Правда и ложь в истории великих открытий
Шрифт:
Вера в то, что организмы могут менять свою наследственность в ответ на изменения в среде обитания, уже не является частью современной биологической ортодоксальности. Современная биология отвергает и другой постулат науки XIX века: если родительский организм пользуется каким-то органом более интенсивно, то такой орган перейдет к потомству более развитым, а если этот орган не используется, то он может атрофироваться или вообще исчезнуть. Тем не менее Дарвин всю свою жизнь свято в это верил. В его неопубликованных «Опытах», написанных в 1844 году, в первой полной формулировке теории естественного отбора все еще можно найти идеи о том, что «непосредственное влияние» среды автоматически порождает в организме адаптационные способности. Даже в 1859 году он еще не готов исключить этот механизм. Он лишь добавил комментарий, касающийся величины такого влияния: «Оно будет исключительно небольшим для животных, но весьма заметным для растений».
Что еще важнее, Дарвин нигде так и не отказался от теории функциональной наследственности. Какую роль он отводил этой теории, понятно из книги «Происхождение видов»: «Я думаю, не стоит сомневаться, что использование наших домашних животных усиливает и увеличивает некоторые их части тела, а неиспользование приводит к их недоразвитости; причем такие видоизменения носят наследственный характер», — писал он в первом издании. В качестве свидетельства «неиспользования» он называл недоразвитые крылья нелетающих птиц, например большеголовой утки, обитающей в Южной Америке, и домашней эйлсберской утки. Он считал, что у них были короткие крылья потому, что им больше не нужно было летать. Сам этот факт изменил их наследственные признаки. Если продолжить «дарвиновское» утверждение, то получится, что селекционеры, которые вывели эйлсберских уток, специально отбирали либо тех, которые не могли сбежать, либо тех, которые очень быстро набирали вес. Однако такого предположения никогда сделано не было.
Часто, когда упоминается естественный отбор, ему отводится вспомогательная роль. Говоря о слепоте южно-американских грызунов, Дарвин писал: «Поскольку глаза не являются обязательными для животных, большую часть времени проводящих под землей, то уменьшение их размеров, плотное прилегание век и вырастание на них волосяного покрова можно рассматривать как достижение, а если это так, то естественный отбор содействует явлению неиспользования». Аналогичным образом в своем труде «Происхождение человека и половой отбор» (1871) Дарвин объяснял силу «мускулов, служащих для выражения различных эмоций», и «увеличение размеров мозга» у белых европейцев тем, что они больше пользуются этими атрибутами, чем представители других рас и цивилизаций.
Многие сторонники Дарвина, появившиеся в более поздние годы, пытались оправдать его приверженность идее функциональной наследственности: мол, так Дарвин старался обезопаситься, если нападки на естественный отбор увенчаются успехом. Однако такое объяснение не выдерживает критики: если обратиться к дневниковым записям Дарвина за 1830–1840-е годы, мы увидим, что его приверженность идее функциональной наследственности полностью соответствовала его вере в неразделимость, единство роста и репродукции. Даже в 1859 году Дарвин еще сомневался в том, что естественный отбор сам по себе может порождать адаптивные изменения в нужных масштабах и в пределах необходимых функций. Яркий пример — желудок двух видов крапивника, имеющих разные источники питания, которые он впервые рассматривал еще в 1837 году. Если бы у Дарвина не было альтернативного объяснения, то он постарался бы остаться в рамках естественного отбора. Однако функциональное наследование признаков казалось настолько удобным, что он не мог себе отказать в использовании этой концепции.
Теперь мы можем перейти к рассуждениям Дарвина о «спонтанных модификациях», т. е. к случайным генетическим изменениям, которые отличают его теорию от ламаркизма. Прежде всего вспомним, что Дарвин ничего не знал о механизме генетических вариаций. Это теперь нам хорошо известно, что большинство мутаций происходит из-за ошибок, возникающих при копировании генетического материала. Иногда определенные участки ДНК теряют свое место и перемещаются в другую часть хромосомы, что может существенно изменить последовательность ДНК и привести к изменению функционирования генов. В других случаях во время репликации происходит случайное включение отдельных букв генетического кода, и тогда эта часть ДНК будет определять другие белки. Например, серповидно-клеточная анемия вызывается изменением одной буквы в коде гена, отвечающего за красные кровяные клетки, — небольшая модификация, которая имеет огромные последствия. Самое главное — то, что почти во всех таких случаях причина ошибок при копировании генетического кода не имеет ничего общего со средой обитания организма. Серповидно-клеточная анемия возникает сотни тысяч раз по всему миру в совершенно непохожих условиях обитания. Только в малярийных районах, где серповидная форма красных кровяных клеток делала их менее восприимчивыми к малярийному паразиту, естественный отбор выигрывал от такой ошибки.
В мифе о Дарвине утверждается, что он, с потрясающей научной прозорливостью, оставил вопрос о причинах наследственной вариативности до лучших времен, когда появится дополнительная информация на эту тему. Однако такое утверждение является совершенно безосновательным. К началу 40-х годов XIX века Дарвин считал, что уже знает, в каком направлении возникают новые вариации. С этого момента, говоря о появлении случайных вариаций, он использовал хорошо отточенную формулу — «косвенное влияние окружающей среды». Он никогда не сомневался в том, что «условия существования» дают исходный материал для эволюции новых видов. Он писал в «Происхождении видов»:
Косвенно, как уже указывалось, они [т. е. условия существования], похоже, играют важную роль во влиянии на репродуктивную систему и на появление вариативности; в этом случае естественный отбор будет накапливать все положительные вариации, хотя и небольшие, до тех пор, пока они полностью не разовьются и не станут заметны для нас.
Или, как он писал в своих «Опытах» в 1844 году, «условия одомашнивания» сами по себе усиливают вероятность возникновения новых разновидностей:
Может показаться, что репродуктивные силы оказываются не способными выполнять свою обычную функцию по производству новых живых существ, схожих с родителями, и словно вся организация эмбриона при одомашнивании становится в некоторой степени пластичной.
Внешние условия, влияющие на «репродуктивную систему» и увеличивающие «пластичность» эмбриона, — ключевые понятия, темы, которые постоянно звучат в «Происхождении видов» и «Изменении домашних животных и культурных растений». Такой акцент на определяющую роль внешней среды показывает, что Дарвин думал совершенно не так, как современные биологи. Законы наследственности были ему нужны, чтобы гарантировать точное воспроизводство родительского типа, однако, утверждал он, существует динамическая взаимосвязь между внешними обстоятельствами и законами роста, которые нарушают обычный процесс наследственной передачи и приводят к возникновению спонтанных вариаций. Вспомните, что для Дарвина «репродуктивная система» была термином, в равной мере относившимся к росту и зачатию. Теперь Дарвин полагал, что, если во время процесса развития эмбрион подвергается неким внешним воздействиям, то его обычный путь к взрослению может быть нарушен, в результате чего он обретет необычные модификации физического и ментального состояния. И тогда станет ясно, полезны эти изменения или нет. В любом случае модификации затронут производство новых клеток, которые в конце концов образуют геммулы, и следующее поколение получит приказ на развитие новых признаков.
По словам Дарвина, «репродуктивная система чрезвычайно чувствительна к изменениям в условиях существования; и этой системой функциональных нарушений у родителей я объясняю наличие вариационного пластического состояния у потомства». Модификации возникают не в процессе образования зародышевых клеток, а под воздействием внешней среды во время развития эмбриона. Сказывающиеся на нем изменения объясняются воздействием сил естественного отбора как во время жизни такого индивидуума, так и в его потомстве.
Если Дарвин не уточнял физиологические детали того, как все это происходит, то он легко предполагает, что среда каким-то образом проявляет наследуемые физиологические или поведенческие изменения в развивающемся организме. Его концепция взаимосвязи роста и репродукции полностью соответствует идеям XIX века и совершенно противоречит современным представлениям о случайных мутациях. Ирония ситуации заключается в том, что именно второй вариант имеется в виду, когда говорят «дарвиновский».