Эволюция
Все живые организмы прошлого и настоящего связаны происхождением от общих предков, все они прошли долгий путь эволюции. Генетические мутации и приспособление к окружающей среде порождают изменения. Этот процесс не прерывался с самого момента зарождения жизни на Земле, именно ему мы обязаны разнообразием биологических видов, которое наблюдаем ныне.
Все живое — одна большая семья, а вы — лишь крохотный листок на невообразимо громадном родовом древе. Люди произошли не от обезьян, но все же мы тоже приматы, то есть родственники — кузены. Все — от бактерий до птиц — наша дальняя родня, и каждый организм происходит от пра-пра-прародителей, скопления простых клеток, каковое и есть общий предок всего живого на Земле. Но хотя мы и родственники в силу общего происхождения, мы все очень разные, поскольку любая популяция — семейство, вид, животное царство — изменяется с течением времени. Это и есть половина теории эволюции — та ее часть, которую Чарлз Дарвин назвал «наследственная изменчивость».
Изменчивость
Вплоть до XIX века считалось, что каждый организм (вид) остается неизменным. Но в 1809 году французский натуралист Жан-Батист Ламарк представил свое объяснение «трансформизма», или «преобразования», биологических видов. В своей книге «Философия зоологии» он высказал предположение, что живые существа изменяются под воздействием окружающей среды. Ламарк был прав в объяснении причин адаптации живых организмов, но механизма этого явления он не понимал, полагая, что адаптация может произойти в течение жизни одного индивидуума и передаться следующему поколению, — например, шея у жирафа стала длиннее, потому что его родители тянулись к ветвям высоких деревьев.
Теория Ламарка о наследовании приобретенных свойств утратила научную привлекательность, когда выяснилось, что клетки тела не передают свои свойства потомкам. В 1883 году немецкий биолог Август Вейсман предложил новую концепцию, назвав ее «теория зародышевой плазмы»: только репродуктивные клетки — спермий и яйцо — несут в себе наследственную информацию. Австрийский монах Грегор Мендель, чьи эксперименты с горохом были повторены в 1900 году, доказал, что признаки наследуются особыми структурами, которые ныне мы называем генами.
В наше время слово «мутация» ассоциируется с генетическими изменениями и их влиянием на характерные особенности, такие как обмен веществ и внешность. Мутации являются главной причиной разнообразия биологических видов, они позволяют природе избавляться от организмов, которые недостаточно приспособлены к окружающей среде. И это вторая часть дарвиновской теории эволюции — естественный отбор.
Адаптация
В 1859 году Дарвин опубликовал работу «О происхождении видов», которая описывала многообразие жизни и механизм, обеспечивающий адаптацию организма к окружающей среде, — эволюцию путем естественного отбора. Эту теорию зачастую упрощают до банального «выживает самый приспособленный», что порой сбивает с толку. Во-первых, «самый приспособленный» подразумевает не только физическое совершенство — в биологии адаптация означает способность выжить и дать потомство. Во-вторых, давление окружающей среды с целью выбрать между различными индивидуумами (прежде всего, конкуренция за пищу или партнера) не предназначено для отбора лучших; оно лишь исключает худших. Разумнее считать естественный отбор «убийцей наименее пригодных».
«Из такого простого начала развилось и продолжает развиваться бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм» Чарлз Дарвин
Естественный отбор — главная движущая сила эволюции, но не единственный фактор, влияющий на изменение популяции. Противоположностью естественного отбора являются «отсекающий отбор» — процесс, предотвращающий нежелательные мутации, — а также «стабилизирующий отбор», поддерживающий однородность популяции. Иными словами, «от добра добра не ищут». Мутация может столь незначительно влиять на организм, что естественный отбор ее не видит, так что судьба мутации в генофонде популяции зависит от случайности или произвольного «дрейфа генов». В 1930-е популяционные генетики, объединив генетику с теорией естественного отбора, создали синтетическую теорию эволюции, современный дарвинизм.
Эволюция напоминает автомобиль на склоне. Он медленно сползает сам по себе под горку благодаря размножению организмов и генетическому дрейфу. Если хотите насладиться видами, то нажмите на тормоза — отсекающий отбор и стабилизирующий отбор. Надавите на педаль газа и адаптируйтесь к новым условиям, то есть запустите процесс мутаций и изменчивости — естественный отбор.
Теория эволюции
Проблема понимания «теории эволюции» отчасти объясняется различиями в бытовой и научной терминологии. Биологи согласны, что эволюция происходит, — это истина, но они могут не соглашаться в деталях ее механизма — это уже теория. Люди порой путают понятия «теория» и «гипотеза» (гипотеза — это предположение, подлежащее проверке; теория — это основа для новых идей). В любой научной теории детали постоянно уточняются — теория гравитации, например, более не базируется на ньютоновских постулатах, но дополнена общей теорией относительности Эйнштейна. «Эволюция» — второе многозначное слово. Оно означает «развитие», постепенное изменение, но часто используется как синоним слов «прогресс» или «совершенствование», что порождает популярный сюжет о возможной «эволюции» человека.
Процессы адаптации в природе настолько удивительны, что трудно вообразить, как вообще организмы могли сформироваться тем или иным образом, пройти множество эволюционных ступеней. В итоге появляются сомнительные интерпретации, подобные идее христианского философа Уильяма Пэйлена, который еще в 1902 году сравнил жизнь на Земле с хитроумным часовым механизмом. Обновленная версия креационизма, именуемая «теорией разумного творения», представляет собой логическую ошибку, основанную на «аргументе от невежества» или «боге лакун». В обоих случаях, если существует пробел в понимании проблемы, неважно, у дилетантов или специалистов, то тут как тут какое-нибудь сверхъестественное объяснение.
Но мы видим, что самые разные природные виды идеально соответствуют условиям своего существования. Это порождает объяснения в стиле «вот именно!» — вроде обоснования длинной шеи у жирафа. Организмы, живущие вокруг нас, — это продукт длительной адаптации в прошлом, а вовсе не результат приспособления к нынешним условиям. И для того чтобы понять особенности различных форм жизни, нужно в первую очередь понять, почему они вообще начали развиваться. Как писал генетик Феодосий Добжанский, «биология имеет смысл только в свете теории эволюции».
Эволюционное древо Дарвина
Перед вами первый набросок, иллюстрирующий взаимоотношения между живыми организмами из Notebook В об «изменении видов» (1837). На этом рисунке древа жизни у самых корней изображен общий предок (обозначен цифрой 1). Ветви с «Т» на конце (обозначены буквами А, В, С и D) - это ныне существующие виды, а остальные - исчезнувшие.
Теория «разумного творения»
«Разумное творение» - это теория, согласно которой живые существа настолько сложно устроены, что создать их мог только разумный творец, Бог или инопланетяне. В концепции «разумного творения» задействованы два основных аргумента. «Специфическая сложность» предполагает, что биологическая информация, которая кодирует особенности организма, настолько сложно организована, что вероятность случайного появления такой системы практически исключается. В отличие от научной эта теория не в состоянии предложить проверяемый прогноз, который может подтвердить истинность или ложность концепции, а просто использует разного рода абстрактные примеры. «Неупрощаемая сложность» предполагает, что биологические системы слишком сложны и потому не могли развиться из более простых структур. Один из таких примеров: жгутик, используемый некоторыми видами бактерий для передвижения, - в точности как мышеловка, которая перестанет работать после удаления любой из ее частей. Если упростить систему до ее составляющих, она перестанет функционировать. Теория эволюции, напротив, предполагает, что элементы системы возникают поступательно, могут меняться и обретать другие функции. Иные бактерии, к примеру, используют жгутик не для путешествий, а чтобы цепляться к чему-то или производить протеины.