Конкуренты теории естественного отбора

Теория естественного отбора, предложенная Дарвиным и развитая затем его последователями, на сегодняшний день считается лучшей эволюционной теорией, объясняющей существование организованной сложности нашего мира. Но, может быть, есть альтернативные теории, могущие сделать это ничуть не хуже? Рассмотрим их.

Ламаркизм был предложен в начале девятнадцатого века, до выхода трудов Чарльза Дарвина. Шевалье де Ламарк был одним из интеллектуалов 18 века, склонявшихся в пользу эволюции. Он предложил лучший теоретический механизм эволюции своего времени, хотя в его высказываниях была доза мистики. Например, он говорил о борьбе за существование животных, словно они сознательно желали эволюционировать.

Рассмотрим те элементы ламаркизма, которые, на первый взгляд, имеют шанс поспорить с дарвинизмом. Этих элементов два: наследование приобретённых характеристик и принцип использования-неиспользования.

Принцип использования-неиспользования гласит, что те части тела организма, которые активно используются, становятся больше. Те же части, которые не используются, имеют склонность к усыханию. Это верный наблюдаемый факт - когда вы упражняете конкретные мышцы, они растут; мышцы, не используемые, съёживаются. Исследуя тело человека, мы можем сказать, какие мышцы он использует, а какие нет. Мы даже способны предположить его профессию или способ отдыха.

Мышцы - это не единственные части тела, которые откликаются на использование таким образом. Гуляя босиком, вы приобретёте более жесткую кожу на ступнях. Руки фермера мозолистые, жёсткие от долгой работы на открытом воздухе.

Вследствие прямой экспозиции солнечного света или её отсутствию у людей развивается тот цвет кожи, который позволяет им лучше выживать в конкретных локальных условиях. Излишнее солнечное облучение опасно. Недостаток солнечного света ведёт к дефициту витамина D и рахиту. Коричневый пигмент меланин, синтезирующийся под влиянием солнечного света, образует экран, защищающий глубокие ткани от вредного воздействия излишнего солнечного света. Если загорелый человек переезжает в менее солнечную местность, меланин исчезает, и тело получает возможность извлечь пользу из более скудного солнечного света.

Теперь обратимся к другому принципу ламаркизма - приобретённые характеристики будут унаследованы будущими поколениями. Все факты свидетельствуют, что эта идея просто ложна, но большую часть истории она полагалась истинной. Ламарк не изобретал её, а просто принял. До начала 20 века эта теория наследственности доминировала даже среди серьёзных биологов. В неё верил сам Дарвин, но его эволюционная теория абстрагировалась от конкретики механизмов наследования, поэтому эта теория наследования не связана с Дарвином в наших умах.

Если связать воедино наследование приобретённых признаков и принцип использования-неиспользования, получится то, что напоминает хороший рецепт эволюционных усовершенствований. Именно этот рецепт обозначается эволюционной теорией Ламарка. Если последовательные поколения, ходя босиком по грубой земле, повышают жёсткость своих ступней, то, как гласит эта теория, каждое следующее поколение будет обладать чуть более жёсткой кожей, чем предыдущее. Каждое поколение будет иметь преимущество над предшествующим. В конце концов, младенцы будут рождаться с уже жёсткими подошвами (что действительно так, но по другой причине).

Весь эволюционный прогресс, согласно ламаркистский теории, отвечает этой схеме. Животное стремится к тому, что ему нужно. В результате те части тела, которые используются в этом стремлении, изменяются в соответствующем направлении. Это изменение наследуется следующим поколением, чем и достигается процесс. У этой теории есть преимущество, заключающееся в её нарастающем характере. А это принципиальный компонент любой эволюционной теории.

Однако теория Ламарка содержит ряд ошибочных суждений.

Предположение о наследовании приобретённых характеристик ложно в отношении всех изученных форм жизни. Передаваться по наследству могут только те признаки, которые обусловлены геномами родителей. Приобретенные признаки не могут наследоваться, т.к. они не вносят изменения в геном.

Даже если бы предположения ламаркистский теории были бы истинны, то эта теория в принципе неспособна объяснить эволюцию адаптивной сложности. Ламаркизм, как потенциальный конкурент дарвинизму, был обречён с самого начала.

Идея нейтралистской теории состоит в том, что мутации, порождающие альтернативные версии генов, нейтральны с точки зрения естественного отбора. Нейтралисты полагают, что подавляющее большинство эволюционных изменений на уровне молекулярной генетики являются случайно-нейтральными для естественного отбора.

С точки зрения адаптаций нейтральная мутация может даже не существовать, потому что естественный отбор не может её увидеть. Но когда мы интересуемся другими аспектами эволюции, например, скоростью эволюции различных линий, то нейтральные мутации вызовут у нас живой интерес.

Нейтрализм соглашается с тем, что за все адаптации ответственен естественный отбор. Он говорит лишь, что большая часть эволюционных изменений - это не адаптация. Нейтральная эволюция не может порождать адаптивные усовершенствования по той простой причине, что нейтральная эволюция по определению случайна, а адаптивное усовершенствование не случайно.

Опять же мы не сумели найти альтернативу дарвиновский отбору как объяснению той особенности жизни, которая отличает её от не-жизни, а именно - адаптивной сложности.

В начале 20 века, когда впервые был назван феномен мутации, её расценивали не как необходимую часть дарвиновский теории, а как альтернативную эволюционную теорию. Мутационисты полагали, что новый вид всегда порождается единственной главной мутацией, большая часть вариаций внутри вида была негенетической. Отбор, по их мнению, играл в лучшем вспомогательную роль в эволюции, а реальной созидательной силой были сами мутации. Менделевская генетика воспринималась не как главная опора дарвинизма (как сегодня), а как антитеза ему.

Мутация необходима эволюции, но не достаточна. Мутационисты полагали, что у тела есть присущая склонность изменяться в одних направлениях охотнее, чем в других, но они оставили открытым вопрос о том, как тело могло бы "знать" какие изменения будут хороши для него в будущем. Эволюционное изменение в намного большей степени, чем можно ожидать от случайности, является усовершенствованием. Проблема со случайными мутациями, как единственной эволюционной силой (без отбора) формулируется просто: откуда случайная мутация "знает", что для животного будет хорошо, а что - нет? Из всех возможных изменений, которые могут происходить в организме, огромное большинство их будет делать его хуже. Только крошечное меньшинство изменений будет делать его лучше. Всякий, желающий доказать, что мутация без отбора является движущей силой эволюции, должен объяснить, как получается так, что мутации склонны улучшать организмы. Благодаря какой внутренней мудрости тело выбирает мутации в направлении улучшения, а не ухудшения?

Конечно, во многих отношениях мутации не случайны.

Во-первых, мутации вызываются определёнными физическими событиями. Они бывают индуцированы так называемыми вредными "мутагенами": рентгеновские, космические лучи, радиоактивные вещества, различные химикалии и даже другие гены, называемые "генами-мутаторами".

Во-вторых, не все гены мутируют с равной вероятностью. Каждый локус хромосомы имеет характерную для него частоту мутаций. Эти частоты измерены при нормальных условиях. Если присутствуют мутагены, то нормальные частоты мутаций повышаются.

В-третьих, в каждом локусе хромосомы мутации в одном направлении могут быть более вероятны, чем в обратном. Это является причиной такого феномена, как "давление мутаций", который может иметь эволюционные последствия. Например, две формы молекулы гемоглобина, форма-1 и форма-2, селективно нейтральны в том смысле, что оба одинаково эффективно переносят кислород в крови. Тем не менее, мутации от 1-й ко 2-й форме более обычны, чем мутации от 2-й к 1-й. В этом случае давление мутаций будет приводить к тому, что форма-2 будет более обычной, чем форма-1. Мутационное давление считается нулевым, если частота прямой мутации точно уравновешивается частотой обратной мутаций.

Однако все три вида реальной неслучайности бессильны сместить эволюцию в сторону адаптивного усовершенствования. Они не дают гарантий того, что мутация будет улучшать организм.

Мутация случайна в отношении адаптивного преимущества, хотя и неслучайна во всех других смыслах. Лишь отбор направляет эволюцию в направлениях, которые неслучайны относительно совершенствования. Мутационизм не просто не прав фактически. Он в принципе неспособен объяснить эволюцию усовершенствований.

Сторонники теории "движения молекул" полагают, что могут объяснить всю эволюцию без естественного отбора.

Рассмотрим эту теорию на примере эволюции такого сложного органа, как глаз. Допустим, требуется 1000 шагов эволюции, чтобы создать глаз из ничего. Это означает, что необходима последовательность 1000 генетических изменений, чтобы трансформировать голый участок кожи в глаз.

Как мы объясним тот факт, что лишь правильный набор из 1000 шагов привёл к созданию глаза, каким мы его знаем? Объяснение при помощи естественного отбора в простейшей форме таково. На каждом из 1000 шагов мутации предложили множество альтернатив, из которых только одна была одобрена, потому, что она способствовала выживанию. 1000 шагов эволюции отражают 1000 последовательных точек выбора, в каждой из которых большая часть альтернатив вела к смерти. Адаптивная сложность современного глаза - это конечный продукт 1000 успешных внесознательных актов отбора. На этом пути было 1000 точек разветвления и в каждой из них выжившие были теми, кто случайно выбрал поворот, который вёл к улучшенному зрению. Обочина жизни усыпана мёртвыми телами выбравших ошибочный поворот в каждой из 1000 последовательных точек выбора. Глаз, который мы знаем - это конечный продукт последовательности 1000 успешных актов селективного отбора.

Объяснение теории "движения молекул" следующее. Не имело значения, какой выбор делала линия на каждом шаге. Она нашла бы полезное применение каждому получившемуся органу. Каждый шаг был случайным. Например, в шаге 1, случайная мутация распространилась по виду. Так как полученная характеристика была функционально случайна, она не помогала выживанию животных. Но вид начал искать себе новое место в мире или новый образ жизни, где они могли бы использовать эту новую случайную особенность, которую обрели их тела. Найдя эту новую окружающую среду, которая бы отвечала новой случайной части их тел, они жили так некоторое время, пока не возникла новая случайная мутация и вновь не распространилась по виду. Теперь вид должен рыскать по миру в поисках нового места или образа жизни, где он мог бы жить с этой новой случайной частицей, и когда он нашёл бы его, шаг 2 был закончен. Затем на третьем шаге случайная мутация опять распространилась по виду и так далее - до 1000 шага, в конце которого, глаз, как мы его знаем, был бы сформирован.

На первый взгляд эта идея обладает определённым правдоподобием, но оно проистекает от поверхностной симметричности с естественным отбором. Естественный отбор предполагает, что окружающая среда навязывается виду, и выживают те генетические варианты, которые лучше всего приспособлены к этой окружающей среде. Навязывается именно среда, а вид развивается, чтобы приспособиться к ней. Теория "движения молекул" переворачивает всё с ног на голову. Именно природа вида "навязывается" превратностями мутаций и других внутренних генетических сил. Вид затем располагается в том элементе множества всех окружающих сред, где лучше всего удовлетворяется его навязываемая природа.

Непродуманность идей предстаёт во всей красе когда, мы переходим к числам. Сущность в том, что на каждом из 1000 шагов не имеет значения, на какой путь вид повернёт. Каждое новшество, которое получил вид, было случайно, и вид затем нашёл окружающую среду, которая удовлетворила бы её, независимо от того, какую из ветвей выберет вид в каждом разветвлении пути. Всего было 1000 точек ветвления. Если каждая точка ветвления есть простое раздвоение (самый простой вариант, когда мутация может породить только 2 альтернативы), то общее количество годных для жизни окружающих сред, которые в принципе должны существовать, чтобы схема была работоспособна, есть 2 в степени 1000. Это число можно записать как единицу с 301 нулём после неё. Это намного больше, чем общее число атомов во всей вселенной.

Этот конкурент естественного отбора не мог работать никогда в течение времени. Этот вывод существенно не меняется, если бы мы снизим начальное предположение о необходимости 1000 шагов для построения глаза до 100 шагов, чего, вероятно, недостаточно. Множество возможных годных для жизни окружающих сред будет более единицы с 30 нулями.

Следует объяснить, почему теория естественного отбора устойчива к ниспровержению аналогичной версией "аргумента больших чисел". Все возможные животные, могущие возникнуть за 1000 эволюционных шагов, взгромоздятся на гигантском дереве, которое будет ветвиться и ветвиться, и в конце концов общее число кончиков веточек составит единицу с 301 нулём. Любую фактическую эволюционную историю можно будет представить одной из троп по этому дереву. Из всех этих мыслимых эволюционных троп фактически реализовывалось лишь ничтожное меньшинство. Естественный отбор - это процесс, способный прокладывать тропы по дереву всех мыслимых животных, отыскивая лишь жизнеспособное меньшинство их. Теория естественного отбора не может быть атакована "аргументом больших чисел" потому, что сущность теории естественного отбора состоит в отсечении абсолютного большинства ветвей дерева. Он выбирает путь по дереву всех мыслимых животных, избегая почти бесконечного большинства бесплодных ветвей - животных с глазами на подошвах ног и т.д., которых теория "движения молекул", следуя своей логике, обязана одобрить.

Это теория о том, что жизнь была сотворена, либо её эволюция направлялась сознательным Творцом. У всех этих мифов есть общее - они базируются на сознательных намерениях тех или иных сверхъествественных существ - духов или богов.

Современные теологи давно оставили веру в мгновенное творение. Свидетельства в пользу эволюции стали слишком неопровержимыми. Но теологи проносят бога через чёрный ход: они предоставляют ему некоторую надзирающую роль над курсом, взятым эволюцией, либо влияние на ключевые моменты эволюционной истории (особенно, конечно, человеческой эволюционной истории) или даже более всестороннее вмешательство в ежедневные события, в целом и составляющие эволюционные изменения.

Недостаток таких верований в том, что они постулируют изначальное существование того главного феномена, который, собственно, и требуется объяснить - организованной сложности. Уже одно то, что теория эволюции объясняет, как организованная сложность может возникнуть из девственной простоты, делает эволюцию такой изящной теорией.

Если мы хотим постулировать божество, способное к разработке всей организованной сложности в мире, будь то мгновенно или посредством эволюции, то мы должны постулировать божество изначально очень сложным. Креационисты просто постулируют уже существующее существо потрясающего интеллекта и сложности. Если мы готовы позволить себе постулировать организованную сложность, не предлагая её объяснений, мы могли бы с тем же успехом просто постулировать существование жизни в том виде, каком мы знаем.

В 1983-84 годах российский учёный, специалист в области статистической физики и физики плазмы Ю.Л. Климонтович сформулировал и доказал S-теорему, которая доказывает способность открытой системы к самоорганизации и усложнению в неравновесной среде. Простыми словами, возможность самоусложнения материи математически доказана. Формирование человеческого сознания от биологических истоков, эволюция живой природы по дарвиновским принципам, эволюция вещества из неживой формы в живую (абиогенез), происхождение более сложных молекул из более простых, происхождение атомов из элементарных частиц и т.д. - это частные случаи самоусложнения материи. Никаких запретов для поэтапной самосборки живого организма из химических элементов, рождённых в недрах взорвавшихся звёзд, попросту нет. Шах и мат креационизму.

Все рассмотренные теории создают впечатление, что являются альтернативами дарвинизму. Но при более близком рассмотрении все они оказываются ему не конкурентами. Теория эволюция нарастающим естественным отбором - единственная, способная объяснить существование организованной сложности нашего мира.