Увидел статью с провокационным названием ‘Составляет ли эволюция смысл биологии?‘ (спасибо andorsm). Автор статьи — доктор биологических наук, академик РАН Георгий Александрович Заварзин. Можно уверенно сказать, что Заварзин — это настоящий эксперт своего дела и поэтому людям, далеким от биологии, вполне имеет смысл познакомиться с его взглядами.
Следует отметить, что специальность Заварзина связана с микроорганизмами и именно с этим связано отличие его воззрений от обычных биологов. Поэтому я начну описание его взглядов парой цитат из другой статьи: ‘Микробиология как центральная биологическая дисциплина‘:
‘Область биологии стоит на трех китах: зоологии, ботанике и микробиологии. Остальные биологические дисциплины — лишь приложение к этим базовым наукам, приоритеты в которых распределяются по взаимозависимости: зоология вторична по отношению к ботанике, первоисточнику органического вещества, но обе дисциплины вторичны по отношению к микробиологии, поскольку бактерии создали биосферу, где и появились объекты ботаники и зоологии.’
‘микроорганизмы есть необходимое и достаточное условие для формирования и для поддержания существования биосферы. Все остальные существа, возникшие в результате усложнения, суть лишь дополнение к микробной биосфере.’
Для понимания сказанного приведу рисунок из книги Заварзина:
К микроорганизмам относятся прокариоты (бактерии и археи) и одноклеточные эукариоты (водоросли, грибы, простейшие). Рисунок хорошо показывает, что эволюция происходила преимущественно на уровне микроорганизмов. Более того, именно последние ответственны за образование и поддержание биосферы. При этом одноклеточные играли и играют основную роль в круговороте веществ в биосфере и с этой точки зрения были и остаются самодостаточными. Отсюда следует заголовок статьи (Микробиология как центральная биологическая дисциплина) и расстановка приоритетов:
‘Приоритеты определяются: универсальностью, масштабностью, элементарностью, первичностью происхождения и повсеместностью. Альтернативой им может служить антропоцентрическая система, в которой приоритеты определяются благоденствием человека. А это лишь частично совместимо с биологией как составной частью естествознания.’
Поэтому разницу позиции Заварзина можно сформулировать таким образом. Обычно в качестве биологической эволюции рассматривается небольшой хвостик, показанный на рисунке выше вверху справа, а цель Заварзина состоит в рассмотрении всей картинки целиком, когда этот хвостик играет по сути дела незначительную роль.
В этом смысле рисунок позволяет нам лучше понять смысл статьи ‘Составляет ли эволюция смысл биологии?‘, поскольку Заварзин в ней рассматривает эволюцию одноклеточных и образование биосферы — основу биологического развития. Заголовок статьи сводится к вопросу о том, можно ли применить к этому процессу концепции синтетической теории эволюции (выживание наиболее приспособленных и тому подобное).
Начну с цитаты, в которой перечисляются отличия взглядов:
‘Объекты микробиологии — бактерии — отличаются рядом принципиально важных для понимания сущности биологических особенностей свойств. Взгляд микробиолога на свои объекты и среду их существования расставляет иные приоритеты, чем сравнительный подход макробиологов. Как эволюционист микробиолог находится на особом положении, поскольку бактерии — объекты его изучения:
-
- не имеют видимого предшественника в порядке, вытекающем из сравнительной сложности организмов;
- не имеют предшественников в палеонтологической летописи и восходят к началу летописи геологической;
- воспроизводятся прямым делением без полового процесса и в максимальной степени соответствуют принципу самовоспроизведения без отклонения;
- лишены онтогенеза;
- обладают геномом, построенным по принципу максимальной экономии, и временными внехромосомными факторами;
- обладают минимальным временем существования индивидуума в деятельном состоянии (и максимальной способностью к анабиотическому переживанию);
- непосредственно связаны с геосферой как средой обитания (паразитизм и зависимость от других, небактериальных, существ явно вторичны);
- эволюционируют в тесной связи с эволюцией среды обитания, в том числе и в крупных пространственно-временных масштабах.’
В обычном подходе к эволюции главную роль играет происхождение (филогенетическое дерево). Заварзин разбирает эти вопросы в разделе ‘Происхождение биоразнообразия прокариот‘. Вывод достаточно печальный:
‘Попытки построить дерево последовательности происхождения на основе сравнительной морфологии, которая так успешно работала при создании «лестницы существ» — общей картины развития высших организмов, в мире микробов оказались совершенно беспомощными.’
Далее Заварзин разбирает попытки классификации микроорганизмов на уровне анализа ДНК/РНК:
‘Классификация бактерий превратилась в техническую процедуру, не требующую приложения творческих усилий: упорядочение множества объектов осуществляется по цифровым показателям.’
Проблемы на этом пути:
‘Кризис возник, когда сопоставление фенотипических признаков с филогенетической классификацией привело к выводу о слабой корреляции между ними.’
‘С точки зрения функциональной роли микроорганизмов в природе, новая классификация лишена смысла, по ней нельзя судить, что же делает данный вид, почему он важен. Итак, естествоиспытатель вправе задать вопрос: зачем нужна такая классификация кому-либо, кроме филогенетиков?’
Более того, произошел отход от бинарной классификации в виде дерева и переход к рассмотрению топологии связей в виде куста или даже сетки. Заварзин описывает в этом отношении взгляды Карла Вёзе, гипотезу мира РНК, концепцию эндосимбиоза Линн Маргулис. Рассмотрение крутится вокруг вопроса, поставленного в заголовке статьи (‘Составляет ли эволюция смысл биологии?‘), например, по поводу эндосимбиоза Заварзин пишет таким образом:
‘Акты эндосимбиоза с последующей интеграцией в единый организм явно относятся к категории макроэволюции и не согласуются с мутационной Синтетической теорией эволюции.’
С другой стороны целью рассмотрения является процесс образования биосферы, в котором микроорганизмы принимали и принимают активное участие. В дарвиновской теории эволюции рассматривается процесс приспособления организмов к окружению. В данном случае организмы в том числе меняли окружение (например, появление кислорода в атмосфере 2.4 млрд. лет назад). В этом смысле появляются новые вопросы, которые выходят за обычные представления о биологической эволюции (раздел статьи Возникновение биосферы):
‘в поисках знаний об эволюции биосферы прошлого приходится опираться не на филогению современных бактерий, а на их функциональные характеристики, то есть не на риботип, а на экотип. Свойства последнего определяются взаимодействием со средой обитания.’
Приведу еще пару цитат из книги Заварзина, которые говорят о том, что изменение масштаба рассмотрения ведет к изменению представлений:
‘Современное эволюционное мировоззрение исходит из принципа естественного отбора, обусловленного конкуренцией между видами за ресурсы. Основная идея моей лекции состоит в том, что при увеличении масштаба рассмотрения событий, конкуренция как движущая сила сменяется кооперацией в рамках целесообразной системы.’
‘Масштабность процессов, осуществляемых бактериями, относится к всему круговороту веществ в биосфере. При этом следует не только учитывать объем резервуара биомассы, (который для бактерий в деятельном слое биосферы составляет 10^28 – 10^30 особей по 10^(-12) грамм, то есть порядка 10^18 г С_орг, что сравнимо с биомассой других групп организмов), но и потоки вещества со скоростью оборота углерода через этот резервуар, значительно превышающей скорость оборота через другие динамические резервуары биомассы, а также значимость осуществляемых бактериями в биосфере процессов.’
‘Попытка объяснить все разнообразие явлений природы через эволюционное развитие, представив его как суммарный продукт истории каждого объекта и прослеживая его эволюцию, распространена в сознании современных естествоиспытателей. Способ рассмотрения меняется с масштабом событий.’
Я бы сказал, что рассмотрение процессов с точки зрения биосферы затрагивает новый уровень организации. На этом уровне разговоры про дарвиновскую эволюцию не помогают рассмотрению протекающих процессов, примерно так же как разговоры про законы физики, ядра и электроны не способствуют пониманию того, что такое организм.
В заключение отмечу, что по мнению Заварзина гипотеза панспермии вполне имеет право на существовании. В книге этому посвящен раздел ‘Астробиологическая гипотеза появления жизни на Земле‘. Речь идет про то, что эволюция прокариотов шла не слишком быстро — см. рисунок выше. В рамках этого временного масштаба время, отведенное на возникновение первых микроорганизмов из неживой природы, представляется крайне незначительным.
Информация
Г. А. Заварзин, Составляет ли эволюция смысл биологии? Вестник Российской академии наук. – 2006. – Т. 76. – № 6. – С. 522-533.
Г. А. Заварзин, Микробиология как центральная биологическая дисциплина, Природа. – 2012. – № 1(1157). – С. 100-107.
Г.А. Заварзин, Эволюция прокариотной биосферы, М.: МАКС Пресс, 2011.
Обсуждение
https://evgeniirudnyi.livejournal.com/258962.html
06.07.21 Наивысшее качество биосферы
Ю.А. Израэль: ‘Вы говорили, что в истории биосферы какие-то системы разваливались, какие-то развивались. На какой период времени приходилось, скажем так, наивысшее качество биосферы?’
Г.А. Заварзин: ‘На мой взгляд, высшее состояние биосферы было в период существования бактерий, когда никто никого не ел.’
Из обсуждения выступления Заварзина Становление биосферы.