Автор: кандидат философских наук Грачёв Михаил Вячеславович

 

90. Проблема развития и эволюции в биологии.

 

Проблема развития и изменения в биологии, равно как и в других науках (за исключением, может быть, математики в силу специфики её объектов) является достаточно важной и тесно связанной с философией сферой исследования. В биологии проблема развития оказалась тесно связанной с вопросом о возможности развития органических видов в процессе эволюции. Напомним, что до 18 в. принципы развития и эволюции на неорганическую и органическую природу не распространялись; природа представлялась чем-то неизменным, существующим в том же виде, что и в начале всего бытия. Подобные представления существенно затрудняли появление учения о развитии применительно к познанию органического мира. Стихийно возникающие, наивные эволюционные представления были характерны для ранних греческих философов. Некоторые из них пытались объяснить происхождение животных и человека. Так Анаксимандр первый выдвинул предположение о том, что живые существа изначально появились в воде, а затем выбрались на сушу. Человек, по Анаксимандру, произошёл от живых существ другого вида. Люди зародились внутри рыб, затем был изрыгнут ими и выбрался на сушу. В ещё большей степени эволюционизмом пронизаны идеи древнегреческого философа Эмпедокла Агригентского (5 в. до н.э.). В своей поэме «О природе» Эмпедокл утверждал, что сначала возникли отдельные органы животных тел (руки, ноги, носы и т.д.): «Выросло много голов, затылка лишённых и шеи, голые руки блуждали, не знавшие плеч, одиноко очи скитались по свету без лбов им ныне присущих». Затем эти органы начали соединяться между собой без какого-либо порядка, образуя причудливые сочетания: «Множество стало рождаться двуликих существ и двугрудых, твари бычачьей породы с лицом человека являлись, люди с бычачьими лбами, создания смешанных полов». Именно на этом этапе эволюции жили чудовища греческой мифологии – кентавры, минотавры и пр. Однако не все сочетания органов оказались жизнеспособны; выжили и сохранились до нашего времени лишь те из них, которые были приспособлены к условиям существования. Таким образом, Эмпедокл предвосхитил принцип естественного отбора как основного фактора органической эволюции. Фантастические эволюционные представления мы находим у Платона. В его диалоге «Тимей» содержится оригинальная теория регрессивной эволюции. Сначала появляются самые совершенные существа – люди, а затем те из них, кто отличался пороками, в последующем рождении обретали облик различных животных в соответствии с тяжестью своих грехов. Предоставим слово самому Платону: «Растить на себе перья вместо волос и дать начало племени птиц пришлось мужам незлобивым, однако легкомысленным, которые любили умствовать о том, что находится над землёй, но в простоте душевной полагали, будто наивысшая достоверность в подобных вопросах принадлежит зрению. А вот племя сухопутных животных произошло от тех, кто был вовсе чужд философии и не помышлял о небесном. Их передние конечности и головы протянулись к сродной им земле и упёрлись в неё, а череп вытянулся в зависимости от того, насколько совершающиеся в черепе круговращения сплющились под действием праздности. Вот почему род их имеет по четыре ноги: чем неразумнее существо, тем щедрее бог давал ему опоры, ибо их сильнее тянуло к земле. Те, которые были ещё неразумнее и всем телом прямо-таки распластывались по земле, уже не имели нужды в ногах и они стали безногими и пресмыкающимися. Четвёртый или водный род существ произошёл от самых скудоумных неучей, души которых были так нечисты из-за всевозможных заблуждений, что ваятелям тел стало жалко для них даже чистого воздуха и потому отправили их в глубины. Отсюда ведёт начало порода рыб, устриц и вообще всех водяных животных, глубинные жилища которых являют собой возмездие за глубину их невежества». Тенденция к стихийным эволюционным (пусть даже выраженным в фантастической форме) представлениям, присущая ранним греческим философам, была оборвана Аристотелем, внесшим, как вы помните, значительный вклад в развитие биологии, и зоологии в частности. Аристотель выдвинул понятие «лестница существ», расположив всех известных ему животных в иерархическом порядке по степени их совершенства. Однако к эволюционным выводам эта идея Аристотеля не привела. Он постулировал наличие непроходимых границ между всеми видами животных, отрицая возможность изменения видов и их превращения один в другой. Все виды животных, по мнению Аристотеля, существуют неизменно с самого начала бытия мироздания. Эти идеи затем были заимствованы креационистской доктриной и соединены с учением об одномоментном творении всех растительных и животных видов Богом. Утверждение эволюционных идей в биологическом знании затруднялось тем, что у людей не было исторического опыта за переходом одного вида в другой. Поэтому такой переход считался в принципе невозможным. Гибриды, рождавшиеся при скрещивании животных разных видов (например, мулы) часто оказывались бесплодными, и это, казалось бы, подтверждало тезис о невозможности перехода видов. В средневековье и эпоху Возрождения (вплоть до начала 18 в.) господствующая доктрина креационизма практически полностью отвергала все попытки применить принцип развития к анализу органической природы. В 17 в. некоторое значение для формирования принципа развития в биологии имела борьба против теории преформизма, появившейся вследствие накопления знаний о зародышевом развитии организмов. Преформизм как учение утверждал, что индивидуальные организмы претерпевают лишь рост, но не качественное изменение. С точки зрения преформистов, сперматозоид представляет собой лишь уменьшенную до микроскопических размеров копию сложноустроенной взрослой особи. Преформисты разделились на две группы. Первую из них образовали так наз. овисты (М. Мальпиги, Ш. Бонне) утверждали, зародыш находился изначально в яйцеклетке, а мужская половая клетка лишь даёт толчок его развитию. Противоположные позиции в рамках преформизма занимали анимакулисты (к их числу принадлежал основоположник микроскопии А. Левенгук). Они утверждали, что зародыш содержится в сперматозоиде и развивается за счёт содержащихся в яйцеклетке питательных веществ. На основе преформизма сложилась так наз. теория вложений. Согласно этой теории, половые клетки зародышей уже несут в себе зародыши всех последующих поколений.[1] Противоположностью преформизму стала теория эпигенеза. Она утверждала, что зародыш организма претерпевает не только рост, но и развитие. Сторонники эпигенеза справедливо считали, что половые клетки нисколько не напоминают сложившиеся взрослые организмы. Они полагали, что в процессе зародышевого развития происходит последовательное и постепенное новообразование не существовавших до этого органов и частей организма из изначально неструктурированного вещества оплодотворённого яйца. Важнейшие тезисы теории эпигенеза были обоснованы в 17 в. Уильямом Гарвеем, а в 18 в. французским натуралистом Жоржем Бюффоном. Дальнейшие исследования эмбриологии полностью подтвердили правоту теории эпигенеза, а преформистские воззрения к концу 18 в. утрачивают популярность. К середине 18 в. происходит существенный прогресс в распространении эволюционных воззрений на природу. Большой вклад в это внёс упомянутый выше Ж. Бюффон (1707 – 1788). Его перу принадлежит грандиозный труд «Эпохи природы», в котором он излагал свои соображения по поводу возникновения Земли, генезиса жизни, образования растительных и животных видов. Одним из первых Бюффон начал защищать теорию изменчивости видов, считая причинами изменения видов условия внешней среды (климат, пищу). Также он уделял большое внимание скрещиванию как фактору изменчивости видов. Значительным шагом на пути формирования эволюционных идей стала выдвинутая И. В. Гёте (1749 – 1832) теория метаморфоза как мельчайших постепенных изменений, ведущих к появлению новых видов растений и животных. По мнению Гёте, существовали изначальные формы прарастение и праживотное, из которых под влиянием различных внешних факторов появилось всё разнообразие современных растительных и животных видов. Сам Гёте пытался, например, среди ныне существующих растений обнаружить тот вид, который в наибольшей степени мог бы напоминать изначальное прарастение. Кроме того, напомним, Гёте считается одним из основоположников биологической морфологии как учения об органических формах. Первую цельную теорию эволюции применительно к миру животных предложил французский биолог Жан Батист Ламарк (1744 – 1829). Сначала Ламарк занимался ботаникой и выпустил три тома труда «Французская флора» с описанием всех имеющихся на территории Франции растений. В 1790 г. Ламарк переориентируется на исследования животного мира. Итогом зоологических изысканий Ламарка стала вышедшая в 1809 г. работа «Философия зоологии», в которой и было изложено эволюционное учение Ламарка. В этом труде Ламарк распределил всех животных по 6 уровням (от инфузорий до млекопитающих). Ламарк выступил с защитой идей эволюции органического мира. Всё живое развивается, по его убеждению, от простых форм к сложным. Эволюция носит плавный постепенный характер. Ламарк утверждал, что между близкими видами и родами возможны переходы, приводя в качестве примера яйцекладущих млекопитающих ехидну и утконоса. Мы не замечаем подобных превращений из-за краткости рассматриваемого периода. Ламарк исходил из предпосылки, что организмы вынуждены приспосабливаться к изменяющейся окружающей среде ради выживания в ней. Ламарк постулирует, что каждое из живых существ стремится к совершенству и целенаправленным усилием развивает нужные себе органы. В живой природе имманентно наличествует стремление к прогрессу, обусловленное наличием некоей силы, действующей автономно от среды обитания животных. Ламарк вывел ряд законов, которые должны были содействовать объяснению эволюционных процессов. Одним из них был закон упражнения и неупражнения органов, согласно которому для своего выживания животные развивают путём постоянного длительного использования (упражнения) свои органы, доводя их действие до совершенства. В качестве иллюстрации этого закона Ламарк приводил в пример жирафов, которые постепенно стали длинношеими, потому, что они постоянно тренируют свою шею, пытаясь дотянуться до верхних веток деревьев. Также примером действия этого закона можно считать появление у муравьедов длинного языка, потому что те постоянно вытягивают его, пытаясь достать муравьёв из узких отверстий муравейника. Наоборот, кроты под землёй не используют глаза, поэтому органы зрения у них атрофируются вследствие неупражнения. Другим эволюционным законом Ламарка был закон наследования приобретённых признаков. Согласно этому закону, приобретённые в ходе жизни (в т.ч. благодаря упражнению органов) признаки передаются потомству и содействуют совершенствованию вида. Однако этот закон не получил фактического подтверждения, что существенно подорвало значимость учения Ламарка. Книга Ламарка прошла почти незамеченной, поскольку многие положения теории Ламарка казались необоснованными. Особенно резко критиковал учение Ламарка с креационистских позиций Жорж Кювье. До появления эволюционной теории Дарвина книга Ламарка считалась не более чем курьёзом в истории науки. Возрождение теории Ламарка (ламаркизма) оказалось связано с общим распространением эволюционных идей в биологии рубежа 19-20 вв. Неоламаркисты сохраняя основные тезисы своего основоположника продолжают считать главным фактором эволюции имманентное стремление живых форм к совершенству и не приемлют (в отличие от дарвинистов) теорию естественного отбора. Создателем в наибольшей степени признанной на данный момент теории эволюции является английский биолог Чарльз Дарвин (1809 – 1882). В результате многолетнего сбора эмпирического материала (в первую очередь во время кругосветного плавания на корабле «Бигль»), и его осмысления он поставил перед собой задачу объяснения происхождения многообразия существующих видов. Многолетние исследования и размышления Ч. Дарвина увенчались вышедшей в 1859 г. трудом «Происхождение видов путём естественного отбора, или выживание благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», в которой была изложена сформированная Дарвином теория эволюции (дарвинизм). Сам Дарвин был убеждён в том, что современные нам животные виды не являются неизменными и не существовали изначально в той форме, которую мы видим сейчас. Об этом свидетельствовали палеонтологические находки, а также собранные Дарвином и другими натуралистами факты изменений формы животных организмов под воздействием условий окружающей среды. Как известно, Дарвин наблюдал изменение формы клюва галапагосских вьюрков. Однако оставался невыясненным вопрос о главном определяющем факторе эволюционного развития. Дарвин посчитал необоснованным утверждением постулирование Ламарком имманентного стремления живых организмов к совершенству. К разгадке основного фактора эволюции Дарвин пришёл в результате чтения труда Т. Мальтуса «Опыт о законе народонаселения»[2]. Напомним, Мальтус утверждал, что население растёт быстрее, нежели потребляемые им ресурсы; поэтому становится ощутимым недостаток для людей даже самого необходимого, и между людьми должна будет начаться конкуренция за обладание этими благами. Чарльз Дарвин применил эту ситуацию к миру животных. Органические существа инстинктивно стремятся оставить после себя как можно большее потомство, но для своего выживания каждая особь должна бороться за обладание пищей, местом обитания, за возможность участвовать в продолжении рода. Так в теории Дарвина появляется термин «борьба за существование», с помощью которого он стремился объяснить функционирование процесса естественного отбора. Выживают только те особи, у которых каким-то образом появляются полезные для выживания признаки. В дальнейшем эти признаки передаются потомству. Особи, у которых не появились полезные для выживания признаки, вымирают и редко оставляют потомство. Дарвин отвергает ламарковский закон об упражнении или неупражнении органов. Эволюция, по его мнению, обуславливается естественными процессами, а не волевым усилием самих животных. Также к идее естественного отбора Дарвина подтолкнули наблюдения над выведением людьми новых пород домашних животных (искусственный отбор) путём оставления для продолжения рода только тех особей, которые отличались выгодными для человека характеристиками. Природа производит в ходе естественного отбора нечто подобное. Итогом естественного отбора является выживание наиболее приспособленных к среде особей (отнюдь не самых совершенных или сложноорганизованных). Развитие животных и растительных видов диалектически определяется соотношением наследственности и изменчивости, к которым вполне применим закон единства и борьбы противоположностей. Наследственность фиксирует те характеристики особи, которые она сохранила от своих предков, в то время как изменчивость включает в себя всё новое, чем данная особь отличается от своих родителей. Накопление изменений сначала остаётся на количественном уровне (т.е. не меняет существенных свойств), однако рано или поздно приводит к появлению новых видов, т.е. качественному развитию. Непосредственно у Дарвина мы не встретим идеи скачков в развитии, он склонялся к градуалистской модели постепенного развития. Однако после открытия мутаций в начале 20 в. было доказано наличие взрывообразных скачков в эволюции органического мира. В 1871 г. вышла в свет вторая крупнейшая работа Дарвина «Происхождение человека и половой отбор», в которой высказывалась и доказывалась на основе известных тогда археологических находок мысль о происхождении человека от обезьяноподобных предков в результате действия механизма естественного отбора. Дарвинизм стал на рубеже 19 – 20 вв. своеобразной модой, многие биологи, социологи и политические мыслители попытались применить основные принципы этого учения к анализу социальных явлений. Прежде всего, это относилось к борьбе за существование и естественному отбору. Возникает так наз. социал-дарвинизм, представители которого полагали, что общество развивается по тем же законам, что и животный мир. Они в конкуренции между экономическими производителями, в военном противостоянии государств усматривали действие открытых Дарвином законов. Некоторые идеи социал-дарвинизма легли в основу нацистской идеологии. Идеи Дарвина, как по поводу эволюции животных видов, так и по вопросу о происхождения человека, породили один из самых крупных конфликтов между религией и наукой. Дарвинизмом были разрушены важнейшие постулаты креационистской религиозной доктрины христианства (и многих других религий) об одномоментном творении всех видов и их неизменяемости, а также тезис об отсутствии у человека генетического родства с животным миром. Распространение эволюционного учения встречало достаточно долгое время жёсткое сопротивление со стороны консервативных и клерикальных кругов. Достаточно вспомнить о знаменитом «обезьяньем процессе» в США в 1925 г., в ходе которого был осуждён школьный учитель, излагавший на уроках теорию Дарвина. По сути, победа теории Дарвина стала научной революцией в биологии: на смену креационистской парадигме пришла эволюционная. В конце 19 в. перед классической теорий эволюции сохранялся ряд сложностей, одной из которых был так наз. «кошмар Дженкина». Согласно выдвинутому Флемингом Дженкином возражению, случайно появившийся у отдельной особи полезный признак в популяции организмов будет постепенно нивелирован скрещиванием с особями, у которых этого признака не было. Ведь у потомства этот признак уменьшится наполовину, потом ещё наполовину, пока не растворится совсем. До повторного открытия в 1900 г. законов Менделя это возражение Дженкина составляло неразрешимую проблему для последователей Дарвина. Создание теории популяционной генетики объяснило, что признаки наследственности, носителями которых выступают гены, переходят потомству целиком, не раздробляясь. Таким образом, наиболее существенное возражение против эволюционного учения было снято. В 20 в. эволюционная теория Дарвина была усовершенствована с учётом новейших достижений в биологической науке, прежде всего в генетике, молекулярной биологии, палеонтологии, благодаря чему появилась синтетическая теория эволюции. Её основоположником стал Сергей Сергеевич Четвериков (1880 – 1959), выдающийся российский биолог, выпустивший в 1926 г. статью «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики», в которой Четвериков показал совместимость принципов генетики с теорией естественного отбора. В результате деятельности Четверикова и его последователей возникла эволюционная генетика. Идеи обновленной теории эволюции разрабатывали такие отечественные и зарубежные учёные как Н. В. Тимофеев-Ресовский, Ф. Г. Добржанский, Дж. Холдейн, Р. Фишер и др. Выражение «синтетическая теория эволюции» было впервые употреблено Дж. Симпсоном в 1949 г. Согласно синтетической теории эволюции элементарной единицей эволюции считалась не отдельная особь, а локальная популяция особей. Естественный отбор рассматривался в качестве главной причины развития адаптаций, видообразования и происхождения надвидовых таксонов. Вид определялся как система популяций, репродуктивно изолированных от популяций других видов; причём, каждый вид признавался экологически обособленным. Процесс видообразования представлялся в качестве действия генетических изолирующих механизмов, осуществляющихся в условиях географической изоляции. Синтетическая теория эволюции подчёркивала, что виды возникают путём естественного отбора признаков, являющихся генетически детерминированными. К концу 20 – нач. 21 вв. теория эволюции стала признанной практически всеми и разделяется даже многими сторонниками сотворения живых видов Богом. [1] Здесь возможна аналогия с матрёшками, у которых большая фигурка заключает в себе меньшую, эта меньшая – ещё более маленькую и т.д.
[2] О Т. Мальтусе и его идеях см. в ответе на вопрос 74.