И всё-таки мы произошли от обезьян…
«Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции»: как современные открытия учёных дополняют теорию Дарвина, рассказали в ЮФУ.
165 лет назад был опубликован труд Чарльза Дарвина «О происхождении видов». В этом году в России теория эволюции оказалась в центре общественной дискуссии о целесообразности преподавания её в школе. О чём нельзя забывать, ведя такую дискуссию, рассказывает генетик Южного федерального университета.
Главное — без перегибов
Осенью этого года в медийном поле России активно обсуждался вопрос о том, не является ли теория эволюции антинаучной и соответствует ли она учениям традиционных религий России.
Дискуссия быстро сошла на нет: о том, что теория эволюции не только не антинаучна, но и является фундаментом всей современной биологической науки, заявили, например, в комиссии Российской академии наук по борьбе с лженаукой, а о том, что вера в эволюцию не противоречит вере в Божественный замысел и не может быть фактором антирелигиозных аргументов, рассказал предстоятель Русской православной церкви патриарх Кирилл.
Значит ли, что к этой дискуссии можно не возвращаться? Вовсе нет, просто нужно пустить её в другое русло, считает доктор биологических наук, профессор кафедры генетики Академии биологии и биотехнологии Южного федерального университета Александр Усатов, автор словаря эволюционно-биологических терминов, бессменный преподаватель курса «Теория эволюции» у студентов-биологов ЮФУ.
«Когда я был студентом, у нас под руководством моего учителя, заведующего кафедрой генетики, профессора Евгения Петровича Гуськова периодически для всех желающих в качестве факультативных занятий проходили семинары по эволюции, на которых мы по нашему желанию выступали с докладами. Задачей выступающего было защитить выбранную им самостоятельно или предложенную профессором дискуссионную тему в рамках биологической эволюции, а все остальные в аудитории должны были активно ему оппонировать. И кому-то выпадала теория эволюции Дарвина в свете последних достижений науки, кому-то инопланетное происхождение жизни, а кому-то классический креационизм с буквальным толкованием библейского Шестоднева. И это в советские годы! Сейчас я тоже даю студентам задания по этой модели в связи с тем, что предмет «теория эволюции» эффективнее всего изучать через коллективную дискуссию, которая подразумевает прежде всего увлеченность и глубокое знание предмета дискуссии», — рассказал Александр Усатов.
Учёный добавил, что нельзя бесконечно спорить, есть эволюция или нет, тем более современная наука уже твердо доказала — есть. Однако живые организмы обладают рядом общих черт, которые всегда вызывали у человека чувство изумления: необычайная сложность строения, очевидная целенаправленность или приспособительный характер многих признаков, огромное разнообразие форм жизни. Отсюда вытекают и вопросы, порождаемые этими явлениями.
«Если широкой публике действительно интересна эволюционная дискуссия, можно приглашать учёных на интервью, в телевизионные эфиры и задавать следующие вопросы: Каким образом возникли сложные организмы? Под действием каких сил сформировались их приспособительные признаки? Почему вымирают виды? Каково происхождение биоразнообразия и как оно поддерживается? Почему одновременно существуют высшие и низшие таксоны? Какое место занимает в органическом мире человек? Вымрет ли человечество как биологический вид? Тем более, когда собираются вместе доктора и кандидаты наук, они спорят практически о том же самом, только на другом уровне. Это гораздо интереснее, чем заезженное и не соответствующее действительности противоречие эволюционного и религиозного учений», — рассказал Александр Усатов.
Долгие годы генетику и теорию эволюции в Ростовском государственном университете развивал заведующий кафедрой генетики, директор НИИ биологии РГУ профессор Евгений Гуськов. Ректор РГУ, теоретик науки и натурфилософ Юрий Андреевич Жданов неоднократно приглашал профессора Гуськова в Северо-Кавказский научный центр высшей школы, в редакцию журнала «Научная мысль Кавказа» выступить с докладом или принять участие в дискуссии. Юрий Жданов считал, что все науки взаимосвязаны и знание о последних открытиях генетиков-эволюционистов могут вдохновить или навести на прорывные мысли учёных из других научных областей, в том числе гуманитариев.
«Все, наверное, слышали в отрицательном контексте термин «социал-дарвинизм». Это совокупность псевдонаучных теорий, призванных оправдать расизм и нацизм законами живой природы, борьбой за существование и естественным отбором. Социал-дарвинизм был идейной основой в фашистской Германии. Только вот ни теория эволюции, ни сам Дарвин к этому никакого отношения не имеют. Человеческое общество живёт по социальным законам, которые не сводятся к принципу «выживает сильнейший». В ходе той самой эволюции человечество стало видом, способным на альтруизм, милосердие и взаимовыручку. В Советском Союзе был перегиб в другую сторону, когда генетику как науку запретили за противоречие марксистской диалектике. Мол, если мы строим общество, где все равны, зачем учёным акцентировать внимание на наших различиях. «Золотой серединой» может стать социобиология — направление науки, изучающее биологические основы социального поведения организмов, включая человека, возникшие в ходе эволюции», — объяснил Александр Усатов.
Прямые и косвенные доказательства
Биологическая эволюция — это необратимый процесс исторического развития организмов, осуществляющийся в череде поколений и сопровождающийся изменением генетической структуры популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов и таксонов надвидовых рангов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.
«Один из первых выдающихся генетиков в России Юрий Александрович Филипченко в 1927 году разделил эволюционный процесс на два раздела: микроэволюцию — эволюционный процесс, протекающий внутри популяций одного вида и завершающийся видообразованием, и макроэволюцию — возникновение таксонов выше видового ранга: рода, семейства, классы и так далее», — поделился Александр Усатов.
Микроэволюция — процесс обратимый и достаточно непродолжительный по времени, чтобы проверить его экспериментально, что учёные неоднократно и проделывали. А как хорошо известно, результаты эксперимента, если он проведен честно и грамотно, являются прямым и убедительным доказательством любой гипотезы. Особенно удобно экспериментировать с микроэволюцией бактерий, ведь у них через каждые пять-десять минут при благоприятных условиях, происходит деление клетки и рождается новое поколение.
Например, недавно, учёные ЮФУ исследовали бактерии Rhodococcus erythropolis, способные окислять и разлагать нефтепродукты. Оказалось, что разные углеводороды вызывают у бактерий разную реакцию. Те бактерии, которые могли синтезировать ферменты для выживания в нефти, чаще выживали в результате естественного отбора именно в этой среде и уже через несколько поколений более эффективно перерабатывали именно нефть. А бактерии, несколько поколений жившие в мазуте, начинали эффективнее окислять мазут. Таким образом, один вид бактерий начал проявлять себя по-разному в двух популяциях за сроки, совершенно микроскопические, с точки зрения макроэволюции.
Что касается макроэволюции, основным затруднением в ее изучении является ретроспективный подход. Различают два типа объяснений эволюционного процесса: исторические прослеживают филогенетическую последовательность, ведущую к наблюдаемому конечному результату, а причинные или каузальные изучают механизмы эволюции.
«Прямым доказательством реальности макроэволюции можно рассматривать ископаемые остатки в палеонтологической летописи. Для многих групп организмов, хорошо представленных в палеонтологической летописи, можно наблюдать последовательный ряд форм, сменяющих друг друга в геологическом времени. В некоторых случаях сохранились ископаемые остатки форм, образующих переходы между крупными таксонами», — рассказал Александр Усатов.
Также существует множество косвенных доказательств макроэволюционного процесса. Например, иерархия таксономических взаимосвязей между ныне живущими видами. Виды естественным образом объединяются в роды, роды в семейства, семейства в отряды и так далее.
Это «естественное распределение организмов по группам, подчиняемым одна другой», как писал Дарвин, отражает разветвленность филогенеза — исторического развития организмов от возникновения и до настоящего времени. Если бы каждый вид был продуктом независимого акта творения, вряд ли ныне живущие виды можно было бы объединить в группы, входящие в более крупные группы.
Из российских исследователей самый весомый вклад в развитие теории эволюции внес Николай Иванович Вавилов — организатор и участник ботанико-агрономических экспедиций, охвативших большинство континентов, в ходе которых он выявил древние очаги формообразования культурных растений.
«Людей обычно восхищает масштабный прикладной результат его исследований, а именно создание уникальной, самой богатой в мире коллекции культурных растений Всесоюзного института растениеводства, насчитывавшей в 1940 году 250 тысяч образцов. Эта коллекция нашла широкое применение в селекционной практике и стала первым в мире важным банком генов. Но при этом куда больше он сделал для фундаментальной науки — создал учение о мировых центрах происхождения культурных растений, обосновал учение об иммунитете растений, открыл закон гомологических рядов в наследственной изменчивости организмов и многое другое», — подчеркнул Александр Усатов.
В 1926 году Вавилов разработал концепцию центров происхождения культурных растений — он выделил 7 основных районов земного шара, в которых возникли определенные виды культурных растений и где обнаружено их наибольшее генетическое разнообразие. Такая же картина географического распространения надвидовых групп характерна и для дикорастущих растений и животных. Доктрина креационизма не может объяснить этот феномен.
И наконец, современная линия доказательств эволюции, недоступная во времена Чарльза Дарвина, основывается на близком сходстве молекулярных структур и функций гомологичных белков и нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) у членов разных таксономических единиц. На базе этих методов в последнее время возник новый раздел эволюционизма под названием «молекулярная эволюция», то есть изменения, происшедшие в гомологичных макромолекулах близко- и отдаленно родственных видов в процессе их исторического развития.
Например, ученые ЮФУ совместно с Институтом молекулярной биологии РАН не так давно провели ДНК-фенотипирование останков из элитных погребений Юга России хазарского времени. Выяснилось, что большинство исследованных хазар относятся к смешанному монголоидно-европеоидному типу. Так было доказано, что мощное государственное образование, известное как Хазарский Каганат, населяли люди всевозможных национальностей.
«Специфика биологии состоит в том, что в отличие от математики в ней невозможны строгие доказательства. Чистая математика и логика основаны на строгих доказательствах, но в своих приложениях они оперируют опытными данными, которые в различной степени, но всегда уступают математическому аппарату в строгости, надежности и объективности, а биологический материал, которым они оперируют, не достаточно формализован. Иногда высказываются мысли, что основные законы развития живого можно свести к законам физики и химии. Однако это серьезное заблуждение, поскольку здесь отождествляется качественно различные уровни организации и движения материи. Столь примитивный подход к общебиологическим проблемам затрудняет, а подчас и исключает их правильное решение», — рассказал Александр Усатов.
От этого Дарвина большая польза
Принципы эволюции, сформулированные Дарвином и впоследствии дополненные исследователями XX и XXI веков, используются при разработке вакцин, антибиотиков и противораковых препаратов. Эволюционные представления играют центральную роль в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур, в селекции растений и животных, в генной инженерии, выявлении генов человека, ответственных за врожденные заболевания, в изучении старения.
«Разумеется, современная эволюционная биология ушла далеко вперед по отношению к идеям, сформулированным Дарвином, потому что мы намного больше знаем о наследственности, о передаче генов, о природе мутации, но механизмы изменчивости и естественного отбора он описал блестяще», — объяснил Александр Усатов.
Эволюционная биология проливает свет на прошлое человека и других живых существ, в том числе на их миграции, и раскрывает адаптации, которые помогали и продолжают способствовать их выживанию. В биологии не существует более фундаментальной теории, которая связывает вместе все разделы науки о жизни от молекулярной биологии и генетики до зоологии, ботаники, экологии и палеонтологии.
Как говорил выдающийся генетик-эволюционист Феодосий Григорьевич Добржанский: «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». Сам Добржанский при этом был глубоко верующим в Бога православным христианином.
«В заключение я хочу привести цитату моего учителя профессора Евгения Гуськова, которая, по моему глубокому убеждению, просто и наглядно иллюстрирует взаимосвязь естественных и гуманитарных наук. «Если науки представить себе в виде песочных часов, то становится понятным, что биология является срединной наукой, так как основание — это точные науки, вершина — гуманитарные, а биология располагается между ними. Точные науки объективны в связи с тем, что математические расчеты являются отражением численных отношений параметров окружающего мира. Гуманитарные науки субъективны, так как отражают отношение личности к любым объектам: от материальных до идеальных. А биология как «самопознающая материя», с одной стороны, заимствует методы у точных наук, а с другой, поставляет свои выводы в качестве субпродукта гуманитариям», — подытожил Александр Усатов.
Фото и материал прислал Алексей Романенко, Центр общественных коммуникаций Южного федерального университета
Подготовила