Эволюция: за и против

Прежде, чем говорить о различных христианских позициях по отношению к эволюции, мы должны прояснить, какие имеются научные данные за эту теорию и против неё, чтобы быть способными разобраться, почему люди придерживаются разных позиций. Мы скажем только о четырёх важнейших «за» и «против».

Доводы «за»

1) Сравнительная анатомия. В 1735 г. шведский ботаник Карл Линней предложил первую таксономическую классификационную систему всех живых существ, основанную на сравнительной анатомии. Например, на каждой руке у вас по пять пальцев, и столько же у ваших кошки и собаки; все виды семейства кошачьих выглядят и ведут себя одинаково, и т.д. Вероятно, вы изучали линнеевскую классификационную систему на уроках биологии в старших классах школы:

При движении от более общих групп (типы) к более частным (виды) родственные живые существа становятся всё ближе анатомически. Например, гоминиды более родственны другим приматам, чем бактериям. Эта анатомическая цепочка очень наводит на мысль о связи между всем живым, но не доказывает этой связи. Бог мог следовать одному и тому же «чертежу» и сотворить живые существа так, что они только кажутся связанными друг с другом.

2) Сравнительная генетика (ДНК). То, насколько отстоят друг от друга животные генетически, как представляется, соответствует их сравнительному анатомическому строению. В частности, недавние исследования ДНК подтвердили, что генетический материал всех живых существ состоит из похожих цепочек. Более того, чем ближе животное к другому животному в системе Линнея, тем ближе друг к другу строение их ДНК. Хотя некоторые позиции растений и животных на линнеевском классификационном «семейном древе» из-за исследований ДНК сейчас сдвигаются, эта система, основанная на анатомии, на удивление хорошо держалась почти 300 лет.[212] При учёте количества нуклеотидного материала, генетически идентичного между людьми и другими животными приблизительное процентное соотношение получается следующим:[213]

Наша человеческая цепочка генов – включая «заброшенные» гены – почти идентична цепочке генов у шимпанзе. Заброшенные гены – это или древние остатки когда-то активных генов, или случайно генерированные копии генов. Удивительно видеть в больших сегментах ДНК шимпанзе и человека, выложенных параллельно друг другу, одну и ту же последовательность генов и заброшенных генов.[214] Это поразительное соответствие является сильным указанием на то, что оба эти вида (и другие высшие приматы) – результаты одной линии развития, в которой эти заброшенные гены были порождены. Или, как сказал Фрэнсис Коллинз, христианин-биолог и руководитель проекта по расшифровке генома, «такие данные определённо являются сильным подтверждением эволюционной теории».[215]

Теперь можно установить генетические связи между видами животных, а значит, и их вероятное родство, так как генетическая история записана в цепочках ДНК. Примером того, как ДНК может помочь определить предков, является исследование, проведённое на шерстистом мамонте, умершем несколько тысяч лет назад в Сибири.[216] В этом исследовании обнаружилось, что хотя 95,5% митохондриальной ДНК мамонта совпадает с митохондриальной ДНК африканского слона, соответствие с азиатским слоном составляет более 95,8%, что говорит об общем предке азиатских слонов и мамонтов.

Опять же, такие исследования не доказывают эволюционной связи, потому что Бог мог раз за разом в различных творческих действиях использовать успешные принципы дизайна, но это определённо является сильным косвенным указание на то, что всё живое должно быть как-то связано в плане развития.

3) Общее расположение находок в ископаемой летописи. Как говорилось в главе 5, ископаемая летопись – это не случайная мешанина ископаемых растений и животных, чего можно было бы ожидать, если бы они отложились при катастрофическом наводнении: в этой летописи есть определённый порядок (таблица 5.1). Менее сложные организмы (бактерии, водоросли) находят в самых нижних и древнейших осадочных слоях, а более сложные организмы (млекопитающие) находят в самых верхних и самых молодых слоях. Относительно сказанного нами здесь важно то, что этот переход от менее сложных к более сложным окаменелостям в геологической ископаемой летописи соответствует данным по анатомии и ДНК, показанным выше в затенённых рамках. Это соответствие добавляет ещё больше веса свидетельствам о взаимосвязи всего живого.

4) Рудиментарные и зачаточные органы. Рудиментарные органы – это части тела, которые животные больше не использует, но которые предположительно свидетельствуют об эволюционном предке, их использовавшем. Например, считается, что киты эволюционировали из четвероногого млекопитающего предка, ходившего по земле около 50 млн. лет назад, а древние ходячие киты Ambulocetus и Rodhocetus были переходными формами между нынешними китами и этим сухопутным предком.[217] Сегодня мы обычно не наблюдаем китов с лапами, поэтому такая эволюционная связь не очевидна. Однако в редких случаях встречается атавизм – вылавливают современного кита, у которого сбоку торчит задняя нога с мышцами бедра и колена.[218] Появление рудиментарных органов контролируется «подавленными генами» или генами, хранящимися в «неактивном файле», как бывают подавленные неактивные файлы в вашем компьютере. Таким образом, крайне редко у животного может включаться подавленный генетический код, как в случае, когда у современного кита снова вырастают ноги из тазовой области, откуда они миллионы лет назад предположительно росли у китовых предков.

Зачаточные органы – это те, которые появляются на ранних стадиях эмбрионального развития, но исчезают до или после рождения человека. У зародышей человека, например, на ранних стадиях развития образуется желтковый мешочек.[219] У птиц и рептилий подобный мешочек окружает богатый питательными веществами желток, но у человеческого эмбриона желтковый мешочек пуст. Такие органы, присутствующие у зародышей, но не у взрослых организмов, многие эволюционисты рассматривают как свидетельство эволюционного происхождения этого организма.

Доводы «против»

1) Проблемы с ископаемой летописью. Мы рассмотрим три аспекта ископаемой летописи, проблематичных с точки зрения теории эволюции: a) возникновение первых окаменелостей в архейскую эру (рис. 3.4), б) так называемый «кембрийский взрыв» в конце протерозойской эры (таблица 5.1), в) утверждение, будто ископаемая летопись неполна и лишена переходных типов, которых следовало бы ожидать при эволюционной теории.

Возникновение первой жизни на Земле. Древнейшие из известных окаменелостей найдены в архейской породе, возрастом примерно 3,5 млрд. лет. Окаменелости водорослей и бактерий обнаружены в осадочных породах Южной Африки и Западной Австралии, а породы на западе Гренландии показывают, что жизнь могла существовать на планете Земля уже 3,8 млрд. лет назад. Эти находки ставят под сомнение якобы необходимое для эволюции длительное время. Если Земле 4,5-4,6 млрд. лет (таблица 3), то как могла жизнь развиться из неживой материи менее, чем за миллиард лет? Из-за этой проблемы некоторые учёные концептуально перенесли происхождение жизни в космос, считая, что жизнь залетела на Землю из космоса, как только её поверхность и атмосфера стали пригодны для поддержания жизнедеятельности.

Эти находки поднимают ещё более важный вопрос: как могла жизнь развиться из неживой материи за любой период времени? Шансы против такого события астрономические, если верить астрофизику Фреду Хойлу и его коллеге Чандре Викрамасингху, по чьим расчётам вероятность чисто случайной эволюции жизни составляет 10^{-40 000}. Хойл более наглядно выразил эту статистическую невероятность в его знаменитой метафоре: то, что живой организм может случайно появиться из добиологического супа, вероятно примерно настолько же, насколько смерч, пронесшийся над мусоркой, мог бы собрать из находящегося там материала «Боинг-747».[220] И перенос происхождения жизни в космос не поможет этой ситуации, потому что, если эта статистика верна, за 13-14 млрд. лет у жизни было бы столь же недостаточно времени на развитие, сколь и на её эволюцию на Земле за 1 млрд. лет.

Кембрийский взрыв. Мягкотелые, многоклеточные животные рыли норы или оставляли отпечатки в отложениях уже 630 млн. лет назад, в позднем протерозое. Затем в кембрийском периоде, в начале палеозойской эры (ок. 570 млн. лет; рис. 3.4), морские животные стаи строить раковины из карбоната кальция, оставив таким образом после себя то, что может сохраниться. За несколько миллионов лет – по геологическим стандартам во мгновение ока – в ископаемой летописи появляются почти все известные сегодня основные типы. Это бурное разрастание животной жизни называется «кембрийским взрывом». Раннекембрийская жизнь лучше всего представлена в формации Бёрджесс-Шейл в Британской Колумбии (рис. 6.2). Конструкции тела, впервые появившиеся в кембрийский период, в основном послужили начальными чертежами для всех животных, живших с тех пор.

Кембрийский взрыв поднимает следующие вопросы относительно эволюции. Почему эти конструкции тела появились так внезапно и одновременно и почему за полмиллиарда лет не появилось никаких других базовых конструкций тела? От какой более ранней фауны произошли эти кембрийские животные? Представляется, что единственные известные похожие на животных окаменелости докембрийского времени (эдиакарская фауна) принадлежат к эволюционному тупику.[221] Предлагался ряд неудовлетворительных объяснений кембрийского взрыва. Может быть, например, что в то время было много открытых для заполнения экологических ниш, а может быть, животные в то историческое время эволюционировали быстрее. Или, может быть, в то время у существ развилась не только твёрдая скорлупа, но и первые глаза, формирующие образ.[222] Кембрийский взрыв – это самое любопытное и непонятнее событие в истории жизни на Земле. Он имеет решающее значение для полного понимания процесса эволюции, но он всё же остаётся загадкой.

Переходные ископаемые. Основной идеей теории макроэволюции является то, что одни виды со временем постепенно изменяются в другие. Тогда возникает вопрос: почему мы не видим везде в ископаемой летописи бесчисленных переходных форм? 150 лет назад этот вопрос задавал сам Дарвин. В то время предполагали, что переходные формы в ископаемой летописи должны быть, но причина, по которой эти окаменелости ещё не найдены, состоит в том, что на Земле было осмотрено так мало осадочных пород. Сегодня почти все осадочные породы на Земле проверены полевыми исследованиями и распределены по геологической колонке (рис. 3.4). И всё же переходные формы в ископаемой летописи редки.

Многие в христианском сообществе слышали, что в осадочных породах «нет переходных форм». Это неправда. Есть примеры ископаемых с переходной морфологией на всех классификационных уровнях, от видов до типов. Среди известных примеров таких переходных форм имеются упомянутые ранее окаменелые киты и археоптерикс – одна из обнаруженных ископаемых птицерептилий. У археоптерикса проявляются и скелет рептилии с полным набором зубов и длинным костистым хвостом, и крылья с птичьими перьями (рис. 6.3).[223] В случае с беспозвоночными есть ряд ископаемых организмов, в которых зафиксированы эволюционные тенденции. Двумя такими примерами являются юрская устрица Gryphaea, у которой видны последовательные изменения со временем закрутки раковины, толщины и размера, и миоценовая фораминифера Orbulina,промежуточные формы которой известны в исключительно полных стратиграфических последовательностях. Несмотря на то, что в ископаемой летописи имеются такие переходные формы, остаётся всё же вопрос: почему они кажутся скорее исключением, чем правилом?

Рисунок 6.3. Археоптерикс (слева), доисторическая птица, жившая в юрский период ок. 150 млн. лет назад. Её скелет типичен для рептилий, но у неё есть перья. Перья (справа) археоптерикса практически идентичны перьям современных птиц. Эти окаменелости были раскопаны в известняковых карьерах в Германии.[224] Скопировано из статьи Петера Велльнхофера в журнале «Сайентифик Американ» за май 1990 г.

Вот норма для ископаемой летописи: внезапное появление вида, а затем «стасис», где ископаемая форма может оставаться неизменной в одном слое за другим на протяжении миллионов лет. Известными примерами статичных видов являются окаменелые сине-зелёные бактерии возрастом 1 млрд. лет, которые выглядят в точности как аналогичная им современная «тина»,[225] или строматолиты, близко напоминающие строматолиты, живущие сегодня (рис. 5.3). Беспозвоночным примером статичного вида является мечехвост, который каждый год всё ещё приходит метать икру к берегам Новой Англии и который остался относительно неизменным («живым ископаемым») с раннего триаса (рис. 3.4). Знаменитым примером из позвоночных является латимерия, «ископаемая рыба», выловленная из глубин Индийского океана у берегов Южной Африки и оставшаяся практически неизменной с времён её девонских и меловых предшественниц.

Такая «статичность» в ископаемой летописи побудили Найлса Элдриджа и Стивена Джея Гулда выдвинуть в 1977 г. свою модель «прерывистого равновесия», по которой эволюция состоит из длительных периодов небольших изменений, перемежающихся относительно краткими периодами быстрых изменений.[226] На самом деле прерывистое равновесие – это не новая теория эволюции, это просто новый ярлык для такого вида теории эволюции, в котором признаётся статичность в ископаемой летописи, в отличие от градуализма – концепции медленной непрерывной эволюции, которая преобладала со времён Дарвина. Прерывистое равновесие важно тем, что оно старается принять за основу реальную ископаемую летопись. Однако доказать такой ход эволюции по ископаемой летописи невозможно. Если некая окаменелость имеется в нижней части горной формации, можно предположить, что похожая окаменелость в верхней части является «прерывистым» потомком нижней, но это только предположение.

Важно осознавать, какие факторы внезапного появления некоего вида, за которым следует стабильность, не вытекают из геологических данных. Теория прерывистого равновесия не подразумевает, что внезапно появляющиеся в ископаемой летописи виды являются «полностью сформировавшимися» в библейском смысле повеления «да будут по роду их». Для геолога «внезапные, краткие периоды быстрых изменений» могут равняться всего лишь десяткам тысяч или нескольким миллионам лет, в отличие от десятков или сотен миллионов лет. Эти данные, кроме того, вовсе не обязательно подразумевают, что одни виды не эволюционируют в другие. Тинные бактерии могли оставаться в своей конкретной среде обитания миллиарды лет, и поэтому не изменяться, в то время как другие потомки этих бактерий могли эволюционировать, заняв много других различных экологических ниш.

Далее, «полностью сформированные» виды могли эволюционировать из переходных видов, не сохранившихся в ископаемой летописи. Можно выдумать целый ряд причин того, почему сохранилось так мало переходных форм. Если говорить о морских обитателях, переходные популяции при приспособлении к экологическим нишам могли оставаться небольшими. Затем, заняв подходящую нишу, они быстро размножились, заполнив эту нишу, и после этого оставались стабильными. Таким образом, их появление кажется мгновенным, прерывающим существовавшую до того стабильность. Если говорить об обитателях суши, не удивительно, что переходные формы не обнаруживаются, поскольку среда их обитания не вела к фоссилизации. Сухопутные рептилии, птицы и млекопитающие окаменевают только в особых и оптимальных условиях.

При всём этом, палеонтологов и эволюционистов всё ещё озадачивает тот факт, что в ископаемой летописи не сохранилось большего числа переходных форм. Если макроэволюция реальна, то должны существовать механизмы, объясняющие скудность переходных форм и внезапное появление окаменелостей при кембрийском взрыве и после него. Но за 150 лет после введения в науку дарвиновской идеи об эволюции эти специфические механизма всё же не были поняты.

2) Проблемы с макроэволюцией. Макроэволюция – это изменение одних организмов в другие с течением времени. Теория макроэволюции особенно плотно занимается происхождением и эволюцией более высоких классификационных групп (семейств и классов), проявляющимися в изменениях в ископаемой летописи на протяжении её истории. К базовым проблемам макроэволюции относится видообразование – то, как оно происходило, и то, насколько быстро оно может идти.

Видообразование. Видообразование – это развитие одного вида из другого, причём критерий отдельности «вида» обычно определяется как неспособность скрещиваться к исходным видом. Возьмём упомянутый выше случай с галапагосскими вьюрками. После 16 лет исследований на острове Большой Дафни, Питер и Розмари Грант показали, что микроэволюционные изменения размера клюва вьюрка в вызываются естественным отбором из-за чередования влажных и сухих лет.[227] Это селекционное давление не произвело нового вида вьюрков – оно просто дало популяционные вариации в виде вьюрков на Большом Дафни. Однако вьюрки на Галапагосских островах представляют собой разные виды, неспособные к скрещиванию друг с другом. На этих островах существует 13 разных видов вьюрков, предположительно произошедшие от одного исходного вида за последние 1-5 млн. лет или меньше (определено по возрасту этих вулканических островов). Когда Чарльз Дарвин посетил в 1835 г. на корабле «Бигль» Галапагосские острова, его впечатлил тот факт, что разнообразные формы клюва у этих разных видов вьюрков стали приспособленными к пище того вида, которая имелась на разных островах, и поэтому эти вьюрки послужили для Дарвина материальным свидетельством действия естественного отбора. Эта демографическая информация является сильным указанием на то, что при наличии достаточного времени селекционное давление может вызвать появление новых видов. Но вопрос в том, как селекционное давление ухитряется изменять генетическое устройство организма настолько, что он становится новым видом.

Время, необходимое для видообразования. Хорошо известно, что изменения микроэволюционного типа могут происходить быстро. Но представляется, что быстро может происходить и видообразование (макроэволюция). Например, цихловые рыбы в озёрах Виктория и Малави эволюционировали с головокружительной скоростью.[228] Удивительно, но более 400 видов цихлид эволюционировали, видимо, приблизительно за последние 200 тыс. лет, когда эти озёра вдоль зоны Африканского рифта отделились друг от друга. Это и подобные исследования указывают на то, что за видообразованием, возможно, стоит важный механизм: изоляция небольших популяций на периферии географического и экологического ареала вида. Однако изоляция не отвечает на вопрос, как этот процесс вызывает мутации, необходимые для быстрого расхождения видов.

3) Проблемы с естественным отбором. Помимо того, что плохо понятны механизмы макроэволюции, загадочен и предложенный механизм естественного отбора. Относительно естественного отбора существует три категории проблем: a) видообразование, б) неупрощаемая сложность, c) клеточная автоматика.

Естественный отбор и видообразование. По словам Дарвина, естественный отбор формирует вид потому, что выживают и размножаются наиболее приспособленные, передающие свои гены следующему поколению. Дарвин думал, что естественный отбор представляет собой первостепенную движущую силу эволюционных изменений, отвечающую за возникновение сложности той животной жизни, которую мы видим в мире сегодня. Но так ли это? Как было сказано выше, нельзя доказать, что естественный отбор создаёт новые виды, доказать можно только то, что он отвечает за модификацию популяций в рамках одного вида. Неясно даже, является ли естественный отбор важнейшей силой, движущей эволюцию. Не может ли определяющим фактором эволюционных изменений быть генетика, а естественный отбор – лишь модифицировать вид, когда он генетически уже разделился на новые?

Естественный отбор и неупрощаемая сложность. Другой момент полемики вокруг естественного отбора состоит в следующем: как можно объяснить естественным отбором начальные стадии развития полезных структур. Возьмём, как это часто делается, для примера глаз. Как зарождающийся глаз развивается с самого начала так, что оказывается предпочтительным при естественном отборе? Дарвиновская теория эволюции сказала бы, что глаз эволюционировал шаг за шагом, пройдя через серию промежуточных стадий мельчайших приращений. Но как быть с первым приращением, которое в конечном итоге ведёт к эволюции всего глаза? Как возникло это первое приращение? Путём случайной мутации? Или путём какого-то направленного процесса, ведущего ко множеству генетических мутаций, необходимых для полноценного глаза?

Молекулярный биолог Майлк Бихи в своей книге «Чёрный ящик Дарвина» называет эту проблему естественного отбора «неупрощаемой сложностью».[229] Неупрощаемая сложность не может возникнуть путём мелких последовательных видоизменений предшествующей системы, потому что любая предшественница неупрощаемо сложной системы, в которой нет одной части, по определению не работает. Другими словами, раз естественный отбор может действовать только на системы, которые уже работают, то если биологическая система не может возникнуть постепенно, ей пришлось бы возникнуть как интегрированному единству, одним махом, иначе на неё не сможет действовать естественный отбор. Или, как говорит Бихи, если в эволюции частей A→B→C→D, части A, B и C имеют смысл только в качестве предшественников D, какое преимущество при отборе может быть у организма при образовании только А, или преобразовании A в B, или В в С, или С в D? Основной аргумент Бихи состоит в том, что эволюция не могла идти полностью сама по себе. Её должна была запустить и направлять некая разумная сила.

С другой стороны спора о «неупрощаемой сложности» клеточный биолог Кеннет Миллер, автор книги «Как найти дарвиновского Бога»,[230] ставит под сомнение рассуждения Бихи, называя их замаскированным старым «аргументом от замысла». По словам Миллера, эволюция начинается с отдельных частей (базовых структур, служащих иным целям) и затем модифицирует их так, что, когда они собираются в единое целое, оно имеет новую функцию, отличную от старых частей. Как только это перемоделирование заканчивается, каждая часть реконструированной работающей системы становится необходимой, создавая, таким образом, впечатление замысла. Миллер демонстрирует эту эволюционную функциональность, приводя в пример то, как бактерии используют лактозу. Миллер называет эти бактерии «умными», потому что они могут включать и отключать фермент галактозидазу в зависимости от присутствия или отсутствия лактозы. Как происходит эта переменная реакция? Ответ Миллера в том, что эти бактерии «подправляют» другой ген, в котором простая мутация меняет существующий фермент достаточно для того, чтобы он мог расщеплять связь, скрепляющую две части лактозы.

В аргументе Миллера озадачивает то, как такая «подправка» происходит. Какой процесс запускает эту простую мутацию, приводящую к способности расщеплять лактозу? И «проста» ли эта мутация или же мутаций при эволюции должно происходить множество?[231] Стимулирует ли эту «починку» сама «проблема», и если да, то как? Есть ли в «регуляторной системе», исполняющей эту функцию, механизм обратной связи, встроенный в эту систему? И если это так, является ли это примером разумного замысла (позиция Бихи) или только иллюзией замысла (позиция Миллера)?

Естественный отбор и клеточная автоматика. Дарвин и эволюционисты после него приписывали сложность, наблюдаемую в биологических популяциях, процессам естественного отбора и приспособления. Но, несмотря на этот научный консенсус, сного объяснения того, как такие процессы должны приводить к сложности, так и не появилось В своей книге «Новый вид науки» физик-теоретик и разработчик системы Mathematica Стивен Вольфрам утверждает, что сложность в биологических системах имеет мало отношения к приспособлению или естественному отбору, но удивительной сложности можно достичь даже в простых программах, основанных на процессе «клеточной автоматики».[232] В «клеточной автоматике» очень сложный наглядный процесс генерируется на базе двухмерной решётки из множества клеток. Процесс, запущенный возбуждением первой клетки, распространяется на другие клетки вокруг неё, причём это распространение диктуется набором логических математических правил. Правила, ассоциируемые с каждой клеткой, очень просты, и всё же в итоге получается на удивление сложный и воспроизводимый процесс.

Вольфрам удивляется всеобщему убеждению эволюционных биологов, что любое значительное свойство, наблюдаемое в организме, должно быть там из-за того, что служит цели максимального увеличения приспособленности организма, и сильно подозревает, что такие цели имеют мало отношения к настоящим причинам существования этих конкретных характеристик. Вместо этого, эти черты возникают просто потому, что их легко получить по довольно простым программам. Другими словами, сложность, которую мы видим в биологических популяциях, вызывается механизмами прямого действия, а не механизмами, зависящими от тщательного улучшения в ходе долгого процесса эволюции.

Зависимость от базовых простых механизмов может помочь объяснить ископаемую летопись, где устройство тела животных остаётся по сути одинаковым с кембрийского взрыва. Это может объяснить и «конвергентную эволюцию», при которой определённые телесные конструкции встречаются в биологическом мире неоднократно потому, что они основаны на общем механизме. Вольфрам делает вывод, что «многие из наиболее очевидных признаков сложности в биологических организмах возникают не из-за естественного отбора, а, скорее, вопреки ему».

Процесс «клеточной автоматики» создаёт рамки для развития очень сложных, воспроизводимых схем без дальнейшего управления программистом. Однако эти схемы не обязательно служат полезной цели в силу одной своей сложности. Но если этот процесс на разных его стадиях будет находится под наблюдением и контролем разумного программиста, можно будет достичь очень полезного конечного результата. Такая разумная обратная связь могла бы произвести ту сложность, которую мы видим в формах жизни.