Заключительные суждения о биологической эволюции

203. Место генома в биосистеме

Согласно синтетической теории эволюции, геном односторонне предопределяет морфологию организма и все модификации фенотипа есть следствие изменений генотипа. В такой схеме биосфера как цельная, единая эволюционная система лишается какой-либо самостоятельности, собственных закономерностей — ее движение задается исключительно генератором случайных чисел.

Концепции уровневого отбора и новационного системогенеза совершенно по-новому определяют место генома в биологической эволюции. Из тупого, прямолинейного демона он превращается в тонкий механизм согласования общебиосферного эволюционного движения с локальными процессами взаимодействия отдельных популяций и организмов со средой. С одной стороны, геном предопределяет, задает направление онтогенеза биологических организмов, с другой — отражает в себе, накапливает общие принципы взаимодействия организмов с биосферой. При этом механизм воплощения генома в единичных элементах биосферы и механизм вбирания, отражения, аккумуляции общебиосферных закономерностей принципиально совпадают — они реализуются в процессе уровневого отбора в онтогенезе многоклеточных организмов.

При таком взгляде место генома в функционировании биосферы аналогично месту человека в социуме. Человек, с одной стороны, является исходной точкой, причиной всех единичных социумных феноменов, а с другой — элементом, интегрирующим все социальные достижения, отражающим общее движение социума. Что и позволяет им (геному и человеку) время от времени становиться источниками новаций (биологических и интеллектуальных).

204. Функции генома в многоклеточном организме

Относительно онтогенеза многоклеточного организма геном выполняет несколько функций: (1) обеспечивает вариативность, необходимую для системогенеза (текущего и новационного); (2) стабилизирует, закрепляет норму реакции — поддержанный отбором адаптивный онтогенез; (3) фиксирует адаптивные новации. Вторая и третья функции близки, но не совпадают. Закрепление новой адаптивной нормы онтогенеза требует лишь незначительных изменений генома. Ведь сам факт возможности закрепляемой нормы говорит об ее достаточной обеспеченности геномом, и генетическое закрепление фактически должно свестись к устойчивому переключению онтогенеза с одного возможного пути на другой (такое переключение может поддерживаться и без модификации генома — только под воздействием измененных внешних условий). Фиксация же адаптивной новации связана с постепенным длительным процессом реализации этой новации в онтогенезе и последующим генетическим ее закреплением. То есть фиксация адаптивной новации приводит не к «переключению» между возможными вариантами индивидуального развития, а к ранее не существовавшему варианту онтогенеза и к модификации генома.

205. Познавательная роль генетических механизмов

Ограниченность современного понимания генетического механизма заключается в констатации его направленности на интегрирование состояния, а не процесса. То есть представляется, что действие генетического механизма направлено лишь на максимальную адаптацию системы к некоторой конкретной ситуации, на поиск параметров системы, максимально удовлетворяющих некоторым текущим условиям. Но это лишь один момент природной генетической технологии. Эволюционно-новационная (а не адаптивная) сущность генетического механизма заключается в интеграции (и сохранении) данных об изменениях состояний как среды, так и самой системы на длительном отрезке времени. Геном — это не столько «запоминающее устройство», хранящее параметры отдельного организма, необходимые для функционирования в частных условиях, совмещенное с генератором случайных изменений (мутаций), как это представляется при описании адаптивных процессов в неодарвинизме. Геном, прежде всего, — это механизм, фиксирующий всю временную динамику изменений (приспособлений) системы, реализуемую при взаимодействии ее со средой. Системно-новационный переход — это не случайное адаптивное приспособление к некоторому частному изменению среды, а закономерная реализация нового функционального приспособления организма к внешнему миру, найденная как следствие интегрирования изменений среды и организма на длительном отрезке времени. Геном накапливает спектр приспособлений системы и по нему «определяет» вектор направленности эволюции и реализует весь накопленный потенциал в новой морфологии. С одной стороны, максимально приспосабливаясь к эволюции среды (Мира), а с другой — реализуя эту эволюцию.

Эволюционно-новационный скачок к формированию новой морфологии можно трактовать как локальную (пространственную) реализацию накопленного генетического материала в новой системе, новой структуре при достижении им некоторой избыточной функциональности.

206. Геном как движущая сила биологической эволюции

Генетический механизм, то есть самовоспроизводство автокаталитических циклов, обычно жестко связывают с биологическими процессами. Да, действительно, жизнь построена на основе генетического механизма, но сам генетический механизм является самостоятельным процессом, возникшим задолго до появления первой клетки. Он является продуктом протобиологического этапа (см. далее сужд. 263).

Возникновение жизни, то есть локализацию протобиологических циклов в пространстве (в виде клетки), можно рассматривать как неизбежную, вынужденную форму стабилизации этих циклов. Но поскольку генные механизмы (автокаталитические циклы), как любые динамические процессы, не могут быть абсолютно сбалансированы, абсолютно зациклены сами на себя и неизбежно накапливают в себе некое рассогласование (вступают в противоречие сами с собой), постольку и их локализация в виде клеток не может быть абсолютно стабильной. Деление клеток — это не удачное приспособление, «эволюционная находка», а неизбежный акт снятия рассогласования, накапливающегося в генном цикле. Геном сменяет клетки, как недолговечные оболочки для своего существования.

По сути, как уже отмечалось, любая, внешне выглядящая прогрессивной уровневая (системная) новация есть вынужденная форма стабилизации лежащих в основе этого уровня циклических процессов, сброс накопившегося рассогласования, локализация избыточности в виде новой пространственной системы (структуры). Так в основе новационного движения биосистемы лежит необходимость согласования протобиологических генетических циклов. С этой точки зрения и феномен деления клетки выглядит как закономерная форма обеспечения стабильности генного механизма, запущенного на протобиологическом эволюционно-иерархическом уровне.

Поскольку накопившееся в циклическом процессе рассогласование не может быть устранено механизмом самого цикла, метод согласования, метод стабилизации цикла всегда будет выглядеть как новационный, стоящий над процессом. Другое дело, что само рассогласование, то есть накопленная избыточность, предлагает решение проблемы, но форма реализации новационного механизма всегда отлична от исходного содержания.

В чем смысл образования многоклеточного организма? Не больше и не меньше, чем в сохранении целостности исходной стволовой клетки, а еще точнее — ее генома. Механизм клеточного деления, созданный как способ сохранения целостности (зацикленности) генетических процессов, сам, как и следовало ожидать, не может бесконечно поддерживать свою идентичность. Вырабатывая механизм поддержания стабильности генома, клетка превысила уровень целесообразной сложности. Приемлемым способом сохранить геном в целостности и обеспечить поддержание всех избыточно накопленных механизмов стало разделение функций между несколькими, совместно действующими клетками, то есть формирование многоклеточного организма. Исходная сущность функционирования многоклеточного организма — поддерживать некий внешний по отношению к делению клетки цикл, на входе и выходе которого была исходная клетка, то есть цикл «зародышевая клетка — многоклеточный организм — зародышевая клетка». Хотя внешне мы воспринимаем (и изучаем) это процесс как циклическое воспроизводство многоклеточных особей «многоклеточный организм — зародышевая клетка — многоклеточный организм», чем часто вводим себя в заблуждение относительно исходных причин тех или иных феноменов.

Можно сказать и так: исходная клетка создала себе в виде многоклеточного организма искусственную среду для выживания. Но вынуждена ее периодически менять, так как эта среда стабильна только в динамике и быстро накапливает критические рассогласования.

207. Системные новации и естественный отбор

Как ни парадоксально это звучит после изложенных концепций формирования системных и адаптивных новаций, но самые стойкие приверженцы дарвинизма в принципе правы: основным механизмом (именно механизмом и исключительно механизмом) биологической эволюции является естественный отбор. Правда, не в его исходном, столь прямолинейном, одноуровневом, одноходовом варианте: «модификация генома — отбор — новация». Между отбором случайных изменений генома зародышевой клетки и отбором специализированных клеток на начальных стадиях онтогенеза, то есть новационным системогенезом, лежит длительная (разнесенная и в пространстве, и во времени) цепочка взаимосвязанных, взаимоопределяющих, разноуровневых и разнонаправленных актов отбора.

Специфическое воздействие окружающей среды производит отбор вариантов поведенческих стратегий или отклонений от морфологической нормы. В результате уровневого отбора временно закрепленные адаптивные новации «опускаются» в геном. Только на этом этапе реализуется элементарная схема отбора модификаций генома половой линии клеток при их адаптации к новым условиям онтогенеза. В результате адаптивного движения популяции ее геном пополняется новыми осмысленными модификациями, отражающими изменения среды обитания на длительном временном отрезке. При достижении геномом некоторой избыточности в результате отбора из спектра специализированных нервных и соматических клеток происходит формирование новационной организменной системы. Далее, в результате встречного уровневого отбора вариантов новационных систем, реализуемых в популяции, и соответствующих им адаптивных модификаций формируется и закрепляется организм нового уровня сложности.

Вот такая — многоуровневая, многоходовая цепочка естественных отборов. После ее анализа уже трудно признать адекватной фразу «биологическая новация возникает в результате отбора случайных модификаций генома» (хотя где-то так оно и есть). Понятно, что по своему научному содержанию эта фраза равнозначна, к примеру, тезису «траекторию движения всех динамических систем можно описать исходя из принципа наименьшего действия». Описать-то можно, вот только самого тезиса для этого недостаточно.

208. Рациональный итог

Итак, эволюционная теория в представленном варианте содержит две компоненты:

(1) Концепцию уровневого отбора как закономерное продолжение, развитие традиционного принципа естественного отбора. Отбор обеспечивает, с одной стороны, адаптацию популяций к изменениям среды и узкую экологическую специализацию путем генетического закрепления адаптивных новаций, а с другой — пополнение (накопление) генетического материала в ходе этой адаптации.

(2) Принцип новационного системогенеза, констатирующий возможность спонтанного формирования на ранних стадиях онтогенеза организменных систем на основе накопленного избыточного генетического разнообразия. При этом новационный системогенез «предоставляет» материал для нового адаптивного этапа эволюции, сущность которого заключается в формировании расходящегося пучка специализированных видов.

В общем плане биологическую эволюцию можно представить как поэтапное образование новых морфологических приспособлений путем новационного системогенеза в онтогенезе, как форму спонтанной реализации адаптивного опыта, накопленного (интегрированного в геноме) за длительные периоды естественного отбора. При этом, как уже отмечалось, синтетическая и эпигенетическая теории эволюции описывают соответственно непрерывную и дискретную формы стабилизационного движения популяций.

Или если еще короче, то биологическая эволюция содержит две компоненты: стабилизирующий отбор адаптивных форм и новационный системогенез авангардных (универсальных, неспециализированных) форм.

По сути, вот мы и получили некоторое логическое разрешение нонсенса биологической эволюции, констатируемого в начале этой части книги (сужд. 138). Но лишь логическое. Проблема появления популяционных гениев органического мира, совершающих прорыв к новой морфологии на фоне общего вялотекущего стабилизирующего отбора мелких приспособлений, еще ждет своего рационального разрешения.

209. Нерациональное послесловие

Однако странно, что, исследуя биологическую эволюцию, мы расстраиваемся, не сумев найти исчерпывающее рациональное обоснование механизму появления эволюционных новаций, вскрыть некую единственно объективную причину того или иного эволюционного преобразования.

Ведь в то же время мы вполне миримся с фактом отсутствия какой-либо рациональной теории научного творчества, способной объяснить появление интеллектуальных новаций. Казалось бы, материал для исследований и обобщений имеется в большом количестве и прямо под рукой (вернее, в головах самих ученых) — в отличие от биологических, интеллектуальные новации (открытия, изобретения) постоянно сопровождают развитие социума. Но в итоге всех изысканий мы имеем лишь эволюционную эпистемологию — приложение той же теории естественного отбора к научному развитию. Мол, что выросло — то выросло, что лучшее — то и победило.

Не от научного бессилия, а от понимания ограниченности научной рациональности мы постепенно приходим к выводу, что сам творческий акт, само событие революционного прорыва не поддается логически однозначному описанию. Можно строго обосновать преемственность и необходимость конкретной интеллектуальной новации как продолжения цепочки предшествующих ей открытий. Можно объяснить, почему некий ученый был готов к свершению: получил такое-то образование, изучил то-то и то-то, был последователем такой-то научной школы. Но… Но сам феномен научного открытия, само событие случайного пересечения, с одной стороны, направления развития индивидуального интеллекта и, с другой — вектора общего движения науки, думаю, рационально обосновать принципиально невозможно.

Так чего же мы хотим от биологии? Чтобы она на уровне биохимических реакций или генных модификаций описала феномен появления эволюционной новации? Безусловно, как конкретная интеллектуальная новация рождается в единичной голове, так и биологическая новация формируется в единичной популяции, но ни природа новаций, ни их причинная обусловленность не выводимы ни из психологии или нейрофизиологии мозга, ни из генетики или морфологии популяции.

Но не следует воспринимать это суждение как пессимистическое, упадническое, отрицающее смысл и силу науки. Оно лишь констатирует, что не все, доступное нашему пониманию, мы в состоянии (и должны) выразить в виде рациональных схем, формул. Эволюция Мира — это исключительно не локализованный в пространстве и времени феномен, и рациональному отображению может поддаваться лишь частично, фрагментарно.

29 Июль 2007 |
Подписаться на сообщения RSS 2.0

Опубликовано в разделах: Новации (книга), биология