Опасная бритва Оккама - Переслегин Сергей Борисович (читать хорошую книгу полностью TXT) 📗
Сейчас мы понимаем, что эта модель не работает.
Во-первых, для приготовления «бульона» отчаянно не хватает времени. Собственно, для производства спирали ДНК методом случайного синтеза ничтожно малым кажется даже возраст Вселенной (по современным представлениям, 18 миллиардов лет). Но после того, как были обнаружены следы жизни возрастом 3,8 миллиарда лет при датировке древнейших горных пород в 4,2 миллиарда лет, иллюзии на этот счет исчезли окончательно. Жизнь появляется на Земле одновременно с водой, так что ни о какой эволюции «первичного бульона» не может быть и речи.
Во-вторых, возникнуть должна была не ДНК, не клетка, не «первобактерия», но устойчивая, замкнутая относительно органического вещества экосистема: гетеротрофы и автотрофы, соединенные в пищевую цепь. В противном случае накопленная в «бульоне» органика за геологически ничтожное время утилизируется возникшими организмами (для гетеротрофов конечными продуктами будут углекислый газ и вода, для автотрофов – нерастворимые высокоуглеродные соединения), после чего эти организмы вымирают, и жизнь необходимо создавать заново.
Наконец, в третьих, органический синтез смешивает оптические изомеры, в то время как жизнь на Земле «хирально чиста» – состоит только из левовращающих аминокислот и правовращающих Сахаров.
Последнее обстоятельство ставит под сомнение и гипотезу космического происхождения жизни: метеоритное органическое вещество кирально симметрично.
Таким образом, на сегодняшний день не существует сколько-нибудь разумной рабочей гипотезы, позволяющей объяснить биогенез и «запуск» механизма биологической эволюции.
1
Представления о самом эволюционном механизме, как уже отмечалось, практически не изменились за последние полвека. Считается, что:
• наследуется только генетическая информация;
• видогенез носит мутационный характер, то есть новые признаки возникают вследствие модификации исходного генома каким-то внешним воздействием (радиоактивное излучение, химические вещества);
• мутации стохастичны;
• благоприятные для выживания вида мутации закрепляются механизмом естественного отбора.
Не будет преувеличением сказать, что научное сообщество разделено на два лагеря по признаку отношения к этой группе аксиом. Большинство биологов считают их истиной в последней инстанции. Напротив, те представители точных наук, которые интересовались теорией эволюции, хотя бы на любительском уровне, подозревают, что предложенный механизм видообразования работать не может (по крайней мере, если речь идет не об эволюции простейших).
Начнем с того, что естественный отбор носит, несомненно, статистический характер: благоприятный признак повышает долю выживших и давших потомство индивидуумов. Однако статистические законы не применимы даже к человеческому сообществу, тем более они не должны «работать» в популяциях меньшей численности. Так что, с формальной точки зрения, механизмом естественного отбора можно объяснить только эволюцию простейших.
Это замечание носит в известной степени казуистический характер: пример С. Лема с «эволюционной эстафетой» выглядит вполне убедительным даже при численностях порядка сотен особей. Но (внимание!) если стохастичен не только естественный отбор, но и мутагенез, благоприятный признак первоначально появится только у одного индивидуума. Даже если новый «благоприятный» ген доминантен, это ничего не меняет: ни один математик, находящийся в здравом уме, не применит статистический механизм естественного отбора к единичному случаю. Иными словами, мутации, даже самые благоприятные, в момент своего возникновения не дают никаких видообразующих преимуществ.
Следующая проблема возникает в связи со стохастичностью самих мутаций. «Генетический мониторинг» привел врачей к твердой уверенности, что благоприятных мутаций не бывает: всякое повреждение генома приводит к болезни, обычно очень тяжелой. Вряд ли это должно удивлять. Представьте себе развернутую на приборной доске сложную электрическую схему (например, лампового цветного телевизора). Будем случайным образом капать на нее расплавленным оловом, разрушая одни соединения и создавая другие (аналог мутагенного воздействия). Испортить схему таким образом очень просто, но вот «перевести ее с метрового на дециметровый диапазон» вам вряд ли удастся.
Проблема в том, что число значимых признаков весьма велико, генетические последовательности очень длинны, и информация в них «запакована» нелинейным способом. При таких условиях стохастический видогенез требует очень больших времен, сравнимых с возрастом Вселенной, в то время как палеонтологическая летопись свидетельствует о возможности очень быстрой эволюции – примером тому взрывное видообразование млекопитающих в начале кайнозойской эры.
Интересно, что очень грубая модель(сотня признаков, несколько десятков элементов генетического кода, однозначная зависимость между «геном» и «признаком») эволюционирует очень правдоподобно209, причем нетрудно подобрать параметры модели, при которых реализуются наблюдаемые темпы эволюции.
209 Это было использовано в целом ряде компьютерных игр.
Еще одной проблемой классической теории эволюции является неравномерный характер видообразования. Для объяснения «эволюционных взрывов» был выдвинут целый ряд предположений, среди которых, как обычно, фигурирует непосредственное вмешательство Божие в форме близких вспышек Сверхновых.
Критику «классической теории эволюции» можно продолжать и далее. Следует, однако, сказать прямо, что альтернативного механизма пока не предложено. Применение к эволюционному процессу аппарата теории систем позволило получить ряд любопытных результатов, но все они носят «гомеостатический характер», то есть описывают устойчивость, а не изменчивость экосистем.
2
В связи с проблематикой «Суммы технологии» представляет интерес системный подход к эволюции Homo Sapiens.
После основополагающих работ Римского клуба возникла тенденция противопоставлять Человека и Природу, рассматривая человеческую деятельность, как нечто безусловно враждебное биоте. Такой подход, разумеется, не оправдан: структурность человеческой популяции меньше, нежели структурность Природы в целом, поэтому Человек есть не управляющий, а управляемый фактор эволюции. Иными словами, вовсе не Человек «эксплуатирует» Природу, «выжимая из нее все соки». Напротив, Природа использует Человека для решения некоторого специфического круга проблем, которые оказались неразрешимыми для «неразумного» (выразимся точнее: не создающего техносферу) крыла биоты.
Любой биогеоценоз (в том числе – глобальный биогеоценоз, охватывающий всю Землю) стремится к нулевому балансу в обмене с окружающей средой по веществу и минимальному обмену по энергии. В больших масштабах времени это приводит к включению любых невосполнимых ресурсов (пока не будем относить к таковым ресурсам солнечное излучение) в общий биологический круговорот, то есть к много-(бесконечно-)кратному использованию этих ресурсов.
Однако за все предшествующие эпохи, периоды, эры и зоны природе не удалось добиться замкнутости циклов по кислороду и углероду. Известно, что практически весь кислород на Земле имеет биогенное происхождение. «В норме» кислород, выделяющийся во время фотосинтеза, расходуется на дыхание и окисление продуктов распада (в этом можно усмотреть содержание «кислородной революции» с точки зрения стремления биоты к замкнутым циклам: анаэробная жизнь носила принципиально незамкнутый характер и сравнительно быстро привела к необратимому отравлению среды обитания свободным кислородом). Однако, если продукты распада выводятся из обратимой реакции дыхания – фотосинтеза за счет угле- и нефтеобразования, в атмосфере начинает расти количество кислорода, в то время как углерод и высшие углеводороды накапливаются в захоронениях, навсегда выключаясь из процессов биологического кругооборота.
