Случайный и нарастающий естественный отбор

Последняя редакция 16.12.2022

В книгах и передачах можно услышать слова, что "факты молекулярной физики, генетики и биохимии доказывают невозможность случайного происхождения живых существ" и "вероятность случайного синтеза молекулы ДНК равна" очень и очень маленькой величине.

Да. Вероятность случайного появления действительно ничтожно мала. Но почему надо рассматривать появление статистически невероятного объекта (молекула ДНК, глаз, ухо, крыло) как одиночное, единовременное событие?

Нужно понять различие между "одноразовым" и "нарастающим" отбором. Случайное совпадение - это одноразовый отбор, при котором каждая новая "попытка" делается "с нуля". При нарастающем отборе новая "попытка" делается на основе уже существующей "конструкции". Если бы эволюционный прогресс полагался на одноразовый отбор, то он никогда и нигде не имел бы места.

В книге Ричарда Докинза "Слепой часовщик" приводится следующая аналогия. Возьмем фразу из Шекспира "METHINKS IT IS LIKE A WEASEL". В ней 28 символов. Пусть наш алфавит состоит только из 26 заглавных английских букв и пробела - всего 27 символов. Оценим вероятность того, что некий генератор (в книге предлагается использовать обезьяну за печатной машинкой) случайно сгенерирует эту фразу. На первой позиции строки возможен любой из 27 символов, включая пробел. Шанс, что это будет "M", 1 из 27. Шанс, что вторая буква будет "E", также 1 из 27, а шанс, что первые две буквы будут "ME", равен их произведению: (1/27) х (1/27) = 1/729. Шанс на то, что первое слово будет "METHINKS" - это шанс появления каждой буквы на своем месте, т.е. (1/27) х (1/27) х ... и так далее 8 раз, что составляет 1/282 429 536 481. Шанс на получение всей фразы из 28 символов, есть (1/27), умноженное само на себя 28 раз. Это очень маленький шанс, примерно 1 из 10000 миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов. Искомую фразу придется ждать очень долго, не говоря уже обо всем произведении Шекспира, откуда она взята.

Так долго получается в случае одноразового отбора случайной вариации. Теперь рассмотрим нарастающий отбор. Мы снова используем генератор, но внесем в него изменение (автор книги написал небольшую компьютерную программу). Он, как и раньше, начинает, выбирая случайную последовательность из 28 букв:

WDLMNLT DTJBKWIRZREZLMQCO P

Однако теперь он "размножает" эту случайную фразу. Он реплицирует ее неоднократно, но с некоторой вероятностью случайной ошибки - "мутации" при копировании. Генератор исследует мутировавшую фразу-потомка и выбирает ту, которая более всего (хотя бы чуть-чуть) походит на искомую фразу. Например, ту, в которой больше совпадающих букв на одинаковых местах с исходной фразой.

В данном случае в первом поколении победила фраза:

WDLTMNLT DTJBSWIRZREZLMQCO P

Улучшение неочевидное. Но процедура повторилась, и снова мутировавший "потомок" "вывелся" от последней фразы, и отобран новый "победитель". И так поколение за поколением. При этом "мутация" может происходить в любой позиции, даже в той, которая на предыдущем шаге приблизила "потомка" к оригиналу. Такие "потомки" не будут участвовать в дальнейшем "размножении", т.к. "мутации" не приближают их к оригиналу, а отдаляют.

После 10 поколений, фраза, выбранная на роль "производителя" была такой:

MDLDMNLS ITJISWHRZREZ MECS P

А вот что было после 20 поколений:

MELDINLS IT ISWPRKE Z WECSEL

Здесь уже можно заметить некоторого подобия искомой фразе. В 30-м поколении в подобии можно уже не сомневаться:

METHINGS IT ISWLIKE B WECSEL

На 40-м поколении мы в одной букве от цели:

METHINKS IT IS LIKE I WEASEL

И вот цель, наконец, достигнута в 43-м поколении.

Второй прогон начался с фразы:

Y YVMQKZPFJXWVHGLAWFVCHQXYOPY

Результаты прогона были таковы (приводится каждое десятое поколение):

Y YVMQKSPFTXWSHLIKEFV HQYSPY

YETHINKSPITXISHLIKEFA WQYSEY

METHINKS IT ISSLIKE A WEFSEY

METHINKS IT ISBLIKE A WEASES

METHINKS IT ISJLIKE A WEASEO

METHINKS IT IS LIKE A WEASEP

Конечная цель достигнута в поколении 64.

Третий прогон начался с фразы:

GEWRGZRPBCTPGQMCKHFDBGW ZCCF

и достиг результата в 41-м поколении селективного "размножения".

Конечно, жизнь не такова. Эволюция не имеет никаких долговременных целей и не существует никакого финального совершенства, которое могло бы служить критерием отбора. В реальной жизни критерий для отбора всегда краткосрочен - это простое выживание или, строже говоря, рождение потомства. То, что выглядит как движение к достижению какой-то отдаленной цели, на деле всегда побочное следствие многих поколений краткосрочного отбора. Эволюция никого не тянет к развитию куда-то. Эволюция в живом мире - это просто статистика выживаемости и передачи своих генов потомству.

Нарастающий естественный отбор не имеет долговременных целей.

Что показывает нам приведенный пример? Во-первых, нарастающий отбор гораздо эффективнее случайного. Во-вторых, его последствия выглядят очень похожими на творческую интеллектуальную деятельность, что может дать кажущееся ощущение некоей конечной цели, определенной свыше.

Нарастающий отбор гораздо эффективнее случайного. Его последствия выглядят очень похожими на творческую интеллектуальную деятельность, что может дать кажущееся ощущение некоей конечной цели, определенной свыше.

Рассмотрим еще один пример. Ген - это последовательность из нескольких сотен молекул аминокислот. Всех аминокислот, используемых в геноме - 20. Таким образом, генный "алфавит" состоит из 20 "букв". Пусть некий условный ген состоит из 100 аминокислот. Тогда всевозможных вариантов этого гена будет 100 х 20 = 2000, потому что на каждом из 100 мест может находиться любая из 20 "букв".

Но одни молекулы легко соединяются друг с другом и образуют прочную связь. Другие молекулы образуют связь, но эта связь легко разрушается. Наконец, некоторые молекулы вообще не образуют связи друг с другом. Возможность установления связи и ее прочность зависят от химических, а точнее физических (и даже квантовых, потому что молекулы состоят из атомов) свойств веществ. Подробно об этом можно прочитать в книге Майкла Файера "Абсолютный минимум. Как квантовая теория объясняет наш мир".

Пусть аминокислота 1 легко и прочно связывается с аминокислотой 2, с аминокислотой 3 образует непрочную связь, а с аминокислотой 4 вообще не связывается. Что это означает? То, что в нашем условном гене будут присутствовать связи 1-2 и не будут присутствовать связи 1-3 и 1-4.

Если определить общее количество возможных с точки зрения химии и физики комбинаций из 20 аминокислот друг с другом, то вариантов 100-буквенного гена будет гораздо меньше изначальных 2000.

Рассматривая такие макрообъекты, как глаз, ухо, крыло, можно услышать вопрос: какая польза от 5, 10, 15 процентов зрения или слуха? Ответ прост: даже 5% зрения лучше полной слепоты. Потому что 5% зрения дает возможность хотя бы в общих чертах увидеть опасность и принять меры, чтобы ее избежать. 10% зрения дает возможность лучше различать опасности окружающего мира и лучше реагировать на них. 25% уха позволит отличить шаги крадущегося хищника от общего шумового фона. 50% крыла не позволяет полноценно летать, но перелет на соседнее дерево - это спасение от хищника или расширение кормовой области. И т.д. И вовсе не очевидно, что глаз, ухо и крыло в том виде, каком мы их знаем, это верх совершенства.

Мы доверяем врачам, когда речь идет о здоровье. Мы доверяем архитекторам и строителям, когда речь идет о постройке дома. Мы доверяем автомеханикам, когда речь идет о ремонте машины. Так что мешает нам доверять биологам, когда речь идет о вопросам эволюции?

К сожалению, верующие зачастую не верят в эволюцию и ее доказательства. Они упорно продолжают настаивать, что "случайное появление клетки невозможно", хотя это и так никто не отрицает. Им подавай мгновенное превращение мухи в слона. Или хотя бы обезьяны в человека. А мы зададим встречный вопрос. Предъявите, пожалуйста, нам пример установленного факта творения какого-нибудь животного из ничего. А лучше целого мира. Есть документальные свидетельства, видеозаписи, проверенные несколькими независимыми друг от друга комиссиями по борьбе с лженаукой?

Таким образом, все, что мы видим вокруг, возникает вовсе не благодаря слепому случаю и единовременному появлению, а благодаря нарастающему естественному отбору с учетом законов физики нашего мира.