ЭВОЛЮЦИОННЫЙ ПРОГРЕСС: КРИТИКА И АПОЛОГИЯ ДАРВИНИЗМА

А. В. Гоманьков

Ботанический институт им. В. Л. Комарова РАН Санкт-Петербург, Россия: gomankov@mail. ru

Объяснение эволюционного прогресса, отмеченного Ж. Б. Ламарком, всегда было

«трудным вопросом» для дарвинизма. Одним их первых к ответу на этот вопрос

приблизился М. Эйген в ходе исследования химической эволюции. Более «биоло-гический» пример можно увидеть в явлении стигмергии, описанном П.-П. Грассе.

Здесь можно, однако, заметить, что отбор и сложная конструкция существуют на

разных структурных уровнях. Образование же более сложных организмов путем от-бора самих организмов остается пока не вполне понятным.

Ключевые слова: эволюция, прогресс, сложность, информация, естественный отбор, стигмергия.

Эволюционная теория Ч. Дарвина занимает уникальное место в истории есте — ствознания. Никому, вероятно, не придет сегодня в голову называть, например, тео — рию электромагнитного поля «максвеллизмом» и выступать в печати с ее «опро — вержением». Однако аналогичное поведение в отношении теории Дарвина кем-то признается допустимым и даже достойным. Причины этого феномена многообраз — ны и сложны, и мне сейчас не хотелось бы их касаться, но важно отметить, что со — временное общество унаследовало от XIX в. не только феномен критики Дарвина как таковой, но даже и некоторые конкретные системы аргументов, используемые в этой критике. Об одной такой «линии антидарвиновского дискурса», которую мож — но, вероятно, назвать «информационной», и пойдет дальше речь.

Я начну с первых критиков Дарвина в России, поскольку именно русская ли- тература по рассматриваемой теме знакома мне лучше всего. В первую очередь здесь нужно назвать, конечно, К. Э. фон Бэра, Н. Я. Данилевского и Н. Н. Стра — хова. Сразу можно отметить, что профессиональным биологом из них был только Бэр; Данилевский был социологом и культурологом, а Страхов — литературным критиком. Так что их взгляды могут характеризовать восприятие дарвинизма не только в среде биологов, но и за ее пределами (это важно, поскольку все исто — рики дарвинизма отмечают, что труды Дарвина сразу же привлекли к себе вни — мание очень многочисленной и далеко не только научно-биологической публи- ки). Основное положение, делающее неприемлемой теорию Дарвина для всех трех указанных авторов, заключается в том, что Дарвин якобы «изгнал» из сфе — ры объяснений органического мира такой феномен, как целесообразность, и за — менил его случайностью. «В чем состоят, — спрашивает Бэр (цит. по: Страхов,

1883, с. 145), — те условия, которые, по теории Дарвина, должны нам объяснить целесообразность устройства органических тел? Конечно, в том, что все менее це — лесообразное в формах, происшедших от бесконечно продолжающейся изменчи — вости, уничтожается в борьбе за существование. Смутно припоминается мне при этом, что я уже когда-то читал или слышал о попытке достигнуть целесообразно — го, и даже глубокомысленного, посредством исключения всего негодного, произ — водимого случайною изменчивостию». И дальше Бэр сравнивает теорию Дарвина

с деятельностью того героя Джонатана Свифта (философа из страны Бальнибар — би), который сконструировал машину, создававшую случайные сочетания слов, и пытался с ее помощью получить всю возможную человеческую мудрость — уже реализованную или еще не реализованную в каких-либо текстах. Бэру вторит и Данилевский, утверждающий, что целесообразность органического мира есть непосредственно наблюдаемый и очевидный для всякого наблюдателя феномен.

«…Невозможно, — пишет он (Данилевский, 1885, с. 23), — чтобы масса случайно — стей, не соображенных между собой, могла произвести порядок, гармонию и уди — вительнейшую целесообразность».

Можно, однако, заметить, что цели в мире бывают разными и, следовательно, одно и то же явление или действие может быть сообразным одной цели и совершен — но не сообразным другой. Поэтому все рассуждения о «целесообразности вообще», без уточнения того, о сообразности какой именно цели идет речь, представляются мне абсолютно бессмысленными. И остается только удивляться тому, как таким, ка — залось бы, неглупым людям, как Бэр, Страхов и Данилевский, не приходила в голо — ву столь простая мысль.

Тем не менее, как уже отмечалось, эта «линия» критики Дарвина продолжает существовать и в настоящее время, хотя само одиозное понятие целесообразности в ней в основном заменено на другое — более «современное», но вместе с тем и го — раздо более расплывчатое. Речь идет, конечно, об Intelligent Design, или, как ее на — зывают по-русски, теории разумного замысла (см. напр.: Behe, 1998; Dembski, 2002; Sherman, 2007). Если попытаться извлечь хоть какой-то «сухой остаток» смысла из всей этой бессмыслицы, то мы неизбежно приходим к понятию информации. Смысл теории разумного замысла, который (впрочем, с некоторыми натяжками) можно экстраполировать и на произведения упоминавшихся русских критиков Дарвина XIX в., состоит в том, что информация, подобно энергии, не может брать — ся из «ниоткуда». О «законе сохранения информации» речь, к счастью, кажется, все-таки не идет: если закон сохранения энергии является 1-м началом термоди — намики, то 2-м ее началом является закон возрастания энтропии, то есть убыва — ния количества информации. Таким образом, тот факт, что информация может бесследно «стираться» слишком уж очевиден, чтобы его можно было отрицать. Однако возникновение информации de novo «интеллигентными дизайнерами» отрицается, и в этом заключен вызов теории Дарвина: если новая информация возникает в процессе эволюции органического мира, то теория должна объяснять, как это происходит.

К этому вопросу можно подойти и с другой стороны (и именно поэтому он может рассматриваться как «сухой остаток» теории разумного замысла). Еще Аристотелю было очевидно, что организмы можно упорядочить по степени их сложности, то есть, как мы теперь понимаем, по количеству заключенной в них информации. На этой интуитивной идее различий в сложности организации осно — вывались все так называемые «лестницы существ»: от Аристотеля до Ш. Бонне. Первая же эволюционная интерпретация «лестницы существ» была предложе — на Ж. Б. Ламарком еще до Дарвина. Эволюция, согласно Ламарку, идет по пути от простого к сложному (т. е. имеет прогрессивный характер), и, таким образом, наблюдаемая градация организмов по степени сложности есть отражение их исто — рического развития. Отражение, однако, весьма опосредованное, ибо тот факт, что в современном органическом мире более простые формы сосуществуют с более

сложными, Ламарк объяснял множественным происхождением жизни: чем сложнее данный организм, тем раньше его предки возникли из неорганической материи, и следовательно, тем более длинным является тот путь прогрессивного эволюци — онного развития, который привел к его возникновению.

Дарвин, как известно, утвердил (по крайней мере в сознании своих последо — вателей) представление об эволюции как о преимущественно дивергентном про- цессе. Если эволюцию по Ламарку можно представить себе в виде этакого «газо — на» — множества параллельных неветвящихся стебельков различной длины, то образом эволюции, по Дарвину, является, конечно, единое и весьма раскидистое дерево. Однако об эволюционном прогрессе Дарвин (1991) писал мало, и глав — ным образом в связи с адаптацией: более прогрессивными он считал те организ — мы, которые лучше приспособлены к среде, а сложность организмов возникает как результат приспособления к более сложной среде. Это рассуждение можно было бы считать объяснением эволюционного прогресса, если бы более сложные организмы были лучше приспособлены к своей среде, чем более простые. Но та — кого в природе не наблюдается. Перефразируя замечательную статью на эту тему В. В. Алешина и Н. Б. Петрова (2001, с. 63), можно сказать, что набор из «низ — ших» плоских и круглых червей и «высших» циклопов, пойманных в одной луже, является хорошим опровержением утверждения, что в эволюции вымирают низ — шие формы и развиваются высшие.

Таким образом, к концу XIX в. у большинства адептов эволюционной тео — рии сформировалось представление об эволюции, согласно которому она имеет дарвиновскую (дивергентную, древовидную) форму, но ламаркистский (прогрес — сивный) характер. Эта идея, в XIX в. носившая преимущественно интуитивный характер, в XX в. получила хорошее фактическое подтверждение благодаря раз — витию палеонтологии. Мы знаем теперь вполне достоверно, что эукариоты прои — зошли от прокариот, многоклеточные организмы — от одноклеточных; что покры — тосеменные произошли от голосеменных, голосеменные — от прогимноспермов, а прогимноспермы — от риниофитов; что млекопитающие произошли от репти — лий, рептилии — от амфибий, амфибии — от рыб, а человек (Homo sapiens) — чуть ли не самый молодой вид среди позвоночных. Справедливости ради следует от — метить, что эволюция далеко не всегда имеет прогрессивный характер, а новейшие молекулярно-генетические исследования заставляют предположить, что в исто — рии живых организмов регресс (упрощающее развитие) имел место даже чаще, чем это предполагалось еще 30–40 лет тому назад. Так, например, вторичной, скорее всего, является простота трихоплакса и стрекающих кишечнополостных по сравнению с гербневиками, а ортонектид, дициемид и миксоспоридиев — по сравнению со стрекающими кишечнополостными (Алешин, Петров, 2001). Одна — ко все эти примеры остаются лишь примерами, исключениями из общего правила, а общее правило гласит, что максимальная сложность организмов, существующих в данный момент времени, со временем возрастает, хотя этот рост может быть и не вполне монотонным.

Как уже говорилось, это правило представляет вызов дарвинизму: если мы при — нимаем вслед за Дарвином преимущественно дивергентный характер эволюции, то мы должны все-таки объяснить, как и почему в ходе этой дивергенции происходит усложнение организмов, откуда берутся новые порции информации, сохраняемой биосферой.

К ответу на этот вопрос приблизился в 70-х гг. XX в. немецкий биохимик М. Эй — ген (лауреат Нобелевской премии по химии 1967 г.), который в своей книге «Само- организация материи и эволюция биологических макромолекул» (1973) к описанию эволюционного процесса применил неравновесную термодинамику И. Р. Пригожи — на. Эйген занимался происхождением жизни и тем, что теперь называется химиче — ской эволюцией. В первую очередь его занимал вопрос о том, как из молекулярного хаоса могла возникнуть сложная и самовоспроизводящаяся система «нуклеиновые кислоты — белки», состоящая из многих «детерминационных петель», где причина и следствие взаимно влияют друг на друга и, соответственно, могут меняться места — ми в зависимости от способа рассмотрения. Эйгену удалось показать, что структуры такого типа могут возникать в ходе «дарвиновской» эволюции на основе естествен — ного отбора. Важную роль в этих процессах играет хорошо известное химикам явле — ние автокатализа, которое можно сопоставить с дарвиновским принципом выжива — ния наиболее приспособленного.

Любую автокаталитическую реакцию можно описать в таких терминах, кото — рые обычны и привычны для описания живых биологических систем: молекулы конечного продукта, который одновременно является катализатором, в ходе ре — акции увеличиваются в числе, то есть «размножаются»; при этом они «использу — ют» молекулы исходных реагентов (можно сказать, «питаются» ими) и «выделя — ют» какие-то побочные продукты, то есть осуществляют «обмен веществ». Далее, в исходной реакционной системе может протекать одновременно несколько та — ких автокаталитических реакций, различным образом взаимодействующих друг с другом. Они могут использовать побочные продуты друг друга или, наоборот, ингибировать друг друга этими продуктами, могут «конкурировать» за «продукты питания», и «победителем» в этой «конкурентной борьбе» окажется, естественно, то вещество, которое является наиболее эффективным автокатализатором. В ре — зультате возникает естественный отбор реакций и из начального молекулярного хаоса как бы «кристаллизуется» единый реакционный цикл, который каким-то образом организован, то есть несет в себе определенное количество информации, отсутствовавшей в исходной хаотической системе. Таким образом, как утверждает Эйген (1973, с. 20), «информация возникает или приобретает ценность посред — ством отбора».

Мы в своей обыденной жизни, можно сказать даже в быту, очень привыкли к слову «информация». Оно стало для нас словом естественного языка. Его можно увидеть, например, написанным над окошечком справочного бюро где-нибудь на вокзале или в аэропорту. Н. Винер — один из главных пропагандистов этого по — нятия — был бы, вероятно, очень рад такому положению вещей. Широко известно его определение: «Информация — это информация, а не материя и не энергия», то есть он хотел бы, чтобы это понятие вошло в нашу интуицию, стало таким же базовым и неопределяемым, как понятия материи и энергии. Однако Эйген, стре — мящийся придать биологическим рассуждениям физическую точность, напоми — нает нам, что, помимо винеровского, есть еще шенноновский подход к понятию информации, где информация рассматривается как измеряемая физическая вели — чина со строго определенным способом измерения. Если у нас есть n каких-то воз — можностей или вариантов и мы выбираем из них один, причем априорная вероят-n

k

 

ность быть выбранным для k-го варианта равна p (k = 1, 2, …, n; ∑ pk = 1 ), то, по

k =1

определению К. Шеннона, для такого выбора требуется (или в акте такого выбора возникает) количество информации

n

I = −∑ pk log2 pk [битов].

k =1

Легко видеть, что это шенноновское определение неразрывно связывает поня-тие информации с некой ситуацией выбора.

Таким образом, величие Дарвина состоит в том, что почти за 100 лет до Шен-нона он осознал и выразил (естественно, на языке своего времени) следующую ис-тину: если в природе имеется некий механизм, осуществляющий выбор (пресловутый

«естественный отбор»), то действие этого механизма неизбежно порождает про-цесс, сопровождающийся ростом количества информации. Эйген в своей нобелев-ской лекции назвал Дарвина великим физиком.

Эйгену, впрочем, хорошо было рассуждать об эволюции молекулярных комплексов

на химическом уровне. Мы же, однако, говорим об эволюции биологической, в связи

с чем эту «теорему Дарвина–Эйгена» хотелось бы перевести на «более биологический»

язык, найти, так сказать, «более биологические» примеры «эволюции по Эйгену».

Хороший пример такого рода дает так называемое явление стигмергии (Ша-талкин, 2007). Термин «стигмергия» в буквальном переводе означает «подстеги-вание», или стимулирование результатами собственного труда, и введен он был в

50-х гг. прошлого века французским зоологом П.-П. Грассе, занимавшимся изуче-нием того, как термиты строят термитник. Термитник, как известно, представляет

собой довольно сложное сооружение, по своей конструктивной сложности соиз-меримое с человеческим домом. Но когда люди строят дом, то это строительство

всегда предваряется проектом, который людьми придумывается, то есть создается

как некая информационная реальность в каком-то информационном пространстве.

А строительство оказывается лишь реализацией, воплощением этой изначально не

материальной, а информационной программы. Возникает естественный вопрос: что

является таким проектом при строительстве термитника, где он записан и как пере-дается термитам, которые непосредственно заняты строительством? Оказывается,

что термитник строится из специальных катышков, состоящих, в свою очередь, из

минеральных частиц — песчинок, которые термиты собирают с почвы. Как песчин-ки внутри катышка, так и катышки друг с другом скрепляются специальными фе-ромонами, выделяемыми термитами. Эти феромоны оказываются привлекательны-ми для самих же термитов. Таким образом, если вначале термиты (следовательно,

и катышки) распределены случайно и достаточно равномерно по территории буду-щего термитника, то в результате случайных флуктуаций отдельные участки этой

территории становятся более привлекательными для строителей и на этих участках

начинают расти колонны из катышков, которые по мере своего роста привлекают

все новых и новых термитов. Так формируется система колонн, образующая весьма

сложную конструкцию термитника.

Можно заметить, однако, что в этом примере отбор и усложнение происходят

на разных структурных уровнях: «отбираются» колонны (точнее даже места их воз-ведения), тогда как сложной структурой обладает весь термитник в целом, по от-ношению к которому отдельные колонны выступают как элементы. Если проводить

аналогию между стигмергией и биологической эволюцией, то надо признать, что

отбор на уровне организмов должен порождать усложнение не самих организмов,

а тех систем, по отношению к которым они являются элементами, то есть биоцено — зов. Хотя такое усложнение, возможно, и происходит в ходе филоценогенеза, одна — ко согласимся, что Дарвин, говоря о биологической эволюции, имел в виду не этот процесс. Усложнение же организмов должно быть обусловлено отбором их элемен — тов, то есть клеток, тканей и органов. Таким образом, мы получаем «эволюцию по Эмпедоклу», точнее некий синтез эволюции по Эмпедоклу с эволюцией по Дарви — ну. Возможно, что нечто подобное являет собой процесс, известный под названием симбиогенеза и получивший широкую известность в последнее время благодаря трудам Л. Маргулис (Margulis, Bermudes, 1985). Однако наблюдаемые нами фак — ты не свидетельствуют о таком широком распространении симбиогенеза, которое могло бы служить основным движущим фактором биологической прогрессивной эволюции. Характерно, что как Эйген, так и Маргулис говорят о «сверхкрупных» (следовательно, уникальных) эволюционных событиях: происхождении жизни и происхождении эвкариот соответственно. Что же касается «рутинной» эволюции на уровне, скажем, подцарства высших растений или типа хордовых, то здесь, если оставаться на чисто дарвинистических позициях, следует признать, что с этих по — зиций прогрессивный характер дивергентной эволюции остается не до конца по — нятным и требует от нас еще каких-то дополнительных интеллектуальных усилий для своего объяснения.

Автор благодарен Е. М. Фок (ИЭФБ РАН) за ценные критические замечания. Работа выполнялась при финансовом содействии РФФИ (грант 05-07-00938), Рос — сийской академии наук по программе «Происхождение биосферы и эволюция гео — биологических систем» (подпрограмма 2 «Эволюция геобиологических систем»), а также программы государственной поддержки научных школ Российской Феде — рации (грант НШ-372.2006.5).

Литература

Алешин В. В., Петров Н. Б. Регресс в эволюции многоклеточных животных // Природа. 2001.

№ 7. С. 62–70.

Данилевский Н. Я. Дарвинизм. Критическое исследование. Т. 1. Ч. 1. СПб. : М. Е. Комаров,

1885. 519 с.

Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприят-ных рас в борьбе за жизнь. СПб. : Наука, 1991. 539 с.

Страхов Н. Н. Дарвин // Страхов Н. Н. Борьба с Западом в нашей литературе. Кн. 2. СПб. :

Тип. С. Добродеева, 1883. С. 110–146.

Шаталкин А. И. От Линнея и Ламарка к современности. Типология и эволюция — две линии

развития в систематике // Линнеевский сборник / под ред. И. Я. Павлинова. М. : Изд-во

МГУ, 2007. С. 25–100.

Эйген М. Самоорганизация материи и эволюция биологических макромолекул. М. : Мир,

1973. 216 с.

Behe M. J. Darwin’s Black Box: The Biochemical Challenge to Evolution. N. Y. : The Free Press,

1998. 307 p.

Dembski W. A. No Free Lunch: Why Specified Complexity Cannot be Purchased without Intel-ligence. Lanham : Rowman & Littlefield Publishers, 2002. 404 p.

Margulis L., Bermudes D. Symbiosis as a mechanism of evolution: status of cell symbiosis theory //

Symbiosis. 1985. Vol. 1. P. 101–124.

Sherman M. Y. Universal Genome in the Origin of Metazoa: Thoughts About Evolution // Cell

Cycle. 2007. Vol. 6. № 15. P. 1873–1877.

The Evolutionary Progress:

The Criticism and Apology of Darwinism

A. V. Gomankov

V. L. Komarov Botanical Institute RAS St. Petersburg, Russia: gomankov@mail. ru

The evolutionary progress recorded by J. B. Lamarck has been challenging Darwinism since its appearance and hitherto. M. Eigen was one of the first who approached the “Dar — winian” explanation of this phenomenon studying chemical evolution. The more “bio — logical” example may be found in so called stigmergy described by P.-P. Grasse. However one may notice in this case that the Darwinian selection and the sophisticated construc — tion exist at different structural levels. The production of more sophisticated organisms by the selection of organisms themselves remains still not intelligible in full.

Keywords: evolution, progress, complexity, information, natural selection, stigmergy.

Материал взят из: Чарльз Дарвин и современная биология. Труды Международной научной конференции (21–23 сентября 2009 г., Санкт — Петербург)