Ризома жизни: новый виток теории эволюции

Ястребов С.А.
(«ХиЖ», 2015, №9)

Опомнился я вдруг в лесу густом,

Уже с прямой в нем сбившийся тропины.

Данте Алигьери (перевод П.А.Катенина)


lamark i napoleon.jpg

Жан Батист Пьер Антуан де Моне де Ламарк вручает свою «Философию зоологии» императору Наполеону (картина М.Езучевского). Именно влиянием Ламарка и других ранних эволюционистов, скорее всего, в основном объясняется тот факт, что французская биология долго находилась в некоторой оппозиции к дарвинизму

Эволюционная биология совсем недавно начала отсчитывать третий век своего существования. В 1809 году в Париже вышел объемистый труд Жана Батиста Ламарка «Философия зоологии», содержавший серьезную попытку хоть как-то сформулировать закономерности эволюции растений и животных. Это был великий первый шаг. Увы, в ламарковской «редакции» эволюционизм (тогда предпочитали говорить «трансформизм») мира так и не завоевал. Еще несколько десятилетий он оставался маргинальной концепцией, которую профессиональные ученые поддерживали мало. В этот период эволюционистами были в основном романтически настроенные дилетанты — вроде, например, поэта, ботаника и сравнительного анатома Иоганна Вольфганга Гете.

Настоящая научная революция началась в 1859 году, когда появилась знаменитая книга Чарльза Роберта Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора». По случайному совпадению Дарвин родился в том же 1809 году, когда вышла «Философия зоологии» Ламарка, — так что юбилей, отмеченный биологами в 2009-м, был как минимум двойным, а если считать 150-летие выхода «Происхождения видов», то и тройным. Однако важно понимать, что Дарвин вовсе не открыл самого факта эволюции. Он просто описал ее вероятный механизм, который назвал естественным отбором, и сделал из этого описания несколько выводов. Для переворота в науке их хватило.

uolles.jpg

Альфред Рассел Уоллес и его книга «Дарвинизм» (1889)

В 1889 году соратник Дарвина Альфред Рассел Уоллес опубликовал знаменитую книгу под названием «Дарвинизм», с подзаголовком: «Изложение теории естественного отбора с некоторыми ее приложениями». Именно так родился этот термин: дарвинизм — не синоним эволюционизма (как до сих пор думают многие не совсем грамотные люди), а теория, рассматривающая в качестве основного механизма эволюции естественный отбор. Разумеется, любой дарвинист — по определению эволюционист, но вот обратное неверно. Эволюционисты бывают самые разные. 

Впрочем, в первые десятилетия у дарвинизма почти не было серьезных конкурентов. Публикация книги Дарвина вызвала настоящий взрыв эволюционных исследований в самых разных биологических науках. И большинство авторов этих исследований (особенно, конечно, англичане) считали себя сторонниками Дарвина. Однако лет через тридцать этот бурный рост стал тормозиться, просто за счет того, что сливки были сняты. И вот тут-то произошло переоткрытие законов Менделя, запустившее развитие генетики, которая — это потом забылось — поначалу была воспринята большинством ученых именно как учение, пришедшее на смену дарвинизму. Действительно, Дарвин принимал совсем другую теорию наследственности, чем Мендель, — о генах как дискретных единицах информации (в чем-то подобных компьютерным файлам) он даже не догадывался. Поэтому биологи, предпочитавшие генетику, стали массово воспринимать теорию Дарвина как устаревшую.

Charles_Darwin_by_Maull_and_Polyblank,_1855-1.jpg

Чарльз Дарвин в 1855 году. Так он выглядел в разгар работы над «Происхождением видов»

Распространившееся в начале XX века разочарование в дарвинизме породило самые разные антидарвинистические эволюционные теории: мутационизм Де Фриза, аристогенез Осборна, номогенез Берга, биогенетику Соболева, типострофизм Шиндевольфа и другие. Но даже в этот период отход ученых от дарвинизма никогда не был всеобщим. А между тем генетика продолжала развиваться, и понемногу становилось ясно, что классический дарвиновский механизм вполне можно интерпретировать в генетических терминах. После выхода в 1930 году книги Рональда Фишера «Генетическая теория естественного отбора» сомнения на эту тему у большинства серьезных биологов исчезли. Еще лет через десять мысли Фишера и его коллег оформились в знаменитую синтетическую теорию эволюции (СТЭ), которая очень быстро стала в биологии господствующей. Дарвинизм вновь победил. 

Но и антидарвинизм не спешил исчезать. После распространения СТЭ он просто отступил на научную периферию, где достаточно уютно чувствовал себя, например, такой несомненно яркий мыслитель, как А.А.Любищев. Еще в 1970-х годах спор между дарвинистами и антидарвинистами был в советских научных кругах вполне живой темой, иной раз приводившей и к конфликтам. Но по мере дальнейшего развития биологии, и особенно ее молекулярно-генетических областей, остававшаяся антидарвинистам интеллектуальная ниша неуклонно сужалась. Книга шведского биолога Антонио Лима-де-Фариа «Эволюция без отбора», вышедшая на английском языке в 1988 году и на русском в 1991-м, уже мало кем была принята всерьез. Правда, идея продолжала жить: в 2000-х годах известный историк науки Ю.В.Чайковский выпустил несколько толстых монографий, которые можно назвать настоящими реликтами классического антидарвинизма. Но это уже скорее чисто философские работы, чем научные. В науке места для антидарвинизма к началу XXI века не осталось. Дарвинизм победил в третий раз — многим казалось, что теперь-то уж навсегда.

Эта очередная победа, скорее всего, имеет две главные причины. Во-первых, в 1970-е годы появилось несколько влиятельных мыслителей-дарвинистов, самые известные из которых — Эдвард Уилсон и Ричард Докинз. Эти биологи интересовались в основном эволюцией поведения, но, чтобы в ней разобраться, им пришлось применить самую что ни на есть классическую теорию Дарвина. И их успех привлек многих, тем более что и Уилсон, и Докинз стали авторами прославленных книг. Ричард Докинз даже заслужил у журналистов прозвище «ротвейлер Дарвина», по аналогии с «бульдогом Дарвина» Томасом Гексли.

Во-вторых, в конце XX века стали стремительно развиваться молекулярно-биологические методы исследований, которые теперь сплошь и рядом позволяют изучать эволюционный процесс в мельчайших деталях. Достаточно подробно об этом рассказано, например, в недавно вышедшей книге Александра Маркова и Елены Наймарк «Эволюция: классические идеи в свете новых открытий». Сейчас мы знаем о реальной эволюции уже столько, что вопрос, работает ли дарвиновский механизм, просто-напросто потерял смысл: ну конечно, работает! Такие альтернативные эволюционные теории, как теория прерывистого равновесия Стивена Гулда и эпигенетическая теория эволюции М.А.Шишкина, до сих пор сохраняют хоть какой-то вес только потому, что они не отвергают классический дарвинизм, а сохраняют совместимость с ним.

При всем этом можно было ожидать, что поток данных, полученных новыми методами, рано или поздно вызовет пересмотр хотя бы некоторых классических представлений. А там — чем черт не шутит...

Первым серьезным сигналом о таком пересмотре стало выделение в 1997 году эволюционной ветви линяющих животных (Ecdysozoa), к которой относятся членистоногие и круглые черви. Это открытие мгновенно изменило представления о том, как устроено эволюционное древо многоклеточных животных в целом. Возникла так называемая новая филогения животных (new animal phylogeny, NAP). Нелишне отметить, что термин этот ввел французский генетик Андре Адутт («Proceedings of the National Academy of Sciences USA», 2000, 97, 9, 4453—4456). Переворотов такого масштаба в зоологии после XIX века не бывало.

Еще через несколько лет достижения сравнительной геномики окончательно подтвердили, во-первых, широкую распространенность горизонтального переноса генов между разными организмами и, во-вторых, роль вирусов в эволюции всего живого, настолько большую, что уже появилось понятие «вироцентризм». О «вироцентрической перспективе эволюции» говорится, например, в статье Евгения Кунина и Валериана Доли («Current opinion in virology», 2013, 3, 5, 546—557). Классическая эволюционная биология сильно недооценивала оба эти фактора.

Реакция на такие новшества последовала быстро. В 2012 году французский биолог Дидье Рауль в соавторстве со своей сотрудницей Вики Мерхей опубликовал статью под впечатляюще длинным названием «Ризома жизни, катастрофы, обмены последовательностей, создание новых генов и гигантские вирусы: как геномика микробов бросает вызов Дарвину» (Merhej V., Raoult D., «Frontiers in cellular and infection microbiology», 2012, 2, 113, doi: 10.3389/fcimb.2012.00113). Эта статья представляет собой не что иное, как манифест современного антидарвинизма — возродившегося, новейшего, учитывающего все достижения молекулярной биологии и биоинформатики.

Кто же такой Дидье Рауль? Это — известнейший французский биолог (один из десяти ведущих ученых Франции по рейтингу журнала «Nature»), автор или соавтор больше чем двух тысяч работ, посвященных микробам и вирусам. Научные интересы Рауля поразительно широки. Дополнительную известность, имеющую легкий скандальный оттенок, ему принесло основанное на собственных открытиях предложение изменить не более и не менее как систему живой природы в целом.

В наши дни живые организмы делятся на три высшие систематические группы, называемые доменами. Три домена — это бактерии, археи (они же архебактерии) и эукариоты (животные, растения, грибы, водоросли и другие существа с клеточным ядром). Вирусов в эту систему обычно не включают. Но у Рауля есть любимый объект — гигантские (видимые в оптический микроскоп) ДНК-содержащие вирусы, геном которых превосходит размером геномы некоторых бактерий. Он уверен, что это древняя самостоятельная эволюционная ветвь, требующая выделения в особый домен — четвертый (http://biomolecula. ru/content/916). Впрочем, у Рауля много и других интересных мыслей. Отмахнуться от его работ как от дилетантских совершенно невозможно. А чтобы окончательно развеять сомнения, в шапке статьи Рауля и Мерхей указано, что ее редактировал Е.В.Кунин, один из ведущих биоинформатиков мира. (О книге самого Евгения Кунина «Логика случая» «Химия и жизнь» писала в майском номере за 2014 год.)

Нет ничего удивительного в том, что новый антидарвинизм возник именно во Франции. Это никоим образом не случайность. Франция — страна, где дарвинизм вообще никогда не был особенно популярен. Еще сам Дарвин жаловался на то, что из французских ученых (в отличие, например, от немецких) его понимают единицы. Французский академик Жан-Луи-Арман Катрфаж умудрялся отрицать эволюцию до самой своей смерти в 1892 году; это был один из последних ученых-креационистов в мире. В создании синтетической теории эволюции французы толком участия не приняли — у них очень долго преобладали симпатии к идеям своих великих соотечественников, додарвиновских эволюционистов Ламарка и Сент-Илера. Нынешние работы Дидье Рауля и его коллег наглядно показывают, насколько устойчивы могут быть особенности национальной науки, вопреки всем, кто убежден, что никакой национальной науки не существует.

Итак, спираль пошла на новый виток: Дидье Рауль отважно объявил дарвинизм устаревшим. Надо сказать, что само по себе это утверждение скорее тривиально, чем поразительно. Разве могла ни в чем не устареть естественно-научная концепция, возраст которой давно перевалил за столетие? Прекрасно высказался на эту тему еще несколько лет назад известный палеонтолог Кирилл Еськов (http://fan.lib.ru/e/ eskov/text_0190.shtml).

«...Мне регулярно приходится отвечать на вопросы вполне вроде бы образованных людей: "Ну вот вы, как палеонтолог, ответьте честно — ведь Дарвин, говорят, давно устарел?.."

Так вот, отвечаю честно: да, Дарвин устарел (за полтора-то века!). В том же смысле, как устарел Коперник (с его круговыми, до-кеплеровскими, орбитами планет); или Аррениус (чью теорию электролитической диссоциации по-прежнему изучают в школе — хотя любой химик скажет вам, что ее давно пора заменить протонной теорией кислот и оснований); или Бор (чья планетарная модель атома, конечно, полна всяческих недостатков — да только вот все прочие модели, к сожалению, еще невнятнее)».

Над словами Кирилла Юрьевича стоит задуматься всерьез: ведь сравнения-то он приводит довольно сильные. К примеру, тот же Коперник ничего не знал ни о множественности систем, подобных Солнечной, ни уж тем более о галактиках; он был уверен, что Солнце находится в центре маленькой Вселенной, которая заканчивается сферой неподвижных звезд за орбитой Сатурна. Так что же, неужели современная эволюционная картина мира отличается от дарвиновской так же сильно, как современная космология (с метагалактиками, суперструнами, общей теорией относительности и темной материей) — от придуманной в XVI веке космологии Коперника?..

Возможно, да.

Во всяком случае, Дидье Рауль в этом убежден. В своих работах он настойчиво демонстрирует резкие отличия механизмов эволюции, открытых современной наукой, от тех, которые были известны Дарвину; в первую очередь это касается эволюции микробов, но не только. Более того, даже классическое эволюционное древо (знакомое нам по школьным кабинетам биологии) теперь, возможно, надо рассматривать как частный случай гораздо более распространенной в природе сетчатой структуры — ризомы. Чтобы доказать это, Рауль по порядку подвергает критике семь ключевых моментов теории Дарвина: (1) естественный отбор, (2) борьба за существование, (3) совершенствование и сложность, (4) постепенность, (5) вертикальное наследование, (6) общий предок и (7) древо жизни. В следующем номере мы увидим, что у него получается.


Окончание в № 10.

Разные разности

03.12.2018 18:00:00

...космическая система обнаружения дневных астероидов позволит в течение 5 лет выявить не менее 3000 астероидов размером более 10 м...

...Управление по контролю продуктов и лекарственных препаратов США одобрило новый противогриппозный препарат с иным механизмом действия, чем у тамифлю и других; препарат называется ксофлюза...

...исследованы с помощью фМРТ процессы в мозге собаки, когда она слышит знакомые и незнакомые человеческие слова...


>>
30.11.2018 10:00:00

Исследователи из Индианского университета обнаружили способ выделить себя среди производителей крафтового пива: надо объявить себя зеленым пивоваром. То есть таким, который борется за экономию энергии и сохранение окружающей среды.

>>
29.11.2018 12:00:00

Сотрудник МГУ имени М.В. Ломоносова просмотрел огромное число образцов многощетинковых червей, идентифицированных как Thelepus cincinnatus и обнаружил, что перед ним представители не одного вида, а четырёх разных.

>>
27.11.2018 18:15:00

Химики из Чалмерского технологического университета (Швеция) решили запасать солнечное тепло с помощью химической энергии.

>>
06.11.2018 15:40:00

…«Science» опубликовал шесть статей, посвященных финальному этапу исследования Сатурна автоматической межпланетной станцией Кассини…

…в Японии, возможно, будет разрешено редактирование генов человеческих эмбрионов в исследовательских целях...

…британские ученые с помощью CRISPR-Cas9 ввели в геном малярийного комара Anopheles gambiae мутацию, которая делает самок бесплодными при сохранении плодовитости самцов; такая мутация может полностью уничтожить вид…

>>