Факультет

Студентам

Посетителям

Древо жизни корнями вниз и корнями вверх

Итак, эволюционная систематика причины сходства различных групп ищет в их родстве.

Другими словами, каждая систематическая единица — вид, род, семейство и так далее — должны иметь единый корень, общее происхождение. Если же эволюционных корней оказывается, предположим, два, то значит, группу следует разделить.

Заметим, что метод действий систематиков парадоксален: чтобы по родству оценивать случайность или не случайность сходства, им приходится сначала по сходству судить о родстве.

Повторю также, что единственный более или менее объективный критерий родства — скрещиваемость — чаще всего не используется, как мы видели, и на первой ступени и вовсе утрачивается уже на второй: род по такому критерию определиться не может. И для таксонов высших рангов объективных подтверждений, как ни крутись, не находится. Никто не может сказать, например, что такое класс на самом деле и что в основе объединения «класса млекопитающих» и, допустим, «класса насекомых» лежат одни и те же структурные признаки. Пусть не прозвучит это кощунственно, но любая из категорий в общепризнанной иерархии живого (в законодательно утвержденных международных кодексах зоологической и ботанической номенклатуры) в значительной мере субъективна.

Достаточно расплывчато определяемый вид в этом отношении все же выгодное исключение. Особи одного вида «знают», что они — один вид. Но уже животные двух видов, принадлежащих одному роду, не подозревают, что они родственники. В лучшем случае они могут «подумать»: «Вот бежит что-то похожее на меня», — не более того.

О родстве их знает только исследователь, оно тщательно запутано и подчас замаскировано. Ведь перед тем как предстать перед судом систематика, группы видов пережили долгую историю. Какие-то из них когда-то стали родоначальниками больших групп: им удалось проникнуть на никем не занятую и удобную территорию, иногда целый материк. Другие, напротив, сократились в числе.

В наблюдениях за сложными эволюционными процессами незаменимы птицы, потому что они часто заселяют изолированные участки суши — дальние океанические островки. Иногда известна даже дата такого заселения, и можно проследить, сколько времени понадобилось для того, чтобы вид стал непохож на материковых родственников, получил, так сказать, систематический статус. Оказалось, кстати, что распространенное представление о необходимых для этого многих и многих тысячах лет часто неоправданно. Изучая именно такую группу «островитян» — вьюрков, пришел к важным выводам своей теории Чарлз Дарвин.

Результаты подобных преобразований и предстают перед систематиком в виде головоломки, тем более сложной, что, как мы видели, сам процесс чаще всего неизвестен.

Можно было бы руководствоваться главными из черт, определяющими образ жизни, строение тела, его функционирование или поведение живых существ, то есть главными из результатов эволюционного процесса, чтобы придать безликим группам ранговые различия. Другими словами, можно было бы считать, что если какие-то звери нашли для себя некий общий приемлемый для существования новый уголок на земле — адаптивную нишу (не надо понимать ее как часть пространства — это комплекс определенных условий, своего рода «профессия»), то их можно объединить в один род. Если такой комплекс много шире, — это уже целая зона, — тогда это семейство, если же эволюция создала живую тварь с новым «планом строения» ее тела — то это класс и так далее. Но в природе не все выглядит так определенно. Нет четкой разницы между адаптивной нишей и адаптивной зоной, между новым планом строения и серьезными изменениями в прежней организации.

И проблема равнозначности, эквивалентности, если так можно сказать, равной «родственности» систематических групп организмов, остается одной из главных в систематике. Излишне говорить, что, конечно, более упорядочена такая система, в которой элементы каждого ранга, каждого уровня были бы выделены согласно строгим «правилам». Но еще не решен сам вопрос, один из важнейших в биологии, — можно ли так систематизировать мир живого вообще.

Однако, быть может, трудности с «порядком» происходят только от того, что у нас в руках просто нет необходимого палеонтологического материала, по которому можно было бы проследить развитие той или иной группы? Представим себе, что мы полностью восстановили родословную тех зверушек, с какими имеем дело, и определили, какой вид от какого пошел. Это немыслимо, но предположим, что отыскались все пропавшие «звенья». Что тогда?

Среди биологов и вправду есть сторонники тенденции следовать в классификации строго за родословной, говоря научным языком — за филогенезом. Попробуем сначала представить, что будет, если пойти их путем.

Многоклеточные животные произошли от одноклеточных, но не от всех сразу, а от одной из групп. Это значит, что согласно четко проведенному генеалогическому подходу мы должны всех многоклеточных включить в состав той конкретной одноклеточной группы, от которой они взяли начало, и таким образом как бы уравнять их в правах с другими оставшимися группами одноклеточных. Та же ситуация возникнет и на других уровнях: птицы, например, окажутся по соседству с крокодилами, ибо они в смысле происхождения «равноценны»: и те и другие произошли от одной из ветвей древних пресмыкающихся.

В принципе такую классификацию можно представить себе. Но она будет непрактична, неудобна и отразит не фактический ход эволюции, а лишь генеалогию.

И это при том, что пока еще молчаливо предполагается стройность и завершенность той основы, на которую опирается современная классификация, а именно — эволюционной генеалогии.

На деле это совсем не так. Древо жизни, воссозданное эволюционистами таким образом, что различные ветви его идут обязательно от одного корня, благодаря ряду палеонтологических и всяких иных исследований, постепенно предстает перед нами скорее кустарниковыми зарослями, чем единым стволом.

Открытия, «подрывающие» этот самый единый эволюционный «корень» Жизни, начались давно.

В литературе конца XIX — начала XX вв. можно встретить отголоски бурной реакции, которую произвело на умы современников открытие того факта, что лишайники — это группа, имеющая двух совершенно разных предков — симбиоз грибов и водорослей. Другими словами, лишайники вопиющим образом нарушают дарвиновский принцип ветвления (дивергенции).

Почти одновременно с этим событием была выдвинута гипотеза симбиотического происхождения эукариотических (ядерных) клеток высших организмов. С ее рождением был впервые подвергнут сомнению сам принцип ветвления. Гипотеза предполагает, что одна из двух самых первых ветвей эволюционного древа (безъядерные одноклеточные — ядерные) возникла как раз в результате сращивания.

Гипотеза эта была почти забыта и возродилась уже недавно. Новым материалом послужили современные гораздо более обстоятельные знания о клетке и ее составляющих. Многое в утверждениях ее сторонников выглядит очень убедительно. Но тогда следует сделать выводы, что даже самая крупная единица в мире живого — надцарство ядерных организмов — группа сборная.

А вскоре палеонтологами было доказано многоствольное происхождение большинства хорошо изученных групп животных: рыб, пресмыкающихся, млекопитающих. В наши дни, например, упоминая термин «млекопитающие», мы понимаем под ним лишь определенный уровень организации хордовых животных, но уже не считаем, что они обязательно имеют общих прапрадедов. Утконос и ехидна — это доказано — произошли от совершенно иной группы пресмыкающихся, чем остальные млекопитающие. Скорее всего, независимы в своем происхождении и сумчатые. И многие другие.

Среди работ на эту тему особенно показательно недавно вышедшее фундаментальное исследование члена-корреспондента АН СССР Л. П. Татаринова. Татаринов вначале занялся эволюцией группы териодонтов — зверозубых пресмыкающихся. И вот он выясняет, что класс млекопитающих носит сборный характер, то есть разные отряды их произошли от различных пресмыкающихся. Далее следуют другие классы, и обнаруживается, что за одним лишь исключением — птиц — все классы позвоночных имеют по нескольку корней.

Буквально в последние годы палеонтологи обнаружили самые древние следы Жизни в тех слоях земной коры, которые до недавних пор считались вовсе безжизненными, речь идет о так называемом докембрии. Находкам, свидетельствующим о первичных живых существах, около трех миллиардов лет. И вот что оказалось. Как утверждает академик Б. С. Соколов, руководящий докембрийскими исследованиями советских палеонтологов, по всей вероятности, «мы имеем дело с многократными попытками природы создания живых систем». Синезеленые водоросли, бактерии и грибы — три ствола, общность происхождения которых не прослеживается, и очень может быть, что они все имеют совершенно разные корни, углубляющиеся вплоть до «преджизни». «В целом становится ясно, — говорит Б. С. Соколов, — что эволюционное развитие шло но одним-единственным путем. Мы не знаем, как связать родственные стволы многих беспозвоночных: ниже границы кембрия сейчас опущены корешки целого ряда ветвей эволюционного дерева, и они не сходятся… И сойдутся ли вообще?!»

Многочисленность палеонтологических «опровержений» порождает сомнения в самом существовании родословного древа, сконструированного согласно теоретическим изысканиям.

Доктор биологических наук К. М. Завадский писал, исследуя границы применимости самого принципа, по которому производится реконструкция естественной истории, так называемого принципа актуализма: «Легко предположить, что взаимодействие факторов эволюции три миллиарда лет назад было совсем иным, чем сейчас, и у бактерий сейчас оно иное, чем у обезьян, у растений иное, чем у животных. Своеобразие организации определяет и своеобразие развития.

И потому — лишь если мы говорим о сравнительно недавних временах и о тех таксонах, которые представлены и в наше время довольно полно, все сто процентов биологов проголосуют за дозволенность экстраполяции выводов о современных закономерностях развития живого в прошлое. Но если речь идет о миллиарде лет, то есть когда мы переходим к палеозою или протерозою, к тем временам, к которым относится возникновение самых крупных групп — типов организации живого, нас ждут неожиданности».

Сохранится ли нынешняя система классификации, если окажется, что она не только в частностях, а и по существу расходится с генеалогией Жизни?

Становится все более очевидным, что учёному-систематику, как воздух, необходима такая система оценок, которая позволяла бы рассматривать результаты эволюционных преобразований вне зависимости от того, какими путями они достигнуты.

Ведь класс млекопитающих, скажем, сколько бы корешков от него ни шло вглубь времен, для классификатора по-прежнему вполне сопоставим с монолитным классом птиц. Но неужели, кроме взвешивания, ничто не подкрепит такую интуитивно правильную оценку?

Многие разногласия были бы разрешены, если бы отыскался все-таки какой-нибудь надежный объективный признак, отличающий классы от отрядов и семейства от родов. Вот почему нельзя, с одной стороны, так просто отмахнуться от заявлений геносистематиков, что они владеют таким «суперпризнаком», — это, как говорилось, структура наследственной нити, — но и, с другой стороны, не надо торопиться принимать желаемое за действительное.

Геносистематики считают, в частности, что по крайней мере в ДНК позвоночных (группы, исследованной ими пока наиболее полно) доля сходства наследственных нитей строго пропорциональна степени родства, и, значит, по проценту одинаковых участков ДНК можно точно определить, что перед нами — род, семейство, отряд или класс.

В лаборатории Московского государственного университета, которой руководит доктор биологических наук А. С. Антонов, геносистематический метод был использован, в частности, для решения спорного случая — систематики рыб. Большинство систематиков различают сейчас два подразделения рыб: хрящевых и костистых. И вот, проведя гибридизацию (процедура, при помощи которой и определяют сходство наследственных текстов) ДНК акулы (хрящевые) с ДНК окуня, карпа, горбуши и осетра (костистые), сотрудники лаборатории убедились в значительном их несходстве: было найдено всего около десяти процентов одинаковых последовательностей в цепочках ДНК, что подтверждало существующие представления об относительной удаленности этих двух групп рыб.

Неожиданными оказались результаты другой серии опытов, когда попытались сопоставить между собой ДНК костистых рыб. Неоднократные эксперименты с разными препаратами ДНК давали один и тот же итог: сходство ДНК осетра и других костистых рыб (окуня, карпа, горбуши — представителей трех разных отрядов) невелико.

Был сделан вывод, что осетрообразных целесообразно вывести из костистых рыб и повысить в ранге до класса, что, впрочем, считали целесообразным сделать и многие систематики классической школы, в том числе один из известных советских биологов академик А. Н. Северцов.

Результаты опытов геносистематиков позволили предположить, что костистые рыбы на самом деле — это даже несколько классов, ибо и некоторые другие группы, входящие в его состав, показались сомнительными по рангу в свете результатов, полученных при гибридизации ДНК. В свете же эволюционной теории это, вероятно, и означает, что произошли они от совершенно разных групп.

Чтобы продолжить исследования этой проблемы, ученые МГУ заручились поддержкой сотрудников Зоологического института АН СССР, и через некоторое время член-корреспондент АН СССР А. П. Андрияшев передал в МГУ интереснейший препарат для анализа — печень двоякодышащей рыбы протоптеруса.

Лет сто назад зоологи считали двоякодышащих необычными земноводными. Их чрезвычайно смущало, что при всей рыбообразности внешнего облика у двоякодышащих были обнаружены легкие. Разобравшись досконально в анатомии этих странных полурыб-полуамфибий, И. Мюллер в середине прошлого века убедительно доказал близость двоякодышащих к прочим рыбам и отвел им подобающее место в системе. В табели о рыбьих рангах им был присвоен высокий чин подкласса. Впоследствии систематики вновь и вновь возвращались к исследованию этих необычных животных. В число ближайших родственников двоякодышащих в разное время зоологи записывали то знаменитую ныне кистеперую рыбу латимерию — живое ископаемое, то хрящевых рыб (акулы, скаты).

Было бы преждевременным утверждать, что опыты с ДНК протоптеруса дали окончательное решение одной из интереснейших проблем зоологической систематики. Но они оказались столь же неожиданными, как и опыты с ДНК осетра. Строение ДНК протоптеруса приблизительно столь же схоже со строением ДНК горбуши, акулы, окуня и осетра, как и ДНК голубя и лягушки. Это свидетельство в пользу представлений тех зоологов, которые (как, например, крупнейший наш систематик академик Л. С. Берг) выделяют двоякодышащих в отдельный класс…

Тут-то, казалось бы, можно воскликнуть: «Вот и хорошо! Что же вам еще надо-то, чем же это не тот самый, долго разыскиваемый объективный признак?» Но, увы, прежние трудности остаются: даже вычислив, что наследственные нити нескольких групп рыб отличаются между собой в той же мере, как те же нити целых классов позвоночных — земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, можно ли признать равноценными эволюционные достижения, которые привели к возникновению разных групп рыб и разных классов других позвоночных? Улучшится ли классификация позвоночных, если выделить четыре отдельных класса среди одних только рыб? Ведь фактически ясно, что акулы и осетры все-таки стоят ближе к окуням и угрям, чем, скажем, к аистам. Нужна ли нам классификация, которая учитывает только вчерашний день? Как мы помним, к этому же противоречию другими путями приходят филогенетики.

Выходит, нет единого мерила эволюционных достижений, потому что практически, вероятно, и невозможно найти одинаковый масштаб для сравнения таких преобразований, как возникновение теплокровности или конечностей, или многоклеточности, или фотосинтеза, или разума. Можно лишь субъективно судить о важности этих достижений по их результатам — по освоению новых условий среды, по процветанию и конкурентоспособности группы, ее многочисленности и разнообразию. Памятуя при этом, что субъективность не означает произвольности.

От произвольности систематика должен еще спасать тот факт, что в природе между родами, семействами и так далее существуют «разрывы». Все жуки качественно отличаются от всех бабочек, а все насекомые от всех моллюсков. И чем выше ранг иерархии, тем четче эти разрывы. Другими словами, разнообразие живого не непрерывно. Проблема объективной дробимости, дискретности живого — вторая генеральная проблема современной систематики после проблемы равнозначности одинаково называемых таксонов. К несчастью, и дискретность живой природы не упорядочена. И здесь исследователю опять-таки не хватает полной палеонтологической летописи, а когда она оказывается к услугам классификатора, то чаще лишь затрудняет ему работу.

Начиная изучать ископаемые организмы, исследователь находит переходные формы, заполняющие те «провалы», которые образовали отбор, и… теряет сами «провалы», выручавшие его до сих пор. Ему остается прийти к выводу, что если бы были известны все ископаемые формы, классификация, как и считают некоторые ученые, стала бы чисто произвольной: ведь, различие между двумя близкими формами должно стать исчезающе малым.

А став на эту точку зрения, придется признать, что центральная задача систематики не в том, чтобы отыскать единственную, где-то спрятанную систему, а в том, чтобы из многих возможных отобрать лучшую, наиболее информативную, наиболее удобную, наиболее прогностическую. Хотя это будет не та система, которая априорно заложена в природе, но в отличие от чисто формальных построений номиналистов она все же обоснуется на существенных, связанных с общим происхождением, признаках.

Так думают те, кто считает, что дискретность групп организмов — лишь итог их эволюции, результат вымирания промежуточных форм. «Разрывы между таксонами есть результат эволюции… Видообразование, вымирание, адаптивная радиация, неравные темпы эволюции и другие эволюционные явления обусловливают существование, а также неравную величину разрывов, разделяющих высшие таксоны», — считает Э. Майр.

То есть, если к ныне живущим человеку и человекообразным обезьянам прибавились бы давно вымершие формы — человек умелый, обезьяночеловек и неандерталец, четкая граница между человеком и обезьяной была бы разрушена.

Эта точка зрения представляется на первый взгляд вполне разумной, но… опять «но». Как часто приходится повторять этот противительный союз! Оказывается, существует и другая точка зрения, отстаиваемая не менее авторитетными учеными. Она предполагает, что в «разбивке» живых существ на таксоны проявляется одна из существеннейших черт Жизни вообще: «Жизнь на нашей планете прежде всего характеризуется дискретностью: она представлена дискретными особями, причем все огромное число этих отдельных особей может быть разбито на характерные группы, в целом образующие Систему дискретных совокупностей — таксонов». Цитата эта взята из книги «Очерк учения о популяции» известных советских эволюционистов Н. В. Тимофеева-Ресовского, А. В. Яблокова, Н. В. Глотова. Очевидно, что этот взгляд отличен от, скажем, приводившейся выше позиции Э. Майра, то есть отношение к «происхождению» разрывов между систематическими группами у эволюционистов даже одного направления различное.

И те из исследователей, которые считают прерывность таксонов проявлением характерных свойств живой природы, видят задачей систематики как раз отыскание «объективно существующей в природе единой и единственной филогенетической системы», как, например, считает герпетолог из ЗИНа доктор биологических наук И. С. Даревский.

Изложенный взгляд тоже подкрепляется научной практикой. Сотрудница Зоологического института АН СССР доктор биологических наук М. Г. Петрушевская исследует как раз тот трудный случай (звучит парадоксально, не правда ли?), когда палеонтологическая летопись известна науке, можно сказать, досконально: она имеет дело с радиоляриями. Каждый, наверное, видел их изящные, ажурные конструкции на картинках, хотя бы в школьном учебнике. Эти существа принадлежат к совокупности, именуемой планктоном; когда они умирают, их кремнистые скелетики опускаются на дно океана. И оседают, храня в себе полную фамильную историю радиолярий. И не только радиолярий — в них фактически «записана» вся история океана.

Трудность перед наукой тут только чисто техническая: их трудно достать с многокилометровой глубины, но когда было освоено глубоководное бурение, и она была преодолена. И вот, получив в руки полную картину, исследовательница пришла к выводу, что некая прерывность, дискретность есть в природе на самом деле, и мы можем найти ее закономерности.

С другой стороны и на другом материале, но к подобным же выводам приходят и другие исследователи. Несколько лет назад сотрудник уже упоминавшейся лаборатории геносистематики МГУ доктор биологических наук Б. М. Медников решил навести порядок в экспериментальных данных, собранных лабораторией опять-таки по позвоночным. К тому времени факт, что степень сходства ДНК пропорциональна у них близости сопоставляемых групп, стал уже известен. И возникло подозрение, что это сходство ДНК не может быть выражено любым произвольно взятым числом. Расчеты Б. М. Медникова доказали, что подобие генетического материала прерывисто, ступенчато. У видов из разных классов в ДНК обнаружилось 5—15 процентов сродства, из разных отрядов одного класса — 25—40 процентов и так далее.

Из статистики Медникова следует вывод, немаловажный для эволюционистов, — в разнообразии живых существ, по крайней мере таких сложных, как позвоночные, на самом деле существуют границы. Они не просто изобретены систематиками «для удобства». Увы, доказательств, которые бы подтвердили, что разнообразие природы размечено какими-нибудь объективными пограничными столбами, все еще ничтожно мало.

Судя по всему, исследователи столкнулись с проблемой, касающейся отнюдь не только классификации групп животных: речь идет о диалектике понятий «прерывное — непрерывное». О переходе количественных изменений в качественные.

Пытаясь разрешить эту едва ли не основную проблему классификации, доктор геолого-минералогических наук С. В. Мейен высказал гипотезу, что классификационные таксоны имеют принципиально статистическую природу. Основные признаки, констатирует Мейен, по которым организм относят к той или иной группе, не определяют эту группу, а просто наиболее часто встречаются в ней. И таксоны делятся на самом деле по частоте встречаемости различных признаков. Но ведь такое деление характером логики принципиально отличается от строго детерминистского принципа. Вместо «да» или «нет» мы имеем дело с вероятностными категориями, подчиняющимися правилам математической статистики.

… Среди упреков в адрес существующей биологической классификации есть и такие, что находятся в стороне от содержательных ее моментов. Эти формальные упреки раздаются обычно извне, чаще от представителей точных наук. Например, активные возражения высказывают математики. Так, известный специалист по теории множеств Джон Грегт считает, что так называемые монотипические таксоны нарушают одну из основных математических аксиом. Уже помянутый ранее утконос — вид, который в единственном числе представляет одновременно и род утконосов и семейство, поскольку слишком далеко он отстоит от других млекопитающих, имея в дальнем родстве лишь ехидну. А одна из аксиом теории множеств требует, чтобы классы, состоящие из одних и тех же членов, образовывали один класс, то есть чтобы семейство утконосов и вид утконос были сведены к одному наименованию. Но в систематике утконосы не могут не принадлежать какому-то роду и семейству. Их нельзя ставить лишь видом или, напротив, лишь семейством без дальнейших подразделений…

Критика «посторонних», хоть она и не касается существа дела, пожалуй, наиболее показательна. Она свидетельствует наглядно о том, что является ахиллесовой пятой систематики — о неизжитом противоречии между логичной строгостью, необходимой для системы, и ее жизненным соответствием.

Как видим, с какой стороны пи подойти, сплошные сомнения, споры, неуверенность. Не только Линней, но и современные систематики еще далеки от завершения достаточно научной естественной системы. Но ведь если систематика действительно альфа и омега биологии, то не вправе ли мы сделать вывод, что ее нынешнее состояние есть отражение общего уровня наших знаний о живом? Конечно, вправе: систематика — это чувствительный барометр общебиологической «погоды».

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: