Дарвинизм в XX веке

Медников Борис Михайлович

С той же позиции Шмальгаузен рассматривает и стабилизирующий отбор, при котором гибнут все особи с менее устойчивой организацией (вспомните воробьев Бампуса!). В любой популяции энтропия возрастает вследствие мутационного процесса — и отбор, отсекая крайние популяции, поддерживает ее на прежнем уровне.

Было бы очень любопытно проанализировать с этой точки зрения многие эволюционные тенденции — например, возникновение теплокровности. У всех без исключения организмов все реакции, идущие в их теле (в основном за счет распада АТФ), завершаются выделением во внешнюю среду высокоэнтропийных веществ — углекислого газа, воды и аммиака. Помимо этого, выделяется большое количество тепла — это тоже, так сказать, отброс производства. У мелких животных выделение «тепловых шлаков» не составляет проблемы, так как у них относительно большая поверхность по сравнению с

объемом. Но чем крупнее организм, тем выше опасность перегрева. Поэтому самые крупные пресмыкающиеся, в основном ночные и водные, крайне медлительные животные. Они способны, как крокодилы и змеи, к быстрому, стремительному броску на добычу, но не к продолжительному движению, а медлительность черепах даже вошла в пословицу. Исключение — водяные черепахи, но вода лучший теплопроводник, чем воздух.

Лишь птицы и млекопитающие (а также, если вы помните, летающие ящеры) стали утилизировать эти «тепловые отбросы», задерживая теплообмен между телом и средой теплоизолирующим перьевым или шерстным слоем. Но одной теплоизоляции мало — она увеличивает опасность перегрева. Потребовалось создание весьма сложных систем, регулирующих температуру тела; примером могут быть потовые железы млекопитающих. Результатом явилась стабилизация жизненных процессов, повышение автономности от внешней среды — и успех в жизненной борьбе.

Итак, можно заключить, что все организмы в течение жизни поддерживают энтропию своих тел на низком уровне ценой повышения энтропии окружающей среды, и победа в борьбе за существование достается тем видам, которые наиболее эффективно осуществляют этот процесс.

Остается только вопрос — применимо ли второе начало к индивидуальному организму, иными словами — обязательна ли смерть? Надо помнить, что в клетках нашего тела непрерывно происходят мутации, которые вызывают дисгармонию жизненных процессов (старость — это повышение энтропии). Кроме того, я убежден, что в наших генотипах отбором заложен механизм, постепенно, после 50 лет в среднем, начинающий отключать одну защитную систему за другой. Не будь смены поколений, не было бы и эволюции — зачем дети бессмертному существу? А остановка в эволюции в конце концов будет фатальной. Короче, бессмертие индивидов означает смерть вида. Как писал Ф. Энгельс: «Жить значит умирать».

Начало эволюции

Чрезвычайно приятно быть частью этого грандиозного эволюционного спектакля, даже если нам придется считать себя прямыми потомками тошнотворных газов и грозовых разрядов.

X. Шепли

От финиша к старту

Мы рассмотрели проблему прогресса в живой природе. Можно прийти к выводу, что тенденции к увеличению сложности организмов вне зависимости от сложности окружающей среды не существует. Сложность не самоцель, а лишь средство для выживания. Поэтому нельзя отрывать проблему прогресса от проблемы приспособленности, а тем более — противопоставлять их, как это сделал Ламарк. Это лишь две стороны одного процесса, в котором естественный отбор поддерживает нужный для самовоспроизведения уровень сложности, отсекая «генетический шум» — мутации.

Но когда возник этот процесс? Иными словами, как возникла жизнь на Земле и когда факторы эволюции по Дарвину приступили к работе? Где начало естественного отбора?

Нельзя сказать, чтобы эта тайна тайн была уже разгадана. Более того, даже когда мы синтезируем в лаборатории первую живую клетку, у нас не будет никакой уверенности в том, что жизнь на Земле возникла именно этим путем. Но кое-что мы уже успели узнать и пытаемся узнать больше.

Не поможет ли в этом благородная (как ее назвал Дарвин) наука палеонтология? Давайте совершим путешествие к точке старта эволюции. Машиной времени нам послужат труды палеонтологов, а вехами на пути — отложения горных пород, возраст которых удалось установить. Последняя задача не из самых легких. Сведения о точном возрасте и продолжительности геологических эр, эпох и периодов дает лишь изотопный анализ возникших в то время минералов.

Так, известно, что изотоп калия — К⁴⁰ превращается в кальций — Са⁴⁰ с излучением быстрого электрона, а с захватом электрона превращается в инертный газ аргон — Ar⁴⁰. За период около 12,4 миллиарда лет половина наличного

калия претерпевает эти превращения. Определив в минерале процентное соотношение калия к кальцию или калия к аргону, можно рассчитать возраст данного куска породы. Для той же цели служит рубидий — Rb⁸⁷, превращающийся в стронций, а также известные всем уран и торий. Принцип метода прост; однако чем проще принцип, тем, как правило, сложнее его материальное воплощение. Беда в том, что многие продукты радиоактивного распада «утекают» из тех минералов, в которых они образовались. Далеко не каждый камень годится для определения возраста. Поэтому некоторые останки организмов с достаточной точностью датировать не удается. И тем не менее геохронология за последние годы сделала заметные успехи.

Без сомнения, большинство читателей знакомо со многими популярными и фантастическими книгами по палеонтологии (особенно с прекрасным романом В. А. Обручева «Плутония»). Палеонтологи воскресили удивительный мир вымерших существ — первобытных людей, чудовищных зверей третичного периода, исполинских ящеров мезозойской эры, дремучие леса каменноугольного периода и первые невзрачные растеньица, росшие по берегам девонских морей. Чем дальше мы будем отходить от современности, тем беднее и примитивнее будет и флора и фауна. Однако и в кембрийском периоде, около 500 миллионов лет назад, в морях существовала еще обильная, хотя и не очень разнообразная флора и фауна, состоящая не только из бактерий и сине-зеленых водорослей, но и из высших организмов, клетки которых имеют оформленное ядро: губок, археоциатов и кишечнополостных, членистоногих, морских лилий и моллюсков. Не найдем мы в кембрийских отложениях лишь останки хордовых животных, но несомненно, предшественники их, похожие на доживших до нашего времени ланцетников, уже существовали.

Стоит лишь, однако, опуститься в глубину времен до 570–600 миллионов лет, как вся картина резко меняется. Докембрийские отложения в палеонтологическом отношении оказываются пустыми. Этот период Земли не зря называют криптозоем — эпохой скрытой жизни. Ясно, что жизнь на Земле в то время была — было б абсурдом считать, что разнообразный мир кембрия возник как по мановению волшебной палочки. Однако находки можно буквально пересчитать по пальцам.

К докембрию относятся загадочные останки, по-видимому, водорослей, из отложений Прибалтики. Находки докембрийских животных еще более редки. Расчеты, основанные на предположении о постоянстве скорости эволюции, дают дату периода возникновения многоклеточных животных около 750 миллионов лет до нашего времени. Но вряд ли это так. В отложениях с возрастом более одного миллиарда находят если не самих животных, то следы их жизнедеятельности: норки каких-то роющих червеобразных организмов, окаменевшие экскременты животных-илоедов (получившие от палеонтологов звучные латинские наименования — катаграфии и вермикулитесы).

Кишечнополостное (коралл «морское перо») из отложений Эдиакары (полтора миллиарда лет). Очень близкие формы распространены в морях по всей земле и сейчас.

Запомните название — Эдиакара. В этой пустынной местности к северу от австралийского города Аделаиды найдены останки древнейших (пока древнейших) животных нашей планеты. Полтора миллиарда лет назад на этом месте было мелкое море, которое населяли разнообразные медузы и сидячие кишечнополостные «морские перья» — близкие родственники кораллов, но еще без скелета. Скелет будет «изобретен» природой без малого миллиардом лет позже. Жили там, по-видимому, и весьма примитивные членистоногие (тоже без прочного хитинового панциря), предшественники иглокожих и погонофор, плоских червей и примитивнейшие моллюски.

1600 миллионов лет загадочным останкам из сланцев Финляндии, описанным под названием Корициум загадочный. Выглядят они как кульки из углистого вещества, слоистые на срезе, до 40 см в длину. Об их происхождении до сих пор идут споры. Одно несомненно: углерод корициумов органического происхождения. Это удалось установить по распределению изотопов. Углерод имеет два стабильных изотопа: С¹² и С¹³. Организмы предпочтительно используют более легкий, поэтому для их останков характерно высокое отношение С¹² к С¹³. На сей день корициум — древнейший известный организм Земли, у которого клетки, кажется, имели настоящие ядра.