Динамические законы в биологии

Для человека характерно усматривать во всем, происходящем в природе, проявление законов, действующих с абсолютной необходимостью. Еще Демокрит (460–370 гг. до н. э.) считал, что «ничто не происходит случайно, но все совершается по некоторой причине и необходимости». Каждый день мы можем наблюдать, что движение окружающих нас макротел обусловлено действием соответствующих сил. Все эти явления составляют предмет механики, законы которой, как известно, выполняются с поразительной точностью. Понятие силы в механике антропоморфно, так как в обыденной обстановке человек пользуется им для выражения меры своего воздействия на тела. Что же является основанием (причиной) для приложения этой силы? Предвосхищение в мышлении человека результата приложения силы – его цель.

Мы уже упоминали, что Аристотель первым ввел представление о целефакторах как особого рода причинах, действующих в природе. Тем самым он оказал естествознанию, и особенно биологии, весьма дурную услугу. До сих пор слова «цель» и «целесообразность» в эмбриологии и теории эволюции далеко не всегда употребляются в переносном, метафорическом смысле. Как это ни грустно, но приходится констатировать, что вплоть до XX века биологи при построении своих моделей апеллировали в основном к двум типам причин – силам и стремлениям. Первыми такие модели стали создавать философы. Философы‑идеалисты (в том числе и натурфилософы) имели склонность обращаться к целям и стремлениям, философы‑материалисты – к силам и динамическим законам.

Начнем с представителей немецкой классической философии. Так, Ф.Шеллинг (1775–1854) полагал, что все живые тела наделены особым свойством – стремлением к организации, влечением к созданию новых форм. По мнению Г. Гегеля (1770–1831), некая абсолютная идея (дух) в процессе диалектического саморазвития материализуется в восходящий ряд форм неживой и живой природы. Для А. Шопенгауэра (1788–1860) лестница существ – это реализация у природных объектов особого внутреннего свойства жажды жизни, шопенгауэровой «воли».

Французский философ‑материалист Ж. Ламетри (1709–1751) объясняет совершенство живых существ действием непознанных динамических законов, таких же надежных, как законы механики. «…Подобно тому как в силу некоторых физических законов невозможно, чтобы у моря не было приливов и отливов, точно так же благодаря определенным законам движения образовались глаза, которые видят, уши, которые слышат, нервы, которые чувствуют, язык, то способный, то неспособный к речи в зависимости от его организации, наконец, эти же законы создали орган мысли».

Начиная с XVIII века биологи и натурфилософы пытались найти силу, толкающую живую материю к совершенствованию в ходе индивидуального развития организма. Следует заметить, что в эмбриологии до конца XVIII века царило представление о преформации. Считалось, что индивидуальное развитие организма сводится лишь к пропорциональному увеличению зародыша. Несмотря на явную нелепость этой теории (например, приходилось признать, что в половых железах взрослых особей находятся зародыши, в половых железах которых также есть свои зародыши и т. д.), вера в возможности всемогущего творца была безграничной.

После работ эмбриологов конца XVIII – начала XIX веков (К. Вольфа, И. Меккеля и в особенности К. Бэра) учение о преформации было отброшено. Эмбриональное развитие стало пониматься как создание сложного из простого, организованного из неорганизованного, дифференцированного из недифференцированного. Естественно, тут же стал вопрос о факторах, лежащих в основе такого процесса. К. Вольф (1734–1794) ввел «особую силу» – vis essentialis, действующую наподобие сил в механике. Ламарк заявил об особой силе жизни, «результатом которой является усложнение организации и, следовательно, прогресс». К. Бэр (1792–1876) отдал предпочтение целефакторам Аристотеля, считая, что каждому живому существу свойственно некое целестремление. Антрополог И. Блуменбах (1752–1840) развил представление о стремлении организмов к формообразованию. М. Шлейден (1804–1881) – один из создателей клеточной теории – считал, что главным принципом, направляющим развитие организмов, является все то же особое стремление к формообразованию. При этом каждый организм стремится в ходе онтогенеза поднять как можно выше свою индивидуальную завершенность. Близких взглядов придерживались такие крупные немецкие ботаники, как А. Браун (1805–1877) и К. Негели (1817–1891). Последний предполагал существование направленного процесса усложнения наследственного вещества.

У многих из перечисленных исследователей сквозит одна мысль – более продолжительное или более интенсивное действие особых факторов, управляющих индивидуальным развитием, может привести к созданию более совершенных организмов. Свою законченную форму эта мысль приняла у знаменитого немецкого натурфилософа Л. Окена (1779–1851), который считал, что сила формообразования, действующая в эмбриогенезе, ответственна и за лестницу живых существ. Более того, он полагал, что в ходе индивидуального развития различные организмы стремятся достичь стадии человека, при этом возникает множество форм, соответствующих разным стадиям развития человеческого зародыша. Иначе говоря, существует единый путь развития от яйца до взрослого человека, который может завершиться на любой стадии.

Нельзя сказать, что в этой идее нет ничего рационального. Ведь эволюцию можно представить как очень длинную цепь онтогенезов, поэтому новизна просто обязана возникать как изменение в индивидуальном развитии. Любопытно, что этот безусловно верный тезис часто является точкой решительного отхода от дарвинизма. По Дарвину, крупные изменения морфологии (характерные для разных видов одного рода) суммируются естественным отбором из очень небольших, еле заметных сдвигов. Согласно другой точке зрения, крупные изменения онтогенеза возникают под действием каких‑то глубинных автономно действующих морфогенетических процессов. Естественный отбор лишь оценивает появившиеся без его участия формы.

Так, современный шведский биолог С. Левтруп считает, что особый формообразующий, эпигенетический механизм, лежащий в основе онтогенеза, является необходимым и достаточным условием существования организма, если, конечно, внешняя среда этого не запрещает. Крайним выражением такой точки зрения является представление об особых наследственных изменениях – системных мутациях, сразу ведущих к возникновению особей («многообещающих монстров», по Гольдшмидту), фактически принадлежащих другому виду или даже другому таксону более высокого ранга.

В очень яркой форме представления о динамической природе эволюционных факторов проявились в теории номогенеза знаменитого советского ихтиолога, географа и эволюциониста Л.С. Берга. Он был убежден, что «эволюция организмов есть номогенез, т. е. развитие на основе закономерностей. Но природа этих закономерностей, очевидно, не статистического характера, а динамического, подобно законам, управляющим обратимыми процессами, каковы тяготение, электрические и механические колебания, акустические и электромагнитные волны». Эти процессы захватывают подавляющее число особей, обитающих на обширных территориях. Наследственные изменения идут быстро и имеют определенное направление. Близкие идеи были высказаны другими палеонтологами XX века – Г. Осборном, О. Шиндевольфом, П. Тейяром де Шарденом. Филогенетическое развитие в одном направлении под действием стремлений или внутренних динамических факторов получило название ортогенеза. По мнению Тейяра де Шардена, «ортогенез – динамическая и единственно полная форма наследственности».

Хотя представления об особых эволюционных силах и законах, действующих с железной необходимостью, не выдерживают критики с позиций современной генетики, ряды их сторонников ничуть не редеют. Особенно моден номогенез в среде советских эволюционистов. Приходится только удивляться, как до сих пор сильна у людей вера в динамические законы природы. Ведь все, что мы знаем о характере наследственности и о взаимодействии организмов со средой, казалось бы говорит о том, что если эволюция и подчиняется каким‑то законам, то они должны быть не динамическими, а статистическими, т. е. каждое последующее состояние биологической системы должно определяться предыдущим не совершенно однозначно, а лишь с некоторой вероятностью.

Итак, мы видим, что все эволюционные теории укладываются в три основные модели. Первая связывает эволюционный прогресс с действием целефакторов – стремлением к совершенству; вторая – с действием внутренних сил, заложенных в природе живых объектов; третья отрицает существование подобных движущих факторов и к самой идее прогресса относится с известным скептицизмом.