Эволюция: Триумф идеи Карл Циммер
(Пока оценок нет)
Название: Эволюция: Триумф идеи
Автор: Карл Циммер
Год: 2001
Жанр: Зарубежная образовательная литература, Научно-популярная литература
О книге «Эволюция: Триумф идеи» Карл Циммер
Научно-популярная литература и книги об эволюции удивляют своими открытиями и высказываниями. Каждый писатель, который создает подобные произведения, является в своем роде уникальным и интересным. Он создает что-то удивительно новое, не поддающееся объяснениям. Таким и является Карл Циммер — современный писатель, журналист и блоггер.
Не забывает писатель рассказать и о креоционизме, но автор делает это так, что поклонники этой теории в страхе перестают читать его книгу или вовсе ее не понимают. Для почитателей именно этой теории слишком сложно принять то, что человек не является вершиной Вселенной, главным во всем мире. Человек, как утверждает Карл Циммер, только один из миллионов видов, причем не слишком приспособленный к жизни во всевозможных условиях. По утверждению автора книги многие другие существа имеют возможность приспособиться к различным условиям, в то время как у человека таковой возможности нет.
По утверждению Циммера, человек — слабый, ему трудно из одной привычки выучить другую и из одной жизни перейти в другую. Нет ничего удивительного в этом, но для поклонников теории, в которой человек создан самим богом такие утверждения понять и принять невозможно, они кардинально противоречат понятиям.
Произведение “Эволюция. Триумф идеи” рассказывает о том, как были выведены все виды, как появился тот или иной вид паучка или муравья. Эволюция реальна как никогда. С каждым годом человек меняется, животное становится уже другим. По теории того же Дарвина человек произошел от обезьяны, так что же мешает животным эволюционировать в таком же направлении? Как утверждает автор книги — ничто не мешает и эволюция происходит именно таким образом.
Читать изъяснения, высказанные Циммером, сложно. Вне зависимости от того, в какую теорию ранее верил человек, вне зависимости от опыта прочтения подобных книг, воспринимать эволюцию всего живого на Земле сложно.
Эта книга дает понимание не столько основных положений теории Чарльза Дарвина, но рассказывает о новейших исследованиях процессов эволюции. Показывает, как современная наука расширяет и углубляет теоретическое наследие великого ученого. В книге перед нами просто и величественно раскрывается вся история эволюции, процесса, который по-прежнему, как и несколько миллиардов лет назад движет всем окружающим миром. Для всех, кто стремится найти ответы на вечные вопросы: Почему по сей день не прекращаются споры о происхождении жизни и человека на Земле? Что стояло за идеями великого человека, мучительно прокладывающего путь новых знаний в консервативном обществе? Как биологи-эволюционисты выдвигают и проверяют свои гипотезы и почему категорически не могут согласиться с доводами креационистов? В поисках ответа на эти вопросы читатель делает множество поразительных открытий о жизни животных, птиц и насекомых, заставляющих задуматься о людских нравах и этике, о месте и предназначении человека во Вселенной.
Введение
Вспомним известную легенду (может быть, это даже правдивая история) из времен зарождения дарвинизма. Она послужит нам хорошей организующей темой и поможет понять центральную роль и значение теории эволюции как в науке, так и вообще в жизни людей. Видная английская леди, жена лорда или, может быть, епископа (да, епископы англиканской церкви могут вступать в брак), сказала мужу, впервые услышав о пугающей новинке – эволюции: «О дорогой, будем надеяться, то, что говорит мистер Дарвин, окажется неправдой. Но если это правда, будем надеяться, что это не станет известно всем!»
Ученые любят пересказывать эту известную историю и смеяться над ограниченностью старых взглядов и воспитания, особенно над забавной картинкой: привилегированные классы прячут революционные факты в ящик Пандоры и допускают к ним только своих. Таким образом, дама из этого анекдота входит в историю как олицетворение дуры-патрицианки. Позвольте мне, однако, хотя бы для целей данного введения перекрестить ее в пророчицу. Ибо то, что говорил мистер Дарвин, безусловно, оказалось правдой, но так и не стало известно всем (и даже не признано всеми, по крайней мере в США, хотя для западного мира эта ситуация уникальна). Нам необходимо разобраться в причинах такой необычайно забавной ситуации.
Эволюция реальна
Перед наукой стоит двоякая задача: во-первых, определить по мере возможности эмпирический характер окружающего мира; во-вторых, понять, почему наш мир устроен именно таким, а не каким-то иным возможным, но нереализованным образом. Иными словами, задача науки – устанавливать факты и проверять теории. Мы, профессионалы, не устаем повторять, что наука не в силах установить абсолютную истину; таким образом, наши выводы всегда остаются предположительными. Но здоровый скептицизм не должен переходить в нигилизм, и мы, безусловно, можем утверждать: некоторые факты установлены с достаточной достоверностью, чтобы обозначить их как «истину» в любом законном, общепринятом смысле этого слова. (Возможно, я не могу быть абсолютно уверен в том, что Земля круглая, а не плоская, но приблизительно сферическая форма нашей планеты подтверждена достаточно, чтобы мне не нужно было предоставлять «обществу плоской Земли» равное – или хоть какое-то – время в школьной программе.) Эволюция – фундаментальная организующая концепция всех биологических наук – подтверждена в не меньшей степени и может потому быть обозначена как истинная или фактическая.
Говоря о реальности эволюции, мы должны всегда проводить различие – как это всегда делал и Дарвин – между простым фактом эволюции (определяемой как генеалогическая связь между всеми земными организмами на базе происхождения от общего предка и история любой наследственной линии как процесс передачи свойств с модификациями) и теориями, такими как Дарвинов естественный отбор, предложенными для объяснения причин эволюционных изменений.
Фактическую сторону эволюции лучше всего иллюстрируют три группы доказательств. Поначалу это были непосредственные наблюдения, которые с 1859 г., когда вышла книга Дарвина, развивались в русле его теории, но, кроме того, опирались на данные за длительные периоды селекции растений и домашних животных с целью выведения лучших образцов. Это обеспечило сотни тщательно задокументированных примеров небольших изменений, которых, согласно теории, можно было ожидать на таком небольшом с геологической точки зрения промежутке времени. Сюда же можно отнести известные примеры со сменой окраски крыльев у мотыльков в ходе адаптации к потемнению окружающих поверхностей из-за копоти производственного происхождения, изменением формы клюва у галапагосских вьюрков вслед за изменениями климата и пищевых ресурсов и развитие резистентности к антибиотикам у многочисленных штаммов бактерий. Никто – даже среди креационистов – не отрицает небольших изменений, тем более что доказательств тому вполне достаточно, но нам нужны также данные о том, что подобные мелкие изменения могут накапливаться за геологически значимое время и складываться в принципиально новые черты, на которых строится история растущего разнообразия жизни.
За этими данными нам придется обратиться ко второй категории прямых доказательств – к данным ископаемой летописи, отражающей переходные стадии крупнейших изменений. Одно из распространенных представлений, ставших притчей во языцех, состоит в том, что переходных форм не существует, а палеонтологи, фанатики эволюции, либо скрывают этот факт от широкой публики, либо утверждают, что палеонтологическая летопись слишком неполна, чтобы в ней сохранились переходные формы, которые должны были когда-то существовать. На самом деле, хотя палеонтологическая летопись и правда весьма неравномерна (в конце концов, это проблема практически всех исторических документов), неустанные усилия палеонтологов вскрыли множество очевидных примеров целых цепочек переходных форм (а не единственное «промежуточное звено»), которые в правильном хронологическом порядке соединяют предка с очень разными потомками. Можно вспомнить возникновение китов из сухопутных млекопитающих предков через несколько промежуточных стадий, включающих Ambulocetus (буквально «ходячий кит»), развитие птиц из мелких двуногих динозавров, происхождение млекопитающих от пресмыкающихся предков и увеличение втрое размеров мозга за последние 4 млн лет эволюции человека.
Наконец, третья основная категория – непрямые, но повсеместные свидетельства, которые позволяют нам выдвигать достоверные предположения о прошлом на основании странных особенностей и несовершенств, присутствующих во всех современных организмах. Эти странности можно объяснить только одним способом: это остатки в остальном изменившегося, унаследованного состояния, т. е. продукты эволюции. Этот принцип помогает при анализе не только биологической эволюции, но и любых других исторических последовательностей. Мы можем предположить, что несколько городов, расположенных вдоль одной линии на примерно равных расстояниях, когда-то связывала заброшенная ныне железнодорожная ветка (иначе такое расположение трудно объяснить). Мы можем увидеть сельскохозяйственное прошлое народа во множестве слов, которые сегодня, в индустриальном обществе, приобрели совершенно иное значение. К примеру, слово broadcast (трансляция, радиовещание) означает еще способ посева, откуда и берет свое начало; слово pecuniary (денежный) получило финансовый смысл в те времена, когда материальное благополучие определялось поголовьем скота, и происходит от латинского pecus – корова. Точно так же и живые организмы несут в себе бесполезные остатки функциональных когда-то структур, которые невозможно объяснить иначе, чем как наследие далеких предков – рудименты костей ног, скрытые в коже некоторых китов, или ненужные остатки тазовых костей у некоторых змей, сохранившиеся как рудименты конечностей, которыми обладали их предки.
Теория эволюции недостаточно хорошо известна и признана
Ни одна научная революция не может сравниться с открытием Дарвина по степени паники и волнений, вызванных ею в обществе; как ни странно, теория эволюции стала прямой угрозой комфорту и незыблемости нашего существования. Пожалуй, единственная мыслимая аналогия – это Коперник и Галилей, которые превратили Землю из центра Вселенной в небольшое тело, обращающееся по орбите вокруг центрального светила вдалеке от центра Галактики. Но эта космическая реорганизация задела лишь наши представления о внешнем мире; с другой (и более глубокой) стороны, Дарвинова эволюция резко изменила наш взгляд на собственную сущность и значение (в той степени, в какой это вообще под силу науке): кто мы? Как мы сюда попали? Как и каким образом связаны с другими существами?
Эволюция предложила нам холодное натуралистическое объяснение взамен прежнего убеждения в том, что некое доброе божество сотворило нас непосредственно по образу и подобию своему и повелело нам владеть Землей и всеми остальными существами – и что вся земная история за исключением первых пяти дней творения прошла под нашей владетельной дланью. Однако с точки зрения эволюции человечество представляет собой всего лишь крохотную веточку на громадном, пышном и ветвистом древе жизни, где все ветви взаимосвязаны общим происхождением, – причем древо это (насколько может судить наука) растет по строгим естественным законам. Более того, уникальная веточка Homo sapiens появилась по геологическим меркам лишь вчера и процветает пока всего лишь мгновение космического ока. (Около 100 000 лет существует наш вид, и всего 6–8 млн лет назад вся наша наследственная линия отделилась от линии наших ближайших живых родственников – шимпанзе. Для сравнения: древнейшим бактериальным окаменелостям Земли 3600 млн лет.)
Нам, возможно, было бы легче смириться с этими фундаментальными фактами, если бы можно было примирить теорию эволюционных перемен с прежними удобными представлениями о необходимости и изначальной избранности человека. Так, достаточно широко распространено заблуждение о том, что эволюция подразумевает движение в предсказуемом и обязательно прогрессивном направлении, что появление человека (хотя и запоздавшее) было неизбежным и представляло собой кульминацию эволюционных перемен. Но самое наше удачное представление о том, как работает эволюция, – имеется в виду наиболее предпочтительная теория о механизмах эволюции, а не фактология эволюции, которая рассмотрена в предыдущем разделе) – не позволяет нам даже такого идеологического комфорта. Ибо лучшая и притом хорошо обоснованная теория – Дарвинов естественный отбор – не предлагает никакого утешения и не обеспечивает поддержки традиционным надеждам человечества на собственную необходимость и космическую значимость.
Иногда я спрашиваю себя: почему теория эволюции, истинная по самым строгим научным критериям, не приобрела в США ни широкой известности, ни признания – и это почти через 150 лет после публикации Дарвина, к тому же в самой технологически развитой стране мира? В ответ я могу только предположить, что мы неверно понимаем дарвинизм и самые общие следствия из него. Вероятно, многим представляется, что эта доктрина скучна или в корне противоречит нашим духовным надеждам и чаяниям, хотя на самом деле она этически нейтральна и интеллектуально привлекательна. В результате общество отказывается принимать самую достоверную общебиологическую концепцию нашего времени. Поэтому я обращаюсь скорее к смыслу дарвинизма или последствиям теории эволюции (а не просто к пониманию эволюционной фактологии), так как моя основная задача – объяснить, почему столь очевидный факт не приобрел всеобщей известности.
Неспособность общества понять Дарвинову теорию естественного отбора невозможно приписать какой-то ее чрезмерной сложности: ни одна великая теория не могла похвастать такой простой структурой (всего три неоспоримых факта) и почти силлогическими выводами. (В знаменитом – и, кстати говоря, правдивом – историческом анекдоте Томас Генри Гексли, прочтя «Происхождение видов», смог сказать только: «Как глупо, что я сам не подумал об этом».) Первый факт: все организмы производят на свет больше детенышей, чем может выжить даже при благоприятных условиях. Второй: все особи внутри вида различаются между собой. Третий: по крайней мере некоторые из вариаций наследуются потомством. Из этих трех фактов несложно вывести главный принцип естественного отбора: поскольку выжить может лишь часть потомства, в среднем этими счастливчиками окажутся те из вариантов, которым повезло оказаться лучше приспособленными к меняющимся условиям окружающей среды. Поскольку детеныши наследуют благоприятные признаки родителей, следующее поколение окажется в среднем лучше адаптировано к местным условиям.
Предложенный Дарвином механизм поначалу может показаться скучным и невыразительным, но более пристальный взгляд заставляет принять естественный отбор (и несколько других законных эволюционных механизмов, такие как прерывистое равновесие и катастрофические массовые вымирания) по двум причинам. Во-первых, высвобождает серьезный практический потенциал – знание естественных механизмов природы дает возможность лечить и исцелять недуги, коль скоро они вызваны природными вредными факторами. К примеру, если мы узнаем, как эволюционируют бактерии и другие болезнетворные организмы, мы сможем понять – а может быть, и побороть – механизм возникновения резистентности к антибиотикам или необычную скорость мутаций у вируса ВИЧ. Кроме того, если мы поймем, насколько недавно так называемые человеческие расы отделились от общего африканского предка, и измерим крохотные генетические различия между ними, мы сможем наконец осознать, что расизм – бич человеческих отношений на протяжении многих веков – не имеет никаких оснований.
Во-вторых – в более общем плане – «холодный душ» дарвинизма и взгляд в лицо реальности должны помочь нам отказаться наконец от извечной ложной надежды на то, что у нашей жизни есть какой-то особый смысл, а у человеческой расы – изначальное превосходство; нам всегда хотелось верить, что эволюция существует для того, чтобы произвести на свет человека – венец и высшую цель развития жизни на планете. Однако фактическое состояние Вселенной, каким бы оно ни было, не может сказать нам, как надо жить или какой в нашей жизни должен быть смысл . Эти этические вопросы о смысле и ценностях относятся к таким разным областям человеческой жизни, как религия, философия и гуманистические учения. Факты окружающего мира могут помочь нам осознать цель жизни, если мы сами уже приняли этическое решение на других основаниях, – точно так же, к примеру, как тривиальные генетические различия между группами людей могут помочь нам осознать единство рода человеческого – после того как мы признаем неотъемлемое право каждого на жизнь, свободу и стремление к счастью. Факты – это всего лишь факты, несмотря на всю их увлекательность, красоту и иногда неприятную необходимость (очевидный пример – телесная немощь и смерть); этика, нравственность и духовность относятся к другим областям человеческого знания.
Полагая, что фактическая природа вещей соответствует нашим надеждам и чаяниям – все на свете ясно и красиво, все создано для нас, высших существ, – мы легко попадали в ловушку и считали, что все устроено именно так, как должно быть. Но когда мы одержимы иным интересом – интересом к естественным эволюционным путям, поразительному богатству жизни, к богатейшей истории перемен, где Homo sapiens представляет собой всего лишь одну веточку роскошнейшего из всех деревьев, – мы наконец свободны и можем отделить поиск этической истины и духовного смысла от научных исследований, направленных на понимание природных фактов и механизмов. Дарвин, говоря о «величии такого представления о жизни» (процитируем последнюю строку «Происхождения видов»), освободил нас; мы не должны теперь требовать от природы слишком много и можем свободно познавать то страшное и манящее, что может скрываться «по ту сторону», в полной уверенности, что нашим поискам благопристойности и смысла это никак не угрожает и что источник их кроется исключительно в нашем нравственном сознании.
Стивен Джей Гулд, Музей сравнительной зоологии, Гарвардский университет
Эволюция жизни на протяжении четырех миллиардов лет - величественное повествование, полное заговоров, интриг, сюрпризов и смерти
О чем книга
Один из лучших научных журналистов нашего времени со свойственными ему основательностью, доходчивостью и неизменным юмором дает полный обзор теории эволюции Чарльза Дарвина в свете сегодняшних представлений и научных открытий.
Почему книга достойна прочтения
Эта книга дает понимание не столько основных положений теории Чарльза Дарвина, но рассказывает о новейших исследованиях процессов эволюции. Показывает, как современная наука расширяет и углубляет теоретическое наследие великого ученого. В книге перед нами просто и величественно раскрывается вся история эволюции, процесса, который по-прежнему, как и несколько миллиардов лет назад движет всем окружающим миром.
Для кого эта книга
Для всех, кто стремится найти ответы на вечные вопросы: Почему по сей день не прекращаются споры о происхождении жизни и человека на Земле? Что стояло за идеями великого человека, мучительно прокладывающего путь новых знаний в консервативном обществе? Как биологи-эволюционисты выдвигают и проверяют свои гипотезы и почему категорически не могут согласиться с доводами креационистов? В поисках ответа на эти вопросы читатель делает множество поразительных открытий о жизни животных, птиц и насекомых, заставляющих задуматься о людских нравах и этике, о месте и предназначении человека во Вселенной.
Ключевые понятия
Биология, генетика, дарвинизм, эволюция.
На нашем сайте вы можете скачать книгу "Эволюция. Триумф идеи" Циммер Карл бесплатно и без регистрации в формате fb2, rtf, epub, pdf, txt, читать книгу онлайн или купить книгу в интернет-магазине.
Прочитала еще одну книжку Карла Циммера. На сей раз, как мне кажется,он решил скомбинировать свои знания про паразитов с общим направлением эволюционного процесса, что не так уж бессмысленно, как кажется на первый взгляд.
Часть I. Нескорая победа: Дарвин и становление дарвинизма
В первой главе автор довольно подробно описывает жизнь Чарльза Дарвина и его злоключения. Сегодня Галапагосские острова известны всему миру как место, где родилась Дарвинова теория эволюции, но сам Дарвин осознал значение этих островов лишь позже, почти через два года после того, как побывал там. Тогда же он больше думал о геологии, чем о биологии, хотя и пополнял свою коллекцию птиц новыми образцами, отсылая их домой в Англию (впрочем, впоследствии он пожалел, что так мало записывал данные о том, с какого острова он взял этих птиц).
2 октября 1836 г. Дарвин сошел с корабля "Бигль" и направился домой. Его путешествие закончилось. Больше он никогда не покинет Великобританию; мало того, он редко будет выезжать из собственного дома.
Ступив вновь на английскую землю, Дарвин понял, что сильно изменился за это время и что не сможет уже мириться с жизнью сельского пастора. За время плавания он стал настоящим натуралистом-практиком и теперь видел свое призвание именно в этом.
Примерно через четыре месяца по возвращении «Бигля» Дарвин начал получать отзывы экспертов о привезенных им коллекциях ископаемых и современных животных. Поначалу эти отзывы лишь приводили его в замешательство. Почему, к примеру, существует преемственность между вымершими животными и теми, кто сейчас живет в той же точке планеты? Возможно ли, что ныне живущие виды произошли — в измененной форме — от тех, чьи ископаемые останки он обнаружил?
Собранных на Галапагосах птиц Дарвин передал Джеймсу Гулду, одному из ведущих британских орнитологов. Вообще, коллекцией галапагосских птиц он особенно не занимался, да и собирал их скорее между делом — но теперь, услышав выступление Гулда на заседании Зоологического общества, пожалел о своей небрежности. Сам Дарвин установил по форме клюва, что в коллекции у него имеются воробьи, вьюрки и дрозды. Гулд же объявил, что все эти птицы — вьюрки. Просто их клювы были похожи на клювы воробьев или дроздов, что позволяло птицам питаться определенными видами пищи.Дарвин понял, что что-то здесь не так. Почему на островах — столь похожих друг на друга — так много уникальных видов? Что если вьюрки не были созданы в своем нынешнем виде? Что если они эволюционировали?Может быть, человек — такой же результат эволюции, как галапагосские вьюрки. Дарвин посетил зверинец, чтобы взглянуть на недавно пойманную самку орангутанга по кличке Дженни, и увидел на ее лице ту же смену выражений, какую можно видеть у маленького ребенка. «Человек — от обезьяны?» — записал он в блокноте.
Хотя новые идеи были еще в зачаточном состоянии, Дарвин понимал, что они опасны. Публичное заявление о том, что человек произошел от обезьяны, могло настроить против него Лайеля и других натуралистов, которых он уважал и от которых зависела его карьера. Тем не менее Дарвин продолжал исписывать блокнот за блокнотом, развивая свою теорию и собирая факты в ее поддержку.
В октябре 1844 г. из типографии вышла книга под названием «Начала естественной истории творения». Ее автор, шотландский журналист Роберт Чемберс, пожелал остаться неизвестным — он зашел в этом желании так далеко, что постарался скрыть даже путь, которым его издатель переводил ему отчисления с продаж. Надо сказать, его осторожность оказалась вполне оправданной. Начиналась книга Чемберса достаточно невинно; описывалась Солнечная система и соседние звезды, формирование Земли из газового диска рассматривалось с точки зрения законов физики и химии. Чемберс постепенно разворачивал геологическую летопись, как ее тогда понимали, и отмечал изменение окаменелых останков. Сначала появлялись простые, затем — сложные. Время шло, все более сложные высшие формы жизни оставляли в геологических слоях свои следы. И здесь Чемберс делал скандальное заявление. Если люди способны признать, что Бог собрал небесные тела в соответствии с естественными законами, «что мешает нам признать, что органическое творение — тоже результат действия естественных законов, которые точно так же представляют собой выражение Его воли?».
«Начала» имели громадный успех, были проданы десятки тысяч экземпляров. Широкая английская публика впервые познакомилась с концепцией эволюции. Но ведущие британские ученые подвергли книгу уничижительной критике. «Мне кажется, автор — женщина, — писал Адам Седжвик, — отчасти из-за полного невежества в области здравой научной логики, которое демонстрирует книга». Еще больше Седжвика ужаснул вызов благопристойности. Если книга правдива, заявил он, то «религия — ложь; человеческий закон — смесь глупости и несправедливости; мораль — иллюзия».
Сила и ярость реакции ученых на книгу Чемберса повергла Дарвина в шок и заставила вновь уйти в тень. Он даже не представлял, насколько Седжвик и другие его учителя не приемлют эволюцию. Но он не мог уже отказаться от своей новой теории. Вместо этого он решил, что придумает, как избежать судьбы Чемберса.
К 1856 г. Дарвин нашел так много дополнительных доказательств эволюции, что теперь его труды насчитывали сотни тысяч слов. Автор включил в свой труд все, что узнал за эти годы — во время кругосветного путешествия, из книг и разговоров, из собственных исследований усоногих рачков и всхожести семян. Он решил завалить противников эволюции целой лавиной фактов.
Первый экземпляр своей книги в великолепной зеленой обложке он получил в ноябре 1859 г. в Йоркшире, на водах.В ту зиму, когда Англию засыпало снегом, тысячи людей по всей стране сидели у пылающих каминов и читали книгу Дарвина. Первый тираж в 1250 экземпляров был раскуплен в один день, и в январе издатель напечатал еще 3000 экземпляров его книги.
На ежегодное собрание Британской ассоциации содействия науке в Оксфорде в 1860 году собрались тысячи человек. После этого легендарного собрания, полного горячих споров, ясно только одно - Дарвин приобретает известность. И хотя в 1870 году он получает признание своей теории при жизни, только в 20 веке ученым удается в полной мере оценить его труд. Если бы история обернулась иначе, ученые могли раскрыть тайны наследственности еще при жизни Дарвина. Еще не была закончена работа над «Происхождением видов», а один моравский монах уже открывал в собственном саду фундаментальные законы генетики.
Монаха звали Грегор Мендель. На протяжении почти всего XIX в. ученые считали, что наследственность работает через смешение родительских качеств в потомках. Но Мендель предложил совершенно иной вариант: родители могут передавать потомству свои качества, но качества эти не смешиваются. Для проверки этой идеи Мендель разработал эксперимент, в котором предполагалось скрещивать разновидности растений и отслеживать цвет, размер и форму полученных новых поколений. Для своего эксперимента Мендель выбрал горох и в течение двух лет испытывал всевозможные его сорта и их потомство. В конце концов он остановился на 22 сортах и семи различных признаков, которые предполагалось отслеживать. Горошины в отобранных им сортах могли быть гладкими или сморщенными, зелеными или желтыми. Стручки также могли быть зелеными или желтыми, гладкими или ребристыми. Сами растения могли быть высоко- или низкорослыми, цвести на кончиках или в середине побегов. Мендель собирался фиксировать все эти признаки в каждом новом поколении. Осторожно помещая пыльцу одного сорта на цветок другого, Мендель скрестил два сорта (с гладкими и сморщенными горошинами) и получил тысячи гибридных семян. Затем он высадил эти семена в монастырском саду и дождался цветения. Получив урожай и вышелушив стручки, он увидел, что все гибридные горошины получились гладкими. Признак сморщенности не наблюдался вообще. После этого Мендель скрестил полученные семена между собой и вырастил второе поколение. Здесь некоторые горошины вновь оказались сморщенными (и морщинки на горошинах были не менее глубокими, чем у их сморщенных предков). Получалось, что признак сморщенности не отсутствовал в гладком поколении; он как бы спрятался в гибридах и позже вновь проявился.
Число сморщенных горошин на каждом кусте было разным, но, проверив большое количество растений, Мендель получил следующее соотношение: одна сморщенная горошина на три гладких. Он проследил судьбу других признаков при скрещивании и получил тот же общий результат: одна зеленая горошина на три желтых, одна белая оболочка семени на три серых, один белый цветок на три фиолетовых.Мендель понял, что обнаружил закономерность в запутанной проблеме наследственности, но ботаники того времени не обратили на его работу практически никакого внимания. Он умер в монастыре в 1884 г., так и не получив признания в ученом мире; коллеги считали, что Мендель растратил себя на пустяки. На самом же деле этот монах был настоящим первопроходцем в генетике — науке, которая возникла лишь через 16 лет после его смерти.
Еще один серьезный шаг к созданию синтетической теории эволюции был сделан в 1937 г.; им стала публикация книги «Генетика и происхождение видов» советского ученого Феодосия Добжанского. Добжанский изучал гены плодовых мушек в дикой природе. Он путешествовал от Канады до Мексики, отлавливая особей вида Drosophila pseudoobscura. Сегодня биологи могут расшифровать каждую букву в генетическом коде вида, но во времена Добжанского технологии были гораздо грубее. Он мог судить о разнице между хромосомами только на глаз, разглядывая их под микроскопом. Но даже при помощи таких простых методов он сумел установить, что набор генов в разных популяциях D. pseudoobscura не идентичен. У каждой популяции плодовых мушек, которую он изучал, обнаруживались в хромосомах характерные маркеры, отличавшие их от особей остальных популяций.
Открытие Добжанского о генетическом разнообразии внутри вида поставило перед учеными серьезный вопрос: если не существует стандартного набора генов, характерного для данного вида, что в таком случае определяет биологический вид и границы между видами? Добжанский нашел верный ответ: половое размножение. Вид — это всего лишь группа организмов, члены которой скрещиваются главным образом между собой. Два животных, принадлежащих разным видам, вряд ли смогут спариться, и даже если это произойдет, вряд ли будет жизнеспособное потомство. Биологи давно знали, что межвидовые гибриды часто погибают прежде, чем вылупляются из яйца, или вырастают во взрослые особи, неспособные к размножению. Эксперименты, проведенные Добжанским на фруктовой мушке, показали, что такую несовместимость вызывают специфичные гены, которые у разных видов конфликтуют.
К 1940-м гг. создатели синтетической теории эволюции успели показать, что генетика, зоология и палеонтология рассказывают, в сущности, одну и ту же историю. Основа эволюционных изменений — мутации; в сочетании с Менделевой наследственностью, переносом генов, естественным отбором и географической изоляцией они способны создавать и новые виды, и новые формы жизни; а за миллионы лет они вполне могли породить все те изменения, которые зафиксировала палеонтологическая летопись. Успех синтетической теории эволюции сделал ее движущей силой всех эволюционных исследований последних 50 лет.
Дарвин и помыслить не мог, что можно наблюдать естественный отбор в действии. Максимум, что можно получить, как ему казалось, — вариации голубей на голубятне. В дикой природе, считал он, эволюция идет слишком медленно и постепенно, чтобы ее различало наше сознание, настроенное на короткий срок человеческой жизни, — точно так же невозможно увидеть, как дождь размывает и уносит с собой гору. Но в наши дни биологи, вооруженные синтетической теорией эволюции, научились отмечать вспышки эволюционных изменений, происходящие прямо у нас на глазах.
Дэвид Резник, биолог из Университета Калифорнии в Риверсайде, наблюдаЛ эволюцию в лесах Тринидада, где в ручьях и небольших озерах плавают рыбки гуппи. В озерах, кишащих хищниками, гуппи, жизнь которых проходит быстро, должны быть более успешными, чем те рыбки, которые взрослеют медленно.
Резник выловил в одном из нижних озер, населенных хищниками, несколько гуппи и поселил их в озера, где хищных рыб почти не было. Через 11 лет, проведенных в таких условиях, гуппи стали — в среднем — менее суетливыми в своем жизненном цикле. Взросление стало занимать у них на 10 % больше времени, чем у их предков, а весить к моменту наступления зрелости они стали на 10 % больше. Кроме того, у них уменьшился объем помета, зато каждая молодая гуппи стала появляться на свет более крупной.
Действие естественного отбора можно увидеть не только в природе, но и в компьютере. Программа жизни, какой мы ее знаем, записана на единственном языке — языке ДНК и РНК. Но некоторые ученые создают в компьютерах — без всякого участия биохимии — то, что сами они называют жизненными или биологическими формами. Подобно настоящей, основанной на ДНК жизни они способны самостоятельно развиваться.
Одна из самых сложных форм искусственной жизни «обитает» в компьютерах Калифорнийского технологического института. Кристоф Адами, Чарльз Офрия и другие ученые создали там «заповедник» под названием Avida (А от слова artificial — искусственный, и vida — «жизнь» по-испански). Организмы, живущие в заповеднике, представляют собой компьютерные программы, т. е. наборы команд. На протяжении всей жизни организма эти команды выполняются одна за другой, а по достижении конца указатель команд автоматически возвращается к началу программы, и все повторяется. Программа цифрового организма может создавать собственные копии, которые становятся самодостаточными организмами. Каждый организм размножается до тех пор, пока в заповеднике есть свободное место. Позволяя цифровым организмам мутировать при размножении, Адами может заставить их эволюционировать. Мутации представляют собой случайные изменения в программе. Иногда одна команда спонтанно заменяется другой; иногда при попытке самокопирования происходит ошибка и вместо одной строки в дочерней программе появляется другая; иногда в программу случайно добавляется лишняя команда или, наоборот, одна из команд пропадает.
Мы помним, что настоящие мутации обычно вредны для биологических организмов; точно так же случайные программные изменения в цифровых организмах Avida чаще всего порождают ошибку, замедляют работу программы или просто убивают ее. Но иногда в результате мутации цифровой организм начинает размножаться быстрее.
В данном эксперименте эволюция ведет цифровые организмы к максимальной простоте, потому что они живут в простой среде. В дальнейших экспериментах Адами попытался сделать мир Avida более похожим на реальный мир; теперь его цифровые организмы должны питаться. Пищей в компьютерном мире служат цифры — цифровые организмы поглощают бесконечные цепочки нулей и единиц, переваривают их и превращают в новые формы. Точно так же, как бактерия поедает сахар и превращает его в необходимые для жизни белки, правильно построенный цифровой организм считывает числа, которыми снабжает его Адами, и перерабатывает их в другие формы.
В природе эволюция поддерживает организмы, способные превращать пищу в белки, при помощи которых организм может более успешно размножаться. Адами создал в Avida аналогичную систему поощрения цифровых организмов. Он составил для своих организмов список задач, которые те должны выполнить, — к примеру, считать число и преобразовать его в обратное, так что 10101 превратится в 01010. Если организм развивает у себя способность делать это, Адами поощряет его, увеличивая скорость выполнения его программы. Если программа выполняется быстрее, размножаться организм тоже может быстрее. Вознаграждение за выполнение более сложных операций, естественно, выше, чем за выполнение простых. Такая система вознаграждения радикально изменила направление эволюции в цифровом мире. Теперь здешние программы не превращаются в простейшие вирусоподобные организмы, а эволюционируют в сложные системы обработки данных.
В результате в заповеднике Avida возникают новые программы, не похожие ни на что написанное человеком. Непривычная структура этих программ привлекла внимание компании Microsoft, которая взяла на себя финансирование некоторых исследований Адами. Не секрет, что наша ДНК в некоторых отношениях похожа на необычную компьютерную программу, но эта программа способна без сбоев управлять человеческим телом (а в нем порядка триллиона клеток) в течение 70 лет. Похоже, что процедуры обработки информации, возникающие в процессе эволюции, более устойчивы, чем созданные человеком. В Microsoft хотели понять, удастся ли когда-нибудь, вместо того чтобы писать программы, «выращивать» их при помощи эволюционных процессов. Программы, которые сегодня развиваются в «заповеднике» Avida, соотносятся по сложности с электронными таблицами примерно так, как бактерия — с синим китом. Тем не менее эволюция создала синих китов, и можно себе представить, что в искусственном цифровом мире она сможет когда-нибудь создать и электронные таблицы.
Зарождение искусственной эволюции — это триумф, которого Дарвин даже вообразить не мог. Четыре миллиарда лет назад на Земле появилась новая форма материи: субстанция, способная хранить информацию и воспроизводить себя, а также выживать при постепенном изменении этой информации. Мы, люди, тоже произошли от этой изменчивой субстанции, но теперь мы, возможно, научимся использовать ее законы для создания новых форм, полупроводников и пластмасс, бинарных потоков энергии.
Эволюция жизни на протяжении четырех миллиардов лет - величественное повествование, полное заговоров, интриг, сюрпризов и смерти.О чем книга «Эволюция: Триумф идеи»
Один из лучших научных журналистов нашего времени со свойственными ему основательностью, доходчивостью и неизменным юмором дает полный обзор теории эволюции Чарльза Дарвина в свете сегодняшних представлений и научных открытий.Почему книга «Эволюция: Триумф идеи» достойна прочтения
Эта книга дает понимание не столько основных положений теории Чарльза Дарвина, но рассказывает о новейших исследованиях процессов эволюции. Показывает, как современная наука расширяет и углубляет теоретическое наследие великого ученого. В книге перед нами просто и величественно раскрывается вся история эволюции, процесса, который по-прежнему, как и несколько миллиардов лет назад движет всем окружающим миром.Для всех, кто стремится найти ответы на вечные вопросы: Почему по сей день не прекращаются споры о происхождении жизни и человека на Земле? Что стояло за идеями великого человека, мучительно прокладывающего путь новых знаний в консервативном обществе? Как биологи-эволюционисты выдвигают и проверяют свои гипотезы и почему категорически не могут согласиться с доводами креационистов? В поисках ответа на эти вопросы читатель делает множество поразительных открытий о жизни животных, птиц и насекомых, заставляющих задуматься о людских нравах и этике, о месте и предназначении человека во Вселенной.
