьера Вейсмана и предполагать прямое наследование приобретённых в жизненном процессе признаков.