Лев Кривицкий - Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции
Все это заставляет, по мнению Шмальгаузена, пересмотреть многие уже устоявшиеся и кажущиеся всесторонне проверенными научные положения, касающиеся теории эволюции:
«Уже сказанное свидетельствует, что новый подход к анализу жизненных проявлений организмов, и особенно к их индивидуальному развитию, открывает широкое поле научного исследования. Этот новый подход заставляет обратить внимание на такие явления, которые обычно от нас ускользали. Он подчеркивает значение каналов связи между наследственным аппаратом клетки и продуктами дифференцировки путем обратной связи между этими результатами развития и их наследственной основой и особенно средств преобразования этой информации в регуляторных системах. Отсюда возникает надежда, что в свете наиболее общих принципов устройства автоматически регулируемых механизмов можно рассматривать и проблему эволюции» (Там же, с. 21–22).
Шмальгаузен связывает свои надежды на дальнейшее развитие эволюционной биологии не с мутационистской генетикой, которая уже исчерпала свой инновационный потенциал в сфере эволюционных исследований, а с новым подходом и новым направлением генетических исследований, которые в тесной связке с эволюционной морфологией могли бы отследить каналы обратной связи между результатами развития их наследственной основы, проникающие через барьер Вейсмана и оказывающие влияние на эволюционные процессы.
Пятая аналогия связана с помехоустойчивостью при передаче информации в живых организмах. Помехоустойчивость проявляется прежде всего в надежной защите структуры наследственного кода половых клеток от внешних воздействий, в том числе и тех, которые исходят из соматических структур организма. Барьер Вейсмана с этой точки зрения можно рассматривать как результат помехоустойчивости наследственного кода в структурах ДНК.
Внутренние помехи в этих структурах выражаются в мутациях, которые в естественных условиях довольно редки, поскольку помехоустойчивость обеспечивается системой репараций. Лишь когда на эти структуры воздействуют резкие уклонения во внешних факторах в виде радиационных, химических, температурных факторов, к которым защитные механизмы оказываются неприспособленными, нарушения в передаче генетического кода учащаются.
Помехоустойчивость передачи наследственной информации также аналогична обеспечению помехоустойчивости в линиях связи. «Самое простое средство повышения надежности информации, – отмечает Шмальгаузен, – ее повторение. В наследственной информации это выражается в повторении одинаковых генов («полигены»), в повторении более или менее значительных участков хромосом (дупликации), и, наконец, в полном повторении всех хромосом в диплоидном организме… Второе, более совершенное средство увеличения помехоустойчивости – установление системных связей… Гены представляют собой сложные системы, объединяющие элементарные звенья наследственной информации в единицы высшего порядка» (Там же, с. 30, 31).
Характеристика мутаций как помех в системе сохранения и передачи наследственной информации в биологических линиях связи уже сама по себе показывает проблематичность представления о мутациях как «сыром» материале эволюции, принятом за основу СТЭ. Такое представление, если его экстраполировать на технические устройства, аналогично предположению о том, что отбор помех, накопленных в системах обработки информации и в линиях связи, может с течением времени создать новые осмысленные тексты и стать основой изобретения конструкции нового типа машин.
Шмальгаузен же показывает, что вся сложная система генома с бесчисленными повторениями разнообразных генетических структур и четким набором геномных корреляций направлена на корректное воспроизведение стандартного хода клеточного деления в индивидуальном развитии многоклеточных организмов и обеспечение помехоустойчивости при этом делении. Остается только один шаг к признанию того, что не накопление помех, а только выработка новых способов воспроизведения при изменении форм и способов биологической работы организмов могут приводить и приводят при постоянном участии отбора к координированным преобразованиям геномов.
Вариабельность хода индивидуального развития в массе случаев зависит не от накопленных в генофонде популяций мутагенных изменений, которые находятся там в скрытом виде и очень редко проявляются, а от конкретной работы структур развивающихся организмов в конкретных условиях развития, к числу которых относится и работа материнских организмов применительно к их условиям существования. На вариабельность процессов индивидуального развития накладывает отпечаток и прогенез, то есть выработка половых клеток в организмах родителей ещё до зачатия новых организмов, когда эти клетки подвергаются воздействию гормональных систем родителей, активно приспосабливающихся к меняющимся условиям существования.
Линии связи тянутся от поколения к поколению с вариациями, обусловленными в первую очередь работой организмов и отбором, а не помехами в системах накопления и передачи информации. Помехи играют главным образом тормозящую роль в эволюции. Устойчивость структуры наследственного кода находится в противоречии с вариабельностью механизма индивидуального развития.
«Механизм индивидуального развития, – пишет Шмальгаузен, – практически гораздо менее устойчив. Хотя он и оснащен многими и разнообразными защитными приспособлениями, однако они не столь эффективны, так как зависимость от внешних факторов лежит все же в самой основе индивидуального развития. Влияние случайных уклонений во внешних факторах поэтому гораздо чаще сказывается на процессах индивидуального развития (то есть в преобразовании информации), чем на наследственной структуре (и, следовательно, в передаче информации). Это имеет большое значение для закономерного хода эволюции» (Там же, с. 26).
Точная передача информации от клетки к клетке, от которой зависит закономерный ход эволюции, требует исключения помех мутагенного происхождения и потому обычно не нарушается при уклонениях в процессах индивидуального развития. Однако эти уклонения, представляющие собой, согласно Шмальгаузену, приобретенные свойства особей, «участвуют в передаче обратной информации от популяции к биоценозу, в ее преобразовании и тем самым влияют на процесс эволюции» (Там же, с. 26).
Важнейшую роль в преобразовании информации в живой природе Шмальгаузен придает активности организмов. С этих позиций Шмальгаузен настаивает на необходимости пересмотреть понимание отбора, который в СТЭ рассматривался как внешний фактор, действующий исключительно на наследственные свойства особей, то есть на передачу, а не на преобразование информации активностью организмов. Именно обратное воздействие активности организмов на отбор составляет основу избирательной элиминации, хотя роль факторов обратной связи в эволюции остаются совершенно неизученными. Необходимо, согласно Шмальгаузену, вернуться к дарвиновскому пониманию отбора, в соответствии с которым «избирательный характер элиминации определяется не хищниками или другими внешними факторами, а свойствами самих особей – формами их организации и жизнедеятельности» (Там же, с. 27).
Отбор, следовательно, происходит по формам активности, вследствие которых организмы попадают в более или менее благоприятное положение, то есть «действие отбора основывается на столкновении активных усилий каждой особи с внешними факторами» (Там же, с. 28). Усилия особей (то есть совершаемая ими в жизненном процессе работа) также порождают своего рода информацию, которая поступает в биогеоценоз, оценивается отбором и служит основой для дифференциального выживания. В свою очередь случайные неблагоприятные воздействия среды в виде изменений климата, нападений хищников, паразитов, возникновения болезней также могут быть представлены как помехи, искажающие качество информации.
Преодоление таких помех в конечном счете приводит к «выработке (через индивидуальные состязания и отбор) средств защиты против данных неблагоприятных влияний» (Там же). Таким же образом преодолеваются и помехи мутационного происхождения, приводя к выработке средств защиты от них. Процессы индивидуального развития организмов, связанные с преобразованием наследственной информации, не определяются, а только регулируются ею.
Огромное количество информации поступает в организмы из окружающей среды через органы чувств и путем непосредственного воздействия на дифференцирующиеся органы и системы в процессах индивидуального развития. Поэтому следующая, шестая аналогия касается сходства организма с управляемым кибернетическим устройством, получающим информацию из внешней среды по каналам связи. Реакции организма как сложной системы на внешние воздействия регистрируются по типу «черного ящика»: определяются параметры воздействий на входе и параметры реакций на выходе, и по ним делаются выводы о динамике состояний системы.
