Теорія еволюції Чарльза Дарвіна широко визнана науковою спільнотою. Вона дуже популярна і серед публіки: більш простого та зрозумілого пояснення розмаїття життя на Землі складно уявити.
До того ж теорія детально описує механізм природного відбору, чисельні способи пристосування до навколишнього середовища через поступові зміни родових ознак, а також виникнення нових видів. Але чи пояснює вона еволюцію?
Дарвін виклав свої думки у праці "Про походження видів" (1859). Тоді, в середині 19 століття, він стверджував, що варіації ознак у популяції можуть призвести до опанування різних стратегій виживання. З часом такі стратегії призводять до поступової трансформації видів — процесу, відомого як еволюція.
Виходить, теорія еволюції Дарвіна чудово пояснює процес адаптації та виживання найсильніших (типовий філософський концепт того часу), але вона фактично нічого не говорить, а тим більше не пояснює еволюцію генетичних структур, появу та розвиток ДНК і РНК.
Власне кажучи, нас цікавить не стільки видове різноманіття, скільки поява більш складних організмів, орієнтованих на виживання в екологічних системах, що постійно змінюються.
Не забуваємо й особливості біографії вченого. Чарльз Дарвін був священником, а наука не підозрювала про існування генів, не кажучи вже про відкриття ДНК і РНК.
Отже, теорії еволюції бракувало навіть механістичного розуміння еволюційних змін. До того ж судячи з тексту “Про походження видів”, науковець плутав поняття “еволюція” та “виникнення нового виду”. На його думку, новий вид — це завжди новий, хай і крихітний, крок до надскладної біологічної організації.
Коли критика теорії почала загрожувати репутації Дарвіна, він ввів концепцію статевого добору, який включає вибір характеристик, не обов'язково важливих для виживання, але критичних для успіху спарювання. Втім, зараз сучасна наука значно перевищила рівень практичних знань 19-го століття, хоча дарвінівська еволюція залишається важливою складовою біології.
Насправді питання більш комплексне: а чи не застаріла сама теорія еволюції на базі природного добору? Чи визнає вона упередженість власних знань і тверджень Дарвіна?
Проблеми з теорією Дарвіна
Головна проблема дарвінівської еволюції в тому, що вона значною мірою спирається на концепцію природного відбору, який можна схарактеризувати таким чином: “вельми негативний і марнотратний процес”.
Природний відбір усуває непридатне і зберігає придатне, але він не створює нічого нового чи інноваційного. Він працює лише над чинними варіаціями, навіть вірогідностями, які генеруються випадковими мутаціями та рекомбінаціями.
Але мутації часто шкодять популяціям або взагалі не впливають на їх розвиток; щоправда, інколи вони бувають корисними. Рекомбінація лише перетасовує наявні гени, не створюючи нових. Як такий процес може пояснити появу складних структур і функцій — ока, мозку чи імунної системи?
Інша проблема теорії Дарвіна полягає в тому, що він не міг враховувати фактори генетичного дрейфу, потоку генів, епігенетики, симбіозу, горизонтального перенесення генів та обмеження розвитку. Ці фактори конструюють нові варіації, змінюють частоти ознак, впливають на експресію генів та модифікують шляхи розвитку організмів.
Вони також можуть взаємодіяти з природним добором у складний і непередбачуваний спосіб. Але тільки “взаємодіяти”. Наприклад, статевий відбір сприяє розвитку шкідливих для виживання ознак, але вони приваблюють партнерів. Наприклад, хвіст павича.
Генетичний дрейф спричиняє випадкові зміни частот алелів, які не пов'язані з пристосованістю, особливо в невеликих популяціях. Потік генів може вводити чужорідні гени в популяцію через міграцію або гібридизацію.
Епігенетика також змінює експресію генів без зміни послідовностей ДНК. Наприклад, через метилювання або модифікацію гістонів. Своєю чергою, симбіоз створює нові коабітації, що живуть разом, наприклад, лишайники або мітохондрії.
Те ж саме стосується горизонтального перенесення генів між неспорідненими організмами, такими як бактерії або віруси. Обмеження розвитку обмежує діапазон можливих фенотипів, які продукують генотип. Наприклад, завдяки фізичним законам або генетичним взаємодіям.
Третя проблема теорії Дарвіна полягає в тому, що вона культивує обмеженість знань і досвіду самого Дарвіна про світ природи. Не таємниця, що на його наукові погляди вплинули близьке культурне та релігійне оточення, особисті спостереження та експерименти, а також листування з іншими натуралістами та вченими.
Насправді він не був професійним біологом, не знав багатьох аспектів науки. Насамперед сучасні: молекулярна біологія, мікробіологія, палеонтологія, біогеографія, екологія та етологія. Він не знав про хромосоми чи гени, бактерії чи віруси, скам'янілості чи радіометричне датування, тектоніку плит чи дрейф континентів, екосистеми чи харчові мережі, поведінку тварин чи соціальне навчання.
Звичайно, він не мав доступу до модернових інструментів і методів, які дозволяють нам вивчати життя на різних рівнях організації та складності. У нього навіть не було мікроскопів. Що ж тоді говорити про секвенування ДНК чи редагування генів, комп'ютерні моделі, польові експерименти або лабораторні симуляції.
Ладно, то все фантазії, хоча й суттєві в контексті розуміння процесу еволюції. Але він, починаючи роботу над теорією еволюції, не мав вичерпної або репрезентативної вибірки даних. Польові дослідження фактично не проводились. Не було навіть зразків, зібраних з різних регіонів Землі. Бо він не знав, що таке таксономічні групи або філогенетичні гілки, вимерлі або живі види.
Чому живі, спитаєте ви? Бо ви не знайдете у нього послідовного визначення “виду” на основі морфології чи генетики, репродуктивної ізоляції чи потоку генів, стабільності чи мінливості. Тобто навіть природний-статевий добір “працював” випадково, не трансформуючись в загальний процес “пристосування” до обмежених екологічних ніш.
Він не мав надійної або точної оцінки геологічного віку Землі, історії життя, він навіть не думав про “швидкість еволюції”.
Єдиний, з ким він мав справу, - його двоюрідний брат Чарльз Лайєль, якому потрібно було обґрунтувати “довгу” геологічну історію. Тоді як Дарвіну — прокласти довгий шлях біологічної самоорганізації.
От вони й гарантували друг другу “наукове” алібі. Тим самим на 150 років заблокувавши розвиток як геології, так і теоретичної біології, перетворивши власні концепції на (псевдо)релігійні симуляції.
Альтернативи теорії Дарвіна
Враховуючи ці проблеми з теорією Дарвіна, не дивно, що постійно виникають альтернативні теорії, які ставлять її під сумнів. Або доповнюють на стільки, що не залишають шансу на існування.
Деякі з цих теорій старіші за теорію Дарвіна, наприклад, ламаркізм, катастрофізм, ортогенез, віталізм та структуралізм. Ще кілька виникли пізніше - мутаціонізм, нейтральна теорія, гіпотеза переривчастої рівноваги, розширений еволюційний синтез.
Деякі з цих теорій сумісні з теорією Дарвіна, наприклад, генетичний дрейф, епігенетика, та симбіоз.
Розглянемо декілька новітніх еволюційних теорій, які мають всі шанси на подальший розвиток.
Плюралізм Массімо Піґлюччі
Массімо Піґлюччі - професор філософії в Міському університеті Нью-Йорка та колишній професор екології та еволюції Університету Стоуні Брук. Він редагує онлайн-журнал Philosophy & Theory in Biology і відстоює плюралістичний підхід до еволюційної теорії.
Згідно Піґлюччі, існує безліч механізмів і рівнів пояснення еволюційних явищ. Жоден механізм не може описати всю динаміку еволюції. Тому біологія повинна взаємодіяти з іншими дисциплінами, щоб отримати інтегративну перспективу.
Він також критикує адаптаціонізм і креаціонізм як спрощені та догматичні погляди на еволюцію.
Плюралізм, в загальних рисах, стверджує, що теорія еволюції складається з наукового, філософського та етичного компонентів. Завдання вченого-еволюціоніста — не допустити моністичного погляду, спираючись тільки на диверсифікований підхід.
Відповідно, не існує єдиного, уніфікованого методу науки або єдиної теорії, яка здатна пояснити всі природні явища.
Піґлюччі таким чином виходить на теорію розширеного еволюційного синтезу, де генетика — лише один із чинників розвитку. Але необхідно враховувати дані епігенетики, фенотипової пластичності тощо, охоплюючи ширший набір причин еволюції.
Плюралізм Піглючі поширюється і на його філософські погляди. Він підтримує ідею балансу між реалізмом і антиреалізмом. Реалізм стверджує, що наші наукові теорії правильно описують світ таким, яким він є, тоді як антиреалізм стверджує, що теорії лише користуються інструментами для передбачення.
Іншими словами, обидві перспективи мають свої переваги, а прийняття суто реалістичної чи антиреалістичної позиції може мати редукціоністські наслідки.
Він також припускає, що взаємодія обох цих філософських позицій призводить до тонкого розуміння науки.
Крім того, в етиці плюралізм Піґлюччі проявляється в пропаганді школи розвитку чеснот, необхідних для градації етичних рішень. Визнаючи актуальність консеквенціалістської та деонтологічної перспектив, він стверджує, що етичне розуміння, зосереджене виключно на правилах або результатах, залишається неповним без урахування конструкторів моральних вчинків.
Адаптаціонізм Річарда Докінза
Річард Докінз - почесний член Нью-коледжу в Оксфорді та колишній професор суспільного розуміння науки в Оксфордському університеті. Він — автор багатьох науково-популярних книг, таких як "Егоїстичний ген", "Сліпий годинникар", "Омана Бога" та "Найбільше шоу на Землі".
Він відстоює адаптаційний погляд на еволюцію, який підкреслює роль природного відбору як первинної й творчої сили, що стоїть за еволюцією складних адаптацій. Він стверджує, що природний відбір пояснює біодизайн і мету саморозвитку, не посилаючись на надприродні або розумні сили.
Але разом із тим він заперечує як креаціонізм, так і розумний задум як позанаукові та ірраціональні переконання, що суперечать переважній більшості доказів еволюції.
Крім того, еволюціонізм Докінза має генно-центричну специфікацію. Вона передбачає, що гени — це не просто пасивні схеми, на які впливає зовнішнє середовище. Гени — це активні учасники, які, "прагнуть" до саморозмноження. Згідно з Докінзом, біологічний організм... лише "машина виживання" для своїх генів. І в цьому плані його теорія відрізняється від християнських побудов з їх ідеєю тіла як вмістилища душі.
Водночас ми бачимо більш організмоцентричні погляди, які постулюють, що природний відбір діє насамперед на індивідів або популяції. Докінз, з іншого боку, стверджує, що ген запускає механізм відбору. Кожна генна варіація — кожна алель — в геномі організму може розглядатися як прагнення максимізувати власне розмноження, а також вплив на стратегії виживання.
Критики Докінза стверджують, що його точка зору спрощує складність біологічних систем і багаторівневу природу відбору. Поняття "егоїстичного гена" — занадто редукційне і потенційно нехтує індивідуальним, груповим чи навіть видовим факторами.
Однак внесок Докінза в біологію не можна недооцінити. Навіть попри критику, його генно-орієнтований адаптаціонізм залишається потужною основою неодарвінізму. І він дає раціональне пояснення еволюційної моделі будь-якої екосистеми.
Емерджентизм Стюарта Кауфмана
Стюарт Кауфман - професор біологічних наук, фізики та астрономії в Університеті Калгарі, колишній професор біохімії та біофізики в Університеті Пенсильванії. Він заснував Інститут біокомплексності та інформатики.
Згідно з його точки зору, біологічні системи орієнтовані на самоорганізацію та інновації. Еволюція ніколи не була лінійним і поступовим процесом, керованим лише природним відбором. Радше еволюція рухається стрибками, породжуючи емерджентні властивості та явища, що не зводяться до компонентів нижчого рівня і не можуть бути передбачуваними.
Він також ставить під сумнів редукціонізм і детермінізм — такого роду підходи неадекватні та застарілі, вони не концептуалізують розуміння природи життя.
Емерджентизм, по суті, прогнозує виникнення складних систем з новими властивостями, які неможливо передбачити, виходячи лише з властивостей їхніх окремих частин. Всесвіт, за такою логікою, переповнений спонтанним "вільним порядком", кидаючи виклик традиційним детерміністським і редукціоністським поглядам на еволюцію.
Крім того, він пропонує теорію автокаталітичних множин - концепцію, яка допомагає просунутися в дослідженні джерел життя. Такі множини належать до набору молекул, де кожна молекула каталізується іншою молекулою при її утворенні. Теорія припускає, що виникнення “живого” можна простежити до таких самовідтворюваних молекулярних мереж, які є прикладом емерджентності.
Кожна нова комбінація, винахід чи відкриття відкриває нові шляхи, нові можливості, ще більше розширюючи "суміжне можливе". Біологічна інновація неможлива без існуючого потенціалу, але й “нововведення” створюють новий потенціал.
Також заслуговує на увагу модель Недді Хіршберга-Кауфмана,яка стосується ландшафтів складних адаптивних систем. Вона описує "придатність" системи — її здатність до виживання і відтворення — залежно від складних взаємодій між її компонентами.
Модель НК демонструє, що взаємодії часто призводять до утворення практично нескінченої множини потенційних рішень, до яких система пристосовується, максимізуючи рівень свого виживання.
Емерджентизм Кауфмана кидає виклик традиційній практиці наукового моделювання, навіть з урахуванням точного знання початкових умов. Він постулює, що всесвіт не просто прямує до ентропії, але й вибудовує складні структури та організації, які посилюють його різноманітність і багатство.
Об'єднуючи біологію, фізику та інші науки, теорія пропонує більш цілісне, інтегративне розуміння нашого всесвіту. Він малює картину світу, який є настільки ж динамічним і творчим, наскільки складним і непередбачуваним — світу, який процвітає на межі хаосу.
Оскільки ми продовжуємо боротися з глибокою складністю нашого світу, емерджентизм Стюарта Кауфмана забезпечує важливу перспективу. Він спонукає розширити наше мислення, прийняти невизначеність і визнати природне розмаїття, яке виникає, коли прості частини взаємодіють, утворюючи складні цілісності.
Інші теорії
Американська біологиня з Массачусетського університету Лінн Маргуліс запропонувала "ендосимбіотичну теорію", припускаючи, що складні клітини виникли в результаті симбіотичних відносин між простішими організмами. Процес симбіозу і подальшої генетичної інтеграції означає інший, недарвінівський механізм еволюції.
Доктор Річард Ленскі, еволюційний біолог з Університету штату Мічиган, відомий своїм довготривалим експериментом з кишковою паличкою. На його думку, еволюційна адаптація може включати епігенетичні зміни та періоди “затишшя”, які перериваються швидкою еволюцією. Таким чином виникає теорія "переривчастої рівноваги". Відповідно, мають бути стабільні фази й різкі зміни, не відповідні часовій перспективі Дарвіна.
Генетик Єва Яблонка з Університету Бен-Гуріон в Ізраїлі наполягає на теорії епігенетичного успадкування як додаткової сили в еволюції. Ця теорія припускає, що екологічно індуковані зміни в експресії генів передаються нащадкам, забезпечуючи новий рівень складності еволюції. Її робота, виконана у співпраці з Маріон Ламб, розширює дарвінівські рамки, включаючи концепції Ламарка і неодарвінізм Докінза.
