Владимир Невский
История развития биологии сродни интеллектуальному детективу. Сначала – феноменологические дебри, несистемное накопление знаний, затем первые попытки систематизации. Когда стало ясно, что мир развивается, появились эволюционные гипотезы. Они отражали отдельные звенья этого сложного процесса, и, наряду с рациональными зернами, несли в себе множество домыслов и заблуждений, что неизбежно при развитии любой науки. Может быть, только физика способна соперничать с биологией по драматизму и изощренности методов поиска истины.
Продолжая аналогию с детективом, можно сказать, что «расследование» биологической эволюции затормозилось на modus operandi. Легче биологам-телеологам (как и теологам). Они не связаны поисками направляющей эволюцию силы, и собственно механизм эволюции воспринимается ими как атрибут живой природы. Возможно, что они во многом правы. Но пока мы не найдем этот механизм, мы не сможем ни приблизиться к Богу, ни исключить Его хотя бы из этой области мировоззрения.
Несколько слов о том, как суфии Г.Гурджиев и С.Мейен основали новое направление в биологии
Не стану называть свою «небиологическую», хотя и родственную биологии специальность, чтобы не вызывать досады у читателей-специалистов. Заранее прошу прощения за возможные, надеюсь, немногочисленные, «ляпы». Однако... Исследователь, пришедший со стороны другой науки, не обременен неизбежной для таких случаев ортодоксальностью. Например, вам не кажется, что биологическая эволюция представляется большей частью биологов как слишком самостоятельная, даже если она скоррелирована внешне (то есть формально) с климатическими событиями? Но процессы, протекающие в биологических системах, должны регулироваться системой более высокого ранга. В то же время, климатическая ритмика, по представлениям ортодоксальных дарвинистов, играет скорее роль «нерасторопного менеджера» естественного отбора. С другой стороны, восприятие отбора как направляющей эволюцию силы вызывает у многих ученых сомнение и даже некоторый внутренний протест. Такое неприятие может быть аргументировано логически (на эту тему есть сотни публикаций), но наиболее весомый аргумент – некая интуитивно ощущаемая неудовлетворенность. Впрочем, мы ушли немного в сторону. Могут ли астрономические (и, как следствие, климатические) ритмические события иметь другое, более прямое и эффективное воздействие на развитие жизни? Задавая такой вопрос, мы отталкиваемся от уже известных научных представлений. Можно вспомнить фазы ароморфозов и идиоадаптаций А.Н.Северцова, периоды когерентной и некогерентной эволюции В.А.Красилова и некоторые другие гипотезы концептуального характера.
Ключом к дальнейшим поискам может стать известная фраза Г.Гурджиева «все есть дыхание». Подчеркнем: именно дыхание, а не вибрации. Дыхание (многоплановое, образное, в чем-то аллегорическое понятие, как и многие другие, используемые мистиками и суфиями) – форма и способ развития всего живого, от отдельного организма до биосферы в целом и даже Вселенной.
Так где же «дыхание» биосферы? Или биологи воспринимают дыхание только буквально, как физиологическую функцию?
Оно было найдено Сергеем Викторовичем Мейеном, одним из самых ярких биологов-теоретиков минувшего века. Его название – фитоспрединг. Должен заметить, что, читая статьи С.Мейена, где изящество некоторых фраз наряду со слишком мудреной терминологией побуждает читателя к интересным ассоциациям и поискам «иного» смысла, находишь немало общих черт с тем же Гурджиевым. Кажется, что и сам Мейен был отчасти суфием.
Смысл и характер фитоспрединга заключаются в следующем:
Почти все надродовые таксоны высших растений появляются в экваториальном поясе на более низком стратиграфическом уровне, чем за его пределами. Другими словами, они имеют экваториальное происхождение. Во время потеплений эти надродовые таксоны мигрируют из экваториального пояса в более высокие широты. Это и есть собственно фитоспрединг. По мере удаления от экватора макроэволюционная активность высших растений снижается, и в арктическом поясе возможно в лучшем случае видообразование. А более успешную макроэволюцию высших растений в экваториальной зоне можно связать не с усилением, а ослаблением естественного отбора. Вообще, роль естественного отбора в начале становления таксонов уровня семейств и выше, по-видимому, не главная, а скорее эпизодическая. Особенности фитоспрединга и многие связанные и не связанные с ним аспекты биологической эволюции превосходно описаны в книге Ю.В.Чайковского «Элементы эволюционной диатропики». По мнению С.Мейена, решающую роль в эволюции играют селективно нейтральные сальтации.
Судьба переселенцев из низких широт в высокие вполне предсказуема. Они либо исчезают при очередном похолодании, либо удерживаются на новом месте, но с незначительным изменением своей общей организации, давая начало новым видам, родам и, гораздо реже, более высоким по рангу таксонам, но не выше порядка.
Обратный процесс не симметричен прямому. Наступает похолодание, и из высоких широт в низкие сдвигаются не отдельные формы, а целый экотоп (относительно однородная среда с соответствующим биоценозом). Весь механизм получил образное название «помпа».
Мы обрисовали в самых общих чертах один период ритмического процесса, который зависит от климата. В свою очередь, изменения климата могут быть разложены на несколько порядков, или гармоник. И вот сейчас, анализируя поведение и преобразование низших таксонов в процессе фитоспрединга «и обратно», можно построить принципиальную модель формирования нового, более высокоорганизованного низшего таксона, скажем для простоты, вида. Итак, группа особей какого-то конкретного вида, находящегося в относительно благоприятных условиях, «уходит» из экваториальной зоны в области, которые впоследствии будут соответствовать субтропикам или умеренному поясу. В течение длительного времени она претерпевает различные изменения; но затем, рано или поздно, при похолодании целая куча разношерстных потомков этого вида возвращается назад. Именно здесь и происходит формирование нового вида-гибрида, совершающего грандиозный отрыв (сальтацию) от обеих родительских форм. В дальнейшем этот принципиально новый вид и дает начало новым таксонам высших порядков.
Нет смысла описывать все многообразие возможных изменений вида в процессе фитоспрединга (лучше сказать: биоспрединга). Отметим лишь самые общие. Главное: мы предполагаем, что в конце концов, после возвращения на историческую родину, этот модифицированный «блуждающий» вид или часть вида (подвид, раса) сохранит способность скрещиваться со своими оседлыми предками.
Особи «блуждающего» вида (подвида, расы) в процессе своего путешествия из низких широт в высокие и обратно могут испытать следующие изменения, обусловленные климатом во внеэкваториальных, более суровых местах обитания:
Изменения размеров. Их трудно отразить на уровне закона; и хотя для подобных ситуаций существуют определенные правила, они скорее отражают статистические закономерности.
Изменения морфологических пропорций, в том числе соотношений между размерами разных органов и вообще форм органов (аллометрия).
Оба этих варианта отражают географическую изменчивость фенотипа.
Изменение генотипа. Разумеется, оно должно быть не слишком большим, а таким, чтобы возможно было скрещивание с предками, которые остались на старом месте обитания. Среди возможных видов генотипической изменчивости есть один, который и обусловливает появление принципиально нового вида – это скорость онтогенеза (индивидуального развития организма, начиная с момента оплодотворения), уже записанная в генном аппарате «путешественников» к моменту их возвращения.
Строго говоря, последнее явление нельзя считать сугубо генетическим, оно сцеплено с фенотипом. Представители оседлого вида (подвида, расы) проходят свой жизненный путь с одной скоростью, представители блуждающего вида (подвида, расы) – с другой и, как правило, более высокой. Если состоится их взаимное скрещивание, то партнеры будут жить по разным временным законам индивидуального развития.
Следующий этап – формирование нового организма-гибрида. Вот здесь автор вынужден пожалеть о своем небиологическом образовании, так как генетическое закрепление результатов гибридизации находится на пределе воображения. Попробуем разобраться хотя бы с изменением фенотипа, и воспользуемся для этого «полулогическим-полуинтуитивным моделированием».
«Исторические» путешествия хвоща и сосны
Попытаемся для начала преобразовать сравнительно простой папоротник хвощ во что-нибудь более «совершенное».
В качестве прелюдии, видимо, есть смысл расшифровать несколько биологических терминов, без которых трудно что-либо объяснить.
Гаметофит – половое поколение в жизненном цикле растений, развивающихся с чередованием поколений. Образуется из спор; продуцирует гаметы. В эволюции высших растений происходит постепенная редукция гаметофита.
Спорофит – бесполое поколение растений, жизненный цикл которых проходит с ритмическим чередованием половой и бесполой фаз. Продуцирует споры. Образуется после оплодотворения – слияния мужских и женских гаплоидных гамет в зиготу, из которой развивается многоклеточный зародыш, дающий начало взрослому растению.
Спорангий – многоклеточный орган, в котором образуются споры. У равноспоровых папоротников спорангии одного типа, и споры их прорастают в обоеполые заростки. У разноспоровых папоротников спорангии двух типов (микро- и мегаспорангии), продуцирующие микро- и мегаспоры, из которых развиваются мужские и женские заростки.
Гетерохрония – изменение в процессе эволюции темпов эмбриогенеза различных органов.
Гетеротопия – изменение в процессе эволюции места эмбриональной закладки того или иного органа.