что такое скачки эволюции
Объяснение эволюционных скачков
Если вы когда-нибудь собирали большой пазл, то знаете, что сначала собираются небольшие фрагменты, потом эти фрагменты соединяются в более крупные части рисунка, а уже затем крупные части соединяются в единую, большую картину.
Эволюционный процесс мы вполне можем представить как процесс самосборки, самоорганизации материи, на разных уровнях которого возникают структуры разного уровня сложности. Только если при сборке пазла заранее известен рисунок, то здесь такого плана нет. Это процесс чисто творческий, и всегда удивляет непредсказуемостью и неистощимой фантазией природы.
Такая аналогия легко объясняет так называемые «эволюционные скачки», когда в течение сравнительно короткого времени резко увеличивается биоразнообразие планеты, появляется множество новых видов.
До кембрийского взрыва очень длительное время планету населяли лишь простейшие одноклеточные организмы. Можно ли сказать, что всё это время эволюция не происходила? Наверное, нет.
Когда вы собираете пазл, долгое время вы просто занимаетесь перебором различных вариантов и сочетаний отдельных элементов и фрагментов. Это занимает очень много времени. Но затем, когда основные фрагменты и части уже собраны, собрать целую картину не составляет большого труда.
В перерывах между эволюционными скачками происходит очень важный процесс, в ходе которого перебираются различные варианты, различные состояния системы, формируются и проверяются наиболее устойчивые структуры. Можно сказать, происходит поиск новых решений и форм. И когда все возможные варианты исчерпаны, происходит эволюционный скачок – прорыв на новый уровень самоорганизации. Это можно назвать минутой вдохновения Природы, когда она в творческом порыве реализует за короткий срок огромное количество новых идей, новых решений!
Конечно, эта гипотеза тоже попахивает креационизмом, но она ничуть не противоречит научному подходу. Процесс самосборки структур осуществляется в полном соответствии с законами физики, химии, и именно поэтому в результате эволюции сохраняются лишь наиболее устойчивые, энергетически эффективные структуры и процессы (в том числе биологические организмы и системы), которые способствуют уменьшению энтропии всей системы.
Именно поэтому эволюция всегда происходит в сторону развития сознания (самосознания), поскольку именно оно способствует синхронизации всех уровней материи в момент эволюционного скачка и образованию целостных, гармоничных структур, эффективно вписанных в окружающую действительность. Именно поэтому нас не перестает поражать разумность, целесообразность природы, в которой всё предусмотрено. Всё выглядит так, как будто организм был создан именно для этой среды, а среда создана специально для организма. И, несмотря на огромное разнообразие форм и уровней самоорганизации, система сохраняет целостность, ощущается и осознается нами как единое целое.
Кроме того, чем выше уровень сознания в системе, тем разумнее выглядит процесс самосборки. Если на первых этапах необходим перебор всех возможных сочетаний, то с появлением устойчивых структур развитие становится всё более предсказуемым, закономерным. Именно на этом этапе, судя по всему, и возникают биологические формы жизни.
Глобальная цель человечества
Рис. 1. Жизнь поэтапно овладела водой, сушей и воздухом (слева), а затем появились люди с костром. Человек поэтапно овладел сушей, водой и воздухом, чтобы в конечном счете начать осваивать космическое пространство (справа).
Отсюда следует, что глобальной целью человечества является не паразитирование на биосфере, а преображение с последующим выходом за пределы планеты. Только видя эту перспективу, можно понять все прошлые этапы развития человечества, осмыслить сегодняшние проблемы и четко определиться с будущим.
1. Три стадии развития космической цивилизации
Вероятность того, что мы одиноки во Вселенной, мала даже из общих соображений. А открытие в прошлом веке антропного принципа [1,2] показало, насколько точно подогнаны все физические параметры Вселенной под необходимость существования в ней жизни. Более того, при исследовании иерархической структуры Вселенной было обнаружено [3], что живая клетка находится в масштабном центре мироздания (рис. 2), что автоматически приводит к выводу: жизнь не только закономерное, но даже неизбежное явление в развитии Вселенной.
Рис. 2. Живая клетка по своим размерам во столько раз больше мельчайшей частицы (максимона), во сколько раз она меньше Метагалактики. Таким образом, она занимает центральное место в пропорциональном измерении Вселенной.
Учитывая все эти факты, Вселенная должна быть населена другими цивилизациями, часть из которых намного старше человечества и давно уже вышла за пределы собственных планет. Возникает вопрос – почему они не вступают с нами в контакт?
Один из логических ответов можно найти, если представить, что каждая космическая цивилизация зарождается и вызревает в «эмбриональном» состоянии на планете, затем «проклевывает скорлупу» своего планетарного существования и выходит в «реальный», взрослый мир в качестве полноценного космического «Разума» (рис. 3).
Рис. 3. Предполагаемые три стадии развития космического Разума: эмбриональная (П – планетарная), стадия «родов» (ПК) и этап «взрослой» жизни в открытом космосе (К)
Согласно такой схеме в ХХ веке человечество только вступило в короткий и бурный период «родов» (ПК), после которого оно «вылупится» в виде новой космической цивилизации через сотни лет. И только после завершения этапа ПК нас ждет полноценный контакт с космическими цивилизациями. Не раньше.
Если сравнивать пропорции эмбрионального развития человека с периодом его взрослой жизни (примерно 1 к 100), то нам предстоит после завершения периода выхода в космос очень продолжительная и деятельная «взрослая» жизнь (рис. 4).
Рис. 4. Эмбриональная стадия человека длится 9 месяцев, а средняя продолжительность жизни – 75 лет. Если взять за основу эту пропорцию, то можно построить два варианта времени жизни космической цивилизации: короткий (отсчет взят от первых наскальных рисунков) и длинный (отсчет взят от появления первых протолюдей с явными признаками прямохождения примерно 10 млн. лет назад).
Спрашивается, как изменится человечество после «родов» и выхода на просторы Вселенной?
2. Скачки эволюции
Как показывает история, развитие всех форм техносферы идет скачками (рис. 5).
Рис. 5. Все технологии в истории человечества развиваются длительное время эволюционно, а затем революционно – скачками. Это позволяет предположить, что впереди у нас скачок в скорости и способе перемещения (вверху) и скорости передачи информации (внизу).
Сложно предполагать, что в будущем человечество будет развиваться лишь эволюционно, опираясь на уже открытые принципы реактивного перемещения и передачи сигналов с помощью ЭМИ. Более логичным является вариант очередного скачка, после которого наши возможности станут на порядок больше. Тем более сложно предполагать, что все космические цивилизации, вышедшие за пределы своих планет, используют «допотопные» средства перемещения и передачи информации ракеты и ЭМИ-связь.
А если они уже прошли через эти скачки, то не исключено, что их технические средства находятся за пределами нашего не только восприятия, но даже фантазии. И в этом случае они давно уже установили за нами наблюдение и при необходимости посылают нам нужную информацию, которую мы принимаем, например, как озарения или как случайные события.
3. Наследники космических цивилизаций
Во Вселенной нет ни одной формы вещества, которая бы не рождалась и не погибала бы. Рождаются и умирают звезды, планеты и галактики. Рождаются и умирают все виды живых организмов. Появляются и исчезают государства и цивилизации.
Поэтому нет никаких оснований предполагать, что даже очень развитые космические цивилизации могут жить вечно. Отсюда следует очевидный вывод – для продолжения своей эволюции им нужны «наследники». Одной из таких наследниц может быть для них наша земная цивилизация.
С учетом гипотетических невероятных способов перемещения и передачи информации, которыми владеют другие космические цивилизации, одна из них (а возможно, и несколько) является «заботливым родителем» нашей земной цивилизации, который постоянно находится «рядом» и наблюдает за нашим развитием.
В связи с этим будущее земной цивилизации выглядит весьма оптимистичным. После перехода в космическую фазу существования мы вступим в сообщество внеземных цивилизаций и постепенно нам по эстафете передадут все накопленные ими знания и опыт (рис. 6).
Рис. 6. На Земле существует преемственность цивилизаций – «эстафета цивилизаций». Можно предположить, что такая же эстафета цивилизаций существует и в космосе.
При этом наша цивилизация в силу ее молодого возраста обладает новым потенциалом среди других космических цивилизаций, что делает ее будущее весьма интересным и творческим. Наш облик столь же неповторим и оригинален, как и облик каждого вновь рождающегося человека.
Спрашивается, о чем нам в этом случае заботиться, если наши космические родители о нас и так позаботятся? Но даже цыпленок, чтобы вылупиться из яйца, должен совершить усилия. Не является исключением и планетарная цивилизация. От наших усилий зависит очень много, если не все. Поэтому нам предстоит в ближайшем и отдаленном будущем немало свершений и преобразований, иначе можно стать мертворожденным плодом.
4. Проблемы, которые предстоит решить в отдаленной перспективе
Выход за пределы планеты и становление нашей цивилизации в качестве космической, судя по всему, невозможен без освоения эфирной энергии и способов передачи информации через вселенское информационное поле. Уже с ХХ века (начиная с Н. Теслы) делаются попытки овладения этими средствами, но пока нет ни одного достоверного подтверждения успеха в этом направлении. Судя по всему, эту задачу нам предстоит решать не одно столетие.
Но проблема с эфирной энергией не самая главная. Каждый переход из одной среды обитания в другую сопровождался радикальным изменением организма. Рыбы вышли на сушу не в аквариумах. И выход из планетарной среды в космическую на порядок труднее, чем переход от водной среды к суше или от суши к воздуху.
Поэтому можно предположить, что человеческий организм будет изменен эволюцией до неузнаваемости. Самый простой вариант – создание цивилизации роботов на кремниевой основе и без воды, что позволит решить 99% проблем с нахождением в открытом пространстве. В этом случае человек станет через какое-то время аватаром для роботов, и человечество породит цивилизацию космических роботов, которых мы «создадим по образу и подобию своему».
В этом сценарии остается нерешенным даже теоретически вопрос с душой и способностью к саморазвитию и познанию. Но может быть, и наша способность к познанию и развитию – это всего лишь проекция каких-то высших существ? И каждый человек в этом плане всего лишь биоробот, который создан для освоения планеты Земля и последующего создания цивилизации биороботов?
На этот каверзный вопрос однозначный ответ дать очень непросто.
Второй вариант преображения – это преображение человека с отказом от его телесной оболочки. Об этом мечтали многие мыслители, начиная с древнейших времен и до наших дней (например, К.Э. Циолковский и его идея лучистого человечества).
Даже в Новом Завете было сказано, что в Царствии Небесном не будет тел у людей:
«Первый человек – из земли, перстный; второй человек – Господь с неба (выд. мной. – С.С.)… Но то скажу вам, братия, что плоть и кровь не могут наследовать Царствия Божия (выд. мной. – С.С.), и тление не наследует нетления… Ибо тленному сему надлежит облечься в нетление, и смертному сему облечься в бессмертие» (Первое послание к Коринфянам святого апостола Павла. 15.35-53).
Предположить, как будет происходить такое преображение и во что оно выльется, нам столь же трудно, как было бы трудно рыбам представить, что в результате их поэтапного выхода на сушу (через промежуточную фазу амфибий) они превратятся со временем в животных, а потом и людей. Да, пожалуй, не столь трудно, а в тысячу раз труднее! Практически невозможно. Да и нужно ли?
Гораздо важнее определиться с тем, что человечеству необходимо делать не в этой отдаленной перспективе, а в ближайшей, например в ближайшие 100…1000 лет.
5. Проблемы, которые предстоит решить в ближайшей перспективе
В ХХ веке человечество, пожалуй, впервые увидело само себя во всем разнообразии культур. Наследство от предыдущей истории нам досталось непростое. Множество стран, которые в своем развитии застряли в далеком прошлом, нищета и быстрое исчерпание ресурсов. Все это ставит вопрос о спасении человечества от множества серьезных угроз: экологических, социальных, ресурсных и т.п.
В связи с этим в недрах западной цивилизации родился эгоистический план «спасения» цивилизационного человечества за счет сброса «лишних» людей. Причем к лишним причислены все, кроме «золотого миллиарда».
Но, во-первых, как бы издеваясь над этим планом, представители «золотого миллиарда» в последние десятилетия практически перестали размножаться. Так, коэффициент рождаемости в Европе упал ниже всяких допустимых норм – до 1,31 (минимальный коэффициент 2,1). Население развитых стран страдает от ожирения (более 50%) и от растущей эпидемии депрессии (более 24%). «Избранные» все больше болеют и не хотят размножаться. А на «плот спасения» стали забираться представители арабского мира и ряд других национальностей, которых изначально предполагалось «списать за борт».
Во-вторых, сокращение численности населения планеты в 7-8 раз «процедура», очевидно, катастрофичная, и ее реализация может привести к необратимым последствиям. Поэтому мировая элита будет стараться «избавиться от «лишнего населения мягкими, почти незаметными средствами.
В-третьих, даже при таком сокращении численности (если оно вообще возможно), многие проблемы так и останутся нерешенными.
Но в любом случае элита западного мира стремится взять под информационный и экономический контроль всю планету. И это им в целом удается. За счет цифровой технологии мир постепенно превращается в один огромный цифровой концлагерь, в котором невозможно будет совершать никаких не санкционированных верхушкой действий.
С точки зрения наведения в мире порядка, такой сценарий выглядит неплохо. Но с точки зрения создания сложного организма человечества он никуда не годится. Дело в том, что тоталитарный порядок, в котором все будет под контролем и все социальные процессы станут унифицированными, хорош лишь как экстренная временная мера для наведения элементарного порядка. Но такой уравнительный порядок сделает человечество не способным к дальнейшему развитию, а в принципе даже к живому существованию [4].
Любая живая система (организм человека, например) устроена иерархически. И если на самых нижних уровнях иерархии биохимические процессы идут одинаково внутри клеток печени, сердца или желудка, то чем выше по иерархии мы поднимаемся, тем больше различий в структуре и функциях мы обнаруживаем. И уже на самом верху каждый орган живет своей индивидуальной жизнью и выполняет свои уникальные функции, что и позволяет всему организму быть тем, что мы знаем.
Создание единого человечества будет только тогда спасительным, когда оно будет устроено гармонично. Гармония (это понимали уже древние греки) – создание единой целостной системы из разных и даже противоречивых частей разного масштаба. Человечество только тогда станет единым ОРГАНИЗМОМ, когда сможет объединиться во всем своем уникальном разнообразии, не теряя его на верхних уровнях своего бытия – на уровне культур и цивилизаций. При этом оно должно быть унифицировано на его нижних уровнях (финансовом, техническом, информационном и т.п.).
И для этого необходимо начать эру Новой Гармонии, эру, направленную на гармонизацию всех граней бытия человечества: геополитического, социального, технологического, экологического и сельскохозяйственного. И главной задачей этой Новой эры должен стать переход от экстенсивного роста потребления к гармоничной оптимизации всех видов жизнедеятельности. Так, в частности, необходим переход к аддитивным технологиям, на комплексное гармоничное выращивание сельскохозяйственной продукции без применения ГМО, пестицидов и гормонов.
Но особенно важной является задача гармонизации социальной жизни, где в настоящее время на охрану и наведение порядка тратится огромная доля национального дохода.
Поставив перед собой задачу глобальной гармонизации всей жизнедеятельности человечества, можно сократить расходы энергии и ресурсов в разы при том же уровне потребления, на порядок снизить экологическую нагрузку на природу. А самое главное – в итоге можно будет создать гармонично целостный ОРГАНИЗМ всего человечества, который будет уже окончательно готов к тому, чтобы «вылупиться» из своего земного «яйца» и войти в сообщество космических цивилизаций (рис. 7).
Литература
Первичная публикация: Сухонос С.И., Глобальная цель человечества // «Академия Тринитаризма», М., публ.25093, 14.01.2019
Резкие скачки эволюции
Шведский исследователь-натуралист Фольмер Бокма на съезде Американской ассоциации за продвижение науки (AAAS) в Бостоне представил доклад, в котором указывается, что эволюция представляет собой не постепенный и относительно равномерный процесс (как предполагает теория неодарвинизма), а череду резких скачков и преобразований; тем самым новые виды могут образовываться практически единомоментно.
Теория скачкообразной эволюции появилась довольно давно. Первыми её высказали палеонтологи, изучавшие окаменелые останки древних живых существ.
«Я разработал алгоритмы, которые позволяют демонстрировать, как эволюционные состояния проявляются в особенностях современных, ныне существующих видов», — заявил Бокма.
Его алгоритм заключается в следующем: вначале исследователям предлагается по ДНК реконструировать родственные отношения между отдельными видами, затем, используя статистические методы, определить, как происходили значительные эволюционные изменения — например, как изменялся размер тела живых существ.
По итогам проведённых исследований Бокма утверждает, что эволюционные изменения происходят резко и единомоментно, в связи с изменениями в окружающей среде.
Это означает, что при таких изменениях биологические виды, не успевающие адаптироваться, вымирают, даже если на индивидуальном уровне генетических вариаций, необходимых для адаптации, оказывается предостаточно.
«Думаю, этот парадокс объясняется тем, что многие особенности организма взаимосвязаны. Например, белки у белых медведей не приспособлены к температурным условиям Северного полюса, однако температура их тела — 37 градусов по Цельсию. Такая же температура у верблюдов в пустыне, несмотря на все различия их сред обитания. Чтобы перенастроить температуру тела, требуются многочисленные генетические изменения, происходящие одновременно и воздействующие на все белки в нужном направлении, а подобное очень маловероятно. Таким образом, биологические виды не адаптируют температуру тела к окружающей среде», — говорит Бокма. По его словам, на белки эволюция не воздействует, зато белый медведь отращивает себе плотный белый мех, который обеспечивает ему необходимую изоляцию для сохранения прежней температуры. Появление меха требует значительно меньших генетических изменений, нежели изменение нормальной температуры.
Объяснение эволюционных скачков
Если вы когда-нибудь собирали большой пазл, то знаете, что сначала собираются небольшие фрагменты, потом эти фрагменты соединяются в более крупные части рисунка, а уже затем крупные части соединяются в единую, большую картину.
Эволюционный процесс мы вполне можем представить как процесс самосборки, самоорганизации материи, на разных уровнях которого возникают структуры разного уровня сложности. Только если при сборке пазла заранее известен рисунок, то здесь такого плана нет. Это процесс чисто творческий, и всегда удивляет непредсказуемостью и неистощимой фантазией природы.
Такая аналогия легко объясняет так называемые «эволюционные скачки», когда в течение сравнительно короткого времени резко увеличивается биоразнообразие планеты, появляется множество новых видов.
До кембрийского взрыва очень длительное время планету населяли лишь простейшие одноклеточные организмы. Можно ли сказать, что всё это время эволюция не происходила? Наверное, нет.
Когда вы собираете пазл, долгое время вы просто занимаетесь перебором различных вариантов и сочетаний отдельных элементов и фрагментов. Это занимает очень много времени. Но затем, когда основные фрагменты и части уже собраны, собрать целую картину не составляет большого труда.
В перерывах между эволюционными скачками происходит очень важный процесс, в ходе которого перебираются различные варианты, различные состояния системы, формируются и проверяются наиболее устойчивые структуры. Можно сказать, происходит поиск новых решений и форм. И когда все возможные варианты исчерпаны, происходит эволюционный скачок – прорыв на новый уровень самоорганизации. Это можно назвать минутой вдохновения Природы, когда она в творческом порыве реализует за короткий срок огромное количество новых идей, новых решений!
Конечно, эта гипотеза тоже попахивает креационизмом, но она ничуть не противоречит научному подходу. Процесс самосборки структур осуществляется в полном соответствии с законами физики, химии, и именно поэтому в результате эволюции сохраняются лишь наиболее устойчивые, энергетически эффективные структуры и процессы (в том числе биологические организмы и системы), которые способствуют уменьшению энтропии всей системы.
Именно поэтому эволюция всегда происходит в сторону развития сознания (самосознания), поскольку именно оно способствует синхронизации всех уровней развития материи в момент эволюционного скачка и образованию целостных, гармоничных структур, эффективно вписанных в окружающую действительность. Именно поэтому нас не перестает поражать разумность, целесообразность природы, в которой всё предусмотрено. Всё выглядит так, как будто организм был создан именно для этой среды, а среда создана специально для организма. И, несмотря на огромное разнообразие форм и уровней самоорганизации, система сохраняет целостность, ощущается и осознается нами как единое целое.
Кроме того, чем выше уровень сознания в системе, тем разумнее выглядит процесс самосборки. Если на первых этапах необходим перебор всех возможных сочетаний, то с появлением устойчивых структур развитие становится всё более предсказуемым, закономерным. Именно на этом этапе, судя по всему, и возникают биологические формы жизни.
Доказан скачкообразный характер эволюционного процесса
Британские биологи придумали удивительно простую методику, позволяющую разрешить давний спор между приверженцами теории постепенной эволюции (градуализм) и сторонниками скачкообразной эволюции (пунктуализм). Оказалось, что соотношение градуалистической и пунктуалистической составляющих эволюционного процесса можно оценить количественно, сопоставив длины ветвей «эволюционных деревьев» — стандартных реконструкций эволюционного развития различных групп организмов, которые строятся на основе сравнения нуклеотидных последовательностей ДНК. Проанализировав деревья, построенные для 122 групп, ученые пришли к выводу, что в среднем 22% различий в ДНК возникает во время кратких периодов интенсивного видообразования, а остальные 78% постепенно накапливаются во время долгих «градуалистических» периодов. Скачкообразность эволюции в большей мере свойственна растениям и грибам и в меньшей — животным.
Хотя сам факт биологической эволюции давно признан биологами и не вызывает ни малейших сомнений, многие ключевые вопросы эволюционной теории до сих пор остаются спорными. Одним из самых острых вопросов такого рода является вопрос о равномерности темпов эволюции. Сам Дарвин, как и многие его последователи, видели эволюцию как процесс в основном плавный, постепенный. Когда в результате синтеза классического дарвинизма с генетикой и молекулярной биологией родилась синтетическая теория эволюции, эта точка зрения (градуализм) значительно укрепилась. Главным, даже единственным источником наследственной изменчивости стали считать случайные мутации — ошибки при копировании ДНК. Многие исследователи полагали, что, поскольку мутационный процесс совершенно случаен и ненаправлен, то и идти он должен примерно с одинаковой скоростью у всех живых организмов.
Это предположение легло в основу принципа «молекулярных часов», который активно используется и по сей день. На основе этого принципа исследователи оценивают время расхождения видов (то есть определяют, когда жил их последний общий предок) по числу различий в нуклеотидных последовательностях ДНК. И это обычно не так уж плохо работает, что само по себе может показаться странным. Ведь сегодня все хорошо понимают, что мутагенез не всегда является абсолютно случайным, его темп может целенаправленно регулироваться клеткой, в разных группах организмов и даже в разных частях одного и того же генома он идет с разной скоростью. Однако все эти трудности многим кажутся вполне преодолимыми. Можно добавить оговорок и ограничений, выбрать «подходящий» кусок генома, учесть особенности группы, принять в расчет разницу между значимыми и «молчащими» нуклеотидными заменами — и молекулярные часы продолжают тикать.
Альтернативой градуализму является пунктуализм, или теория прерывистого равновесия, сформулированная в 1972 году Стивеном Гоулдом (Stephen Jay Gould, 1941-2002) и Нильсом Элдриджем (Niles Eldredge, р. 1943).
Эта концепция предполагает, что в эволюции видов чередуются длительные периоды стабильности, когда основные черты вида сохраняются неизменными, и короткие периоды быстрых изменений, в ходе которых вид преобразуется — либо целиком превращается в другой вид, либо делится на два или более новых вида, либо «отпочковывает» их от себя. Точка зрения пунктуалистов, основанная на обширном палеонтологическом материале, имеет и достаточно веские теоретические обоснования. В самых общих чертах их можно свести к следующему. Вид представляет собой относительно устойчивую самоподдерживающуюся систему. Чтобы на месте старой системы возникла новая, старая должна быть разрушена. Нужна некая «встряска», приводящая к разрушению внутренних связей, к дестабилизации.
В популяциях живых организмов дестабилизация проявляется прежде всего в резком росте изменчивости. Имеются экспериментальные подтверждения того, что резкое изменение условий (или интенсивный отбор — например, в опытах по одомашниванию животных) приводит не к плавному и постепенному сдвигу морфологических характеристик популяции, а к резкому росту изменчивости, «размыванию» признаков, и только потом из этой дестабилизированной популяции может выкристаллизоваться новая разновидность или вид (см. А. С. Раутиан. Правило дестабилизации).
Поначалу споры градуалистов с пунктуалистами были довольно бурными, но сегодня эти две концепции довольно мирно уживаются в пределах единой развивающейся эволюционной теории. Они справедливо считаются не противоречащими друг другу, а взаимодополнительными, и быстро обрастают всевозможными примерами, уточнениями, дополнениями и обоснованиями. Большинство специалистов признают, что эволюция иногда может идти по пунктуалистическому, иногда — по градуалистическому сценарию.
Обе концепции, однако, до сих пор относятся к числу «эмпирических обобщений», а не строгих теорий — как, впрочем, и практически все остальные законы эволюции. В немалой степени это объясняется тем, что никому пока не удалось выяснить точное количественное соотношение градуалистической и пунктуалистической составляющих в эволюционном процессе.
Статья британских биологов, опубликованная в последнем номере журнала Science, представляет собой серьезную попытку решить эту весьма актуальную задачу. Методика, примененная исследователями, проста, как всё гениальное. Странно, что никто до этого не додумался раньше. Суть идеи в том, что искомое соотношение легко можно вычислить, сопоставив между собой длины ветвей эволюционных «деревьев», которые строятся при помощи стандартных методик на основе матриц генетических расстояний.
Эволюционное древо по молекулярным данным строится так. Берут нуклеотидные последовательности какого-нибудь гена у нескольких видов живых организмов. Сравнивают их попарно и определяют процент различающихся нуклеотидов в каждой паре. Получившуюся матрицу обрабатывают одним из нескольких стандартных статистических методов и на выходе получают искомое дерево. На практике всё это, конечно, несколько сложнее: например, часто на выходе получается не одно, а несколько альтернативных деревьев, из которых затем приходится конструировать некий «консенсус», но это не столь важно. Важно же то, что ветви получившегося дерева имеют определенную длину, соответствующую величине генетических различий, или, что то же самое, величине эволюционных изменений данного гена в данной эволюционной линии.
Все виды, используемые в таком анализе, обычно современные (выделение ДНК из ископаемых остатков — это все-таки экзотика). Значит, если эволюция шла равномерно (градуалистически), то расстояние от основания («корня») древа до кончика любой из ветвей (эти кончики соответствуют анализируемым видам) должно быть одинаковым, и оно не должно зависеть от количества «узлов» (точек ветвления), расположенных между кончиком ветви и корнем. Если же эволюция ускорялась в момент ветвления, то есть шла по пунктуалистическому сценарию, то расстояние от корня до конца ветви должно быть связано прямой зависимостью с числом узлов, расположенных между ними (см. рисунок).
«Длину пути» (расстояние от корня до конца ветви) можно представить как x = nb + g, где g — «градуалистическая составляющая», b — «пунктуалистическая составляющая», или величина изменений, возникающих в каждом узле, n — число узлов между концом ветви и корнем.
Если «пунктуалистический эффект» (ускорение эволюции во время видообразования, то есть в узлах дерева) имеет место, то величина b должна быть положительной, и, следовательно, должна быть положительная корреляция между x и n. Исследователи проанализировали эволюционные деревья, построенные по молекулярным данным для 122 групп близкородственных видов. В 57 случаях из 122 между x и n обнаружилась вполне четкая, статистически достоверная корреляция. Для остальных деревьев корреляция оказалась недостоверной, в основном по той причине, что у этих деревьев было слишком мало ветвей (то есть количество видов в выборке оказалось недостаточным для получения статистически надежных результатов).
Необходимо отметить, что в данной работе рассматривались только различия в нуклеотидных последовательностях, причем функциональное значение этих различий никак не учитывалось (да этого никогда и не делают при построении «молекулярных деревьев»). На морфологическом уровне картина может быть иной. Известно, что значительная часть изменений ДНК никак не отражается на строении организма, и, с другой стороны, даже очень небольшие изменения в ключевых участках ДНК могут привести к радикальным изменениям морфологии.
Вполне возможно, что те изменения ДНК, которые происходят очень быстро в период видообразования, связаны с более значительными морфологическими преобразованиями, чем те, что происходят во время «градуалистического» этапа эволюции. В этом случае в морфологической эволюции будет значительно больше «пунктуализма», чем в эволюции молекулярной. Что, собственно, и наблюдается в палеонтологической летописи. Чтобы убедиться в этом, необходимо провести по сходной методике анализ эволюционных деревьев, построенных не по молекулярным, а по морфологическим признакам. К сожалению, такие деревья сейчас вышли из моды, их редко публикуют, и собрать необходимый для подобного исследования материал будет нелегко.
Данная работа представляет большой теоретический интерес как еще одна попытка строгого количественного обоснования одного из эмпирических «законов эволюции». О другой недавней попытке такого рода Элементы уже писали (см. Эволюция на островах идет быстрее, 14.09.2006). Все-таки приятно, что давно подмеченные зоологами и палеонтологами, но не доказанные закономерности эволюции постепенно начинают получать строгие обоснования.