Синтетическая теория эволюции

Достижения генетики в раскрытии генетического кода, успехи молекулярной биологии, эмбриологии, эволюционной морфологии, популярной генетики, экологии и некоторых других наук указывают на необходимость соединения современной генетики с теорией эволюции Ч. Дарвина. Такое объединение породило во второй половине XX в. новую биологическую парадигму – синтетическую теорию эволюции.

Поскольку она основана на теории Ч. Дарвина, ее называют неодарвинистской. Эту теорию рассматривают как неклассическую биологию. Синтетическая теория эволюции позволила преодолеть противоречия между эволюционной теорией и генетикой. СТЭ пока еще не имеет физической модели эволюции, но представляет собой многостороннее комплексное учение, которое лежит в основе современной эволюционной биологии. Этот синтез генетики и эволюционного учения явился качественным скачком, как в развитии самой генетики, так и современной эволюционной теории. Этот скачок ознаменовал собой создание нового центра системы биологического познания и переход биологии на современный неклассический уровень ее развития. СТЭ часто называют общей теорией эволюции, представляющей собой совокупность эволюционных идей Ч. Дарвина, главным образом, естественного отбора с современными результатами исследований в области наследственности и изменчивости.

Основные идеи СТЭ были заложены русским генетиком С. Четвериковым еще в 1926 г. в трудах по популярной генетике. Эти идеи были поддержаны и развиты американскими генетиками Р. Фишером, С. Райтом, английским биологом и генетиком Д. Холдейном и современным русским генетиком Н. Дубининым (1906–1998).

Основной предпосылкой для синтеза генетики с теорией эволюции стали биометрические и физико-математические подходы к анализу эволюции, хромосомная теория наследственности, эмпирические исследования изменчивости природных популяций и др.

Опорная точка СТЭ – представление о том, что элементарной составляющей эволюции является не вид (по Дарвину) и не особь (по Ламарку), а популяция. Именно она есть целостная система взаимосвязи организмов, обладающая всеми данными для саморазвития. Отбору подвергаются не какие-нибудь отдельные признаки или особи, а вся популяция, ее генотип. Однако этот отбор осуществляется посредством изменения фенотипических признаков отдельных особей, что приводит к появлению новых признаков при смене биологических поколений.

Элементарной единицей наследственности служит ген. Он представляет собой участок молекулы ДНК (или хромосомы), определяющий развитие определенных признаков организма. Советский генетик Н. В. Тимофеев-Ресовский (1900–1981) сформулировал положение о явлениях и факторах эволюции. Оно заключается в следующем:

Главный определяющий фактор синтетической теории эволюции – естественный отбор, направляющий эволюционный процесс. Чисто биологическое значение особи как организма, давшего потомство, оценивается ее вкладом в генофонд популяции. Объектами отбора в популяции являются фенотипы отдельных особей. Фенотип отдельного организма определяется и формируется на основе реализующейся информации генотипа в изменяющихся условиях среды. Вследствие этого из поколения в поколение отбор по фенотипам приводит к отбору генотипов.

Эволюция является единым процессом. В СТЭ различают два уровня эволюции: микроэволюцию, проходящую на популяционно-видовом уровне за относительно короткое время на ограниченных территориях, и макроэволюцию, проходящую на подвидовом уровне, где проявляются общие закономерности и направления в историческом развитии живого.

Микроэволюция – это совокупность эволюционных процессов, протекающих в популяциях вида, приводящих к изменениям генофондов этих популяций и к образованию новых видов. Она происходит на основе мутационной изменчивости под строгим контролем естественного отбора. Единственным источником появления качественно новых признаков являются мутации. Отбор – это творческий избирательный фактор, направляющий элементарные эволюционные изменения по пути адаптации организмов к изменяющимся условиям среды. На характер процессов микроэволюции оказывают влияние изменения численности популяций (волны жизни), обмен генетической информации между ними, а также изоляция.

Микроэволюция приводит либо к изменению всего генофонда вида как целого (филогенетическая эволюция), либо к обособлению их от родительского исходного вида в качестве уже новых форм (видообразование).

Макроэволюция – это эволюционные преобразования, приводящие к изменению более высокого уровня таксонов, чем вид(семейства, отряды, классы). Она не имеет характерных ей механизмов и осуществляется посредством процессов микроэволюции. Постепенно накапливаясь, микроэволюционные процессы получают свое внешнее выражение в явлениях макроэволюции. Макроэволюция есть обобщенная картина эволюционных изменений, наблюдаемая в широкой исторической перспективе. Поэтому только на уровне макроэволюции проявляются общие тенденции, закономерности и направления эволюции живой природы, не поддающиеся наблюдению на микроэволюционном уровне.

Современные представления СТЭ указывают на то, что эволюционные изменения носят случайный и ненаправленный характер, поскольку случайные мутации являются для них исходным материалом. Эволюция идет постепенно и дивергентно через отбор небольших случайных мутаций. При этом новые жизненные формы образуются через крупные наследственные изменения, право на жизнь которых определяется естественным отбором. Медленный и постепенно идущий эволюционный процесс может иметь и скачкообразный характер, связанный с изменениями условий окружающей среды в результате бифуркационных процессов развития нашей планеты.

Синтетическая теория эволюции не является каким-то каноном, застывшей системой теоретических положений. В ее возможном диапазоне формируются новые направления исследований, появляются и будут появляться фундаментальные открытия, способствующие дальнейшему познанию эволюционных процессов живого.

По современным представлениям, важной практической задачей СТЭ является выработка оптимальных способов управления эволюционным процессом в условиях постоянно нарастающего антропогенного давления на окружающую природную среду. Эта теория используется при решении проблем взаимоотношения человека и природы, природы и человеческого общества.

Однако у синтетической теории эволюции есть некоторые спорные моменты и трудности, которые дают почву для возникновения недарвинистских концепций эволюции. К ним относятся, например, теория номогенеза, концепция пунктуализма и некоторые другие.

Теория номогенеза предложена в 1922 г. русским биологом Л. Бергом. Она основана на представлениях о том, что эволюция – это уже запрограммированный процесс реализации внутренних неотъемлемых от живого определенных закономерностей. Живому организму присуща некая внутренняя сила природы, которая всегда действует независимо от внешних условий целенаправленно в сторону усложнения живых структур. В подтверждение этому Л. Берг указывал на некоторые данные по конвергентной и параллельной эволюции некоторых групп растений и животных.

Одной из недавно возникших недарвинистских концепций является пунктуализм. Сторонники этого направления считают, что процесс эволюции идет скачкообразно – путем редких и быстрых скачков, на которые приходится всего 1 % эволюционного времени. Остальные 99 % времени своего существования вид пребывает в состоянии стабильности. В крайних случаях скачок к новому виду может совершиться в небольших популяциях, состоящих всего их десяти особей, в течение одного или нескольких поколений. Эта концепция опирается на генетическую базу, заложенную молекулярной генетикой и современной биохимией.

Пунктуализм отвергает генетико-популяционную модель видообразования, идею Ч. Дарвина о разновидностях и подвидах как зарождающихся видах. Пунктуализм сосредоточил свое внимание на молекулярной генетике особи как носителя свойств вида. Идея разобщенности макро– и микроэволюции и независимости управляемых ими факторов придает этой концепции определенную ценность.

Вполне вероятно, что в будущем может возникнуть единая теория жизни, объединяющая синтетическую теорию эволюции с недарвинистскими концепциями развития живой природы.

2.1.3 Эволюционная картина мира. Глобальный эволюционизм

 

Идея развития мира является важнейшей идеей мировой цивилизации. В своих далеких от совершенства формах она начала проникать в естествознание еще в XVIII в. Но уже XIX в. можно смело назвать веком идей эволюции. В это время концепции развития стали проникать в геологию, биологию, социологию и гуманитарные науки. В первой половине XX в. наука признавала эволюцию природы, общества, человека, но философский общий принцип развития еще отсутствовал.

Одной из центральных идей современной науки является идея развития, или идея эволюции. В простейших формах она начала проникать в естествознание в XVIII в. Проникновение идеи развития в биологию, геологию, социологию, гуманитарные науки проходило независимо в каждой из этих областей. Как это ни странно, но особенно трудно эта идея пробивала себе дорогу в физико-химических науках, где практически до середины ХХ в. исследовались в основном замкнутые обратимые системы.

Лишь к концу прошлого века естествознание нашло теоретические и методологические средства для создания единой модели эволюции, выявления общих законов природы, связывающих в единое целое происхождение Вселенной, возникновение солнечной системы и планеты Земля, возникновение жизни, человека и общества.

Такая концепция получила название универсального или глобального эволюционизма. Иногда это называют постнеклассическим или эволюционно-синергетическим мышлением.

В этой модели Вселенная предстает перед нами как развивающееся в пространстве и времени природное целое, а вся ее история от Большого взрыва до возникновения человечества рассматривается как единый процесс, в котором космический, химический, биологический и социальный типы эволюции связаны между собой. Это значит, что Вселенная, Универсум претерпевают непрерывные изменения, и мы наблюдаем их непрекращающуюся эволюцию. Все это происходит в процессе самоорганизации. К числу таких процессов относится и становление Разума, который тоже возник в результате эволюции Вселенной. Следовательно, можно сказать, что все существующее есть результат эволюции, которая имеет всеобщий характер.

Одним из важнейших выводов концепции универсального эволюционизма является мысль о направленности развития мира как целого на повышение своей структурной организации. Вся история Вселенной представляет единый процесс самоорганизации и развития материи.

В рамках данной концепции важную роль играет антропный принцип, постулирующий тот факт, что возникновение человечества стало возможным в силу того, что свойства Вселенной именно такие, какими они являются. В противном случае Вселенную некому было бы познавать. Антропный принцип указывает на глубокое единство закономерностей исторической эволюции Вселенной и предпосылок возникновения и развития органического мира вплоть до антропосоциогенеза. Согласно этому принципу существует некоторый тип универсальных системных связей, которые определяют целостный характер существования и развития нашего мира как проявление бесконечного многообразия материальной природы.

Идея универсального эволюционизма, с одной стороны, выступает как некий регулятивный принцип, который дает представление о мире как о единой целостности и позволяет мыслить общие законы бытия в их единстве. С другой – он ориентирует современное естествознание на поиск конкретных закономерностей универсальной эволюции материи на всех ее структурных уровнях и на всех этапах самоорганизации.

В основе универсального эволюционизма лежат эмпирические обобщения, которые, по терминологии В. Вернадского, являются утверждениями, не противоречащими опыту и вытекающими из него.

Сформулируем некоторые из них (согласно Н. Моисееву).

1. Вселенная представляет собой единую саморазвивающуюся систему, т.е. все ее элементы так или иначе связаны между собой. Человек также является неотъемлемой частью этой системы. Н. Моисеев называет это постулатом системности или гипотезой о суперсистеме.

2. Все процессы во Вселенной протекают под действием случайных факторов при известной мере неопределенности, т.е. случайность и неопределенность в нашем мире на всех структурных уровнях принципиальна.

3. Во Вселенной настоящее и будущее зависят (но не определяются) от прошлого. Образно можно сказать, что всюду властвует наследственность. Это значит, что при анализе многих явлений необходимо учитывать память о прошлом. В частности, жизнь на Земле описывается процессами с памятью, которые называют немарковскими процессами. Однако эта область находится еще в начальной стадии своего развития. Практически во всех существующих в настоящее время теориях имеется единая основа – на математическом языке все они описываются марковскими процессами – процессами без последействий (без памяти). Марковский процесс есть случайный процесс, для которого при известном состоянии системы в настоящий момент времени ее дальнейшая эволюция не зависит от ее состояния в прошлом, или, другими словами, будущее и прошлое при данном настоящем не зависят друг от друга. Это свойство, определяющее процесс, называют марковским (по имени сформулировавшего его известного русского математика А. Маркова). Такие процессы широко используются при описании явлений окружающего нас мира. В конце ХХ в. возникло понимание, что в биологических, экономических и социальных явлениях нельзя пренебрегать предысторией. Здесь роль памяти чрезвычайно велика, и она может непосредственно влиять на выбор пути развития. Марковские процессы локальны во времени, т.е., зная состояние системы в какой - либо момент времени t0, можно определить вероятностную картину поведения системы в будущем, причем она не изменяется от дополнительных сведений о событиях при t < t0. Немарковские процессы учитывают эти добавочные сведения (память о прошлом) и поэтому по своей природе являются нелокальными во времени. Можно сказать, что немарковская система (человек, общество) живет одновременно в прошлом, настоящем и в будущем. Например, область нелокальности для общества составляет примерно 40 лет назад (в прошлое) и 40 лет вперед (в будущее) – срок активной жизни поколения. Вне этих пределов находится историческое прошлое и непредсказуемое будущее. Теория немарковских процессов позволяет, в принципе, создать математические модели ряда экономических и социальных явлений; описывать различные ритмы в биологических, экономических и социальных процессах.

4. В мире действуют принципы отбора, которые утверждают, что все происходящее в природе не является абсолютным произволом. Другими словами, не все мыслимое реализуется в природе. Они также ограничивают вмешательство человека в Природу, поэтому их еще называют принципами запрета. В узком смысле под принципами отбора понимают просто законы природы. Законы сохранения выполняют функции запрета.

5. Принципы отбора допускают существование бифуркационных состояний, т.е. таких состояний, из которых, даже при отсутствии каких-либо внешних воздействий, возможен переход объекта в целое множество новых состояний. В какое из них перейдет система, зависит от тех случайных факторов, которые будут действовать в момент перехода. Такие переходы не предсказуемы принципиально.

Приведенные эмпирические обобщения справедливы как для процессов, протекающих в неживой природе, так в живом веществе и обществе. Поэтому они могут составить основу некоторого универсального языка, пригодного для описания любых процессов, протекающих на всех уровнях организации материи. Они также позволяют делать заключения фундаментального характера, являющиеся их следствием.

При этом важно понимать, что одни и те же опытные факты могут приводить исследователей к разным утверждениям, потому что и здесь существует неопределенность. А значит, и картина мира, рисуемая исследователем, – не единственная. Это вытекает из первого постулата, ибо человек также является частью единой системы, для которой справедливы все ее основные свойства, в т.ч. и присутствие неопределенности.

Рассмотрим некоторые следствия из приведенных постулатов.

1. Гипотеза суперсистемы отвергает предположения о существовании неких параллельных или ортогональных миров, которые не воспринимаются непосредственно нашими средствами познания и не взаимодействуют с нашей Вселенной. Из факта, что мир стохастичен и в нем действуют механизмы бифуркационного типа, следует необратимость эволюции. Доказано, что вероятность повторения в эволюционном развитии Вселенной какого-либо из ее прошлых состояний равна нулю. Этот вывод имеет смысл строгой теоремы. Одновременно оно эквивалентно утверждению о необратимости времени.

2. Еще одно важное следствие: случайность и бифуркации приводят в процессе эволюции к непрерывному росту разнообразия и сложности организационных форм материального мира. Этот вывод также имеет характер теоремы. В данном утверждении заложен глубокий познавательный смысл: процесс самоорганизации Вселенной имеет направленный характер – идет непрерывный рост разнообразия и усложнения, как всей Вселенной, так и отдельных ее частей. Кажется, что все это является следствием заложенных в ней возможностей, но детали самого процесса непредсказуемы. Однако факт направленности эволюции и общественного развития нельзя подменять представлением о его закономерности – это разные вещи. При общей направленности процесса развития, которая характеризуется ростом разнообразия всех общественных отношений и другими характеристиками состояния общества, говорить о какой-либо закономерности нельзя, а тем более делать какие-либо социальные экстраполяции. Можно говорить лишь о тенденциях, об ожидаемых изменениях организационных структур.

В процессе эволюции непрерывно происходит разрушение существующих структур, дающих материал для возникновения новых. Поэтому смысл эволюции состоит не столько в совершенствовании отдельных организационных структур, их приспособлении к изменяющимся внешним условиям, сколько в замещении менее стабильных более стабильными в данной конкретной обстановке.

Особую роль в схеме универсального эволюционизма играет явление суперсистемы в новые системы с новой структурой связи. В результате у системы возникают новые свойства, отсутствующие у подсистем. Кооперативность наблюдается уже на уровне неживой природы (например, когерентность излучения, резонансы и др). В живом мире мы видим невероятное разнообразие различных форм кооперативного движения. В развитии живого вещества оно становится определяющим, наряду с внутривидовой борьбой и другими факторами, которые составляют содержание эволюции живого мира. Даже простейшие многоклеточные существа являются результатом действия кооперативных механизмов, приводящих к новой целостности. В обществе кооперативность занимает еще более важное место, выступая одной из основных составляющих человеческих отношений. По мере развития цивилизации кооперативность будет играть все большую роль в судьбах человечества.

Направленность мирового эволюционного процесса развития – не результат какого-либо целеполагания, а следствие тех эмпирических обобщений, которые определяют основные особенности самоорганизации. При этом происходит ускорение процессов развития и уменьшение степени стабильности систем по мере роста их сложности. Обратим внимание на то, что стабильность и скорость эволюции в определенном смысле противоречат друг другу. Это две противоречивые тенденции, но их можно примирить фактором направляемого развития, который предполагает, что наши воздействия способны лишь обеспечить желаемые тенденции или избежать тех или иных подводных камней, способных увести в сторону поток развития событий.

Тенденция уменьшения стабильности при усложнении материальных структур имеет прямое отношение к истории развития цивилизации. Именно поэтому в настоящее время зависимость человека от природных условий сильно возросла. В условиях резкого усложнения нашей цивилизации и роста ее могущества дальнейшее существование на Земле человека требует тонкого согласования антропогенных нагрузок на биосферу с теми процессами, которые в ней происходят. И вот здесь стабилизирующим фактором может быть наука, которая дает обществу не только представления об опасности, но и может помочь найти пути их преодоления, т.е. возникает своеобразная управляемость развития. В этом контексте возникла гипотеза о том, что в процессе естественной эволюции Вселенная обретает с помощью человека способность не только познавать саму себя, но и направлять свое развитие так, чтобы компенсировать или ослабить возможные дестабилизирующие факторы. Тем самым у человечества появляется определенный шанс сохранить себя в биосфере, во Вселенной. Но способны ли мы им воспользоваться? Это действительно огромный вопрос, но то, как мы сейчас обращаемся с природой, не позволяет нам ответить на него утвердительно.

Концепция универсального эволюционизма, которая вышла на глобальный уровень, связала в единое целое происхождение Вселенной (космогенез), возникновение Солнечной системы и планеты Земля (геогенез), возникновение жизни (биогенез), человека и человеческого общества (антропосоциогенез). Такую модель развития природы называют также глобальным эволюционизмом, поскольку именно она охватывает все существующие и мысленно представляемые проявления материи в едином процессе самоорганизации природы.

В концепции универсального эволюционизма важную роль играет идея естественного отбора. Здесь новое всегда возникает как результат отбора наиболее эффективных формообразований. Неэффективные новообразования отбраковываются историческим процессом. Качественно новый уровень организации материи «утверждается» историей лишь тогда, когда он оказывается способным вобрать в себя предшествующий опыт исторического развития материи. Эта закономерность особенно ярко проявляется для биологической формы движения, но она свойственна вообще всей эволюции материи.

Принцип глобального эволюционизма основан на понимании внутренней логики развития космического порядка вещей, логики развития Вселенной как единого целого. Для такого понимания важную роль играет антропный принцип. Сущность его в том, что рассмотрение и познание законов Вселенной и ее строения ведется человеком разумным. Природа такова, какова она есть, только потому, что в ней есть человек. Иначе говоря, законы построения Вселенной должны быть таковы, чтобы она непременно когда-нибудь породила наблюдателя; если бы они были иными, Вселенную просто некому было бы познавать.

Антропный принцип указывает на внутреннее единство закономерностей исторической эволюции Вселенной и предпосылок возникновения и эволюции живой материи вплоть до антропосоциогенеза.

Парадигма универсального эволюционизма является дальнейшим развитием и продолжением различных мировоззренческих картин мира. Вследствие этого сама идея глобального эволюционизма имеет мировоззренческий характер. Ведущей его целью является установление направленности процессов самоорганизации и развития процессов в масштабе Вселенной. В наше время идея глобального эволюционизма выполняет двоякую роль. С одной стороны он представляет мир как целостность, позволяет осмыслить общие законы бытия в их единстве; с другой стороны – ориентирует современное естествознание на выявление определенных закономерностей эволюции материи на всех структурных уровнях ее организации и на всех этапах ее саморазвития.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: