Нередко можно услышать про связь естественного отбора и прогресса при протекании эволюции. Например, на скорую руку найденная в Интернете цитата (Элементы.Ру, описание статьи Н.Н. Иорданский, Чарлз Дарвин и проблема эволюционного прогресса) хорошо передает такое представление:
«Естественный отбор, не будучи сам создателем инноваций, подхватывает не только удачные изменения в строении живых существ, но также и выигрышные механизмы изменчивости, присущей всему живому. Такая шлифовка механизмов изменчивости модернизирует эволюцию, задавая ей вектор прогресса.»
В статье известного палеонтолога и биолога-эволюциониста Стивена Гулда ‘Эволюция жизни на земле‘ связь между естественным отбором и прогрессом полностью отрицается. Начальное предложение статьи передает взгляд Гулда:
‘История жизни не является необходимо прогрессивной; определенно она является непредсказуемой. Земные существа развились посредством серии случайных и зависящих от обстоятельств событий.’
Гулд трижды цитирует Дарвина, О происхождении видов путем естественного отбора:
1. ‘Этот принцип, в силу которого каждая слабая вариация сохраняется, если она полезна, я назвал термином Естественный отбор.’
2. ‘Кроме того, я убежден, что Естественный отбор был самым важным, но не единственным средством модификации.’
3. ‘И так как естественный отбор действует только в силу и ради блага каждого существа, то все качества, телесные и умственные, склонны развиваться в направлении совершенства.’
Гулд в целом согласен с первыми двумя утверждениями, но он отвергает утверждение 3, списывая его на влияние викторианской эпохи. Приведу, как сам Гулд характеризует естественный отбор и его важность (ср. с утверждениями 1 и 2):
‘По сути естественный отбор помещает механизм эволюционных изменений на уровень «борьбы» между организмами за репродуктивный успех, ведущий к улучшению адаптации популяции к изменениям окружающей среды. … Следовательно, естественный отбор является принципом локальной адаптации, а не общего продвижения или прогресса.’
‘Тем не менее, какой бы силой не обладал принцип естественного отбора, это не единственная причина эволюционных изменений (которая во многих случаях может быть затемнена другими силами). Этой точке зрения следует уделить отдельное внимание в силу часто неправильного использования эволюционной теории. В последнем случае считается, что биологическое объяснение приравнивается к разработке взглядов, часто спекулятивных и предположительных, об адаптивных преимуществах любого признака в данном окружении (например, человеческая агрессия была полезна для охоты, музыка и религия были полезны для сплоченности племени).’
В целом Гулд отмечает необходимость изучения экспериментального изучения эволюции жизни на Земле, поскольку он считает, что общая теория эволюции не может полностью определить развитие жизни. Гулд отмечает, что этапы развития согласуются с теорией и что теория может предсказать определенные события, но он отвергает возможность предсказаний в целом. Например Гулд так говорит по поводу появления человека:
‘Homo sapiens не появился на Земле геологическую секунду назад только потому, что эволюционная теория предсказывает такое появление на основе прогресса и усложнения нейронной сложности. Наоборот, появление людей — это случайной и зависящий от обстоятельств результат тысячей связанных между собой событий, каждое из которых могло произойти по другому и направить развитие по альтернативному пути, который не привел бы к возникновению сознания.’
Гулд отмечает три черты палеонтологических находок, которые заставляют нас пересмотреть привычный процесс усложнения организмов во времени:
- Постоянство модальной сложности (modal complexity) в течении истории жизни;
- Главные события происходят короткими взрывами, после чего наступает длинные периоды стабильности;
- Роль внешних факторов, в особенности массовых вымираний.
Гулд говорит, что видение прогресса появляется только в силу помещения в центр незначительных феноменов. С его точки зрения скрытой чертой жизни является стабильность бактерий, начиная с периода их обнаружения в древних геологических породах до настоящего времени:
‘Это в действительности «эра бактерий», которая была с самого начала, которая остается в настоящее время и которая будет всегда’.
Далее он утверждает, что бактерии задают планку минимальной сложности и в последующем сложность может только возрастать. Тем не менее, события возрастания сложности крайне редки и они не составляют эволюционный ряд. Их также нельзя рассматривать как главную тенденцию истории жизни, поскольку, если говорить об адаптивности и разнообразии, бактерии остаются на первом месте (даже нельзя вообразить себе действия человека, которые могли бы привести к уничтожению бактерий). Гулд также отмечает, что в случае более сложных организмов эволюционные изменения могут приводить как к увеличению, так и к уменьшению сложности — экспериментальные данные в поддержку того, что эволюция способствует увеличению сложности, отсутствуют.
Следующий аргумент связан с тем, что увеличение сложности не происходит постоянно, а оно наблюдалось только в короткие промежутки геологического времени.
- Все изменения в организации многоклеточных организмов произошли в короткий промежуток времени от 600 до 530 миллионов лет назад (ср. с возрастом бактерий в 3500 миллионов лет), причем даже в этот период изменения происходили нерегулярно.
- Первая попытка (Эдиакарий) не удалась, хотя возможно книдарии связаны с теми многоклеточными.
- Кембрийский взрыв (530 миллионов лет назад продолжительностью в 5 миллионов лет). Без преувеличения последующие события от динозавров до появления сознания у человека можно назвать вариацией на анатомические темы, которые произошли в течение 5 миллионов лет.
Итак, все известное биологическое разнообразие возникло 530 миллионов лет назад. Можно ли однако сказать, что сложность организмов помогла их сохранению с того времени?
‘История многоклеточных организмов может быть является историей огромного уменьшения начальных возможностей со стабилизацией счастливчиков среди выживших, чем обычным рассказом о постоянном экологическом развитии и о увеличении сложности по пути морфологического прогресса.’
Далее массовые вымирания несомненно повлияли на то, какие организмы остались. Например, вымирание динозавров открыло путь развитию млекопитающих.
Статья завершается на пессимистической ноте о необходимости развенчать миф о неизбежности прогресса в биологической эволюции. Коперник перенес наш дом из центра на периферию, Дарвин показал, что мы произошли из животного мира, Фрейд открыл роль бессознательного и развенчал миф о рациональности разума. Теперь следует завершить дарвиновскую революции и понять, что возникновение человеческого сознания вовсе не являлось неизбежным:
‘мы откажемся от прогресса или увеличения сложности как центрального принципа и начнем допускать бОльшую вероятность того, что человек это только небольшой и поздно возникший прутик на огромном древовидном кусте жизни — небольшая почка, которая почти наверняка не возникла бы во второй раз, если бы мы смогли заново посадить куст из зернышка и дать ему расти снова.’
В заключение переведу последний параграф статьи:
‘Нам нужно научиться отображать полный диапазон вариаций, а не узкое восприятие небольшого правого хвоста самых сложных созданий [имеется в виду, что бактерии задают границу сложности, которая может только увеличиваться]. Нам следует признать, что это дерево могло содержать максимальное число ветвей в начале многоклеточной жизни и что последующая история заключалась в большей степени в процессе уничтожения и оставлении счастливчиков, а не в непрерывном цветении, прогрессе и расширении. Нам нужно понять, что небольшие прутики являются зависящими от обстоятельств комочками, а не предсказуемой целью массивного куста внизу. Нам следует помнить самое лучше утверждение из Библии о мудрости: «Она [мудрость] — древо жизни для тех, которые приобретают ее, — и блаженны, которые сохраняют ее!» [Притчи 3:18].’
Информация
S. J. Gould, The evolution of life on the earth, Revista Lusófona de Humanidades e Tecnologias, 2001, n. 4/5, p. 8 — 13.
Обсуждение
http://evgeniirudnyi.livejournal.com/131952.html
15.10.20 См. также статью, которая подходит к описанию кембрийского взрыва:
Michael Y. Sherman (2007) Universal Genome in the Origin of Metazoa: Thoughts About Evolution, Cell Cycle, 6:15, 1873-1877
15.05.2017 Стивен Гулд: Заново проиграть ленту жизни
В 1989 году в книге Прекрасная жизнь Стивен Гулд представил ставший впоследствии знаменитым в эволюционной биологии мысленный эксперимент:
‘Я называю этот эксперимент «повторное проигрывание пленки жизни (replaying life’s tape)». Мы нажимаем кнопку обратной перемотки и убеждаемся, что все, что действительно произошло, аккуратно стерто, идем обратно к любому времени и месту прошлого, например к морям сланцев Бёрджес. Затем мы позволяем ленте жизни играть снова и смотрим, если ее повторение совпадает с оригиналом. Если каждый новый исполненный вариант напоминает действительные пути развития жизни, то нам следует заключить, что то, что произошло, во многом обязано было произойти. Но что будет, если предположить, что все экспериментальные версии выдают разумные результаты, которые существенно отличаются от действительной истории жизни?’
Этот эксперимент стал основой эволюционной теории Гулда, изложенной в его книге Структура эволюционной теории. В ней наряду с регулярными процессами, подчиняющимся законам, присутствуют случайные события, которые непредсказуемо и полностью изменяют историю жизни. Ниже краткая информации из статьи историка Дэвида Сепкоски о предистории мысленного эксперимента Гулда.
В начале 1970-х годов группа палеонтологов, включая Стивена Гулда, Дэвида Раупа (David Raup) и Томаса Шопфа (Thomas Schopf), решила создать математическую модель для описания палеонтологических данных. Однако в то время было невозможно представить доступные экспериментальные палеонтологические данные в количественном виде, доступным для компьютерного анализа. Поэтому, в конце концов, было решено ограничиться имитационным моделированием, основанном полностью на стохастических процессах. В качестве нулевой гипотезы предположили, что эволюция идет как детерминированный и направленный процесс в рамках естественного отбора. Имитационная модель должна была отображать противоположную точку зрения: вымирание, выживание или разветвление является только делом случая (MBL Model, компьютерная программа была изначально создана Раупом). Соответственно, результаты модели должны были показать, как выглядели бы результаты эволюции в рамках чистого случая. На удивление паттерн, полученный в рамках такой модели, качественно хорошо совпадал с тем, что наблюдался палеонтологами.
Среди организаторов возникли разногласиями с интерпретацией полученных результатов. Шопф считал, что результаты модели приводят к «стохастической палеонтологии» или «палеонтологии частиц», в рамках которой историю жизни можно идеализировать как «законы газа, в которых состояние любой молекулы несущественно по отношению к описания объема как целого». Таким образом, «история определенного вида может быть несущественна … в определенном смысле, поскольку все виды ‘одинаковы хороши’.» Точка зрения Шопфа однако не разделялась его коллегами. В то время как Шопф становился все более уверенным по поводу правоты «стохастической палеонтологии», Рауп считал, что результаты не исключают возможности направленного отбора. Позиция Гулда находилась примерно посредине.
Гулд был согласен, что случайные процессы играет существенную роль, но он также признавал историчность развития. Стохастические процессы по мнению Гулда балансировалось ограничениями: структурными факторами и путями развития в онтогенезе и филогенезе. Также в роли развития с точки зрения Гулда играли большую роль особенные исторические события, не связанные с естественным отбором, например удар метеорита. Таким образом, история жизни у Гулда становилась «безвозвратной историей (irrevocable history)». В статье приводятся цитаты из статей Гулда тех лет с обсуждением результатов численного моделирования, которые проясняют развитие его позиции.
Параллельно в 1973 году Гулд нанял молодого выпускника Джека Сепкоски (Jack Sepkoski) для создания компьютерной базы данных, которую можно было использовать для сопоставления с результатами имитационного моделирования. Сепкоски также участвовал в работе над моделью MBL — программирование, изменение модели и обработка статистических данных. На пути создания базы данных необходимо было преодолеть много проблем и первая электронная база данных морских ископаемых появилась только через десять лет. В целом работа Сепкоски подтвердила вывод Гулда о сочетании случайности и историчности.
David Sepkoski, “Replaying Life’s Tape”: Simulations, metaphors, and historicity in Stephen Jay Gould’s view of life, Studies in History and Philosophy of Science Part C: Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences, Volume 58, August 2016, Pages 73-81