Эволюция. От Дарвина до современных теорий - Элисон Джордж

В течение многих лет небольшая, но энергичная группа исследователей пытается реабилитировать концепцию эволюционного прогресса и объяснить ее с точки зрения теории. Они надеются показать, что взгляд Гулда на эволюцию слишком мрачен, и что некоторые виды биологического прогресса не просто случайны или иллюзорны, а подчиняются законам физики. Если исследователи преуспеют, то это может привести к крупнейшим корректировкам современной теории.

Гулд и его последователи признавали, что жизнь увеличилась в размере, сложности и разнообразии. Однако ученые считали, что виной тому не прогрессивная природа эволюции.

Это все вымысел. Первая жизнь по своему определению была очень простой. По мере увеличения разнообразия некоторые организмы неизбежно усложнялись. Люди уделяют слишком много внимания сложным формам, а это потворствует вере в восходящее движение. По мнению Шона Б. Кэрролла, профессора молекулярной биологии в Висконсинском университете Мэдисона, если идти можно только вверх, то некоторые виды неизбежно туда пойдут.

Теоретики, занимающиеся вопросами развития, признают это пассивное увеличение сложности. Но они считают, что существуют также «управляемые» процессы, которые сдвигают эволюцию в сторону усложнения. Джон Смарт, участник исследовательской группы по эволюции, сложности и познанию в Брюссельском свободном университете (Бельгия) и ведущий мыслитель в этой области, утверждает, что эволюция и развитие могут быть согласованы. Тогда мы сможем определить прогресс в объективных терминах и объяснить истоки его появления. Довод Смарта и других теоретиков подкреплен как минимум четырьмя аргументами.

Первый направлен на новый ход мыслей о прогрессе – концепции, которую чрезвычайно сложно охарактеризовать, потому как точное ее определение зависит от самого определяющего. Например, большая сложность кажется ценной для нас. Однако многие организмы, особенно паразиты, наиболее успешно реализуются именно благодаря снижению сложности.

Потоки энергии

Внедрение нового определения в основы физики стало бы одним из возможных способов решения этой проблемы.

Рис. 8.1. Увеличение плотности энергии: чем старше Вселенная, тем сложнее развитые системы (Eric J. Chaisson, Harvard University).

Эрик Чейссон, астрофизик из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики (Кембридж, штат Массачусетс), выдвинул идею плотности потоков энергии – меры того, сколько энергии протекает через каждый грамм живой системы в секунду. Несмотря на свою впечатляющую мощность, звезда, например, имеет куда меньшую плотность потоков энергии (2 эрга на грамм в секунду), тогда как данный показатель у комнатного растения находится в пределах 3000–6000 эргов на грамм в секунду. Это явно нарушает законы логики. Но затем вы вспоминаете, что звезды – это просто газовые шарики.

Наиболее комфортно люди чувствуют себя при базовой плотности потоков энергии в 20 000 эргов на грамм в секунду. Тем же методом можно измерить и общество. Чейссон подсчитал, что средняя плотность потоков энергии в обществе охотников-собирателей составляет 40 000 эргов на грамм в секунду, а технологические общества пользуются 2 миллионами эргов на грамм в секунду.

Чейссон уверен, что плотность потоков энергии является универсальной мерой сложности всех упорядоченных систем – от планет и звезд до животных и обществ. Кроме того, в графике зависимости плотности потоков энергии упорядоченных систем от времени их первого появления в истории Вселенной кривая стремится вверх. А это указывает на общее увеличение сложности с течением времени (см. рис. 8.1).

Термодинамика

Второй аргумент касается термодинамики. На первый взгляд, второй закон термодинамики – это мутное дело. Вроде как он гласит, что увеличение беспорядочности неизбежно и необратимо, а во Вселенной истощаются запасы энергии, необходимой для создания и поддержания таких сложных сущностей, как живые существа.

Буквальное прочтение этого закона намекает на то, что восхождение жизни крайне маловероятно. Однако после детальных прочтений закона можно утверждать, что локальное увеличение сложности не просто разрешено законом, но и необходимо, а порядок может возникать – и возникает! – спонтанно из хаоса.

Физик Дж. Мигель Руби из Барселонского университета (Испания) считает, что, строго говоря, второй закон термодинамики применим только к равновесным системам, то есть к состоянию, в котором ничего не меняется. Это условие редко присутствует во Вселенной. Например, Земля нагревается Солнцем, что создает на ее поверхности градиенты потенциала. Там, где присутствуют градиенты потенциала, могут возникать очаги сложности, даже если сама система в целом находится в полной беспорядочности. Эти очаги готовят плацдарм для дальнейшего усложнения системы. Таким образом, градиенты потенциала создают некую лазейку во втором законе термодинамики, и эта лазейка помогает жизни возникать и развиваться.

Конвергентная эволюция

Аргумент номер три – конвергентная эволюция, которая предлагает взглянуть на аргумент Гулда под другим углом и допустить, что лента жизни действительно перезаписывалась много раз. По крайней мере, частично. Очень часто совершенно разные виды, обитающие в идентичных условиях, развивались обособленно и похожими способами.

В своей книге «Чего хотят технологии» (Viking Press, 2010) Кевин Келли, главный редактор журнала Wired, приводит множество примеров конвергентной эволюции в доказательство своего аргумента о том, что результаты эволюции – к которым он причисляет и технологии – вовсе не случайны. Маховые крылья независимо развились у птиц, летучих мышей и птеродактилей. Дельфины, летучие мыши и несколько видов пещерных птиц перешли на эхолокацию – также обособленно. Рыба в Арктике и Антарктике самостоятельно выработала антифриз. Одним из ярчайших примеров является зрительная память, которая независимо развивалась как минимум шесть раз. Суть в том, пишет Келли, что многие итоги эволюции были неизбежными, а не случайными. Сюда относятся не только органы, но и мозг, сознание, общество и технологии.

Еще одним конвергентным свойством можно считать интеллект. Никола Клэйтон, профессор сравнительного восприятия из Кембриджского университета, и Натан Эмери, когнитивный биолог из Лондонского университета королевы Марии, утверждают, что, несмотря на то, что приматы и вороны сильно отличаются друг от друга на эволюционном древе и имеют совершенно разные структуры мозга, они смогли обособленно развить в себе множество схожих видов познания, включая использование инструментов, обман и сложные социальные иерархии. Основная мысль, опять же, сводится к тому, что интеллект всегда проявляется в благоприятных условиях.

Катастрофы

И наконец, теория развития не может забывать о катастрофизме. Появление непредсказуемых и изменяющих планету событий является камнем преткновения во всех попытках объяснить эволюцию с точки зрения развития. Критики данного направления заявляют, что если бы динозавры не вымерли после падения метеорита, то млекопитающие не смогли бы покорить новые ниши, и не возникло бы эволюционной цепочки, ведущей от приматов к человекообразным существам, владеющим инструментами и пользующихся языком. Иначе говоря, не случись серьезной катастрофы, нас бы не было на свете.