Реферат: Эскиз к портрету биологической эволюции
Неотения – задержка онтогенеза у некоторых видов организмов с приобретением способности к половому размножению на стадии, предшествующей взрослому состоянию.
Главная особенность (в данном контексте) хвоща заключается в том, что его цикл развития состоит из двух фаз, или состояний. Первое – гаметофит, другое – спорофит. Эти образования не могут совмещаться. Споры хвоща прорастают на земле в маленький заросток. Заростки раздельнополые. На нижней стороне заростка формируются половые органы – архегонии (женские) и антеридии (мужские). После оплодотворения яйцеклетки вырастает листовидное тело – спорофит. У взрослого хвоща-спорофита споры содержатся в колоске-шишечке.
Теперь смоделируем фитоспрединг данного вида с возвращением его, через некоторое время, назад. Наиболее вероятный период подобных ритмов – от 20...40 тысяч до нескольких миллионов лет. Какой-то один, или даже не один, вид (подвид, раса) сохраняет способность скрещиваться с оседлым предковым видом. Напомню, что вернувшийся, измененный вид, способный к таким контактам, отличается обычно более скорым онтогенезом. Гаметы особи блуждающего вида участвуют в оплодотворении яйцеклетки особи оседлого вида. Новый гибрид-спорофит будет отличаться прежде всего ускоренным формированием спорангиев и спор, тогда как вегетативная часть будет развиваться по старому, экваториальному сценарию. Это, собственно, и есть та самая гетерохрония (с возможной гетеротопией), которая, по мнению Р.Гольдшмидта, изменяет ход индивидуального развития и приводит к возникновению нового фенотипа и нового вида. Но ее источник – не системная макромутация, как считали Р.Гольдшмидт и его единомышленники, а гибридизация. В результате, во-первых, споры начнут прорастать на материнском растении (внутри «шишечки-спорангия»), а не на земле. Если они успеют произвести гаметы, то и оплодотворение может произойти на материнском растении. Гаметофит как фаза развития растения резко сокращается (редуцируется). Происходит нечто похожее на неотению, если, вопреки очевидной логике, считать гаметофит стадией старости. Во-вторых, именно здесь, видимо, произойдет окончательное разделение спорангиев на два вида – микроспорангии и макроспорангии (мужские и женские); точнее, не разделение, а, для начала, обособление. Спороносные колоски у хвоща уже обладают дифференциацией спор, и логично ожидать, что у «хвощевого гибрида» эта обособленность станет еще более явной вплоть до полного разделения спорангиев. Дело в том, что теперь для нормального самоопыления микроспорангии должны располагаться выше макроспорангиев. Возможный «технический» вариант такого процесса известен – это ярусная неотения (редукция верхних ярусов растений), которая, возможно, действует одновременно с главным процессом. Отбор проявится чуть позднее, а пока формирование нового вида происходит скорее при его молчаливом согласии.
Что мы получили в итоге? Этот гипотетический гибрид очень напоминает высокоорганизованный разноспоровый папоротник вроде сальвинии или селагинеллы – «нечто» на пути к голосеменным. Как осуществляется генетическое закрепление этой природной находки – вопрос уже совсем другой, и лежит он, скорее всего, в русле традиционных представлений синтетической теории эволюции. Ясно, что подобная гибридизация вряд ли будет слишком массовым явлением, но она не будет и редкой. Уже первое поколение получит совершенно иной фенотип при сравнительно небольших изменениях генотипа (категоричность такого заявления, возможно, преувеличена). Впоследствии, рано или поздно, в приэкваториальной зоне наступят неблагоприятные времена, например, похолодание или аридизация климата – и тогда новый вид получит некоторое преимущество перед своими предками. Он унаследует экологическую устойчивость блуждающего вида и более высокую репродуктивность оседлого вида. Правда, это заключение – не факт, а скорее вероятностная оценка.
Такое же моделирование можно применить для преобразования какого-либо вида отдела голосеменных. Представим хорошо известную сосну и отправим ее искать свое счастье туда же, куда ранее мы отправили хвощ. Правда, по мнению С.Мейена, предков покрытосеменных следует искать среди беннетитов, но разница между последними и «сосной» в данном случае не принципиальна. После перекрестного опыления растений оседлого и блуждающего видов (подвидов) и последующей гибридизации семена соснового гибрида формируются быстрее, чем вегетативная часть и собственно вместилище семян, то есть шишки. В первом же поколении появляются репродуктивные органы, совершенно непохожие на прежние. Чешуи шишек не успевают «одеревенеть» к моменту созревания семян. Во-вторых, рост пыльцевой трубки после опыления, видимо, будет происходить гораздо быстрее, чем положено по обычному сценарию; и механизм блокировки оплодотворения второй яйцеклетки вторым спермием просто не успеет «сработать». Возникает двойное оплодотворение, при котором эндосперм выступает в роли опаздывающего и потому отстающего в развитии семени. Но в этом случае ресурсы растения и энергия расходуются на прирост массы, а не на завершающее формирование семени. И к моменту созревания семян шишка будет скорее напоминать гроздь черемухи. Прошу прощения за такую скороговорку – пояснения и детализация смысла последних пяти предложений требует уже «конкретного» профессионализма. Цветок в этом, то есть первом, периоде биоспрединга еще не вырисовывается. Видимо, он возник позднее, при втором или третьем «заходе». Но логично предположить, что и цветок – тоже продукт неотении.
Помесь шакала и ящерицы
Теперь попытаемся смоделировать появление млекопитающих животных. Этот процесс с точки зрения логического моделирования более понятен, чем тот же процесс в растительном мире.
Предположим, что какой-то вид пресмыкающихся (условная «ящерица») дивергировал в процессе биоспрединга; но после продолжительной жизни порознь, в различных климатических областях, два вида или подвида сошлись вновь где-то в приэкваториальной зоне. При спаривании самки «оседлого» вида с самцом блуждающего вида, скорость онтогенеза которого выше, первый и главный эффект проявляется сразу. Эмбрион будет развиваться быстрее обычного, тогда как оболочка яйца за отведенный и, по-видимому, несколько меньший, чем положено, срок, полностью сформироваться не успеет. Появляется нечто принципиально новое – живорождение. Этап второй – появление млечных желез у самок. Ясно, что они должны появиться на том месте, которым самка высиживает яйца. Поскольку новорожденный появился на свет не внутри скорлупы и к тому же несколько раньше положенного срока (по сравнению с экваториальным сценарием), он наверняка будет испытывать дефицит жидкости. В этом смысле давно высказанная гипотеза трансформации некоторых сальных или потовых желез в млечные кажется весьма правдоподобной и, по сути, единственной. У организма самки появилась новая функция – поиск специальной жидкости для сохранения жизни новорожденному. Новая функция требует соответствующего органа. Он формировался достаточно долго (возможная переходная форма – простейшие однопроходные млекопитающие). Далее производится корректировка и шлифовка новой формы отбором. У нее есть одно неоспоримое потенциальное преимущество – лучшая сохранность потомства в неблагоприятных условиях. Интересно, что в данном случае нет нужды в гипотезе «перспективных монстров» (гипотеза и терминология Р.Гольдшмидта), без которых предположение о системных макромутациях, то есть значительных, многофакторных перестройках генома ряда особей, просто несостоятельно. Брачные партнеры не имеют резких морфологических отличий. Здесь как бы сходятся «стенка на стенку» два фенотипически похожих друг на друга вида или подвида. Новый вид, который в данном случае можно обозвать «помесью шакала и ящерицы» – эпитет из лексикона Ходжи Насреддина – появляется в узкой граничной зоне (видимо, не случайно упомянутый ранее Г.Гурджиев нередко цитировал муллу Насреддина).
Осторожно подведенные итоги. Что же дальше?
Как мы видим (точнее, предполагаем), сначала происходит почти мгновенная и радикальная перестройка репродукции и репродуктивных органов. Вегетативная часть растений или собственно тела животных изменяются позже. Иными словами, процесс формирования принципиально нового вида как следствия гибридизации и гетерохронии начинается с репродуктивных органов и постепенно распространяется на весть организм. Разумеется, это происходит не в течение одного поколения; но достаточно быстро, что позволяет назвать процесс появления этого вида сальтационным. Здесь мы в значительной степени вернулись к представлениям еще одного выдающегося биолога-теоретика – А.Ванделя. Отличие данной гипотезы от мнения Ванделя заключается все в том же – в причине и механизме гетерохронии.
Почему биоспрединг (точнее: обратимый биоспрединг) в таких случаях приводит к прогрессивному развитию, то есть к структурно-функциональному усложнению организмов? Согласно нашему «моделированию», послебиоспрединговая гибридизация и последующая гетерохрония производят резкую функциональную перестройку ряда особей. Перестройка неизбежно требует соответствующей компенсации в виде такого же по масштабу изменения органов или появления новых. И, по-видимому, в кризисных случаях появление новых органов представляется единственным выходом. Структура организма отвечает на внезапный функциональный диссонанс собственным усложнением. Новые органы появляются в области «функционального расстройства»; процесс структурно-морфологической реорганизации сводится к метаморфозу тканей.
Здесь необходимо сделать одно важное замечание. За два столетия биологи произвели тысячи и тысячи экспериментальных скрещиваний между родственными видами и подвидами. И, судя по описаниям их результатов, только что рассказанная история прямо не подтверждается. В чем дело? Возможны по меньшей мере три ответа. Во-первых, различия в скорости развития у скрещиваемых в опытах видов (подвидов) недостаточны для требуемой сальтации. Другими словами, в лаборатории недостижим генетический эффект обратимого биоспрединга. Во-вторых, у опытных организмов может оказаться значительно большее генетическое расхождение, причем по целому спектру аллелей, чем то, которое необходимо для столь «тонкой» гибридизации. Именно по этой причине опытные гибриды развиваются со скоростью, характерной для материнского вида. Но наиболее вероятным кажется третье объяснение: что бы мы с этими опытными особями ни делали, ничего интересного у нас (и у них) не получится. Ведь опыты проводились с лягушками, морскими ежами, мышами и прочими «не передовыми», к настоящему времени, видами. Даже мыши – не передовой вид. Но обратимый биоспрединг обеспечивает качественную сальтацию только у тех видов, которые достигли наивысшей структурно-функциональной сложности. Эволюция идет «прыжками вверх» от достигнутого к тому моменту уровня. Все то, что находится «ниже передового уровня», развивается «вширь», то есть в этом случае виды, изменяясь, остаются в пределах одного и того же включающего их высшего таксона.
Из всего сказанного можно сделать еще один важный вывод. Новый вид с большой вероятностью даст филетическую линию, которая впоследствии начнет ветвиться и, таким образом, станет родоначальником ряда низших таксонов. Но в биоспрединг вовлечены многие виды, и если прогрессивное развитие затронет несколько видов, относящихся к одному роду, то и в новом статусе они составят «сообщество», которое биологи могут счесть одним родом. В любом случае появление нового высокорангового таксона будет монофилетическим, но предками его способны оказаться разные виды и даже виды разных родов и, возможно, семейств.
Итак, в общих чертах обрисован принципиально действующий (в ранге гипотезы) механизм эволюции. Но этот механизм «работает» только у многоклеточных организмов и, более того, у организмов тех высших таксонов, которые достигли определенного уровня структурной и функциональной сложности. Как развивались простейшие – это один из наиболее важных нерешенных вопросов. Непонятно также, почему усложнению подвержены не все, а только наиболее «продвинутые» в структурном и функциональном смыслах таксоны.
Проблема механизмов биологической эволюции может быть решена в ближайшем будущем. Для этого, помимо других исследований, нужно найти те процессы, которые будут напоминать обратимый биоспрединг, только не для суши мезозоя – кайнозоя, а для архей-протерозойской прибрежной зоны или изолированных водоемов. Даже не будучи биологом, можно предложить несколько вероятных «кандидатов» на эту роль. Все они, разумеется, имеют в конечном итоге климатическую природу. Это может быть изменение солености и солевого состава вод, изменение температуры, электрохимических и оптических характеристик воды, наконец, изменения рН замкнутых водоемов. Но наиболее вероятный механизм эволюции доклеточных организмов и прокариот, по-видимому, связан с колебанием уровня первичного океана и уходом значительной части воды из океана в атмосферу и обратно, а также с приливами и отливами. В этом случае главными факторами эволюции будут периодически сменяющие друг друга гидролиз и дегидратация.
Я предвижу целую кучу профессиональных и непрофессиональных вопросов. Например, как «обезьяна стала человеком» и возможна ли дальнейшая морфофизиологическая эволюция, отталкивающаяся от уровня homo sapiens? Совершенно очевидно, что биоспрединг по отношению к человеку работать уже не будет. Здесь биологическая эволюция уступает место социальной. Также маловероятно появление принципиально нового вида на основе цветковых растений. Современная скорость изменения природы просто не даст такой возможности. Антропогенный фактор уже вполне соизмерим с климатическим, и его ослабления не предвидится. Прогрессивное биологическое развитие как таковое закончилось. Правда, необходима существенная оговорка: речь идет о природе естественной, а не лабораторной.
Тут же возникает едва ли не абсурдное, но вполне закономерное предположение. А что, если гетерохрония и неотения проявляются и в развитии сознания? Представьте себе некий переходный этап, нечто вроде революции, когда сознание людей (и общественное самосознание тоже, включая национальное) сдвигается в сторону «детского мировосприятия» и «детского» принятия решений. Правда, из настоящего контекста мы должны заключить, что это «не есть плохо». Это закономерно. Современный способ накопления знаний и связанный с ним образ жизни напоминает ту самую узкую специализацию, то есть, по сути, бесперспективную ветвь эволюции, выход из которой можно найти в «социальной неотении». И не исключено, что именно такой качественный сдвиг ждет нас уже в неотдаленном будущем.
После всего сказанного возникает ощущение, что мы сдвинулись на шаг к ортогенезу. Я уже не говорю о том, что противоречия этой гипотезы с ортодоксальной синтетической теорией эволюции весьма существенные; она скорее эпигенетическая. В ортогенезе роль Творца «запрятана» так глубоко, что для окончательного ответа нужно решить еще много принципиальных вопросов, связанных с развитием (эволюцией?) неживой природы и ее структурно-динамическим сцеплением с живой. К Творцу мы почти не приблизились, но и не сделали обратного шага. Правда, на границе логического и интуитивного восприятия мира по-новому, и уже не впервые, несколько проявилось самое непонятное и завораживающее свойство мироздания – время. Это как раз то свойство, важность и «сакральность» которого оценил в свое время С.Мейен. Боюсь, что словами эта мысль выражается лишь приблизительно и далеко не адекватно. Контакт и взаимопроникновение (оплодотворение?) двух почти однородных материальных объектов, отличающихся друг от друга своим «внутренним временем», приводит к качественной перестройке и появлению третьего объекта с принципиально новыми, прогрессивными свойствами. Может быть, где-то здесь и «зарыта» суть эволюции природы?
Список литературы
КрасиловВ.А. Нерешенные проблемы теории эволюции. – Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1986.
МейенС.В. География макроэволюции у высших растений // Журнал общей биологии. №3, 1987.
НазаровВ.И. Учение о макроэволюции: на пути к новому синтезу. – М.: Наука. 1991.
ЧайковскийЮ.В. Элементы эволюционной диатропики. – М.: Наука, 1990.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.n-t.org/
