Случайность и закономерность в эволюционных процессах

Правильное понимание проблемы направленности эволюции заключается в отказе от крайних точек зрения. Безусловно, эволюция направлена в том смысле, что уже сформировавшаяся конструкция организма не позволяет ему изменяться в произвольную сторону. Чем лучше приспособлен организм к данным конкретным условиям среды, чем специализированнее инструмент, которым его для выживания снабдила природа, тем уже спектр возможностей его развития. Безусловно, эволюция направлена и в том смысле, что организмы зависят от окружающей среды и вынуждены адаптироваться, подстраиваться под нее — а это диктует определенные решения, взятые из не слишком богатого арсенала. Свидетельством того, что эволюция «ка­на­ли­зи­ру­ет­ся» условиями жизни, являются многочисленные примеры параллельного развития разных видов. Но направленность эволюции не абсолютна. Она все-таки предоставляет выбор на каждом распутье, и выбор этот делается во многом благодаря случайным факторам.

Одна из тенденций развития эволюционных представлений в последнее время заключается в том, что случайным факторам эволюции придается возрастающее значение. В качестве таковых в последнее время широко рассматриваются нерегулярные изменения окружающей среды, вызванные разнообразными причинами.

4.3.4.3. Отчего вымерли динозавры?

Рассмотрим проблему соотношения между случайными вариациями условий среды и закономерностями эволюционного процесса на примере загадки вымирания динозавров. Около 65 миллионов лет назад эта разнообразная и процветающая группа пресмыкающихся внезапно и полностью вымерла (п. 5.6.8). О причинах специалисты спорят уже долгое время. Одно время наиболее приемлемой считалась гипотеза, что вымирание динозавров связано с резкими колебаниями климата и уменьшением растительной пищи в меловом периоде. Климатические изменения (не катастрофические) в ту эпоху действительно имели место, но проследить причинно-следственную связь между ними и исчезновением с лица Земли великолепных ящеров (или доказать отсутствие такой связи) очень и очень трудно. Однако в настоящее время более обоснованной представляется другая гипотеза, связывающая вымирание динозавров с падением на Землю гигантского (поперечником около 10 км) астероида[33].

Астероидная версия была выдвинута в 1979 году отцом и сыном Альваресамииз Калифорнийского университета (США). Толчком к ней послужило обнаруженное Альваресом-младшим(по специальности геологом) аномально высокое, с превышением нормы в десятки раз, содержание иридия и других металлов платиновой группы в тонком слое (несколько сантиметров) на границе меловых и третичных отложений. Последующие изыскания подтвердили, что иридиевая аномалия встречается повсеместно на земном шаре. Откуда на всей планете мог появиться элемент, который редко встречается в земной коре, но которого довольно много в метеоритах? Естественно, из астероида, упавшего на Землю. При его ударе о Землю в атмосферу было выброшено огромное количество пыли и пепла, что существенно уменьшило прозрачность атмосферы и продуктивность фотосинтеза в зеленых растениях (эффект «ядерной зимы»). В конечном счете это привело к гибели многих организмов, находившихся на верхних ярусах экологической пирамиды, в том числе и динозавров.

Первое время основные споры шли вокруг того, а был ли астероид? Постепенно сам факт события получал дополнительные подтверждения. Выяснилось, что в тех же слоях, в которых был обнаружен иридий, и также по всей Земле, содержатся характерные следы мощного ударного воздействия — зерна переплавленного кварца[34]. Необычно крупные их размеры, до 0,1 мм в длину, говорят о колоссальной силе удара. Наконец, в 1991 году был обнаружен кратер Чикулуб, образовавшийся при падении астероида. Он имеет около 180 километров в диаметре, лежит частично на Юкатанском полуострове (Мек­сика), а частично на дне Мексиканского залива и не был найден ранее именно из-за своих огромных размеров[35].

Дискуссия переместилась в иную плоскость. Хорошо, падение астероида, со всеми его последствиями, имело место. Но с геологической точки зрения это мгновенное событие. Между тем, вымирание динозавров продолжалось как минимум 2–3 миллиона лет, а по некоторым данным — и дольше. Значит, среди ящеров были и такие, которые пережили падение астероида, но потом все равно вымерли.

Если попытаться взглянуть на проблему шире, то выяснится, что в истории жизни на Земле массовые глобальные вымирания не являются редкостью. Первое из них произошло еще в конце кембрия (п. 5.6.5), полмиллиарда лет назад, когда вымер целый тип животных — археоциат. В каменноугольном периоде (п. 5.6.7) вымирают завоеватели суши — псилофиты. К концу пермского периода (п. 5.6.8) полностью исчезают с лица Земли трилобиты, гигантские ракоскорпионы, древние иглокожие; из растений — гигантские лепидодендроны и папоротники. Изменение земной флоры и фауны на этом рубеже столь значительно, что он рассматривается как граница между геологическими эрами — палеозоем (эрой древней жизни) и мезозоем (эрой средней жизни). Известны и менее масштабные вымирания, которые, тем не менее, также затрагивали довольно много крупных и разнообразных таксонов.

Рассматривать в качестве единственной причины каждого такого печального события ту или иную катастрофу, будь то падение астероида, извержение вулкана или наступление ледникового периода, означало бы возвращение к двухсотлетней давности концепции катастрофизма Кювье (п. 4.2), отвергнутой всем последующим развитием биологии. Такая точка зрения не может объяснить не только длительность вымираний, но и тот факт, что исчезают не экологические группы, а систематические. Например, после падения астероида вымерли не все наземные животные, а именно все динозавры, крупные и мелкие, травоядные и хищные. Этот факт можно объяснить только приняв, что биосфера Земли, развиваясь, к началу вымирания приходит в неустойчивое состояние, в котором достаточно небольшого воздействия для начала цепной реакции событий в том или ином направлении.

На примере проблемы массовых вымираний мы убедились, что представление о роли случайных факторов в макроэволюции можно уточнить. Эта роль особенно возрастает в периоды, когда, подчиняясь своим достаточно строгим закономерностям, развитие жизни подходит к точке, в которой теряют устойчивость те или иные формы организации. Можно предположить, что из каждой такой точки имеются несколько направлений выхода, несколько способов разрешения ситуации (п. 4.8.3.2). Какой из них будет реализован и определит направление дальнейшей эволюции, решает случай (п. 4.8.3.5), который может принять обличье как медленного изменения климата или геологического облика планеты, так и внезапных катастрофических событий.