8. Полезная литература и ссылки
1. Доказательства эволюции и опровержение "доводов" антиэволюционистов
- TalkOrigins Archive — великолепный и подробный ресурс (на английском языке), содержащий каталог доказательств эволюции, детальные опровержения креационистских доводов и разъяснение сложных вопросов эволюционной биологии.
- Richard Dawkins. The Greatest Show on Earth: The Evidence for Evolution. 2009. (PDF 24 Mb; HTML в архиве 9 Mb).
- Jerry A. Coyne. Why Evolution Is True. 2009.
- Доказательства эволюции — тематическая экспозиция на официальном сайте Государственного Дарвиновского музея.
- П.М. Бородин. Эволюция — пути и механизмы.
2. Маст-рид по эволюции
- Ч. Дарвин. «Происхождение видов» (шестое издание).
- Р. Докинз. «Эгоистичный ген».
- К.Ю. Еськов. «История Земли и жизни на ней».
3. Учебники и фундаментальные труды
- Ч. Дарвин. Происхождение человека и половой отбор (шрифты с ятями).
- Н.Н. Иорданский. Эволюция жизни.
- А.С. Северцов. Теория эволюции. 2005 (DJVU, 9 Mb).
- Н.В. Тимофеев-Ресовский, Н.Н. Воронцов, А.В. Яблоков. Краткий очерк теории эволюции. 1977 (DJVU, 4 Mb).
- А.В. Яблоков, А.Г. Юсуфов. Эволюционное учение. 2006 (DJVU, 9 Mb).
- Daniel Dennett. Darwin's Dangerous Idea (PDF).
- В. Грант. Эволюционный процесс. М.: 1991 (скачать ZIP).
- Книги Ричарда Докинза:
- The Blind Watchmaker (1987) / Слепой часовщик (пер. А. Протопопова).
- The Extended Phenotype (1982) / Расширенный фенотип (пер. А. Протопопова).
- Climbing Mount Improbable (1996).
- River out of Eden (1996).
- Unweaving the Rainbow (1998).
- A Devil's Chaplain (2004).
- The Ancestor's Tale (2004) (PDF 6 Mb; HTML).
- Электронная библиотека проекта «Проблемы эволюции».
9. Этические и эстетические аргументы против креационизма
Аргументация, приведенная в этом разделе, не является научной в строгом смысле слова.
Двое из авторов настоящей публикации (Н.М. Борисов и А.Б. Шипунов) не согласны с этой аргументацией, считая, что здесь делается попытка "доказать отсутствие Бога". По мнению других, здесь нет попытки обосновать атеизм, а есть лишь попытка продемонстрировать нелогичность представлений о том, что существующие на земле виды живых существ были целенаправленно созданы сверхъестественной разумной силой.
Поскольку данный раздел был одобрен только частью авторского коллектива, мы просим рассматривать его в качестве дополнительного и помнить о том, что приведенная в нем аргументация, во-первых, не является строго научной, во-вторых, представляет собой личное мнение не всех, а только части авторов.
Введение
За редкими исключениями, антиэволюционисты являются религиозными людьми, считающими, что эволюция противоречит их вере. Именно это и заставляет их искать аргументы против эволюции (хотя есть немало верующих, признающих эволюцию; см. "Вступительное слово"). Антиэволюционисты-безбожники – довольно редкое явление. Трудно быть одновременно антиэволюционистом и безбожником, потому что в таком случае у вас не остается вообще никаких внятных объяснений наблюдаемого на Земле огромного разнообразия и поразительной приспособленности (адаптированности) живых существ. Если не Бог и не эволюция – кто же тогда создал все это? То, что разнообразие и приспособленность живых существ нельзя объяснить «простой случайностью» – это чуть ли не единственное утверждение, по которому между эволюционистами и антиэволюционистами нет никаких разногласий.
Вопреки распространенному среди антиэволюционистов заблуждению, теория эволюции вовсе не предполагает, что разнообразие и приспособленность живых организмов объясняются «простой случайностью». Более или менее случайными являются только мутации, однако естественный отбор – процесс закономерный, и он придает эволюционным изменениям направленность и видимость осмысленности («разумного дизайна»). Хорошая аналогия: кристаллы образуются из хаотически («случайно») движущихся молекул, но физико-химические законы кристаллизации придают образующимся из этого хаоса кристаллам строго определенную форму и структуру.
Единственной логичной альтернативой эволюции является предположение о том, что живые существа являются результатом целенаправленного творчества некой разумной силы (идея «разумного замысла», или «разумного дизайна»). Но в таком случае у нас в руках огромный и разнообразный материал, позволяющий судить о свойствах, возможностях, личных качествах, морали и вкусах этой разумной силы. Точно так же, как по остаткам материальной культуры исчезнувшей цивилизации (например, древних египтян или майя) мы можем очень многое узнать о людях, создавших эту цивилизацию, так и биология должна давать богатейший материал для изучения личности предполагаемого Творца (или творцов, если это был творческий коллектив, а не мастер-одиночка).
Именно так рассуждали и продолжают рассуждать многие религиозные мыслители-антиэволюционисты (классический труд в этой области: Paley, W. 1809. Natural Theology). Они видят в «совершенстве и гармонии природы» результат благонамеренных и мудрых действий Творца. Однако при ближайшем рассмотрении органический мир вовсе не производит впечатления сплошного «совершенства и гармонии».
В этом разделе мы рассмотрим ряд аргументов против теории «разумного замысла», которые вытекают из принятых среди религиозных антиэволюционистов этических и эстетических оценок явлений природы. Данные аргументы не являются научными в строгом смысле — мы просто попробуем поиграть немного по правилам, предлагаемым религиозными антиэволюционистами, которые верят, что виды живых существ созданы Творцом, небезразличным к вопросам морали. С научной точки зрения, наблюдаемые факты совершенно однозначно свидетельствуют о том, что природа полностью индифферентна к человеческим представлениям о добре и зле или прекрасном и безобразном. Поэтому для науки рассматриваемые здесь примеры не представляют никакого парадокса. По ходу дела мы убедимся, насколько ненаучной и бесперспективной является сама идея применения к живой природе человеческих понятий о морали и красоте.
1. Необычайная любовь к жукам
Некоторые весьма яркие и характерные особенности живой природы выглядят в высшей степени странными, если пытаться увидеть в них результат чьего-то сознательного творчества. Согласно известному историческому анекдоту, выдающегося биолога Джона Холдейна однажды спросили, какие черты личности Создателя наиболее ярко проявились в его Творении. «Необычайная любовь к жукам» — ответил Холдейн.
Действительно, кому могло понадобиться творить столько жуков? На сегодняшний день их известно около 350 тысяч видов (для сравнения, млекопитающих — около 6 тысяч видов). Жуки – самая разнообразная группа насекомых, а насекомые – самая разнообразная группа живых существ, значительно превосходящая по видовому богатству все остальные группы вместе взятые. Заметим, что для биологии немыслимое разнообразие жуков вовсе не представляет неразрешимой загадки (см.: Невероятное разнообразие жуков получило эволюционное объяснение).
Большинство видов жуков – это малочисленные, малоизвестные, не играющие существенной экологической роли, можно сказать, «Богом забытые» виды, рассеянные по тропическим лесам Африки, Азии и Америки. Здравый смысл нам подсказывает, что сотворить их мог только некто, одержимый неизъяснимой страстью к сотворению жуков. Другие группы насекомых ставят перед религиозными антиэволюционистами тот же вопрос. Например, зачем было творить на одних только Гавайских островах 500 эндемичных (нигде больше не встречающихся) видов плодовых мушек?
2. «Как Бог черепаху»
Некоторые «творения» явно свидетельствуют либо о дурном вкусе, либо о некомпетентности предполагаемого "дизайнера". Приписывая авторство подобных "творений" Богу, антиэволюционисты совершают что-то очень похожее на кощунство. Дизайн камбалообразных рыб, особенно анатомия их перекошенной, изуродованной, асимметричной головы, поражает своим безобразием и нерациональностью. Почему было не спроектировать камбал по образцу скатов, которые достигают той же цели (могут распластаться по дну и затаиться), сохраняя при этом симметрию и гармоничное соотношение частей тела? Для теории эволюции камбалы тоже долго представляли довольно сложную проблему, которая, однако, была успешно разрешена благодаря недавним палеонтологическим находкам (см.: Ископаемые рыбы в очередной раз подтвердили правоту Дарвина).
Можно привести очень много примеров причудливого и, по человеческим меркам, нелепого и уродливого «дизайна» в живой природе. Мальки некоторых рыб плавают, загребая глазами на длинных стебельках. Морской конек-тряпичник и скорпена выглядят по-идиотски в своих бесформенных кожных лохмотьях, служащих для маскировки. Глубоководные удильщики, подманивающие глупых рыбешек приманкой, похожей на червячка или просто кусочек какой-то аппетитной гадости, — еще одно яркое проявление дурного вкуса предполагаемого «дизайнера».
Инстинкты многих животных тоже «спроектированы» не лучшим образом: как объяснить с антиэволюционных позиций, например, удивительную слепоту птиц-родителей, продолжающих честно кормить кукушонка даже тогда, когда он уже в несколько раз превосходит их по размеру и давно уже выкинул из гнезда их собственных птенцов? Причем, что самое удивительное, эти же птицы прекрасно умеют отличать чужие яйца от своих собственных, и поэтому кукушки, как правило, откладывают яйца, очень похожие по размеру и окраске на хозяйские — иначе обман сразу будет замечен. Слепота родителей распространяется только на птенцов. Что это за "разумный дизайн" — снабдить птиц способностью разбираться в яйцах, но полностью лишить их умения разбираться в птенцах? С точки зрения эволюционной теории, опять-таки, все это легко объяснимо (см.: Обнаружить птенца-подкидыша — слишком сложная задача для птичьих мозгов?).
А что можно сказать о вкусе «дизайнера», сотворившего цветы, опыляемые навозными мухами и потому источающими аромат тухлого мяса?
Другие примеры несовершенства и явных нелепостей в "дизайне" живых существ рассмотрены в разделе «Несовершенство строения организмов».
3. Утонченный садизм
Дарвин признался в одном из писем, что не представляет, как мог благой и милосердный Создатель сознательно сотворить наездников-ихневмонид, чтобы они развивались в теле своих жертв, пожирая их заживо изнутри. Наездники – большая и разнообразная группа перепончатокрылых насекомых, ведущая исключительно садистский образ жизни. Они откладывают яйца в тело своей жертвы (гусеницы, паука, тли и т.п.), причем во многих случаях жертва предварительно парализуется уколами жала в нервные узлы. Вышедшие из яиц личинки пожирают живую плоть жертвы, начиная с наименее важных органов – чтобы пища как можно дольше оставалась живой и свежей. Сначала съедаются жировые отложения, мускулатура, пищеварительная и половая системы, а те органы, без которых жертва сразу погибнет (например, нервная система), приберегаются напоследок. Могло ли разумное и благожелательное существо сознательно сотворить этот кошмар?
Некоторые религиозные антиэволюционисты пытаются объяснить подобные примеры чудовищной жестокости природы вмешательством дьявола (нечистых духов, активизированных грехопадением людей). Из этой «гипотезы» вытекает множество проверяемых следствий, которые совершенно не выдерживают эмпирической проверки. Попробуйте «разложить», например, льва на два «слоя» дизайна: изначальный благой и поздний злонамеренный. Лев весь, от носа до кончика хвоста, спроектирован как совершенная машина для убийства и пожирания мяса, а вовсе не травы. Природа абсолютно безразлична к нашим представлениям о морали и эстетике, и поэтому мы повсеместно видим в ней причудливую смесь «добра» и «зла», «красоты» и «безобразия».
Например, орхидеи – прекрасные творения, радующие глаз, явно не дело рук дьявола. Но среди них есть виды, цветы которых замаскированы под тех несчастных пауков, на которых охотятся наездники. Наездники нападают на них – и переносят пыльцу. Орхидеи используют садистские наклонности наездников к собственной выгоде.
Эволюционная теория предсказывает, что между хищниками, паразитами и их жертвами должна происходить эволюционная "гонка вооружений", явные признаки которой мы повсеместно наблюдаем в природе:
- Наездники подавляют иммунную защиту своих жертв при помощи прирученных вирусов
- Уникальный случай тройного симбиоза: вирус помогает бактерии защищать тлю от врагов
- Гонококки обманывают иммунную систему, внося контролируемые изменения в свой геном
- Неядовитые змеи вырабатывают устойчивость к смертоносному яду тритонов
- Современные паразиты опаснее прошлых и будущих
- Муравьи стараются не пахнуть как гусеницы, пахнущие как муравьи
В природе преобладают конкурентные, антагонистические взаимоотношения между организмами, что отлично объясняется идеей "эгоистичного гена" (Р. Докинз, «Эгоистичный ген»). При этом та же самая теория убедительно объясняет и происхождение альтруизма и кооперации (см.: А.В. Марков, «Эволюция кооперации и альтруизма»).
Другие примеры безнравственности природного "дизайна" — инфантицид (убийство чужих детенышей самцами львов) и сиблицид (убийство птенцами орлов своих младших братьев и сестер прямо в гнезде: Братоубийственные драки детенышей не зависят от половых гормонов).
Конрад Лоренц в книге «Кольцо царя Соломона» писал: «Однажды я запустил в аквариум к своим землеройкам большую прудовую лягушку... куторы одновременно стали поедать добычу живьём, причём каждая начала с того места, где ей удалось ухватить несчастную жертву. Душераздирающее кваканье лягушки смешивалось с хором чавкающих челюстей её истязателей... Да, природа может быть очень жестокой... Ёж, полностью защищённый своей колючей броней от змеиных укусов, постоянно поедает пресмыкающихся начиная с хвоста или с середины туловища, и точно так же куторы обходятся со своей безобидной добычей».
4. Конфликт полов
Ярким примером, демонстрирующим неадекватность антиэволюционистских «объяснений», является известный феномен конфликта полов (sexual conflict). Это явление логически вытекает из неравного вклада самцов и самок в потомство: сперматозоиды в избытке, яйцеклетки в дефиците.
К особенно гротескным результатам конфликт полов приводит у гермафродитов: схватки с попытками откусить пенис партнера или «фехтование на пенисах» (penis fencing) у плоских червей. Какой разумный дизайнер все это проектировал? О некоторых следствиях конфликта полов у человека см. в заметке: Причиной психических заболеваний может быть конфликт между отцовскими и материнскими генами.
У уток самцы склонны к насильственному спариванию. В ходе эволюции у селезней развился крупный пенис, закрученный штопором. У самок для сопротивления насилию влагалище стало закручиваться штопором в противоположную сторону (Brennan et al., 2007. Coevolution of Male and Female Genital Morphology in Waterfowl).
Другие примеры: статья П.Н. Петрова «Самцы жуков-плавунцов — насильники и убийцы» и сексуальный каннибализм пауков и богомолов (см. книгу Оливии Джадсон: Olivia Judson, Dr. Tatiana's sex advice to all creation).
Таким образом, живая природа совсем не похожа на результат сознательного творчества каких-либо разумных агентов, неравнодушных к морали и красоте. Силы, создавшие ее, были к ним полностью индифферентны. Именно так и должен был действовать естественный отбор, работающий в интересах "эгоистичного гена", но от разумного и благонамеренного Творца мы ожидали бы совсем другого.
10. Ответы на некоторые типичные "доводы" антиэволюционистов
Чрезвычайно подробный перечень утверждений антиэволюционистов и весьма обстоятельные научные ответы на них опубликованы на сайте TalkOrigins (по-английски). Многие "аргументы" противников эволюции рассмотрены в предыдущих разделах. В данном разделе мы поместили ряд дополнительных материалов, показывающих несостоятельность антиэволюционистской аргументации.
Почему "кембрийский взрыв" не является аргументом против эволюции
Многие крупные таксоны (типы и классы) современных животных впервые появляются в палеонтологической летописи в течение сравнительно короткого интервала времени в начале кембрийского периода (примерно 542–530 млн лет назад), то есть в геологическом масштабе времени — почти мгновенно. Антиэволюционисты иногда пытаются использовать этот факт в качестве аргумента против эволюции: дескать, он противоречит дарвиновским представлениям о постепенности эволюционного процесса, и непонятно, где же предки всех этих животных. Самому Дарвину "кембрийский взрыв" представлялся загадкой, которую его теория не могла объяснить. Усилиями последующих поколений биологов и палеонтологов эта загадка была в общих чертах разгадана. Популярный и подробный рассказ о новейших находках, современных фактах и теориях, объясняющих "кембрийский взрыв", читатель найдет в работах авторов настоящего материала:
- А.Ю. Журавлев. Тени зарытых предков
- К.Ю. Еськов. История Земли и жизни на ней. Глава 7.
В дополнение к этим статьям отметим, что "кембрийский взрыв" является ярким примером быстрой адаптивной радиации, что часто происходит с живыми организмами вскоре после их проникновения в обширную незанятую область экологического (нишевого) пространства. Аналогичные примеры мы наблюдаем и сегодня. Например, в молодом эфиопском озере Тана примерно за 10 тысяч лет из одной случайно попавшей туда формы (усач Barbus intermedius) развилось 14 разных форм, занявших разнообразные пустующие ниши (Sibbing et al., 1998). В том числе появились даже усачи-хищники, что крайне нехарактерно для карповых рыб вообще.
По своему строению многие из этих новых форм вполне заслуживают не только видового, но и родового статуса, однако по генетике они все очень близки, как им и положено, учитывая их молодой возраст. Поэтому сегодня одни ихтиологи считают эти формы разными видами, другие — только разновидностями. Для развития полной генетической несовместимости требуется порядка 4–14 миллионов лет. Дайте им 15 миллионов лет — и они наверняка утратят способность скрещиваться. Но ведь новые типы тоже зарождаются сначала "всего лишь" как новые виды. Это только потом, в ретроспективе, появляется возможность оценить масштаб изменений.
Еще следует добавить, что первые бесспорные следы присутствия настоящих многоклеточных животных (царство Metazoa), а именно губок, недавно обнаружены в отложениях криогенового периода Протерозойской эры — более чем за 93 миллиона лет до начала кембрийского периода (см.: Животные появились свыше 635 миллионов лет назад).
Заметим также, что многие другие эволюционные события разворачивались куда более постепенно по сравнению с "кембрийским взрывом". Быстрые адаптивные радиации характерны для периодов, наступающих сразу после крупных экологических кризисов (например, радиация млекопитающих после вымирания динозавров в кайнозое).
Эволюция, случайность, энтропия, или Как Дарвин и Клаузиус оказались правыми одновременно
• Новая информация может создаваться не только разумом, но и сочетанием случайного изменения состояния системы с последующим необходимым (избирательным) запоминанием результатов этого изменения
Мы все учились понемногу чему-нибудь и как-нибудь... Среди многих научных концепций, которыми система образования пытается «загрузить» молодого человека, по истечении многих лет после завершения образования люди в большинстве своем помнят лишь несколько самых «хлестко» поданных идей. В списке таких концепций есть две, о которых одинаково хорошо помнят и которые одинаково плохо понимают – это второе начало термодинамики и теория биологической эволюции.
Не секрет, что пытливых школьников и студентов гложет один «проклятый» вопрос. От изучения биологической эволюции остается впечатление, что эволюция «естественно направлена» от простого к сложному. От изучения второго начала термодинамики — что все системы, предоставленные сами себе, неизбежно «естественно портятся», накапливая в себе «беспорядок» (энтропию). Так как же Дарвин, первооткрыватель феномена естественного отбора в биологической эволюции, и Клаузиус с Томсоном, обосновавшие второе начало термодинамики, могут быть правы одновременно?
В современной науке в понятие случайности не заложено ничего мистического. Это всего лишь свойство события, не предопределенного однозначно начальным состоянием системы. Противоположностью случайности является не «разумный замысел», а необходимость (детерминированность).
Второе начало термодинамики утверждает направление «стрелы времени» — от прошлого к будущему. Поскольку в неупорядоченной системе число элементарных состояний больше, чем в упорядоченной (выстроить 10 томов Пушкина по порядку можно лишь единственным образом, а в беспорядке их можно тасовать 3 628 800 раз), то при равновероятности изменения элементарных состояний в замкнутой, изолированной системе вероятность самопроизвольного увеличения упорядоченности ничтожно мала.
Тем не менее, не каждая в мире система стремится к «хаосу». Та же классическая термодинамика зародилась как наука о тепловых машинах, которые преобразуют хаотичное движение микрочастиц в упорядоченное движение поршней и колес. Тепловые машины потребляют энергию извне. Подобно тепловым машинам, биологические системы являются устройствами, потребляющими энергию Солнца и земных недр и преобразующими ее в упорядоченную эволюцию живого вещества. Нарушения второго начала термодинамики здесь нет, поскольку Земля и ее биосфера — открытая, неизолированная система.
Как доказал физик Ю. Л. Климонтович (S-теорема, 1983 г.), информация («отрицательная энтропия», или негэнтропия) порождается не «исключительно разумом», как кажется креационистам, а сочетанием случайного изменения состояния системы с последующим необходимым (избирательным) запоминанием результатов этого изменения. Таким образом, на строгом математическом языке неравновесной термодинамики были описаны введенные еще Дарвином понятия изменчивости, наследственности и естественного отбора.
Проставляем даты на геологической летописи, или Как физики геологам помогают
1. Как изучать то, чего уже больше нет? (О методологии наук о прошлом)
Прошлое оставляет следы, сохранившиеся до наших дней. Ученый руководствуется принципом актуализма («настоящее — ключ к прошлому», Ч. Лайель): при изучении древних явлений мы отталкиваемся от фундаментальных законов физики и химии, действующих в настоящем.
2. Поиски геофизических хронометров
Первые оценки возраста Земли Ломоносова (400 тыс. лет), Бюффона (75 тыс. лет) и лорда Кельвина (20–40 млн лет по остыванию земной коры и сжатию Солнца) дали значения, превышающие библейские, но оставались слишком малыми для мощности осадочных толщ. Физика XIX века просто не знала главного источника энергии Солнца и тепла Земли — ядерных реакций.
3. «Ядерные часы» в породах земной коры
Ядерная физика XX века нашла геохронометр, идеально отвечающий принципу актуализма — радиоактивный распад. Период полураспада радионуклидов (уран, торий, калий-40) не зависит от температуры, давления, химических соединений и внешних условий.
К наиболее надежным методам относится метод изохрон. Он основан на измерении трех нуклидов: материнского радиоактивного ($M$), дочернего радиогенного ($D_1$) и нерадиогенного изотопа того же элемента ($D_2$) в разных минеральных фракциях породы:
Сочетая относительные методы биостратиграфии с абсолютными ядерными датировками, наука установила: возраст Солнечной системы — 4,6 млрд лет, древнейшие следы жизни — 3,8 млрд лет (архей), первые эукариоты — 1,8 млрд лет, скелетная фауна кембрия — 540 млн лет, четвероногие — 365 млн лет, вымирание динозавров — 65 млн лет назад.
Почему остатки белковых молекул в костях динозавров не являются доказательством молодости Земли
Антиэволюционисты заявляют: «Органические молекулы всегда распадаются очень быстро. Обнаружение фрагментов коллагена в костях динозавров доказывает, что костям всего несколько тысяч лет, а радиометрические методы неверны».
Принципиальная ошибка этого рассуждения в том, что процессом-хронометром может служить только процесс с постоянной скоростью (как радиоактивный распад). Скорость же распада органики чрезвычайно изменчива: в тепле и влаге бактерии съедают ее за дни, а в сухих, бескислородных или мерзлых условиях, при связывании с минералами кости, стабильные фрагменты молекул (коллаген) консервируются на десятки миллионов лет (см. статью А.Ю. Журавлева «Вечно неживые»).
"Слепой часовщик": почему отбор создает сложнейшие структуры
Ролик наглядно показывает, почему креационисты ошибаются, пытаясь представить эволюцию как "случайный перебор вариантов":
"Несократимая сложность" и бактериальный жгутик
Новая сложность в эволюции рождается в результате взаимного приспособления («притирки») изначально независимых элементов. Большинство белков жгутика изначально выполняли самостоятельные клеточные функции (в частности, аппарат секреции III типа).
"Эволюция — ложь, потому что многие великие ученые были верующими"
Многие великие ученые были верующими, но из этого никоим образом не следует, что эволюция — ложь. Религиозная вера не мешала и не мешает множеству биологов признавать эволюцию (Ф. Добржанский, А. Б. Шипунов, Н. М. Борисов). Карл Линней писал в 1788 году: «Я настаиваю, чтобы вы или кто-нибудь иной указал мне такую черту… с помощью которой можно было бы отличить человека от обезьяны. Сам я совершенно определенно такой черты не знаю… Однако как натуралист, я, быть может, обязан поступить именно так».
Очень краткие ответы на 22 наиболее часто встречающихся вопроса
1. Говорят, что эволюция – это теория. С каких пор она стала фактом?
Биологическая эволюция — это установленный научный факт. Теория эволюции — это научная дисциплина, объясняющая механизмы этого факта (точно так же, как факт существования атомов описывается атомной теорией).
2. Правда ли, что «Дарвин устарел»?
Устарели отдельные частные догадки Чарльза Дарвина (пангенезис), но главные положения — постепенная эволюция, естественный отбор и происхождение человека от древних приматов — блестяще подтверждены генетикой и палеонтологией.
3. Опровергает ли эволюционную теорию «кошмар Дженкина»?
Нет. Аргумент Флеминга Дженкина о «растворении» признака был снят законами Менделя: гены дискретны, они не смешиваются и не разбавляются в поколениях, передаваясь потомкам в неизменном виде.
4. Существуют ли внутренние противоречия в теории эволюции?
Принципиальных внутренних противоречий нет. Споры идут о деталях (например, соотношении постепенных и скачкообразных темпов видообразования), но не о самом факте эволюции.
5. Есть ли факты, опровергающие эволюционную теорию?
Ни одного такого факта за 160 лет исследований не найдено. Находка ископаемого кролика в докембрии опровергла бы эволюцию, но такие находки отсутствуют.
6. Правда ли, что теория эволюции не получила достаточных подтверждений?
Неправда. Доказательства эволюции избыточны: палеонтологическая летопись, сравнительная анатомия, биогеография и сравнительная геномика дают одинаковую непротиворечивую картину.
7. Почему наследственная информация возрастает, а не портится от мутаций?
Вредные мутации непрерывно отсеиваются отбором, а полезные закрепляются. Рост объема информации происходит через удвоение (дупликацию) генов с последующим разделением функций между копиями.
8. Как могли возникнуть сложные органы, например глаз? Совершенны ли они?
Они развились поэтапно: светочувствительное пятно → ямка → камера-обскура → хрусталик. Глаз человека далеко не совершенен: сетчатка вывернута наизнанку, нервы и сосуды идут поверх рецепторов, образуя слепое пятно.
9. Можно ли наблюдать эволюцию?
Да. Устойчивость бактерий к антибиотикам, насекомых к ДДТ, эксперимент Р. Ленски длиной в 44 000 поколений E. coli, появление яблонной расы мух Rhagoletis — все это зафиксировано непосредственно.
10. Правда ли, что люди не вывели ни одного нового вида?
Неправда. Пример — черноплодная рябина И. В. Мичурина, а также многочисленные полиплоидные виды культурных растений и домашняя собака (генетически и морфологически отличная от волка).
11. Хватает ли времени для эволюции естественным путем?
Времени более чем достаточно. Измеренная скорость мутаций у человека (100–200 новых мутаций на новорожденного) идеально совпадает с 50–80 млн генетических различий с шимпанзе за 6 млн лет независимой эволюции.
12. Хватило бы времени Вселенной для случайной сборки молекулы гемоглобина?
Случайным перебором — не хватило бы. Но естественный отбор работает не слепым перебором, а кумулятивным накоплением и отбором удачных промежуточных вариантов шаг за шагом.
13. Нельзя ли объяснить отбором половое размножение?
Можно и объяснено. Половое размножение ускоряет комбинацию полезных мутаций, очищает геном от вредного мутационного груза (храповик Мёллера) и необходимо в борьбе с паразитами (гипотеза Черной Королевы).
14. Почему современные обезьяны не превращаются в людей?
Потому что современные обезьяны — это не наши предки, а наши двоюродные братья, прекрасно адаптированные к своей среде обитания. Человек произошел от вымерших ископаемых приматов, а не от современных шимпанзе.
15. Действует ли запрет на критику эволюции в науке?
Нет. В научных журналах постоянно критикуются конкретные модели и механизмы. Запрещены лишь безграмотные антинаучные спекуляции — точно так же, как в физике не публикуют статьи о плоской Земле.
16. Являются ли креационизм и «разумный замысел» наукой?
Нет. Научный метод требует поиска естественных, эмпирически проверяемых и фальсифицируемых причин. Ссылка на непознаваемую волю Творца делает концепцию принципиально непроверяемой.
17. Думают ли животные?
Да. Обезьяны способны освоить язык жестов и оперируют понятиями на уровне 2–3-летнего ребенка. Элементарное мышление доказано у врановых птиц, дельфинов и слонов.
18. Совместимы ли эволюция и христианство?
Для многих верующих — да (теистический эволюционизм). Среди авторов этой книги есть православные христиане; верующим ученым был и один из создателей СТЭ Феодосий Добржанский.
19. Правда ли, что Дарвин перед смертью отрёкся от теории?
Это исторический миф, пущенный леди Хоуп. Дочь Дарвина Генриетта, дежурившая у его постели, категорически опровергла этот вымысел. К тому же истинность теории опирается на факты, а не на авторитеты.
20. Почему ученые пренебрежительно относятся к креационистам?
Потому что креационисты не ведут научных исследований, а используют подтасовки, вырванные цитаты и опровергнутые 100 лет назад мифы, пытаясь насаждать невежество.
21. Зачем ссылаться на Р. Докинза — ведь он «попсовый атеист»?
Ричард Докинз — крупный оксфордский биолог-теоретик, автор концепций «эгоистичного гена» и «расширенного фенотипа». В данной книге цитируются исключительно его признанные научные труды, а не философская полемика.
22. Что такое "полистраты"?
Стволы ископаемых деревьев, проходящие через несколько слоев пород. Они образуются при быстром локальном осадконакоплении (паводки, сели, обвалы берегов) и давно и детально изучены геологами.
11. Некоторые более сложные доказательства
Эволюционная теория изо дня в день подтверждается научно-исследовательской практикой
Практикующих биологов убеждают в реальности эволюции не только (и даже не столько) факты, изложенные в предыдущих разделах (не каждый биолог держит их постоянно в голове), сколько повседневная научно-исследовательская практика, которая, как известно, критерий истины. Эволюционная теория — весьма эффективное практическое средство, позволяющее предсказывать новые, еще не открытые факты, целенаправленно искать их и находить. В предыдущих разделах мы уже упоминали о нескольких предсказаниях такого рода, которые направили работу исследователей в определенную сторону (т.е. стали исследовательской программой) и привели к успеху, то есть к открытию новых фактов, прежде неизвестных, но предсказанных теорией.
К числу самых известных примеров относится предсказанная Дарвином длительная история жизни на Земле в период, предшествовавший «кембрийскому взрыву» — и триумфальный успех палеонтологии докембрия в XX веке; предсказанное и подтвержденное основателями молекулярной генетики единство генетического кода всех живых организмов (см. раздел «Молекулярно-генетические и биохимические доказательства»), многочисленные предсказанные и найденные ископаемые переходные формы (например, тиктаалика искали совершенно целенаправленно в отложениях строго определенного возраста, там, где была "дырка" между уже известными переходными формами от рыб к четвероногим), см. раздел «Палеонтологические доказательства».
Но убежденность биологов основана не столько на этих хрестоматийных и широко разрекламированных триумфах эволюционной теории, сколько на бесчисленном множестве открытий меньшего масштаба, но зато повседневных и повсеместных, которые были выполнены по алгоритму "предсказал — проверил — подтвердил". Рассмотрим пару примеров, взятых наугад из статей, опубликованных в течение последнего месяца (эти строки написаны в феврале 2010 г.).
1. Как коловратки спасаются от паразитов
Эволюционная теория позволила дать убедительный ответ на очень непростой вопрос о том, почему в природе так широко распространено половое размножение (ведь гораздо проще почковаться или размножаться партеногенетически, как некоторые организмы и делают). Суть этого ответа в том, что половое размножение резко повышает эффективность естественного отбора, ускоряя отбраковку вредных и накопление полезных мутаций. Этот эффект полового размножения был предсказан теоретически, а затем подтвержден экспериментально. История о том, как эволюционная теория позволила понять, зачем нужно половое размножение, тоже очень подходит нам для иллюстрации основной идеи данного раздела (подробности см. в заметке «Опыты на червях доказали, что самцы — вещь полезная»), но мы сейчас хотим рассказать о другом, более частном исследовании.
Способность полового размножения ускорять адаптивную (приспособительную) эволюцию особенно важна для борьбы с паразитами, которые ведут со своими жертвами нескончаемую «эволюционную гонку вооружений» (см.: Современные паразиты опаснее прошлых и будущих).
Бделлоидные коловратки — единственная большая группа животных, в которой утрата полового размножения не привела к быстрому вымиранию. Все остальные группы, отказавшиеся от полового размножения, представляют собой маленькие концевые веточки (или небольшие пучки веточек) на эволюционном дереве. Это означает, что такие группы обычно вымирают, не успев дать начало большим таксонам (семействам, отрядам или классам). Теория предсказывает, что важной причиной вымирания бесполых популяций являются паразиты, обгоняющие их в эволюционной гонке и доводящие до полного истребления.
Заметьте, вот еще одна маленькая деталь, показывающая силу эволюционной теории. Мы берем одну эволюционную модель (объяснение, зачем нужно половое размножение), выводим из нее проверяемое следствие (группы животных, отказавшиеся от полового размножения, должны в большинстве случаев быстро вымирать), и затем проверяем это предположение при помощи другой эволюционной модели (в данном случае это многочисленные независимые методы построения эволюционных деревьев). Если обе наши модели правильные, мы должны увидеть, что большинство бесполых групп животных представляют собой отдельные концевые веточки на эволюционном дереве или маленькие концевые пучки веточек. Именно это мы и видим. Тем самым добавляется еще одна капелька в давно уже переполненную чашу нашей уверенности в реальности эволюции.
Бделлоидные коловратки, однако, обходятся без полового размножения уже как минимум 40 миллионов лет. За это время они успели стать довольно разнообразной группой, которой биологи придают ранг класса и которая включает более 450 современных видов. Следовательно, если теория верна, у коловраток должно быть какое-то «тайное оружие» против паразитов, позволяющее им процветать невзирая на отсутствие полового размножения.
Биологи Кристофер Уилсон и Пол Шерман из Корнеллского университета (США) предположили, что бделлоидные коловратки спасаются от паразитов благодаря трем своим уникальным свойствам. Во-первых, бделлоидные коловратки умеют переносить полное высыхание, причем жизнеспособность в высушенном состоянии у них сохраняется до 9 лет. Во-вторых, в сухом виде они очень легко переносятся ветром (именно поэтому многие виды бделлоидных коловраток имеют глобальное распространение). В-третьих, они моментально «отмокают» и начинают расти и размножаться, стоит им попасть в любое влажное место, будь то эфемерная маленькая лужа или пучок сырого мха.
Главными врагами бделлоидных коловраток являются паразитические грибы рода Rotiferophthora. Это специализированные паразиты, вызывающие смертельное заболевание у бделлоидных коловраток и ни у кого больше. Гриб убивает коловратку, прорастает наружу через ее покровы и рассеивает споры, которые поедаются другими коловратками и заражают их. Заболевание характеризуется 100-процентной смертностью — это как раз то, чего и следует ожидать в случае проигранной эволюционной гонки.
Исследователи решили проверить, могут ли коловратки избавиться от паразитов при помощи высыхания и последующего перенесения ветром. Коловраток рассаживали по одной в чашки Петри и давали им спокойно жить и размножаться в течение 9 дней. За это время каждая коловратка успевала дать начало маленькой популяции из нескольких десятков особей. После этого во все чашки, кроме контрольных, добавляли споры смертоносного гриба Rotiferophthora angustispora. Гриб начинал бурно размножаться и истреблял всех коловраток в чашке за 12–15 дней. Затем ученые попробовали высушивать зараженную популяцию коловраток через три дня после заражения и оставлять в сухом виде на неделю. После этого в чашку снова наливали воды. Поначалу казалось, что всё идет нормально: коловратки оживали и выглядели здоровыми, а вода была незаразной для других коловраток, что свидетельствует об отсутствии живых грибных спор. Но уже через 48 часов из тел мертвых коловраток начинали показываться гифы уцелевших грибов, они рассеивали споры, и через 2–3 недели популяция коловраток погибала. Оставив зараженных коловраток в высушенном виде не на одну, а на две недели, ученые получили точно такой же результат: после добавления воды оживали не только коловратки, но и грибы, и всё кончалось плачевно.
Однако результаты получились совсем другими, когда популяции высушивали на более долгий срок — 3, 4 или 5 недель. В этом случае большинство «размоченных» популяций оставались свободными от грибной инфекции вплоть до конца эксперимента (в течение 20 недель). После трехнедельного высушивания грибы «ожили» только в 40% подопытных популяций, после четырехнедельного — в 15%, пятинедельного — в 9,5%. Таким образом, коловратки выдерживают высыхание лучше, чем их паразиты. Ясно, что эта способность должна помогать им бороться с грибной инфекцией в природе.
Помогает ли им в этом также и распространение при помощи ветра? Ученые соорудили камеру, в которой дул легкий ветерок, и поставили туда чашку с зараженной и только что высушенной популяцией коловраток. В чашке были также естественные субстраты: мох и ил. На расстоянии 30–40 см были установлены 24 пустые чашки. За неделю в эти чашки нанесло ветром в общей сложности 5 мг сухого материала. Чашки залили водой, и в 17 из них вскоре обнаружились ожившие коловратки. В семи из этих семнадцати популяций вскоре появился гриб-паразит, который расправился с коловратками, как обычно, в течение 2–3 недель. Однако остальные 10 популяций оказались свободными от гриба и чувствовали себя нормально до окончания эксперимента.
Таким образом, без ветра коловраткам требовалось пролежать в сухом виде не менее трех недель, чтобы избавиться от инфекции. Переносимые ветром, коловратки освобождались от гриба гораздо быстрее. Следовательно, ветер действительно может помогать коловраткам спасаться от паразита. Видимо, это связано с тем, что коловратки лучше приспособлены к распространению при помощи ветра, чем гриб. Здоровые коловратки, высыхая, превращаются в компактные (менее 300 мкм) и очень легкие овальные тельца, которые называют «бочонками» (tuns). «Бочонки» исключительно хорошо переносятся ветром. Гриб же приспособлен в основном к распространению через воду. В контрольном эксперименте, когда зараженную популяцию не высушивали и расселяли капельками воды, все дочерние популяции оказались зараженными и вскоре погибли.
Очевидно, что в природе коловраткам и их паразитам часто приходится сталкиваться и с более долгими засухами, и с переносом на гораздо большие расстояния, чем в проведенных экспериментах. Полученные результаты показали, что коловратки ухитряются выжить без полового размножения благодаря тому, что хорошо научились играть с паразитами в прятки. Таким образом, предсказанное эволюционной теорией "тайное оружие" коловраток было успешно найдено благодаря целенаправленному поиску.
2. Взаимопомощь среди сперматозоидов
Полиандрия — спаривание самки со многими самцами — приводит к острой конкуренции между сперматозоидами за право оплодотворить яйцеклетку. Эту конкуренцию можно рассматривать с двух точек зрения: отдельных сперматозоидов (с одинарным набором хромосом) и целых самцов (с двойным набором). Эволюционная гонка вооружений, порождаемая "спермовыми войнами", ведет к выработке специфических адаптаций на обоих уровнях. Как правило, самцов тех видов, для которых характерны спермовые войны, легко опознать по крупным семенникам. Чем больше они производят спермы, тем выше их шансы оставить потомство (типичный пример — шимпанзе; у человека, напротив, маленькие семенники — это свидетельствует о том, что в эволюции гоминид спермовые войны не имели большого значения).
Сперматозоиды, со своей стороны, тоже вырабатывают специфические приспособления для победы в отчаянной гонке, в которой генам-победителям достается шанс на бессмертие. Одним из таких приспособлений является способность сперматозоидов объединяться в группы, склеиваясь «головка к головке» или «головка к хвосту». Смысл в том, что такие группы быстрее движутся в половых путях самки и обгоняют конкурентов-одиночек.
В кооперации сперматозоидов присутствует элемент альтруизма, ведь из всей группы только один сперматозоид может передать свои гены следующим поколениям, а все остальные жертвуют собой, чтобы ему помочь. Но они, скорее всего, не знают заранее, кто именно окажется счастливчиком, а у сперматозоидов-одиночек шансы на успех всё равно ниже, чем у любого члена группы.
Однако при полиандрии выгодно помогать не всякому сперматозоиду, а только родственнику, то есть сперматозоиду того же самца. Сперматозоиды одного самца имеют в среднем по 50% одинаковых генов, поэтому, согласно правилу Гамильтона (см.: Эволюция кооперации и альтруизма), каждому сперматозоиду выгодно пожертвовать частью собственных шансов на успех ради родственников, если их суммарный выигрыш от этого более чем вдвое превысит его проигрыш. Совсем другое дело, если речь идет о чужих сперматозоидах: помогать им во вред себе совершенно невыгодно.
Таким образом, эволюционная теория предсказывает, что у видов, для которых характерна полиандрия, отбор может поддержать способность сперматозоидов отличать родню от чужаков и кооперироваться только со «своими».
Для проверки этого предсказания ученые из Гарвардского университета (США) изучили поведение сперматозоидов у двух близкородственных видов американских хомячков рода Peromyscus, которых в Америке называют «оленьими мышами» (deer mice) (см. о них в заметке: Эволюция защитной окраски у мышей изучена на молекулярном уровне). Для одного из видов (P. maniculatus) характерна полиандрия, причем между спариваниями одной самки с двумя разными самцами проходит порой меньше минуты. Самки второго вида (P. polionotus) более целомудренны и предпочитают устойчивые семейные связи. В соответствии с этим и семенники у самцов P. maniculatus втрое крупнее, чем у P. polionotus.
Для начала исследователи убедились, что у обоих видов сперматозоиды склонны объединяться в группы. Эти группы, как показали эксперименты in vitro (в пробирке), плавают в среднем со скоростью 127 микрометров в секунду и уверенно обгоняют одиночек, средняя скорость которых составляет лишь 110 мкм/с.
После этого были проведены эксперименты на избирательность объединений. Сперматозоиды разных особей красили двумя разными флюоресцентными красителями (красным и зеленым), а затем следили за их поведением в искусственной среде. В качестве контроля в этих опытах использовались сперматозоиды одного самца, половина из которых была выкрашена в красный, половина — в зеленый цвет. Подсчитывался процент одноцветных сперматозоидов в каждой группировке.
Оказалось, что если смешать сперматозоиды двух видов, то они образуют преимущественно конспецифичные группировки, то есть объединяются в соответствии с видовой принадлежностью. Значит, способность к различению «своих» и «чужих» у сперматозоидов имеется. Во втором эксперименте смешали сперматозоиды двух разных самцов P. maniculatus. Они тоже образовали одноцветные группы по родственному принципу. Но когда экспериментаторы смешали сперматозоиды двух самцов моногамного вида P. polionotus, для которых спермовые войны не актуальны, сперматозоиды стали образовывать смешанные красно-зеленые группировки.
Таким образом, эксперименты полностью подтвердили теоретические ожидания: у вида с полиандрией сперматозоиды разных самцов различают друг друга и объединяются только со «своими», а у моногамного вида сперматозоиды не имеют такой избирательности. Как и в предыдущем примере, неизвестный ранее факт — умение сперматозоидов группироваться по родственному принципу — был обнаружен в результате целенаправленного поиска. Эволюционная теория подсказала исследователям, что искать и где, и привела их к успеху.
Постоянно сталкиваясь с подобными ситуациями, биологи раз за разом убеждаются в действенности эволюционных моделей. Стоит ли удивляться, что среди биологов сегодня практически не осталось антиэволюционистов?
Cui prodest?
"Кому выгодно?" — один из полезнейших принципов сыскного дела. Он приложим и к биологии. Эволюционная теория предсказывает, что адаптации (приспособления) организмов должны быть выгодны в первую очередь генам (аллелям), отвечающим за эти признаки. "Выгода" в эволюции означает "репродуктивный успех", то есть успешное размножение. Если признак, определяемый данным аллелем, способствует более успешному распространению данного аллеля в популяции (по сравнению с другими, конкурирующими аллелями, определяющими альтернативные варианты данного признака), то аллель будет распространяться (будет "поддержан отбором") и в конце концов может вытеснить конкурирующие аллели из генофонда популяции.
Таким образом, в самом простом "базовом" случае эволюция работает строго в интересах "эгоистичного гена". Однако гены почти всегда действуют не поодиночке, а слаженными "коллективами". Каждый такой коллектив — геном отдельного организма — имеет общие интересы, которые состоят в том, чтобы несущий их организм оставил как можно больше жизнеспособного и плодовитого потомства. Поэтому эволюция обычно (почти всегда) работает также и в интересах "эгоистичной особи". Иногда складываются более сложные ситуации, когда "эгоистичному гену" выгодно пожертвовать одной или двумя своими копиями ради того, чтобы повысить репродуктивный успех других своих копий. В этом случае эволюция начинает работать в интересах другой особи или группы особей (подробнее см.: Эволюция кооперации и альтруизма).
Таким образом, предсказания эволюционной теории относительно того, кому должны быть выгодны адаптации, напоминают три закона робототехники Айзека Азимова:
- Адаптация должна быть выгодна генам, которые ее определяют (кодируют).
- Адаптация должна быть выгодна особи, несущей эти гены в своем геноме, если это не противоречит первому закону.
- Адаптация должна быть выгодна родным и близким данной особи, если это не противоречит первому закону (противоречие второму закону допускается).
Это, конечно, крайне упрощенные и не совсем корректные формулировки, но в рамках популярного текста их можно рассматривать как допустимые. Из всего этого следуют довольно интересные проверяемые следствия, подтверждаемые многочисленными фактами.
Например, теория предсказывает, что могут существовать "обнаглевшие" эгоистичные гены (или небольшие компании генов), действующие исключительно в своих корыстных интересах и в ущерб интересам того организма, в котором они находятся. Это может наблюдаться только в том случае, если ген имеет возможность размножаться независимо от размножения целого организма (иначе их эволюционные интересы будут полностью совпадать — как оно обычно и бывает — и тогда "эгоизм" гена не сможет проявиться). За примерами далеко ходить не надо — это, прежде всего, вирусы. Есть веские основания полагать, что по крайней мере некоторые группы вирусов — это "одичавшие" фрагменты геномов сложных организмов (см.: Данные сравнительной геномики проливают свет на происхождение ретровирусов). К этой же группе явлений относятся и плазмиды (см.: Plasmid). Как вирусы, так и плазмиды часто вступают в симбиоз со своими хозяевами, становятся безвредными или начинают приносить пользу, но только если это выгодно им самим, улучшает их шансы на успешное размножение. В принципе вирусу — при прочих равных — только лучше, если зараженный им организм будет жить долго и счастливо. Вся проблема в оговорке "при прочих равных". Если долгую жизнь хозяина можно купить только ценой снижения эффективности распространения вируса, то вирус на это не пойдет (то есть отбор такую мутацию не поддержит).
Теория также предсказывает, что взаимопомощь и альтруизм должны гораздо чаще встречаться между близкими родственниками, чем между неродственными представителями одного и того же вида. Природа буквально переполнена живыми подтверждениями этого предсказания (многочисленные примеры подробно разобраны в уже неоднократно цитировавшемся обзоре «Эволюция кооперации и альтруизма»).
Почему среди перепончатокрылых так распространен альтруизм?
Один из ярких примеров действенности эволюционных моделей — это объяснение, данное Уильямом Гамильтоном тому удивительному факту, что из всех животных почему-то только у перепончатокрылых насекомых (муравьев, пчел, ос, шмелей) много раз независимо возникала эусоциальность (eusociality) — общественный образ жизни, основанный на полном отказе большинства членов группы от размножения.
Почему именно перепончатокрылые обладают повышенной склонностью к отказу от собственного размножения ради воспитания сестер? Разгадка кроется в особенностях наследования пола в этом отряде насекомых. У перепончатокрылых самки имеют двойной набор хромосом и развиваются из оплодотворенных яиц. Самцы гаплоидны (имеют одинарный набор хромосом) и развиваются из неоплодотворенных яиц. Из-за этого складывается парадоксальная ситуация: сестры оказываются более близкими родственницами, чем мать и дочь.
Многие факты убедительно свидетельствуют о том, что альтруизм перепончатокрылых целиком и полностью основан на "генетическом эгоизме" (см.: Склонность к альтруизму сильнее у тех, кому нечего терять; Альтруизм общественных насекомых поддерживается полицейскими методами).
Эволюционная теория утверждает, что "генетический альтруизм" невозможен в принципе, по определению. Иными словами, естественный отбор не может закрепить мутацию, снижающую эффективность распространения мутировавшего аллеля по сравнению с его конкурентами — аллелями того же гена, не имеющими этой мутации. Это невозможно даже в том случае, если мутация выгодна для популяции или вида в целом. Аллель, который попытается вести себя "альтруистично" по отношению к другим аллелям того же гена, будет автоматически "отбракован" естественным отбором. С другой стороны, те виды, в которых эгоистическая эволюция аллелей зайдет слишком далеко, с большой вероятностью просто вымрут. Поэтому в биоте постепенно накапливаются такие виды, у которых по тем или иным причинам интересы эгоистичных генов не слишком сильно расходятся с интересами вида как целого. Но отбор внутри популяции, отбор на уровне особей, работает гораздо быстрее и эффективнее, чем отбор на уровне видов.
Поэтому теория эволюции предсказывает, что:
- в большинстве случаев адаптации должны быть полезны одновременно и для генов, которые их кодируют, и для особей, и для вида в целом, и даже, как правило, для всей экосистемы;
- довольно часто могут встречаться ситуации, когда адаптации выгодны для генов, которые их кодируют, но вредны для вида и (или) для экосистемы;
- обратные ситуации, когда адаптация полезна для вида, но вредна для распространения аллелей, "кодирующих" данную адаптацию, должны встречаться очень редко или не встречаться вовсе.
А что "предсказывает" антиэволюционизм? Он, как обычно, не предсказывает вообще ничего до тех пор, пока не будут хоть как-то конкретизированы представления о намерениях "разумного дизайнера". Если исходить из предположения, что "дизайнер" имел в виду создание хорошей, устойчиво функционирующей биосферы, то он должен был бы проектировать в первую очередь адаптации, выгодные биосфере как целому, затем отдельным экосистемам, затем, возможно видам и популяциям. Совершенно непонятно, зачем бы ему создавать адаптации, выгодные "эгоистичному гену" или "эгоистичной особи" и вредные для популяции, вида или экосистемы.
Почему соотношение полов почти всегда 1:1?
У подавляющего большинства раздельнополых животных поддерживается соотношение полов, очень близкое к 1:1. Это вполне рационально для моногамных видов, у которых образуются устойчивые брачные пары и самцы участвуют в заботе о потомстве вместе с самками. Однако моногамия — весьма редкое явление в животном мире. Гораздо больше существует видов, у которых о потомстве заботятся только самки, а роль самца ограничивается спариванием. Например, самцы павлинов тратят кучу энергии на отращивание своих прекрасных хвостов, едят пищу, которая пригодилась бы самкам и птенцам, короче говоря, только зря топчут землю и занимают жизненное пространство. Животноводам прекрасно известно, что на большое стадо коров вполне достаточно одного быка, всех остальных самцов можно смело пускать на мясо. Никакого вырождения породы от этого не происходит — скорее наоборот.
В природе у стадных копытных самцы могут быть полезны для коллективной обороны стада от хищников, но гораздо чаще самцы не делают и этого. Даже если рассмотреть виды, у которых от самцов есть какая-то польза, кроме производства спермы, все равно нет абсолютно никаких оснований полагать, что при любом образе жизни, способе питания, экологической обстановке и т.п. соотношение полов 1:1 является оптимальным для любого вида животных. Если бы соотношение полов определялось интересами вида, мы бы наверняка наблюдали разное соотношение полов у разных видов. Однако мы за редчайшими исключениями везде наблюдаем одно и то же соотношение 1:1.
Это совершенно непохоже на разумный дизайн и необъяснимо с позиций пользы для вида или биосферы. Эволюционная теория, напротив, дает четкое и красивое объяснение этому феномену. Дело в том, что равное соотношение полов является в подавляющем большинстве случаев единственной эволюционно стабильной стратегией (Evolutionarily stable strategy). Это значит, что только при таком соотношении полов никакая мутация, меняющая это соотношение, не окажется выгодной для ее носителя.
Рассмотрим воображаемую ситуацию, когда у некого вида самки рожают не 50% детенышей мужского пола, а, скажем, только 20%. Соответственно, в популяции на каждого самца будет приходиться 4 самки. Допустим, что это соотношение является оптимальным с точки зрения "интересов вида". Но такая ситуация эволюционно нестабильна, и вот почему. В нашей воображаемой популяции хоть самцов и меньше, чем самок, каждый детеныш все равно имеет только одну мать и только одного отца.
Допустим, популяция состоит из 1000 особей, из них 200 самцов и 800 самок, и каждый год в популяции рождается 1000 детенышей. Тогда получается, что каждая самка оставит в среднем 1000 / 800 = 1.25 детенышей, а каждый самец — 1000 / 200 = 5 детенышей. Самцы размножаются в 4 раза эффективнее! Иными словами, в такой популяции быть самцом в 4 раза выгоднее, чем самкой.
Теперь посмотрим, что произойдет, если в популяции появится мутантный аллель, носительницы которого рожают больше детенышей мужского пола, чем остальные самки — например, не по одному сыну на каждые четыре дочери, а по одному сыну на две дочери. Очевидно, что самка, несущая этот аллель, оставит больше внуков, чем прочие самки, и, следовательно, мутантный аллель начнет распространяться в популяции. Вскоре он неизбежно вытеснит старый аллель. Нетрудно увидеть, что подобные мутации будут до тех пор менять соотношение полов, пока оно не станет равным 1:1. Только при таком соотношении никакая новая мутация уже не станет полезной для самки и не будет поддержана отбором.
Итак, в популяции установится соотношение полов 1:1, и никого не волнует, что вид в целом от этого только проиграет. Вид может в конце концов даже вымереть — что ж, тем хуже для него. "Межвидовой отбор" слишком медлителен и слаб, чтобы воспрепятствовать действию отбора на уровне аллелей в популяции. На самом деле виды не вымирают из-за неоптимального соотношения полов прежде всего потому, что это их общая проблема — они все в таком положении. Соотношение полов 1:1 — это почти неизбежный побочный эффект раздельнополости, следствие конкуренции между эгоистичными генами (особями), не имеющий отношения к благу вида или биосферы.
Упомянутые выше "редкие исключения" из общего правила только подтверждают его. Например, у некоторых насекомых (бабочек, мух, жуков) доля самцов в популяции может быть резко снижена из-за деятельности весьма любопытной паразитической бактерии вольбахии. Вольбахия живет внутри клеток насекомого-хозяина и передается вертикально, то есть наследуется, причем только по материнской линии через яйцеклетки. С точки зрения бактерии, хозяева-самцы — это тупик, западня. Поэтому "эгоистичные интересы" вольбахии состоят в том, чтобы в популяции хозяев стало побольше самок и поменьше самцов. Вольбахия "научилась" достигать этой цели, избирательно убивая эмбрионы мужского пола. В результате в некоторых зараженных популяциях на сотню самок может приходиться всего 1–2 самца (см. наш обзор: Бактерия вольбахия — повелитель мух).
Другие примеры адаптаций, бесполезных либо вредных для вида, но полезных для эгоистичного гена (или эгоистичной особи)
Почему деревья такие высокие? Они тянутся к свету, и высокий рост позволяет им не оказаться затененными другими деревьями. Если бы деревья могли договориться между собой, они бы, возможно, ввели закон: не расти выше стольких-то метров. И им не пришлось бы тратить непомерное количество ресурсов на производство древесины. Но деревья не могут договориться, и поэтому любая мутация, позволяющая дереву вырасти чуть выше других, поддерживается отбором (потому что дерево, приподнявшееся над лесным пологом, получит больше света, произведет больше семян и оставит больше потомства). В итоге новая мутация распространится, и все деревья станут чуть выше. Эта бессмысленная (с точки зрения "блага вида") гонка продолжается до тех пор, пока увеличение роста не наткнется на какую-либо эволюционную преграду, так что дальнейший рост будет уже не улучшать, а ухудшать шансы дерева на успешное размножение (например, возрастет вероятность быть поваленным ураганом).
Почему самцы так редко помогают самкам заботиться о потомстве? Если уж соотношение полов должно быть равным, и в популяции поэтому много "лишних" самцов, почему бы их не привлечь к делу? Зачем им без толку слоняться и только тратить на свое бесполезное для вида существование ценные пищевые ресурсы? Для эволюционной теории тут нет никакого парадокса: самцам часто бывает выгоднее не тратить силы и время на уход за детенышами, а заниматься поиском и соблазнением новых самок. В первом случае самец только повышает шансы на выживание небольшого числа детенышей, во втором — у него появляется возможность произвести этих детенышей в десятки раз больше. Конечно, в каждой конкретной ситуации выгодность той или иной стратегии будет зависеть от конкретных обстоятельств. Характерно, что у некоторых животных "эволюционно стабильным состоянием" оказывается одновременное существование двух типов самцов: заботливых отцов и бродячих бездельников-совратителей. Вторые, по сути, паразитируют на альтруизме первых (см.: Бойцы и проныры имеют равные шансы на успех в личной жизни; Владение земельной собственностью снижает плодовитость).
К адаптациям, выгодным "эгоистичному гену" или "эгоистичной особи", но бесполезным или вредным для вида в целом, относится большинство адаптаций, связанных с "эволюционным конфликтом полов", и значительная часть адаптаций, связанных с "эволюционными гонками вооружений" (см. раздел «Этические и эстетические аргументы»). Несомненно вреден для вида (но, к сожалению, полезен для эгоистичных самцов) инфантицид — убийство самцами чужих детенышей. Ведь при этом убиваются не наименее приспособленные, не больные и не ущербные, а нормальные детеныши, вся "вина" которых заключается только в том, что они не родные дети своему "отчиму".
Выше мы рассмотрели пример, связанный со взаимопомощью сперматозоидов. При этом мы оставили в стороне один интересный вопрос: зачем у моногамного вида, у которого нет полиандрии и, соответственно, нет конкуренции между сперматозоидами разных самцов, сперматозоиды все равно объединяются в группы? По-видимому, потому, что сперматозоид-мутант, который не захочет ни с кем объединяться, просто-напросто проиграет гонку другим сперматозоидам того же самого самца. В данном случае налицо адаптация, не нужная ни виду в целом, ни даже отдельным самцам. Она выгодна только "эгоистичному сперматозоиду". Опять-таки, это совсем непохоже на "разумный дизайн", зато очень похоже на результат действия естественного отбора.
✻ ✻ ✻
Существуют и другие группы фактов, демонстрирующих явное превосходство эволюционной теории над идеей "разумного дизайна" как по предсказательной, так и по объяснительной силе. Возможно, в будущем мы добавим в эту публикацию разделы, посвященные побочным эффектам эволюции, компромиссам (trade-offs) и другим явлениям, явно выдающим почерк естественного отбора, а вовсе не "разумного дизайна".