Что такое теория эволюции - коротко о главном

Попав некоторое время назад в центр жаркого спора дарвинистов и креационистов, я с огромным удивлением обнаружил, что обе стороны довольно слабо вообще-то представляют, о чём именно спорят. Приводят аргументы значимости мутаций, причин изменения. Говорят о вертикальном развитии и усложнении организмов, о причинах появления человека. И так далее, подходя к правоте и не правоте Дарвина... как пророка для поколений, такое ощущение. 

Но позвольте! Для начала в биологии теория носит имена двух учёных. Чарльза Дарвина и Альфреда Рассела Уоллеса. Оба они независимо пришли к одним и тем же выводам. Дарвина знают, потому что к моменту публикации он занимался вопросом дольше и имел намного больше обработанного статистического материала с разных точек земного шара. А Уоллес работал только с видами Карибского моря. Да и поскольку жил в Южной Америке, основными докладами в Англии занимала именно Дарвин. При этом сам Дарвин признавал Уоллеса полноправным соавтором теории, а Уоллес всегда указывал, что без обширных исследований Дарвина их гипотеза долго бы ещё не стала теорией.

Так о чём гласят выкладки дарвинизма или по другому теории эволюции? Все живые виды являются видоизменёнными потомками более древних видов, произошли от более ранних видов и имеют общего предка. Движущей силой изменений и появления новых видов является естественный отбор – выживание наиболее приспособленных к условиям обитания особей. Всё. Причины и типы появления новых изменений если что изучает не теория эволюции, а другие разделы биологии. Эволюцию как раздел науки интересует лишь процесс и направление изменения живых существ под влиянием внешних факторов.

Доказана эта теория? Да. Наиболее известным классическим и можно сказать идеально-образцовым фактом эволюции является пример бабочки берёзовая падяница. Так получилось, что мы даже точно знаем момент, когда произошёл эволюционный скачок. 1878 год. Когда вдохновлённые Дарвином натуралисты вели наблюдения по всей Англии. И впервые было зафиксировано появление среди белых бабочек падяницы особей с чёрными крыльями. Современные генетические исследования позволили доказать, что это была именно случайная разовая мутация. Но поскольку тогда города Англии были сильно загрязнены пылью и сажей, то чёрная бабочка получила резкое эволюционное преимущество и начала теснить белых бабочек. Так как птицы их замечали и клевали реже. И точно также, когда к середине ХХ века леса очистились от сажи, белая бабочка начала обратно вытеснять чёрную. При этом скорость распространения наиболее перспективного признака для выживания полностью совпала с математическими моделями. Кроме того, сам механизм естественного отбора как фактора изменения вида с образованием новых признаков на этих бабочках был проверен в 1952 году Бернардом Кэттлуэлом. И перепроверен в 2002 – 2007 годах биологом Майклом Мэджерусом.

Впрочем, этот пример известен лишь тем, что он что называется «идеально классический». А так вы можете увидеть пример эволюции, просто выглянув в окно. Там у вас сидит сизый городской голубь. Он, в принципе, поход на своего предка – дикого голубя. И даже способен скрещиваться с прочими голубями. Но если дикий голубь имел светлую, рыжую и прочие расцветки, крайне редко сизую – то в городе даже скрещивание с голубями других цветов, скажем белыми или рыжеватыми всё равно очень быстро уступит место обратно сизому. Почему? Потому что именно этот цвет перьев даёт организму нужную концентрацию меланина, способного через перья выводить из организма голубя избыток тяжёлых металлов. Птенцы других расцветок погибают во много раз чаще, не оставляя потомства.

Аналогичные механизмы приспособления с образованием устойчивых наследуемых вариаций и новых видов мы можем наблюдать и у многих других животных как городского экологического ландшафта, так и среди других типов экологических ландшафтов. Более того, на самом деле число только известных видов, которые буквально на глазах приспособились и эволюционировали за последние 150 лет известно тысячами. Так что сомневаются в теории эволюции исключительно далёкие от биологической науки люди.

А вот с направлением эволюции как древа жизни намного сложнее. Потому что тут зачастую живой мир отличается редкостным противоречием, и при этом не противоречит сам себе. Такой вот парадокс. Для начала стоит различать простейшие и близкие к ним организмы и сложные организмы. Дело тут в том самом механизме наследственности, который да – изучает другой раздел, но на эволюционные исследования влияет. Дело в том, что у простых организмов вроде микробов и губок работает так называемый горизонтальный перенос признаков, когда все представители данного вида обмениваются генетическим материалом друг с другом, в итоге удачный признак распространяется не столько за счёт вытеснение «устаревших» поколений и сородичей, а сколько за счёт приобретения удачного признака всеми членами горизонтально от одного к другому. А вот у более сложных организмов (не считая части растений в особых условиях) это невозможно, отсюда тут эволюция уже будет напоминать привычное со школьных учебников ветвящееся дерево.

Второй момент – миф о неизбежном постепенном усложнении организмов от примитивных клеток к человеку как признак божественного или инопланетного креационизма. И вроде бы всё говорит за это. Слепые животные Девона отрастили глаза, дальше стали рыбами и насекомыми, насекомых потеснили амфибии, они усложнились в рептилий и млекопитающих, а дальше стремительно к человеку разумному. Можно выстроить чёткую вертикальную цепочку. Покритиковать эволюцию, дескать, а зачем было делать каждый раз скачок – это вмешательство свыше, не объяснить ведь этот ваш скачок как бы не объясним простой конкуренцией… И ошибиться не ошибаясь. Потому что эта вертикальная цепочка будет той самой «ошибкой выжившего». Современная теория говорит о горизонтально-вертикальном экологическом развитии. 

Для начала, чисто с точки зрения физической осуществимости работоспособных решений для каждой среды обитания не так уж много. К примеру киты, дельфины, тюлени и морские котики происходят от разных животных, но среда обитания независимо заставила применить ряд однотипных механизмов адаптации. Но при этом спутать дельфина и моржа нельзя, так как общее решение имеет огромное количество вариаций. Но так происходит с любым видом. Центр при этом, наиболее «вкусные» и богатые ресурсами участки занимают и осваивают наиболее оптимальные решения. Вокруг появляются, живут и исчезают на периферии решения адаптации похуже. Тот же предок человека, к слову, был тем самым решением «похуже», чем обезьяна. У человека ослаблена взаимосвязь верхних и нижних конечностей по сравнению с обезьянами. Отсюда хуже координация передних и задних пар. Вдобавок у человеческого ребёнка при рождении менее развитый мозг: детёныш обезьяны с рождения уже хранит немало поведенческих алгоритмов, способствующих выживанию. Но как это раз за разом случается – изменились природные условия. И резко. В новых условиях предок человека, который с рождения имел гораздо меньше готовых поведенческих структур и готовых решений, а вынужден был их каждый раз нарабатывать в период взросления, пусть и с риском погибнуть от ошибки – вырвался вперёд. Так как он за счёт того самого опыта взросления мог находить новые решения в ответ на изменившуюся ситуацию. Одновременно слабая связь рук и ног, мешавшая раньше – помогла рукам и ногам эволюционировать постепенно в разных направлениях. И вроде бы отсталый вариант наоборот вырвался вперёд.

Но собственно так всегда и происходит. Природа порождает множество, тысячи вариаций оптимального профиля. Без всякого расчёта. Чисто за счёт того, что невозможно идеальное копирование.  Вариаций похуже, существующих на периферии. Пригодится. И пригождается. Один из тысячи. Никто заранее не скажет - какой. Ведь кто знает, как оно сложится? И вот эта тысяча вариаций остаётся за пределами нашего взора, мы видим лишь один, тот самый удачно выживший в новых условиях. Победивший прежние формы. И создаётся иллюзия о непрерывном и неизбежном вертикальном прогрессе. (Хотя всякие паразиты или живущие в подземных пещерах виды с этим поспорят, им регрессировать в примитивную строну оказалось выгоднее.)

Но при этом, хотя никакого сознательного вертикального прогресса нет – он одновременно есть. Как это может быть? Виновата не биология, а термодинамика. Чем выше энерговооружённость системы, тем она устойчивее. Эрик Чейссон из Кембриджского университета в своё время привёл очень интересные данные. К примеру плотность потока энергии у Солнца всего 2 эрга на грамм в секунду. А вот у какого-нибудь фикуса на вашем подоконнике уже более 3 000 эргов. Обезьяны – это уже 20 000 эргов на грамм в секунду. А охотники и собиратели каменного века – 40 000 эргов. Сразу скажу, конкретные цифры оставлю на совести Эрик Чейссона. Но принцип понятен. При прочих равных более сложные организмы с большей плотностью энергии имеют конкурентное преимущество на момент экологического кризиса. Просто потому что имеют больший потенциал развития и возможностей применить для адаптации, то есть, к примеру, на каждый экологический кризис у млекопитающего больше вариантов решений, чем у рептилии и отсюда больше вероятность найти оптимальное решение. Да, именно вероятность. Могут и не найти… в этот раз. Но динозавры всё равно обречены, не будь метеорита – неизбежно произойдёт любая другая неприятность, экологичесий толчок, который заставит их отступить, а освободившуюся нишу мгновенно займут более совершенные млекопитающие. Просто потому что за счёт своей более высокой энерговооружённости они более адаптивны... с некоторой вероятностью, естественно.

И будет у нас развитие… а уж что вам больше по душе. Термодинамика как первопричина появления человека, или эволюция, это на ваш вкус. Главное, что креационизму в любом случае места тут нет.