В журнале Philosophical Transactions of the Royal Society вышел номер, посвященный теме ‘Случайность и цель в эволюции биосфер‘:
‘Биосфера Земли координируется взаимосвязанной сетью биогеохимических циклов, которые в значительной степени регулируются микробами. Материалы тематического выпуска направлены на то, чтобы понять, как Земля эволюционировала из изначально абиотической геохимической планеты до такого состояния посредством эволюционного взаимодействия между организмами и окружающей их средой. Данные палеонтологии, геохимии, филогенетики, геномики и биохимии дают информацию об эволюции биосферы Земли и дают представление об эволюции биосфер в других частях Вселенной.’
В пяти статьях этого номера обсуждается гипотеза Геи, выдвинутая Джеймсом Лавлоком и Линн Маргулис. Метафора жизни как пассажира на планете, который приспособился к условиям этой планеты, входит в противоречие с имеющимися фактическими данными. Биосфера во многом сформирована жизнедеятельностью организмов, поэтому пассажир не просто приспособился к тому, что было, а активно влиял на формирование того, что получилось.
Несколько лет назад я познакомился с работами академика Заварзина, в которых рассматривались такие идеи. Суть состоит в существовании нескольких взаимосвязанных биогеохимических циклов: цикл органического углерода, связанный с циклом кислорода, циклы азота, серы, железа и фосфора. Эти циклы не могут существовать абиотически и они происходят в рамках работы микроорганизмов, которую вполне можно назвать согласованной. Отходы жизнедеятельности одних служат питательными веществами для других и таким образом цикл в конце концов замыкается.
В настоящее время никто не может отрицать влияние жизни на становление биосферы, то есть, на формирование условий жизни. Разница позиций однако заключается в отношении к этому факту. Вначале описании идеи Геи из статьи Заварзина ‘Экстенсивная микробиология‘ (1976 год):
‘В целом биосфера Земли представляет удивительно слаженную систему со строгой взаимообусловленностью биогенных и абиогенных этапов круговорота. Эта целесообразность организации биосферы, как и целесообразность молекулярной организации живых существ, побуждает ряд ученых выступить с утверждением, что биосфера не есть следствие случайного взаимодействия событий, под влиянием естественного отбора приведшего к той совершенной системе, которую мы наблюдаем и частью которой мы являлись или являемся. Напротив, направленность и взаимосвязанность процессов, происходящих в природе, побуждает одних говорить о Земле как о гигантском эксперименте направленной панспермии, а другие усматривают в биосфере целесообразность, которая не может быть слепой адаптацией к изменениям. Лавлок назвал ее Гея. По определению, Гея – это активные компоненты биосферы, образующие нечто единое, поведение которого отличается от простой суммы частей. В рамках Гея каждый компонент биосферы несет определенную функцию, подобно тому как в человеческом организме, например, гемоглобин выполняет функцию переносчика кислорода. Определив функцию того или иного вещества в биосфере, мы тем самым получаем объяснение его появления в природе.
Психологические корни этого направления в мировоззрении естествоиспытателей понятны: это и утомление от наивного псевдодарвинизма, и необычайная сложность молекулярной организации, и боязнь разрушить совершенный механизм природы неосторожными действиями профанов.’
Можно сказать таким образом. С одной стороны, эволюционная биология должна была бы объяснить появление биосферы в ходе эволюции жизни. С другой стороны, в синтетической теории эволюции для этого нет средств, поскольку в ней функция связывается с адаптивностью, а в то же время непонятно, каким образом можно связать понятие адаптивности с биосферой.
В статье Ричарда Бойля ‘Пересечение попыток фальсифицировать и дарвинизировать гипотезу Геи‘ перечислен спектр возможных подходов к рассмотрению гипотезы Геи как объяснения. Вначале дается гипотеза Геи в сильной формулировке, чтобы отличить ее от более нейтральных разговоров о коэволюции жизни и биосферы:
‘Гипотеза Геи предполагает существование на Земле системы динамически поддерживаемого химического неравновесия планетарного масштаба, способствующего обитаемости и причинно связанного с присутствием жизни. Предсказание, вытекающее из этой гипотезы, состоит в том, что любое устойчивое присутствие жизни где-либо еще во Вселенной обязательно будет происходить в сочетании с аналогичной системой.’
Кислородная атмосфера служит простым примером химического неравновесия выше. Далее Бойль вводит в рассмотрение дарвинизированную гипотезу Геи, развиваемую американским эволюционным биологом Фордом Дулиттлом (W. Ford Doolittle). Формулировка ниже исходит из центральной роли генотипа в синтетической теории эволюции:
‘Можно ли представить себе путь, по которому в среднем и на протяжении всей истории Земли генотипы, способствующие обитаемости, как правило, обладают большей приспособленностью с учетом времени, чем генотипы, разрушающие обитаемость (или оказывающие нейтральное воздействие)?’
В статье описываются три варианта отношения к гипотезе Геи:
- Гипотеза Геи неверна и вопрос о дарвинизированной Гее нерелевантен, но, скорее всего, на него можно ответить отрицательно.
- Гипотеза Геи правдоподобна и правильна, хотя на вопрос о дарвинизированной Гее следует ответить отрицательно, поскольку естественный отбор не имеет прямого отношения к возникновению гомеостатического регулирования.
- Физические ограничения на адаптацию.
- Обитаемость — это побочный результат, а не адаптация.
- Гея является примером общей тенденции к стабильности, проявляемой сложными системами.
- Гипотеза Геи правдоподобна и правильна; на вопрос о дарвинизированной Гее можно ответить утвердительно.
- Биогеохимические циклы — это интеракторы и (максимально) расширенные фенотипы.
- Устойчивый отбор между ‘вариантами биотических циклов’.
Критика гипотезы Геи после ее появления со стороны эволюционных биологов сводилась к отрицанию возможности использования естественного отбора как объяснения. Поэтому первый подход состоит в отрицании гипотезы Геи и объявлении вопроса о способствующих обитанию генотипах неревантным. В этом варианте говорится в общем виде о взаимодействии жизни и окружения в рамках коэволюции и используется антропный принцип для объяснения конечных результатов.
Сторонники второго подхода также учитывали отрицательное отношение эволюционных биологов к объяснению феномена Геи в рамках адаптаций. Поэтому здесь предлагались физические механизмы установления обратных связей без опоры на естественный отбор. Пример — маргаритковый мир (Daisyworld) Лавлока и Уотсона. Другой вариант объяснения в этой категории связан с представлением об установившихся обратных связях как побочном результате жизнедеятельности организмов. Третий вариант связан с использованием концепции последовательного отбора, когда переход от предыдущего состояния регулирования к последующему связывается в том числе с принципом максимума производства энтропии.
Наконец, Форд Дулиттл активно продвигает третий подход под слоганом ‘Это песня, а не певцы’. Таким образом он хочет совместить, если так можно сказать, глобальный геном с конечным результатом развития биосферы. В одном из вариантов в качестве объяснения предлагается считать интеракторами биогеохимические циклы и говорится о максимально расширенном фенотипе. В другом варианте биотический цикл объявляется максимальным уровнем многоуровневого отбора и тем самым изменение биогеохимических циклов во времени попадает под действие естественного отбора.
В заключение отмечу, что в статьях про гипотезу Геи в этом номере журнала я увидел ссылки на работы Бруно Латура. В статье ‘Почему Гея не является Богом тотальности‘ Латур отмечает роль аналогий и метафор при описании гипотезы Геи, например, ‘Жизнь стоит у руля’. Латур далее говорит, что именно аналогии и метафоры в конце концов заводят обсуждение в тупик. В то же время Латур защищает Лавлока и Маргулис и считает, что их взгляды неправильно интерпретируются. Приведу интерпретацию Латура взглядов Лавлока:
‘Итак, теперь давайте рассмотрим трюк, который Лавлок, в моем понимании, изобрел, чтобы нейтрализовать опасность слишком быстрого создания целого с помощью другого способа соединения частей — и, следовательно, другого способа определить, что значит для организма быть частью. Я не читал всего Лавлока, но думаю, что его наиболее распространенные действия, которые можно обнаружить в его прозе, можно резюмировать следующим образом: шаг 1, выберите объект А для начала — такое явление, как дыхание бактерий или выветривание земной коры; шаг 2, переключите внимание на его окружение; шаг 3: определите в этом окружении, какие преобразования вызвал объект А; шаг 4: определите в этом окружении, какие преобразования они оказывают на А; шаг 5: усугубите взаимные эффекты грубым использованием понятия отрицательной или положительной обратной связи, не потому, что вы верите в существование машины и инженера, но просто чтобы убедиться, что они “тесно связаны”; шаг 6, сложный шаг, теперь выберите этот эрзац цикла обратной связи в качестве новой отправной точки; шаг 7, начните сначала, чтобы “сущность плюс окружение” теперь были заменены циклами, взаимодействующими с другими циклами; шаг 8, самый важный, на мой взгляд, — тщательно пересмотрите описание, чтобы убедиться, что циклы за циклами не добавляются друг к другу, как если бы они были одним целым над объектами, с которых вы начинали.’
Я бы сказал, что Латур излагает свою позицию, в которой анализируются взаимодействия таким образом, чтобы избежать возникновения новой ‘суперсущности’. Однако в этом случае Латур приходит к следующему заключению:
‘Что произойдет, если вы продолжите использовать этот трюк? Различие между внутренним и внешним любого конкретного объекта будет стерто.’
Можно согласиться, что такой вывод правильно характеризует случай анализа на уровне биогеохимических циклов. Исходный вопрос однако, по-моему, остается, поскольку непонятно, можно ли найти в рамках такого подхода объяснение исходной проблемы.
В целом я согласен с Латуром, что использование аналогий и метафор приводит к возникновению коннотаций, которые вряд ли можно исключить. Тем не менее, с моей точки зрения остается открытым вопрос, что такое объяснение, которое в данном случае ищется. Другими словами, как можно формально охарактеризовать идеальное объяснение, которое всех бы устроило.
Информация
Г. А. Заварзин, Избранные труды, 2015. Экстенсивная микробиология (1976), с. 432-446.
Richard Boyle. Overlapping attempts to falsify and Darwinize the Gaia hypothesis. Phil. Trans. R. Soc. 2025. B 380: 20240087.
Bruno Latour, Why Gaia is not a God of Totality. Theory, Culture & Society 34, no. 2-3 (2017): 61-81.
Дополнительная информация
Микроорганизмы и биосфера: О работах академика Заварзина. Сопоставление его взглядов и Докинза. Важность круговоротов веществ, за которые отвечают исключительно микроорганизмы.
Линн Маргулис: Симбиотическая планета. Новый взгляд на эволюцию: Описание книги. Цитаты против неодарвинизма. Симбиогенез как движущая сила эволюции. Живое не приспосабливается, а формирует окружающую среду. Маргаритковый Мир Лавлока.
Бруно Латур: Пересборка социального: Рассмотрены два примера, которые раскрывают идеи Бруно Латура в книге в отношении социального, природы и общества: человек в булочной пьет кофе; депрессия и антидепрессанты.