Факультет

Студентам

Посетителям

«У меня уже есть результат, но я не знаю, как его получить»

Будни систематика большей частью прозаичны.

Он собирает материал для дальнейшей обработки, обеспечивает его сохранность, сортирует, определяет, классифицирует и заносит b справочники. Временами, правда, возникает необходимость написать теоретический труд, дабы ревизовать классификации, созданные предшественниками.

И при всех операциях систематику не обойтись без сравнительной коллекции. Ведь выявить специфические особенности изучаемого организма можно, только сравнив его с другими; сравнение — основа классификационной деятельности, поэтому таксономисту сравнительная коллекция нужна так же, как электронный микроскоп, скажем, молекулярному биологу.

Систематики чаще всего сами подбирают те группы, в которых они считают себя узкими специалистами. Между прочим, в этой сфере понятие «узкий специалист» не несет отрицательного оттенка, напротив — такой крупный эволюционист и теоретик, как Александр Александрович Любищев, в систематике выбрал только одну группу земляных блошек, которой он занимался всю жизнь. Но для полноценной работы собственных сборов, как правило, не хватает, и тогда ученые отправляются в музейные хранилища.

Только в музее, где коллекции собираются веками, постепенно накапливается достаточно полный материал. Иногда он может иметь особую ценность, например, если собран на территориях, ныне разрушенных природными катастрофами или хозяйственной активностью человека. Естественно, коллекция тем ценнее, чем более продуман был ее сбор, чем системнее он производился, одна хорошо организованная экспедиция нередко привозит материал гораздо более ценный, чем многие случайные и короткие выезды «на природу».

Нам, кстати, привычно представлять себе зоологические и ботанические коллекции в виде наколотых на булавки насекомых и засушенных гербариев. Но коллекции растений — это и ботанические сады, и теплицы с тропическими видами, и семена; а животные сохраняются и шкурками, и тушками, и скелетами; но ведь и зоопарки — тоже коллекции. И инициатива Дж. Даррела, всем, наверное, знакомого писателя, зоолога и зверолова, создавшего зоопарк на острове Джерси, где были собраны редчайшие виды зверей, среди всего прочего — бесценный подарок систематикам.

Сбор коллекций, когда ученому приходится опускаться «на дно морское» и подниматься «под небеса», — самая романтическая область деятельности систематика. Но, как правило, она отнимает у него не очень много времени. Возвращаясь из летних экспедиций, он приступает к прозаической сортировке, этикетированию и дальнейшим столь же нужным, сколь и не слишком увлекательным операциям. Нужным хотя бы потому, что экземпляр без этикетки, на которой было бы написано место, где его поймали или выкопали, на какой глубине или высоте, в каком саду или пустыне, болоте или речке, когда поймали, кто поймал, кто копал и прочее — останется бесполезным. Систематики даже шутливо утверждают, что этикетка важнее самого экземпляра.

Отношение к этикеткам у них почти религиозное — так, не рекомендуется их менять, переписывать, изготовлять не на месте сбора, а по возвращении из экспедиции откалывать от «своего» объекта. Все это во избежание ошибки, которая как знать, может оказаться и роковой: переставишь этикетку с одного жучка на другого, а потом кто-нибудь, рассмотрев «нетипичного» представителя знакомых ему жуков, «обнаружит» новую группу насекомых, и пойдет эта группа гулять по справочникам, а еще кто-нибудь обязательно сделает вывод о родственности тех, с кого переставили этикетку, с теми, на кого ее прикололи.

В Ленинградском зоологическом музее есть, например, очень давний экземпляр челюсти акулы, какой никогда, никто больше в морях не встречал. Вместе с тем челюсть эта не ископаемая — иначе она бы не сохранилась. Акула — хрящевая рыба, и в ископаемом состоянии от нее остаются только зубы. И вот точно такие же зубы, как оказалось, были обнаружены и описаны у давно вымершего вида. А тут очевидное свидетельство, что он вовсе не вымер… Но без этикетки свидетельство это не действительно…

В биологии принята благородная негласная традиция, что систематические коллекции — собственность науки в целом, а не отдельных учреждений, и поэтому обычай просить взаймы нужные, но отсутствующие в отечественном фонде экземпляры, очень распространен. Любопытно, что переезжающие из страны в страну образцы очень редко теряются.

Однако пока мы говорим о занятиях, разумеется, необходимых, но подсобных. Первая собственно научная операция ученого-систематика — определение особей, до тех пор не определенных или определенных, по мнению исследователя, неправильно.

Определение — особая стадия в ряду действий ученого, стадия, которую можно назвать аналитической. Она предшествует остальным — обобщающим этапам его работы. Определения делают, когда сортируется новый материал, иногда — по просьбе практиков сельского хозяйства или других специалистов. Определения производятся и перед переклассификацией какой-нибудь ранее неудовлетворительно расклассифицированной группы.

Чтобы определить интересующий его объект, оценить, насколько и кому он близок, ученый рассматривает его, измеряет, в нужном случае производится операция более сложная — препарирование. Все это делается для того, чтобы разыскать характерные признаки. Кроме того, исследователь наблюдает образ жизни изучаемого существа — измеряет температуру среды обитания, например. Или записывает голос: по манере «разговора» очень убедительно отличают похожие виды лягушек и птиц. Следит систематик и за поведением, привычками своего объекта. И если только случай особо сложный, вступает в дело «тяжелая артиллерия» современной биологии — биохимия, биофизика и прочее.

Обычно же, совсем как во времена Линнея, единственный «прибор» — сачок или лопатка, единственный анализатор-глаз, знаменитый «глаз систематика»; в лучшем случае — несильный микроскоп; единственное орудие труда — шариковая ручка.

Рассмотрев объект и обнаружив в нем особенности, по которым его можно сравнить с другими особями, систематик обращается к определительным таблицам, каталогам, описаниям, похожим экземплярам в коллекциях и либо находит место своему подопечному среди других в имеющихся группах, либо доказывает, что ничего похожего никто еще не видел, и перед наукой предстало нечто новое. Иногда проделать такую операцию очень легко, иногда же приходится переписываться с целым светом, рыться в неразобранных коллекциях путешественников, некогда побывавших в том же районе, где найдено определяемое существо, перелистывать литературу на нескольких языках, ища первое описание аналогичных тварей.

Между прочим, первое описание — такая же святыня систематиков, как и этикетка при коллекционном экземпляре. Хоть многие из оригинальных описаний, особенно давние, составлены так, что опираться на них при сравнении очень трудно, во всех спорных и сомнительных случаях первое описание служит конечной судебной инстанцией. В противном случае может получиться так, что один и тот же вид может быть описан несколькими систематиками независимо друг от друга под разными названиями, и иди потом разбирайся, что это одно и то же существо. «Описания, — утверждает Майр, — составляют основу систематики, ибо только печатное слово вечно».

С трудом или без труда, но, определив экземпляр, систематик снова пишет этикетку, на этот раз уже вполне «систематическую»; если же оказывается, что перед ученым особи, невиданные ранее, то сразу производится и «крещение» новорожденного таксона.

Здесь мы уже перешли от одной систематической операции к следующей, к классификации, которая отличается от первой тем, что если до сих пор исследователь шел «сверху вниз», от самых общих категорий к частностям, все более уточняя отличительные черты изучаемого объекта, то теперь, наоборот, он станет подниматься «снизу вверх», от низших групп — к высшим, все более расширяя их иерархическую структуру.

Сначала ученый очертит границы видов, потом установит, какие из них ближайшие родичи, а затем примется изыскивать естественные разрывы, по которым он смог бы одну группу видов отделить от другой, третьей, четвертой и т. д., потом проделает тот же путь на следующей ступеньке — выделяя роды. И так до самого «верха»: до царства и надцарства.

Две главные трудности при этом терзают систематика постоянно: неполнота сведений и невозможность в простой классификационной схеме отразить реально существующие сложности Жизни. Он исходит из того, что наиболее схожи родственные трупы организмов, те, у которых некогда были общие предки — некий вид-прародитель, от которого и раскинулся веер новых образований.

Но как доказать такое родственное сходство? И при определении и при классификации систематик пользуется не всякими признаками, а только теми, которые называют таксономическими, то есть такими, по которым как раз и можно установить сходство и отличие групп.

Классическая процедура выделения этих признаков — весьма трудоемкая — называется взвешиванием. Оказывается, некоторые из признаков организма имеют большее значение, чем остальные — они дают больше информации о «родстве»: наследственной программе или истории рассматриваемой группы. Значит, при классификации некоторым признакам придается больший вес, нежели прочим. Вот эта процедура и есть взвешивание. Например, тип позвоночных в самом названии содержит свой главный признак. Так же как и класс млекопитающих, или, скажем, отряд хищников.

Как же, однако, можно взвешивать и сравнивать явно невесомое и несравнимое — окраску с размерами, число щетинок с формой глаз?! Но систематики взвешивают еще и не такое: брачное поведение, способность питаться тем или иным растением, устройство гнезда и издаваемые звуки…

У каждого живого объекта можно найти сколько угодно признаков. Бывают, правда, случаи, когда оказывается титаническим трудом отыскать у объекта сами признаки, по которым можно было бы его определить. Недавно возникла тяжба мирового масштаба по поводу нашей школьной подруги инфузории-туфельки; попробуйте определить существо, представляющее собою кусок студня и отличить его от другого такого же куска. Но обычно в признаках недостатка не бывает. Не все они тем не менее пригодны для классификации. Одни — потому, что есть у всех видов в группе (все бабочки четырехкрылые). Другие — потому, что они варьируют даже у разных особей одного видов. Третьи — просто потому, что их трудно учесть. Может быть, число мельчайших чешуек на крыльях бабочек — тех самых чешуек, которые образуют разноцветный рисунок — и отличается у разных видов, но считать их так долго, что систематик прибегает к такому подсчету только в самом крайнем случае.

Выделив пригодные признаки, их взвешивают — конечно, не в граммах и даже не в баллах. Взвешивание у систематиков — это оценка, причем в весьма приблизительных терминах: более существенный, менее существенный и т. п. Если несколько признаков вытекают один из другого (например, у нелетающих бабочек укорочены крылья, недоразвиты крыловые мышцы в груди, а поэтому грудь иной формы), то эти признаки все оцениваются как один. Существенны признаки, которые вряд ли могли возникнуть независимо у разных групп. Укорочение крыльев часто возникает у разных групп насекомых, следовательно, это менее существенный признак, чем, например, особый орган, вроде жала у пчелы, которого нет у других видов. Существенны, наконец, признаки, эволюционное значение которых велико — перья у птиц, цветки у высших растений, особый ротовой аппарат у бабочек.

Систематик многократно оценивает признаки не по одиночке, а в совокупности. Если какие-либо виды сходны по многим независимым признакам, значит, их сходство не случайно. Скорей всего это результат происхождения от общих предков. А это значит, что и многие другие, неизученные признаки у них могут оказаться общими.

Взвешивание — процесс во многом субъективный и интуитивный. И не случайно часто приходится слышать о чутье систематика, об искусстве систематизации. Один из теоретиков современной систематики английский биолог Дж. Симпсон пишет: «Таксономия — это наука, но ее применение к классификации требует от человека большой изобретательности и выдумки — короче, искусства. В этом искусстве есть место для личного вкуса и даже для слабостей; но существуют также каноны, которые помогают строить классификации более удачные, более осмысленные, более полезные, чем остальные».

У опытного талантливого работника профессиональная интуиция развивается до такой степени, что с первого взгляда на нового представителя разрабатываемой им группы он может предсказать его таксонометрический ранг. Остается, правда, эту интуицию убедительно доказать. Парадоксальное выражение, принадлежащее математику Гауссу: «У меня уже есть результат, но я не знаю, как его получить», — в данном случае правомерно сплошь и рядом.

Поэтому все критики эволюционной систематики нападают прежде всего именно на процесс взвешивания. Они считают, что он не гарантирует от произвола. И вот начинаются поиски такого универсального, «объективного» признака, который избавил бы науку от личных пристрастий.

Не раз сторонники новейших методов классификации предсказывали их скорое торжество. Недостатка в «универсальных» признаках не было. Начиная с 20—30-х годов надежды возлагались на физическое и химическое сходство белков, температурную устойчивость структур ДНК и т. д. Однако время идет, а классический метод полностью сохранил свои позиции, ибо он дает лучшие результаты. К тому же более дешевым и быстрым способом.

Число, например, пятнышек на спинке какого-нибудь насекомого и характерные особенности его белков — признаки совершенно равноправные «перед законом». Но чтобы определить число пятнышек, на букашку надо лишь посмотреть, а чтобы узнать, сколь отличны ее белки от белков других букашек, применяют сложный метод так называемого электрофореза, требующий новейшего оборудования и многих часов работы. Будем справедливы: по этому методу очень четко различаются группы животных, и лет пятнадцать назад даже возникло убеждение, что теперь, владея им, можно будет пересмотреть систематику «на объективной основе», изгнав из нее «чистый разум». Но ничего чрезвычайного не случилось, метод не изменил никаких основ, он дал лишь еще один удобный признак, и им пользуются, когда морфологически популяции похожи настолько, что их нельзя различить.

Заглянем в одно из научных учреждений, где работают систематики. Надо сказать, что таких учреждений в мире не так уж много. Одно из них — Зоологический институт АН СССР, известный в Ленинграде ЗИН, о нем еще не раз пойдет речь в дальнейшем.

Сотруднице ЗИНа, доктору биологических наук Марине Николаевне Мейер, которая занималась ревизией полевок, как раз и пришлось прибегать к сложнейшим способам — сличению хромосом, искусственной гибридизации, — потому что иначе различить их было нельзя: внешне мыши похожи как две капли воды. Однако та же кариология, произведя соответствующий бум в свое время, потом скромно удалилась на занимаемое ныне место уважаемого, но не исключительного средства.

Несколько позже возникло еще одно новейшее направление — геносистематика. Опыты геносистематиков имели целью установить, универсальны ли у всех живых организмов принципы строения ДНК — хранилища наследственной информации.

На этой основе они приступили к решению конкретных проблем систематики, не дожидаясь расшифровки языка генетических программ, поскольку такая расшифровка — дело будущего и, быть может, не очень близкого. Известно, что в молекулах ДНК каждого живого организма зашифрованы трехбуквенным кодом целые энциклопедии сведений. Однако тексты можно сравнивать и косвенным способом. Такие способы найдены: геносистематики стали определять частоту встречаемости «букв» и «слогов» генетических записей. При этом они исходили из вполне разумного предположения, что в родственных текстах частота появления сходных комбинаций букв генетического алфавита должна быть выше, чем в неродственных.

Геносистематики считают, что их метод знаменует собой прежде всего совсем иной подход к проблемам эволюции живого.

Систематики классической школы изучают особей, то есть результаты развертывания генетической программы, и на этой основе пытаются судить о самой программе, чтобы определить далее степень родства различных организмов. Геносистематики занимаются изучением генетических программ более прямым путем: сравнивая химические структуры веществ, в которых эти программы зашифрованы.

Каковы же практические результаты? Несомненно, сопоставление «наследственных» молекул может быть важным дополнением к существующим знаниям о родственных отношениях организмов. Однако зоологи-систематики относятся к прогнозам представителей новой науки — молекулярной генетики, на чьей «территории» и зародилась геносистематика, сдержанно. Они справедливо замечают, что такой признак, как строение молекулы ДНК — сколь пи велика ее роль в живом организме, — принципиально не отличается от других признаков, обычно выделяемых ими для сравнения живых существ. Ведь сама-то молекула — еще не наследственная программа, а лишь ее носитель.

Итак, универсального признака нет, и неизвестно, найдется ли он когда-нибудь.

Как часто бывает в науке, одна крайность породила противоположную. Возникли стремления «сбросить груз биологического несовершенства», отказавшись от всякого предпочтения каких-либо признаков остальным. Упоминавшиеся номиналисты недавно возродили свою школу на новой базе — так называемой фенетической систематики (фен — элементарный, отграничиваемый от других, генетически обусловленный признак организма), протестующей против любого оценочного анализа свойств живых существ.

Основатели фенетической систематики англичане Сокал и Снис утверждают, что их методы позволят «ограничивать таксономические группы совершенно объективным образом». Методы применяются математические — объекты разлагаются на множество признаков, на их основании составляется матрица, показывающая сходства и различия между организмами, затем выявляется и подытоживается структура этой матрицы… и так далее. Фенетические систематики не претендуют на объяснительную ценность своей системы, зато они считают, что можно «достичь того, что разные ученые, работающие независимо, будут получать точные и тождественные оценки сходства между двумя формами организмов…». Однако и в этом случае сложность живой природы победила благие намерения, в практике работы фенетическим таксономистам приходится обращаться к отвергаемым ими методам эволюционистов и к субъективным операциям, напоминающим взвешивание.

Классические методы продолжают главенствовать. Как пишет канадский философ, специализирующийся на биологических проблемах, М. Рьюз, «субъективность, лежащая в самой основе эволюционной таксономии, — свобода, которую она дает таксономисту, имеет свои достоинства, хотя в связи с ней и возникают проблемы».

Что же это за свобода и что же это за проблемы?

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



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: