Выживание человечества в долгосрочной перспективе зависит от полноты и корректности нашего самопознания – не только последних 3000 лет писаной истории, 10 000 лет цивилизации, возникшей в ходе Неолитической революции, но всей нашей истории – 200 000 лет, прошедших со времени появления полностью сформировавшихся Homo sapiens.
Знания о том, что происходило миллионы лет назад, – об истории предков человека – тоже важны. С таким уровнем самопознания мы сможем наконец с уверенностью ответить на важнейший вопрос философии: какая сила создала нас, что именно сыграло роль богов наших предков?
Сейчас мы определенно можем утверждать следующее: все части тела и разум человека имеют физическую основу, подчиняющуюся законам физики и химии. И все они, согласно накопленным нами научным данным, возникли в результате эволюции путем естественного отбора.
Еще несколько основных моментов: эволюция – это изменение частоты гена в популяции того или иного вида. Вид определяется (хотя это определение часто неидеально) как популяция (или набор популяций), члены которой (которых) способны свободно скрещиваться друг с другом в естественных условиях.
Единица генетической эволюции – это ген или набор генов. Естественный отбор нацелен на среду, в которой отбор производится в пользу одной из форм данного гена (называемой аллелем) и в ущерб другим его формам (прочим аллелям).
При биологической организации сообществ естественный отбор всегда был многоуровневым. За исключением «суперорганизмов», в частности некоторых видов муравьев и термитов, у которых есть подчиненные особи, формирующие стерильный рабочий класс, каждый член популяции конкурирует с другими ее членами за ранг, доступ к половым партнерам и общим ресурсам. Одновременно естественный отбор действует на уровне группы, оказывая влияние на то, насколько успешно группа конкурирует с другими группами. Формируют ли особи группы в принципе и как они это делают, возрастает ли сложность группы, а также результаты таких изменений – все это определяется генами членов группы и средой, в которой находится группа. Чтобы разобраться, как законы эволюции одновременно работают на двух уровнях, рассмотрим для начала оба эти уровня. Биологической эволюцией обычно называют любое изменение генетического состава популяции. Популяция состоит из свободно скрещивающихся особей – это либо весь вид, либо его географический сегмент. Свободно скрещивающиеся в естественных условиях особи составляют вид. Европейцы, африканцы и азиаты свободно скрещиваются между собой (если для этого нет культурных препятствий), поэтому все мы относимся к одному виду. Львы и тигры могут скрещиваться в неволе, однако в естественных условиях этого не происходит (ранее они обитали в непосредственной близости друг от друга на юге Азии). Поэтому они считаются разными видами.
Естественный отбор как движущая сила индивидуального и группового отбора описывается одной фразой: мутация предполагает, среда располагает. Мутации – это случайные изменения генов в популяции. Они могут возникать, во-первых, как изменение последовательности нуклеотидов в участках ДНК – конкретных генах, во-вторых, как изменение числа копий генов в хромосомах и, в-третьих, как изменение расположения генов в хромосомах. Если предписываемые мутацией признаки оказываются относительно выгодными для выживания и размножения в данной среде, то мутантный ген будет распространяться в популяции. С другой стороны, если такие признаки оказываются относительно невыгодными в данной среде, мутантный ген будет обладать очень низкой частотой встречаемости или вовсе исчезнет.
Возьмем простой пример (учтем, однако, что в реальности ни один пример не будет настолько простым). Представим некую популяцию птиц, где у 80 % особей глаза зеленые, а у 20 % – красные. Далее, у птиц с зелеными глазами более низкая смертность, и поэтому у них больше потомства в каждом поколении. В результате в следующем поколении в нашей популяции уже 90 % особей с зелеными глазами против 10 % – с красными. Произошла эволюция путем естественного отбора.
Для понимания сущности эволюционного процесса необходимо дать научно обоснованный ответ на два неизбежно возникающих вопроса. Во-первых, для любого измеримого изменения некоторого признака (размер, цвет, личностные качества, интеллект, культурные характеристики) каким было влияние наследственности, а каким – среды? Не существует признаков, формирующихся под влиянием только наследственности или только среды. Вместо этого мы говорим о наследуемости как мере изменчивости в определенной популяции за определенное время. Цвет глаз почти полностью определяется наследственностью. Можно сказать, что цвет глаз передается «по наследству», или «генетически». Цвет кожи, напротив, имеет не такую выраженную, хотя и высокую наследуемость; он зависит как от генов, так и от инсоляции и наличия или отсутствия средств защиты от солнца. Личностные качества и интеллект обладают средней наследуемостью. Добрый гений-экстраверт может появиться у бедных родителей с низким уровнем образования, а в семье с хорошим достатком и общественным положением – злонравный болван. Для здорового общества ключевое значение имеет обучение, отвечающее потребностям и возможностям всех его членов.
Достаточно ли генетических (обладающих высокой наследуемостью) различий между человеческими расами, чтобы считать их отдельными популяциями или, вернее, субпопуляциями? Я поднял эту тему потому, что вопросы расы – это «минное поле», по которому до сих пор безуспешно блуждают политики – и левые, и правые. Решить проблему можно, надо только обогнуть «минное поле» и выйти на плодородную рациональную почву. Расы определяются как популяции, а потому деление между ними почти всегда условное. Деление на расы практически бессмысленно, за исключением случаев, когда популяция существует отдельно от других, в изоляции. Дело в том, что изменение генетических признаков среди представителей вида в пределах всего ареала почти всегда происходит несогласованно. Например, размеры тела могут изменяться с севера на юг, цвет – с востока на запад, а пищевые предпочтения и «узоры в горошек» могут вообще быть различными у каждого представителя вида. И так далее до бесконечности по всем прочим генетическим признакам, пока реальный шаблон географической изменчивости не поделится неизбежно на большое количество малых «рас».
Ученые уже не рассматривают эволюцию в качестве теории. Она является достоверно установленным фактом. А естественный отбор в ходе случайных мутаций – это сила, направляющая эволюцию, что подтверждается полевыми наблюдениями и экспериментами
В любой популяции всегда происходит эволюция. В некоторых случаях ее темп достаточно высок для того, чтобы создавать новый вид за одно поколение. В других случаях она идет настолько медленно, что характерные признаки вида остаются почти неизменными в сравнении с далекими предками ныне живущих особей. Такие «медлительные» виды иногда называют «реликтами» или «живыми ископаемыми».
Примером относительно быстрой эволюции был рост мозга у гоминид: с 900 см3 у Homo habilis до 1400 см3 у их потомков – Homo sapiens. Напротив, виды цикад и крокодилов по большинству признаков почти не изменились за последние 100 млн лет. Поэтому их обоснованно называют «живыми ископаемыми».
Теперь рассмотрим вопрос социобиологии, имеющий принципиальное значение для понимания эволюции биологической организации. Это фенотипическая пластичность, то есть объем изменчивости фенотипа (совокупности признаков, предписываемых генотипом), определяющийся средовыми различиями. Тип и пределы пластичности, поскольку они также являются генетическими признаками, тоже могут эволюционировать. В одной из крайних точек предписывающие пластичность гены могут определяться естественным отбором, допуская только один признак из множества возможных, например цвет глаз, наследуемый конкретным человеком. В другой точке пластичность также может эволюционировать, порождая множество возможных исходов, соответствующих тем вызовам, которые ставит перед видом среда.
В этом случае фенотипическая пластичность все равно предписывает строго генетическое правило, например: ешь свежую еду, избегай испортившихся продуктов (если только ты не падальная муха или стервятник).
Запрограммированная фенотипическая пластичность может иметь гораздо больше нюансов, чем способно передать любое краткое определение. Например, генотип представителей вида может измениться таким образом, чтобы предписывать то, что психологи называют подготовленным обучением, – склонность к тому, чтобы быстро учиться и отвечать на определенные стимулы сильнее в сравнении с другими подобными стимулами. Здесь часто используется термин «импринтинг». Детеныш может за один раз запомнить определенную форму или запах из множества ему подобных и впоследствии давать нужную реакцию только на него. Вылупившиеся гусята могут привязываться не только к своей матери-гусыне, а к первому увиденному ими быстро движущемуся объекту. Новорожденная антилопа запечатлевает по запаху свою мать, а та, в свою очередь, тоже реагирует на запах своего детеныша. Муравей запоминает запах своей колонии в течение нескольких дней – от вылупления из яйца до полного созревания – и сохраняет лояльность к своей колонии до конца жизни. Если рабочий муравей, будучи еще несозревшей куколкой, оказывается захвачен муравьями-рабовладельцами, то происходит импринтинг запаха чужой колонии, и муравей будет атаковать своих сестер по колонии, в которой появился на свет.
Крайне важным примером фенотипической пластичности является нильский бишир (Polypterus bichir) – один из видов рыб, имеющих два органа дыхания и способных выбираться из воды и ползать по суше. Бишир и другие двоякодышащие рыбы часто упоминаются как близкие родственники животных, вышедших из воды на сушу около 400 млн лет назад, в палеозойскую эру, и впоследствии эволюционировавших в наземных амфибий. Другими словами, это та эволюционная линия, что перешла из одного мира в другой. Серия экспериментов, недавно проведенных исследовательской группой Эмили Станден из Университета Оттавы, добавляет достоверности этому сценарию. Исследователи восемь месяцев содержали только что вылупившихся мальков бишира на суше, после чего сравнивали их с другими биширами, выращенными в воде. Выросшие на суше биширы ползали более быстро и ловко, чем выросшие в воде. Они держали голову выше и меньше размахивали хвостом. Изменилась даже их анатомия: кости в передней части тела росли так, что плавники стали лучше исполнять функцию ног.
Пример этого и других ныне живущих видов показывает, как пластичная экспрессия генов в анатомии и поведении может облегчать значительные адаптационные перемены – и вполне могла делать то же самое в ситуации главных эволюционных переходов.
О проекте
О подписке