Взгляд со стороны. Естествознание и религия

Развитие генетики показало, что помимо генов, кодирующих белки, в эволюции живых существ огромную роль играют некодирующие последовательности, выполняющие регуляторные функции. Значительная часть этих последовательностей сформировалась из фрагментов мобильных генетических элементов (транспозонов). Учёные выяснили, что возникновение эволюционных новшеств при участии транспозонов – не исключение, а правило. Ведущую роль в эволюции высших организмов играют изменения регуляторных участков генома, которые сами не кодируют белки, но влияют на работу белок-кодирующих генов[132].

В интервью «Радио Свобода» доктор биологических наук А. В. Марков сообщил, что эволюцию млекопитающих обеспечивали «прыгающие» кусочки генома, которые учёные раньше считали «мусорными» ДНК. Сравнение генома макаки-резуса с геномами человека и шимпанзе показало, что эволюция приматов протекала неравномерно, резкими скачками. Огромную роль в эволюции играли транспозоны и ретротранспозоны. Эти кусочки генома, частично обладающие свойствами вирусов, могут сами себя вырезать из хромосом и переставлять на новое место в пределах генома. И вполне возможно, что эволюция, в том числе превращение обезьяны в человека, шли под контролем подвижных кусочков генома[133].

В палеонтологических музеях мира собраны миллионы экспонатов – ископаемых остатков, свидетельствующих о прошлых эпохах. Однако среди всего этого множества и разнообразия нет надёжных свидетельств того, как один вид организмов трансформируется в другой. Геологическая летопись не зафиксировала данных, отражающих последовательный ряд видовых изменений, что указывало бы на постепенность протекания эволюции. До сих пор не обнаружено палеонтологических находок, подтверждающих постепенность переходов от одной большой обособленной группы организмов, связанных той или иной степенью родства, к другой. Палеонтологическая летопись подтверждает скорее существование тенденции эволюционных скачков, а не постепенную видовую трансформацию[134].

Как известно, в истории Земли отмечались периоды с резкими всплесками видообразования, в результате которых появлялись многочисленные новые виды. По современной эволюционной теории взрывное видообразование происходило из небольшой группы живых организмов, обладающих максимальной эволюционной приспособляемостью. В процессе заполнения экологических ниш скорость видообразования замедлялась.

Учёные из Уппсальского университета в Швеции и Университета Лидса в Великобритании Грэм Бадд и Ричард Манн подвергли сомнению общепринятую эволюционную гипотезу. Они доказали, что наблюдаемые закономерности в эволюции организмов за миллионы лет – следствие систематической ошибки выжившего.

Суть этой ошибки в том, что по выжившим организмам существуют многочисленные данные, в то время как по погибшим организмам данные практически отсутствуют. В результате исследователи находят общие закономерности среди выживших и не принимают в расчёт тот факт, что не менее важная информация скрывается также и среди вымерших видов.

Учёные пришли к выводу, что вспышки видообразования происходят из-за статистических отклонений в темпах эволюционных изменений, но в среднем остаются постоянными. Для больших групп организмов отклонения оказывают несущественное влияние на видовое разнообразие; для небольших групп изменения в окружающей среде приводят к вымиранию всех видов, исключая тех, что смогли быстро адаптироваться. Из-за этого возникает иллюзия, что малочисленные группы склонны к взрывному видообразованию[135].

Несмотря на многочисленную и всестороннюю критику, дарвиновская теория не утратила своей привлекательности. Её основные идеи вобрала в себя синтетическая теория эволюции (СТЭ), появившаяся на свет как результат синтеза дарвинизма и генетики.

В 1978–1980 гг. биолог-эволюционист Н. Н. Воронцов систематизировал постулаты СТЭ. В 1999 г. он вернулся к списку из 11 постулатов и откорректировал их. Если первоначально в его формулировке «основным или даже единственным движущим фактором эволюции являлся естественный отбор», то в последней редакции «естественный отбор бесспорно остаётся движущим фактором эволюции, но не единственным»[136].

В. И. Назаров в книге «Эволюция не по Дарвину» показал научную несостоятельность как классического дарвинизма, СТЭ, так и других форм селекционизма. Подавляющее большинство постулатов СТЭ он подверг основательной критике.

Касаясь постулата о естественном отборе как основном факторе эволюции, Назаров резко оппонирует Воронцову: «Отбор внутри вида не существует, поскольку… внутривидовой борьбы за существование в природе не наблюдается. Без отбора внутри вида нет и начальных шагов эволюции (т. е. микроэволюции), постулируемых в СТЭ. Отбор между разными видами, поскольку он имеет дело с более выраженными фенотипическими различиями, – реальное явление природы, но и эта форма отбора носит относительный характер. <…> Непосредственно наблюдаемые факты целесообразной и коллективной реакции организмов (определённой изменчивости, по Дарвину) на вызов среды дают основание предполагать, что и вся органическая эволюция в целом – целесообразный и направленный процесс»[137].

Обсуждение книги Назарова на методологическом семинаре Центра био- и экофилософии Института философии РАН в феврале 2006 г. вызвало острую полемику и разделило учёных на два противоположных лагеря.

Согласно СТЭ, эволюция начинает раскручиваться с низшего уровня случайных мутаций, представляющих устойчивые изменения генома, в то время как, полагает Назаров, в экосистемной теории эволюции всё это происходит в обратном направлении. Первоначальный импульс к изменению видов возникает в системе Солнце – Земля, улавливается оболочкой Земли, заселённой живыми организмами (биосферой) и её компонентами – конкретными экосистемами, представляющими совокупность живых организмов и среду, в которой они обитают. Экосистемы, в свою очередь, побуждают к изменению входящие в них виды. Данную направленность эволюционной причинности Назаров назвал «нисходящей», а сам процесс – «эволюцией сверху». Такая модель, по мнению учёного, существенно снижает сферу действия случайности.

Свою эволюционную модель Назаров подтверждает тем фактом, что моменты резкой смены биот (различных видов живых организмов, объединённых общей областью обитания) на переломных рубежах фанерозоя – этапа геологической истории начиная с возникновения первых форм жизни на Земле и продолжающегося в наше время – совпадают с периодичностью геологических кризисов, а также с климатическими и солнечными циклами в 30 и 150 миллионов лет[138].

Получение живыми организмами информации о внешнем мире по различным каналам связи, в том числе путём био- и эхолокации, способность ориентироваться в пространстве не только по окружающим ориентирам, но и по магнитному полю Земли, положению Солнца, Луны и звёзд – всё это говорит об огромном влиянии на эволюционный процесс Солнечной системы и космоса в целом. И всё же, по нашему глубокому убеждению, главной и определяющей движущей силой эволюции является изначально существующий генетический Код Вселенной (см. «Генетический Код Вселенной»). Примечательно то, что и Назаров не исключает информационную модель эволюционного процесса: «…в объяснении целого ряда закономерностей эволюции и самого феномена жизни лучшие умы человечества исчерпали возможности материалистического подхода и вплотную подошли к признанию верховной власти духовной сферы»[139].

Со дня выхода книги Назарова прошло больше десяти лет, и за это время появились дополнительные свидетельства, требующие кардинального пересмотра не только СТЭ, но и концепции существования общего предка. Полученные в последнее время данные дают все основания предположить, что эволюционное родство человека с обезьяноподобным предком является не доказанным[140].

Для построения эволюционной теории учёные в основном использовали имеющиеся в наличии фрагменты черепов и костей рук, по которым и предположили существование обезьяноподобных предков человека. Известен случай, когда подделка черепа на протяжении 40 лет вводила весь учёный мир в заблуждение[141].

Многие окаменелые останки свидетельствуют о том, что и дальние предки, и отдалённые от них потомки, и переходные формы между ними населяли Землю в одно и то же время. По мнению новозеландского исследователя Майкла Бейджента, «ископаемые свидетельства представляют собой историю огромной цепочки творений, объединённых лишь выбором формы, а не эволюционными связями»[142].

СТЭ утверждает, что ДНК хранит все биологические свойства организма, и изменение организма происходит при изменении ДНК в результате мутаций, вызывающих фенотипические (ненаследственные) изменения. Полезные мутации в результате естественного отбора закрепляются; те особи, у которых гены не ведут к увеличению приспосабливаемости организмов, отмирают.

Исследования последних лет показали, что кроме генетического кода, кодирующего последовательность белков в ДНК, существуют нуклеотидные коды, регулирующие клеточные процессы, не изменяя последовательность нуклеотидов. Их принято называть эпигенетическими кодами. Под воздействием изменяющейся среды они могут включать и выключать гены и имеют если не главное, то одно из решающих значений в эволюционном процессе. Генетических программ множество, они могут накладываться друг на друга, создавая собственные инструкции. При этом последовательность чтения их кодов в разных организмах различается. Генетическая информация является лишь одной из составляющих информационной системы живого организма.

Эпигенетические изменения невозможно объяснить с позиций классического представления о функционировании генов. Исследования растений и животных показывают, что окружающая среда и приобретённый жизненный опыт могут повлиять как на сам индивид, так и на его потомков. Причём изменения могут происходить во много раз быстрее, чем генетические мутации. Подтверждение этому – молниеносная по геологическим масштабам эволюция вьюрков и ласточек, обитающих в мегаполисах, комаров, облюбовавших подвалы и образовавших новый вид, и многих других животных, населяющих мегаполисы. Это указывает на то, что генетическое разнообразие может возникать без мутаций, следовательно, и без изменения генетической информации.

Особи с изменённым геномом могут сильнейшим образом влиять на судьбу сообщества даже в том случае, если они составляют незначительную его часть. Украинский учёный В. В. Корпачёв в своей книге «Развитие цивилизаций и технологии происхождения видов» описал эксперимент Билла Мьюэра и Рика Ховарда, которые исследовали трансгенный вариант японской аквариумной рыбки.

Рыбкам ввели человеческий ген гормона роста, и они стали расти быстрее. При этом оказалось, что крупные трансгенные самцы более привлекательны для самок. Но только две трети трансгенных самцов доживали до репродуктивного возраста. Расчёт показал, что взаимодействие этих двух факторов через 40 поколений приведёт к полному вымиранию стаи из 60 тысяч рыбок, если изначально в ней было всего 60 трансгенных особей. За большее число генераций даже одна трансгенная особь может вызвать гибель всего стада.

Вышеприведённые факты указывают на то, что мутации в геноме далеко не всегда могут быть движущим фактором эволюции.

Эпигенетическая теория (ЭТЭ) в противовес СТЭ рассматривает эволюцию как процесс преобразования онтогенеза (индивидуального развития организма) под влиянием изменений, происходящих в окружающей среде. Эволюционное изменение начинается в экосистеме и заканчивается в геноме. При этом экологическое изменение, запускающее эволюционный цикл, можно представить с двух сторон: изменение привычной экосистемы или вселение организма в новую экосистему. ЭТЭ предполагает, что в ходе эволюционного изменения популяция старого вида вначале утрачивает фенотипическую устойчивость и затем переходит в новое состояние, сперва очень изменчивое, но обретающее новую устойчивость в ходе последующей эволюции[143].

Расшифровка геномов отдельных животных показала, что присутствие незначительного количества новых генов в совершенно непохожих друг на друга организмах не может объяснить огромное различие в их строении. Ключевую роль в формировании новых фенотипических черт играют не гены, а способы их регулирования и чтения. Гены можно сравнить с библиотекой данных, которыми пользуются клетки по мере своей необходимости. Популяризатор науки Мэтт Ридли в своей работе «Геном: автобиография в 23 главах» высказал мысль о том, что геном, который удалось прочитать, это всего лишь снимок вечно изменяющегося документа, у которого никогда не будет последнего издания.

Гены в цепочке ДНК, как правило, не идут один за другим. Между ними имеются некодирующие отрезки ДНК, которые биологи раньше называли «мусорная ДНК». Последующие исследования показали, что промежуточная (некодирующая) информация выполняет роль переключателей, включающих и выключающих гены.

Фактически ДНК не знает, что делает. Ею управляют внешние регуляторы. Они могут находиться в самой клетке, в любом месте организма или за его пределами. Информация об изменении окружающей среды указывает организму о необходимости адаптации к новым условиям. Но для того, чтобы такой информацией воспользовались генетические программы организма, информация окружающей среды должна быть понятна генетическим программам. А для этого все программы как живой, так и неживой материи должны быть записаны на одном и том же языке.

Установлено, что самостоятельно гены не определяют:

– форму тела и размещение в теле органов;

– пространственно-временное размещение белков в клетке и вне клетки;

– фолдинг белка (пространственную структуру сворачивания белков после построения аминокислотной цепочки)[144];

– форму цитоскелета – клеточного каркаса в цитоплазме клетки. Каждая клетка имеет микротрубочки и специализация (дифференцировка) клеток, определяющая функцию клетки, её размер, форму и активность химических реакций (метаболизм), происходит путём изменения размещения микротрубочек[145];

– код формы спирали ДНК, участвующий в регуляции экспрессии генов – процессе, в ходе которого наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт – РНК или белок. Экспрессия генов является основой дифференцировки клеток и позволяет клеткам контролировать собственную структуру и функцию[146];

– код апоптоза, программирующий и регулирующий клеточную гибель[147].

Тот факт, что мутации в ДНК не изменяют форму тела, демонстрируют проживающие в Чернобыльской зоне животные. Высокие уровни радиации вызывают постоянные мутации в ДНК, однако учёные с удивлением обнаружили, что радиация практически не оказывает никакого влияния на внешний вид дикой природы.

Сравнительный анализ геномов различных животных показал, что для формирования новых фенотипических черт животного не требуются новые гены:

– гены человека и кенгуру идентичны, и многие из них расположены в том же порядке, несмотря на то что их разделяет 150 миллионов лет[148];

– ДНК шимпанзе и человека идентичны на 96 %[149];

– совершенно разные морфологически (по строению) морские полипы и медузы имеют одинаковые гены, несмотря на то что их разделяет гигантский скачок сложности[150];

– мыши и люди имеют около 97,5 % общей рабочей ДНК, что всего на один процент меньше, чем у шимпанзе и человека. И за 100 миллионов лет ни один из геномов сильно не изменился[151];

– ДНК летучей мыши ближе к лошади, чем ДНК коровы. И только кошки и собаки более близкие к лошадям, чем летучие мыши[152];

– одни и те же гены используются для построения глаз кальмара и ног человека[153];

– для построения щупалец каракатицы и ног человека используются одни и те же гены, которые существовали ещё до эволюции конечностей[154].

Джереми Дейсен и его коллеги из Нью-Йоркского университета, изучая анатомию тела и генетическую программу развития ежовых скатов – одних из самых древних видов рыб, существующих в настоящее время, с удивлением обнаружили, что они умеют ходить. При этом генетическая программа, управляющая развитием и работой ног у млекопитающих и брюшных плавников у скатов была практически идентичной. Более того, нервы, управляющие сгибанием и разгибанием плавников и ног, работали абсолютно одинаково у людей и этих рыб, а многие другие наборы нервных клеток были очень похожи друг на друга[155].

В 2010 г. группа учёных во главе с профессором Дэниэлом Рокшаром секвенировала геном (расшифровала первичную структуру линейных молекул ДНК) губки Amphimedon queenslandica, самого древнего типа из современных многоклеточных животных. Исследователи обнаружили, что более 600 миллионов лет назад губки, не являющиеся полноценными многоклеточными животными, обладали набором практически всех генов, которые обеспечивают жизнедеятельность млекопитающих и человека. У них отсутствуют нейроны и мышцы, но есть гены участвующие в формировании мозга и мышечной ткани современных животных[156].

Естественный отбор не мог заранее предусмотреть набор генов, необходимых для образования высших видов, и на протяжении десятков и даже сотен миллионов лет хранить их в геноме примитивных животных. Следует заключить, что доисторические организмы уже были генетически запрограммированы на возможность развития в более сложные виды и согласится с Библейской концепцией, по которой появление и развитие живой материи изначально было предопределено.

Для многочисленных видов рыб из семейства цихлид, обитающих в озере Малави, существуют независимо эволюционировавшие копии видов в озере Танганьика с удивительно похожими формой тела и способом питания. Это указывает на то, что одни способы построения живых организмов более вероятны, чем другие.

Исследования показывают, что можно использовать математическую модель, основанную на лабораторных мышах, для предсказания размера и количества зубов у 29 других видов грызунов. Вместо того чтобы свободно вырабатывать любую форму или количество зубов, естественный отбор ведёт виды по определённому пути[157].

До сих пор достоверно неизвестны причины кембрийского взрыва, – кембрийские породы почти не содержат окаменелостей простейших организмов. Палеонтологические исследования показали, что около 540 миллионов лет назад, в начале кембрийского периода, существовавшие до этого микроорганизмы вымерли, и их сменили предшественники современных организмов. Удивительным является то, что в это время появилось всё базовое разнообразие животных. Впоследствии происходило только их видоизменение. При этом эволюционное развитие в раннем кембрии, по археологическим масштабам, происходило молниеносно.

Не до конца понятно, чем вызван разрыв Ромера продолжительностью около 20 миллионов лет, с конца девонского периода и до начала каменноугольного, характеризующийся отсутствием окаменелостей, в то время как в это период происходил ключевой этап эволюции – выход позвоночных на сушу.

За последние 540 миллионов лет на Земле было пять массовых вымираний. Глобальное исчезновение видов происходило на границах протерозоя и палеозоя, палеозоя и мезозоя, мезозоя и кайнозоя. В результате Великого вымирания, которое случилось 252 миллиона лет назад в конце пермского периода, погибло 90 % всех морских и 70 % наземных видов. Одним из его последствий стало исчезновение пермской фауны звероящеров, среди которых были предки млекопитающих. Произошло заселение Земли рептилиями, положившими начало господству динозавров в мезозойской эре. Другое известное вымирание случилось на границе мелового и палеогенового периода 66 миллионов лет назад, когда исчезли динозавры, освободив ниши для млекопитающих[158].

Учёные полагают, что массовые исчезновения видов происходили в результате катастроф глобального характера как земного, так и космического происхождения. При этом для каждого конкретного случая исследователи находят определённые причины, не объясняя, почему при кратковременности катастроф исчезновение некоторых видов длилось миллионы лет. Пермское вымирание, которое случилось мгновенно, растянулось как минимум на 30 тысяч лет[159].

Известно, что в результате вымираний полностью исчезали одни виды, и на смену им приходили другие виды. Но если некоторые живые существа полностью исчезали, а их сменяли более совершенные организмы, были ли случайными на Земле массовые вымирания? Не следует ли рассматривать исчезновение видов как закономерный процесс, как запрограммированную природой ликвидацию творений, которые выполнили свою миссию и должны освободить ниши для более совершенных видов?

Палеонтологи подсчитали, что в настоящее время на Земле сохранилось около 2–3 % видов, образовавшихся в ходе эволюции. Остальные виды вымерли. Нельзя полностью исключить, что такие события в истории Земли, как кембрийский взрыв и пермское вымирание, были одной из главных движущих сил развития живой материи.

СТЭ многие учёные отождествляют с современной эволюционной биологией. Но СТЭ состоит из противоречивых элементов, потому не может быть органически цельной теорией. И если обособленно каждый из элементов может объяснить некоторые события и явления, объединить их в одно целое существующая эволюционная биология не в состоянии.,

Многочисленные факты дают все основания полагать, что общепринятое в науке происхождение видов от общего предка путём естественного отбора – недоказанная, и потому спорная гипотеза. Существующие филогенетические древа, отражающие эволюционные взаимосвязи между различными видами, происшедшими от общего предка, не учитывают некодирующие ДНК, участвующие как в регуляции экспрессии генов, так и выполняющие другие важные биологические функции.

Живая материя

Небо и земля – долговечны. Небо и земля долговечны потому, что они существуют не для себя. Вот почему они могут быть долговечны.

Дао дэ цзин

«Что такое жизнь с точки зрения физики? Можно ли объяснить феномен жизни, основываясь на физических законах? – задаёт вопросы доктор физико-математических наук М. Б. Менский. И отвечает: – Очевидного ответа на эти вопросы нет. Во всяком случае многочисленные попытки "вывести феномен жизни из физики" (в совокупности с другими естественными науками) не привели к успеху»[160].

Несмотря на то, что всё живое возникло из неживой материи и подчиняется всем её физическим законам, точно сформулировать отличие живого от неживого до сих пор никому не удаётся. В любом живом организме есть то, что нельзя объяснить физическими законами. Например, в неживой природе самоорганизация происходит с выделением энергии, в то время как даже для поддержания структуры живого организма затрачивается энергия.

Немецкие учёные Маттиас Шлейден и Теодор Шванн доказали, что клетка является основной единицей любого живого организма. Человек состоит практически из тех же клеток, что грибы и растения. Клетка обладает способностью размножаться, видоизменяться и реагировать на поступающие извне сигналы.

При размножении клетки, согласно американскому математику и физику Джону фон Нейману, по наследству передаётся не структура, а описание структуры и инструкция по её изготовлению. И весь процесс развития состоит из двух раздельных операций – копирования этой программы (того, что генетики называют генотипом) и постройки собственно организма (того, что они называют фенотипом). Все живые организмы есть единство фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение[161].

Исследованиями установлено, что все живые организмы, за некоторыми исключениями, обладают одинаковым генетическим кодом, составленным из полного набора генетической информации, необходимой для построения любого живого существа. Происхождение генетического кода учёным неизвестно. Существующие гипотезы полны противоречий, поскольку экспериментальные данные для обоснования любой из гипотез отсутствуют.

Гены в разных организмах регулируются по-разному. Нет ни одного гена, про регуляцию которого учёные знали бы всё. Непонятны и механизмы, по которым включаются и выключаются в работу гены. Учёным известно, как работают отдельные механизмы клетки, как они взаимодействуют между собой, но в целом, как работает клетка, непонятно.

Новые клетки появляются из предшествующих только путём деления или слияния (так образуются, например, зиготы или клетки поперечнополосатых мышц из миобластов), и они не могут возникать путём самосборки. Размножаются клетки исключительно путём деления и по-другому размножаться не могут, поскольку в основе размножения клеток лежит удвоение ДНК. Условия для этого процесса существуют исключительно внутри клеток (искусственно их можно создать в лабораторных условиях). Такая особенность клеток привела учёных к мысли, что жизнь на Земле возникла один раз, поэтому все живые организмы имеют общих предков, на что указывает удивительное сходство строения и химического состава клеток[162].

Вирусы, как полагают некоторые учёные, это неклеточные формы жизни. Но однозначного решения этого вопроса нет, поскольку признаки живого (такие, как обмен веществ или способность к размножению) вирусы проявляют только внутри клеток. Вне клеток вирус представляет сложное химическое вещество.