|
|
Страница 33 - Разум природы и разум человека - А.М. Хазен - Философия как наукаЕстественный отбор в своей классической форме и участие в нём случайностей обычно иллюстрируют схемами типа рис. 3.1. Дан некоторый биологический вид живых существ, возникший по не объяснённым причинам. Его характеризует набор определяющих признаков (ось абсцисс на рис. 3.1). Это может быть объём и метаболизм мышечной массы, определяющий скорость бега. Или размер хвоста павлина, для существования которого трудно обнаружить явное предназначение.
Естественный отбор заключается в том, что какие-то из индивидуумов, параметры которых по данному признаку отвечают заданным интервалам на оси абсцисс (отсчитанным от положения на ней максимума кривой), дают меньше потомства (эти интервалы выделены на рис. 3.1 более жирной линией на оси признаков и вертикальной чертой). Понятие – дают меньше потомства – отнюдь, далеко не просто, хотя в дарвинизме об этом если и упоминают, то скорее как исключения. Поясню его более полно и в терминологии этой работы. Представитель новой таксономической градации возникает на основе принципа максимума производства энтропии (информации). Он должен только выжить. Для этого существенна абсолютная скорость размножения, задающая производство энтропии в той её части, которая зависит от общей численности N. Но именно этот случай относится к тем, которые не могут быть описаны в терминах дарвинизма.
Например, для крыс плодовитость есть условие выживания как вида, но для тигров без относительно малой рождаемости выживание было бы невозможным. Однако для тигров оптимизация в этом стала угрозой вымирания при изменении внешних условий, вызванном человеком. Дарвиновский отбор в своём классическом виде оптимизации, как подчёркивалось выше, содержит в себе элементы выживания выживающих. Условия для этого сложные и, в частности, влючают в себя минимизацию количества потомков и риск уничтожения вида за счёт этого при изменении внешних условий. Расположение интервалов уменьшения плодовитости по отношению к максимуму N0 распределения случайностей признаков задаёт три укрупнённых варианта последствий отбора. Первый из них (А на рис. 3.1) есть несимметричное расположение интервала уменьшения выживания выживающих по отношению к максимуму распределения. Гауссовский закон распределения нарушить труднее, чем вызвать смещение его максимума или деформацию относительной ширины и высоты. Поэтому несимметрия отбора приводит к смещению в популяции максимума распределения по данному признаку, которое обычно распространяется на весь вид в целом (А на рис. 3.1). Такую реализацию дарвинизма называют направленным отбором. Обычная трактовка в литературе направленного отбора явно или чуть скрыто подразумевает существование цели отбора. Это ошибка. Не цель, а невозможность выжить, есть причина, задающая направление отбора. Результат такого направленного отбора в большинстве случаев есть вымирание вида. Вероятность положительного для вида результата направленного отбора мала. То, что запоминается из случайных вариантов направленного отбора, часто гротескно уникально, несмотря на то, что, казалось бы, “цель”-оптимизация должна это исключать. Вымирание индивидуумов или вида в целом не воспринимается человеком как результат направленного отбора. Человек видит выживших – гротескное, удивительное нагромождение преимуществ для равновесного существования вида. Именно эта иррациональность сочетания случайностей и их результатов создаёт впечатление какой-то невероятно мудрой, удивительно рациональной, предзаданной “цели” направленного отбора. Но её нет и быть не может. Идеального оптимума для форм жизни нет. Любая таксономическая градация, в частности виды, содержит неоптимальность. Она во многих случаях явно видна как терпимые для вида уродства, проявляющиеся в том числе и в максимуме распределения N0 . Роль уродств в эволюции жизни понимали предшественники Дарвина, особенно, Мопертюи. Биологам известно как признанный эмпирический закон, что уродства одного из видов, часто становятся признаками, важнейшими для выживания у последующих. Пример. Аппарат генерирования звуков для попугаев не содержит приспособительных преимуществ. Сорочье любопытство к непонятным предметам – терпимая издержка отбора. Именно подобное, а не цель, есть главная особенность естественного отбора. Примеров можно приводить столько, сколько видов живых существ было в прошлом и есть сейчас на Земле. В жарком и влажном тропическом климате метаболизм активен. Поэтому энергетика живых существ позволяет им иметь самые разные формы и излишества. Дарвин задумался над задачей эволюции жизни именно потому, что случайно попал в такую экологическую нишу. Сегодня, чтобы такое посмотреть, не надо путешествовать на корабле “Бигль” – стали массовыми демонстрации телевизионных фильмов и выпуск видеокассет о животном и растительном мире в климатических нишах, в частности, саванны, тропиков, субтропиков. Присмотритесь к любому такому фильму – ошеломляющая гротескность выживания. Например, не может выжить громоздкая малоподвижная ящерица, питающаяся быстрыми в реакции и движениях насекомыми. Но ведь она существует. Земноводные, питающиеся насекомыми, представлены многими видами. У них ведущий признак для отбора связан с актом проглатывания несекомого в качестве пищи. В этом случае ближе всего к конечному результату рот земноводных, а в нём язык. Оптимизирующий отбор перебирает самое близкое к конечному результату – форму языков, их функции, мышечную силу. Такой отбор происходит из случайностей и даёт разные запомненные случайные формы. Среди них есть как высоко совершенные, так и с трудом совместимые с выживанием или узко специализированные. В результате отбор из случайных “конструкций” языков позволяет на основе “недоступной пищи” не только выжить многим видам земноводных, но и приводит к гротескному совершенству в виде стреляющего длинного языка, да ещё с тарелкообразной присоской на конце. Но механизм отбора, приводящий к новым видам, систематически (ещё от Ламарка) трактуют вульгарно, вводя в его основу внешне легко наблюдаемые признаки ящерица тянется за насекомыми и это совершенствует и видоизменяет её язык. Как правило, отбор происходит с участием или на основе скрытых признаков. Среди них при отборе во многих случаях решающее есть случайные генетические вариации производства гормонов и рецепторов к ним. В максимальной степени влияют на итог эволюции половые гормоны и гормоны роста типа соматотропина. Половые гормоны управляют не только размножением, но и силой, разумом, работоспособностью и агрессивностью. Гормоны роста и чувствительность их рецепторов определяют, в частности, размеры костей скелета, а также организма в целом и его пропорции. Жираф имеет столько же позвонков в своей знаменитой шее, как и другие млекопитающие. Небольшие изменения производства гормонов роста и чувствительности их рецепторов привели к уроду с невероятно длинными ногами и шеей. В саванне, плотно населённой большим числом разных видов жизни, содержащей устоявшиеся оптимизированные пищевые цепочки – растения, травоядные, хищник-жертва – этот урод оказался не слишком привлекательным для хищников и одновременно обеспеченным растительной пищей, недоступной другим. Поэтому он выжил. Поясню подробнее. У хищников при всей их мышечной силе, скорости бега и остроте зубов нет абсолютного преимущества, например, перед травоядными копытными. Чтобы их съесть хищник не только должен их догнать, но и ухватить за строго определённые места. Лев может справиться с травоядными типа буйвола, которые больше его и имеют нешуточные рога, потому, что может рывком догнать его и сзади вспрыгнуть на него, а потом совсем непростыми усилиями дотянуться до его шеи, с большим трудом пережимая и прокусывая сонную артерию. При других вариантах атаки буйвол уйдёт (он может быть вскоре от ран и погибнет, но не как добыча для пропитания льва). Более мелкие хищники на буйвола не позарятся. Но и антилоп, зебр и подобных им зубы и скорость бега этих хищников позволяют съесть только в том случае, когда преследователь вцепится им в мягкое подбрюшье. Тогда, очевидно в результате болевого шока, жертва становится их пищей. Жираф – урод, а не чудо целенаправленной приспособленности. Длинные ноги какие-то преимущества в скорости бега ему дают. Но не это, а именно уродство для него становится главным в защите. Подбрюшье жирафа слишком высоко для того, чтобы до него допрыгнули относительно мелкие хищники. Сонная артерия так высоко, что и льву до неё не добраться. Для хищников “виноград” оказывается “зелен” – есть более доступная пища. В результате у человека возникает вульгаризация “направленного” отбора – у жирафа длинная шея потому, что он из поколения в поколение тянулся за зеленью на деревьях. Для противников дарвиновского естественного отбора жираф (столь же вульгаризованно) становится примером отсутствия переходных форм, у которых постепенно эволюционно из поколения в поколение удлиняется шея. Генетические вариации, приводящие к увеличению размеров конечностей и скелета в целом (например, из-за изменений продукции гормона роста – соматотропина и/или чувствительности его рецепторов), проявляются у всех млекопитающих. Например, они существуют у человека в виде болезни – гигантизма. Её возникновение связано с врождённым (генетическим) изменением области мозга – гипофиза (хотя оно и может быть приобретено в процессе жизни, например, в результате травм или опухолей мозга). Как генетическое изменение гигантизм не может стать признаком для отбора у человека потому, что, как правило, сопровождается атрофией гениталий и невозможностью дать потомство как у мужчин, так и у женщин. В предистории человека были гиганты – мегантропы и гигантопитеки. Возможно, что гигантизм (в виде болезни) сохранился в геноме человека как след их существования. Может быть они и вымерли потому, что “направленный отбор” по признаку размера тела привел эволюцию в тупик генетической болезни. Схемы, подобные рис. 3.1, распространены в лучшей части литературы о дарвинизме. Но даже в ней часто не оговаривается важнейшее – непрерывная эволюция в процессе дарвиновского оптимизирующего отбора может быть явно прослежена только для отдельных признаков на оси абсцисс, которые не обязательно вульгарно видны. И для них она включает в себя множество настолько нежизнеспособных форм, что их представители гибнут до рождения. Выявить переходные формы на уровне тонкостей биохимии метаболизма можно только с помощью сложных прижизненных биохимических анализов. В палеонтологических находках они не могут быть отражены. В результате возникает много случаев, когда даже самый простой – оптимизирующий – дарвиновский отбор (даже в случае непрывности случайных изменений) внешне будет наблюдаться как скачок вульгарных признаков. Он может быть внутренне строго непрерывным, хотя не было выживших даже в одном экземпляре переходных форм. Не то, что они не сохранились или не найдены палеонтологами они были, но мёртворождёнными или даже нерождёнными. Или ещё пример. Отложения жира в организмах, например, млекопитающих есть высокоэффективный аккумулятор энергии, необходимой для выживания в условиях сезонности пищевых ресурсов. При вынашивании плода самки ограничены в поисках пищи. Без запасов жира они не могли бы воспроизводить потомство. Не случайно именно женские гормоны в значительной степени ответственны за накопление жира. Однако в этом отклонения сверх необходимой потребности – ожирение – распространённая гормональная болезнь млекопитающих, содержащая во многих случаях генетическую основу. Это одно из характерных для них уродств. В мире диких животных увидеть болезненное ожирение трудно – хищники получают значительные преимущества по отношению к таким особям и они уничтожаются на самых ранних стадиях ожирения. У самих хищников с такой наследственностью быстро возникают трудности в обеспечении себя пищей. Однако для водных млекопитающих подкожный жировой слой – эффективная защита от потери тепла. Поэтому отбор по признаку ожирения становится высоковероятным направленным отбором – вариации генетической изменчивости, которые были гарантиями гибели особи, превращаются в источник направления отбора, приводящий к “цели”. Опять появляется вульгаризация – киты как вид накопили жир с целью защиты от холода в воде. Обратите внимание. Теплопередача остаётся причиной существования у водных млекопитающих жирового слоя как при правильном, так и при вульгарном подходе. Но различие в этих подходах существенно. Поясню это ещё раз. Задано нормальное гауссовское распределение случайностей в производстве и распределении жира в организме млекопитающих. Оно зависит от вариаций относительной концентрации мужских и женских гормонов (в организмах обоих полов) и чувствительности к ним рецепторов, регулирующих производство и отложение жира. Количество жира при взаимодействии с внешней средой может становиться положительным или отрицательным признаком отбора. Этим симметрия распределения случайностей нарушается – сдвигается максимум распределения случайностей по оси признака (количества жира в организме). Если в результате вид пришёл в равновесие с внешней средой, то разброс количественной величины его признаков опять описывает гауссовское распределение случайностей, но положение его максимума – иное. Не цель этому причина, а невозможность выжить. Отбор во всех формах – даже искусственных, когда цель явно поставлена извне человеком, – только кажущимся образом целенаправлен. Избыточность производства энергии – характерная особенность всех форм жизни. Защита человека вызывает немедленный ответ на одомашнивание животных – появления избыточного веса и жира. Человек защищает их от вымирания при избыточном весе. Но в этой тенденции содержится дополнительная специфика. Например, дикий кабан агрессивен и, отнюдь, не слишком жирен. Агрессивностью глобально управляют мужские половые гормоны. Отложениями жира – женские. Несомненно, что первичной целью человеческого отбора при одомашнивании кабанов было их миролюбие. Результат – домашние свиньи. Они – образец миролюбия даже в народных сказках. Побочный результат, зависящий от пока не исследованных особенностей рецепторов гормонов у исходных диких кабанов – свиньи как производители в качестве продуктов питания человека не только мяса, но и жира. Отбор с целью удобства домашнего содержания дикого животного закономерно привёл к поколениям, у которых выделены генетические вариации, приводящие к специфическому действию женских гормонов. Побочным результатом отбора, имеющего цель – миролюбие, стал свиной жир как продукт питания. На этой основе для домашней свиньи, как нового вида, стал возможным целенаправленный отбор человеком, уменьшающий или увеличивающий количество жира. Но агрессивность дикого кабана он не воскрешает. Существуют варианты естественного отбора, известные как стабилизирующий отбор И.И. Шмальгаузена [77]. В прямом виде это усиление роли признака, отвечающего интервалу в зоне максимума гауссовской кривой (Б рис. 3.1). В этом случае явно видно, что фактор отбора не само число N, а относительная величина N/N0 . Результат такого отбора – сужение диапазона случайных отклонения от максимума гауссовского распределения вероятностей. Однако именно максимум приспособленности, максимум оптимизации во многих случаях оказывается невыгодным для выживания вида в целом. “Идеально приспособленные” виды в большистве случаев становятся тупиками эволюции. Пример – сегодняшнее хрупкое экологическое равновесие панды, высоко приспособленной к питанию побегами бамбука. К длительно существующим равновесиям относятся некоторые виды рыб, живущих в толще океанов. Там условия не изменяются десятки и сотни миллионов лет, поэтому высокая приспособленность остаётся преимуществом на протяжении даже таких больших времён. В океанах, но ближе к поверхности, таких гарантий стабильности условий нет. Там нередки экологические катастрофы, например, при климатических изменениях средней температуры воды всего на единицы градусов. Возможен такой вариант отбора (В на рис. 3.1), для которого отбраковка наиболее интенсивна в зоне максимума распределения. С точки зрения сочетания консерватизма и возможностей продолжения дарвиновской эволюции видов этот отбор ближе всего к понятию оптимального. Он стабилизирующий в том смысле, что может на оси абсцисс сохранять положение максимума распределения. Однако в результате отбраковки происходит расширение интервала на оси признаков. В экстремальных природных ситуациях это защищает виды от вымирания, так как большая ширина распределения создаёт возможность для его крыльев переходить к самостоятельной эволюции в терминах направленного отбора. Интересные примеры подобного есть в [78]. Схематизация эволюции видов живых организмов во времени типа рис. 3.1 – классическая для литературы о дарвинизме. Однако использование гауссовской кривой (рис. 3.1) для описания разброса признаков подразумевает равновероятность независимого изменения каждого из них. Для живых организмов процессы метаболизма на всех иерархических уровнях взаимосвязаны между собой. Независимой равновероятности заведомо нет, так как любое изменение содержит сложные функциональные связи с другим – нет независимости случайностей, которая важна для гауссовского распределения. Это становится одним из источников непонимания и непризнания роли случайностей в процессе дарвиновского естественного отбора. Поэтому схема дарвиновской эволюции типа рис. 3.1 имеет иллюстративный характер. Три типа отбора, которые она характеризует, существуют. Но сам факт образования нового вида (именно потому, что вид – новый) зависит от негауссовской случайности. Вид образуется тогда и потому, когда исчерпаны возможности цепочек автоподстройки в ответ на случайное изменение одного из признаков. Давление отбора в терминах рис. 3.1 только подводит данную форму жизни к границе нового видообразования, но не описывает его. Выживание выживающих закрепляет те статические или динамические равновесия, которые удовлетворяют критериям устойчивости рис. 1.2, 1.4. Случайности для запоминания создаются на основе условий. Сам по себе отбор условия напрямую не формирует. Конечно, состоявшийся отбор (запоминание) изменяет экологию данной локальной или глобальной ниши, но после того, как он уже состоялся. Дарвиновская борьба за существование, дарвиновский естественный отбор не происходят “с целью”. Это самое существенное в эволюции жизни. Категория: Библиотека » Философия Другие новости по теме: --- Код для вставки на сайт или в блог: Код для вставки в форум (BBCode): Прямая ссылка на эту публикацию:
|
|