Проблемы интеграции гуманитарного и естественнонаучного знания в современном образовании. Монография

ных масс выброшенного углекислого газа обязаны своим происхождением леса хвощей и плаунов Каменоугольного периода (0,4–0,5% от общего газового состава атмосферы). Это вторая фаза влияния вулканической активности. Еще в 1783 г. Б. Франклин высказал мнение, что вулканическая пыль ослабляет инсоляцию и способствует охлаждению атмосферы. В прошлые геологические периоды 10–20 взрывных вулканических извержений (в 50–70 лет, то есть почти одномоментно) снижали температуру воздуха на 5–10°, что «было достаточной причиной для вымирания многих видов. При постоянной умеренной активности вулканов атмосфера насыщается углекислотой, и наступает эпоха глобального потепления. Третий фактор вулканизма – выпадающие с пеплом микроэлементы – является эволюционно значимым. Африканская гипотеза происхождения человека основана на находках ископаемых антропоидов и протолюдей в области Восточно-Африканского рифта, где вулканы обогащали почву микроэлементами. Цивилизационное воздействие вулканических извержений не слишком велико, но именно извержение Санторина около 1470 г. до н.э. привело к гибели Крито-минойской цивилизации (волны цунами достигали высоты до 50 м). Теллурические факторы либо действуют непосредственно, локально, либо совпадают с космическими воздействиями, в этом случае меняется темп эволюции и ход исторических событий.

Удачная программа исследования может и не решить проблему, но, чаще всего, формулирует прогрессивные сдвиги в ее решении. Смена научных парадигм Т. Куна основана на социологических и психологических факторах. Философия природы основана на безусловной доминанте среды, противостоять могущественным силам возможно в стабильные периоды (классическая Эллада, Европа XVII–XIV вв.), иная ситуация в XX в.

Дарвинизм и сальтационизм. В конце XX в. дарвинизм перестал быть источником философствования в естественных науках. Прежде всего, сказался технологический разрыв с 1897 по 1987 г. Скорость передвижения возросла в 100 раз, мощность источников энергии в 1000 раз, мощность оружия в 1 000 000 раз, скорость обработки информации в 100 000 000 раз. Произошло практическое «сжатие» Земли, и соответственно расширились масштабы микромира и мегамира. На всех

уровнях началось возрождение религиозных концепций, традиционные

иэкзотические культы стали переплетаться. «Эволюция» в такой же степени религиозно-мистический термин, как и естественнонаучный. Совершенно особое место среди новых и древних концепций занимает креационизм, который представляет собой ряд более или менее оформленных паранаучных школ. Важно выделить позитивные тенденции заполнения в креационистских идеях вне пагубных дискуссий, которые в случае могут снять нервное напряжение. Софистическую установку «В споре рождается истина» можно переформулировать: «Спорят два человека – дурак и подлец». Креационизм, в конечном счете, может трансформироваться в нетрадиционную науку. Давно хорошо известно, что нет ничего более уязвимого, чем неоспоримые факты и неопровержимые истины.

Необходимо проанализировать аргументы креационистов и выделить основные направления внутри паранауки. Интеллектуальный креационизм оперирует с ключевым понятием – «телеономией», это илиастер (оживляющая сила) Парацельса, которая незримо присутствует во всем живом. Доктор философии и фармакологии Артур Эрнест УайлдерСмит считает, что разница между мертвой палкой и живой орхидеей состоит в том, что в орхидее есть телеономия – механизм, улавливающий энергию для повышения внутреннего порядка. Там, где есть жизнь, есть

ителеономия, там солнечная энергия используется для роста и повышения порядка (временного). По существу речь идет о генетической программе, которой действительно не существует в неживом мире. Но, судя по социологическим опросам, в американском обществе теистические эволюционисты берут верх над атеистическими эволюционистами и креационистами, хотя вторых больше, чем первых. Преобладает мнение, что Творец и Бог – религиозная концепция, но приемлема идея Вселенского разума Мировой души и т.п.

Ключевым понятием, примиряющим современный креационизм с реальной наукой, является термин «особое творение». Нельзя забывать и того факта, что Ч. Дарвин был сначала студентом-теологом, Г. Мендель – католическим священнослужителем. Конвенциональная наука, основанная на иерархических взаимоотношениях и преемственности базовых идей, имитирует религии не в меньшей степени, чем креационизм,

имитирующий науку. Парарелигия и паранаука существуют в сфере определенных психологических систем и традиционных представлений. Креационисты нашли три весьма уязвимые проблемы эволюционной теории: происхождение жизни, возникновение многоклеточных и появление человека как разумного существа.

Адаптация и изменчивость. Действительно, эксперименты по направленной химической эволюции при использовании электрических разрядов, ультрафиолетовых лучей, ударных волн не дали никаких сколько-нибудь значимых результатов. Все это имитации. Вероятность возникновения жизни из неорганической материи (абиогенезис) исключительно мала, даже если мы будем иметь в виду простейшую из бактерий, она составляет – 10–10. Примитивная бактерия в действительности обладает сложнейшей структурой. Некоторые продвижения в вопросе химической эволюции (принципиально отвергаемой креационистами) дала химия жидких кристаллов. Жидкие кристаллы, по сути, промежуточные состояния вещества между жидкостью и твердым телом, растворы полипептидов – всегда жидкие кристаллы. Пленка жизни – биосфера – состоит из гигантского количества плотно упакованных жидких кристаллов. Действительный объем биосферы в 100–1000 раз больше, чем наблюдается. Двумерные структуры жидких кристаллов активно изменяются под влиянием длинноволновых ультрафиолетовых лучей (условия протобиогенной атмосферы Земли без свободного кислорода, то есть без озонового экрана). Активный катализ на поверхности жидких кристаллов, обеспечивающий фазовые переходы, воспроизводит псевдожизнь. Подобная псевдожизнь многократно воспроизводилась, и эти эксперименты послужили основой коацерватной гипотезы. Другое дело, насколько все это близко к палеонтологической реальности.

Два фактора отчасти помогают осмыслить эту проблему: обилие органического вещества во Вселенной и огромное количество космической пыли, оседающей на Землю. Не говоря уже о гигантском количестве метана в атмосферах Юпитера и Сатурна, следует упомянуть, что на Землю ежегодно поступает 10–20 тыс. т космической пыли (максимум 3–14 млн т пыли в год). Частицы меньше 50 мк тормозятся на высоте 100 км без плавления и в зависимости от первоначальной скорости и угла вхождения без разрушения могут достигать земной поверхности».

Средняя частица космической пыли содержит 2–15% углерода, частицы очень пористы и абсорбируют космические органические молекулы. Океан ультрафиолетовых лучей, окружающий пылевые частицы, даже вдали от звезд приводит на первой стадии к превращению (посредством атомов и никеля) аммиака и метана в желтое вещество астероидов (псевдоорганика, в которую примерно за 10 млн лет частично переходят атомы водорода, азота, кислорода и углерода метеоритов и комет). Продукты каталитической трансформации желтого вещества – формальдегид, циан, углеводороды и в дальнейшем аминокислоты. Исследования Дж. Гринберга в 1980 г. (Лейден) доказали, что ультрафиолетовое облучение измельченного в пыль метеоритного вещества (температура 10 К) воспроизводило желтое вещество (карбамид, синильная кислота, этилен, рубеановый водород, формальдегид). Этот процесс может идти в «пыльных айсбергах»– ядрах комет. На краю спиральных рукавов Галактики находятся скопления гигантских молекулярных облаков. Солнечная система в своем движении вокруг Центра Галактики

синтервалом в 110 млн лет пересекает газовые, пылевые и молекулярные облака (40 столкновений со времени образования Земли). Начиная

сКембрия, было 5 столкновений, из них 1–2 фундаментальные плюс 5 столкновений в период формирования протожизни. Кроме того, примерно один раз в 220–225 млн лет Земля сталкивается или проходит вблизи гигантской галактической кометы радиусом более 1 км (или 600 тыс. т вещества). В марганцевых конкрециях Тихого океана на 1 кг вещества приходится около 200–1000 предположительно коментарных частиц по 100 мк каждая (так называемые частицы Браунли, сложные агрегаты сферически сплавленных железоникелевых микросфер), подобных космических частиц на высоте 20 км примерно одна на 1 м3. Падение компактных масс кометарного вещества в период формирования протожизни могло существенно увеличить локальное распределение органических молекул. Простейшая аминокислота глицин была обнаружена в газово-пылевых туманностях Стрелец В и Орион А (данные спектрального анализа). Биомолекулы – 1% массы Млечного Пути, органические молекулы, потенциально находящиеся на пути Солнечной системы во время прохождения через газово-молекулярные облака, имеют общую массу около 107–108 масс Земли. «Засев» протожизнью Земли

вдалеком прошлом (панспермия) был, скорее всего, невозможен. Холод и радиацию космического пространства не выдержит ни один микроорганизм. Другое дело, появление в первичных океанах Земли огромных или даже значимых масс желтого вещества, уязвимые места химической эволюции снимаются, она перестает быть умозрительной конструкцией. Принцип избыточности, лежащий в основе геномов многоклеточных (генов намного больше, чем их необходимо для организации жизненных процессов в биосфере), применим и к гетерогенезису, органических молекул было много. Тем не менее переход от сложных органических молекул к клетке – исключительный по своей сложности процесс. Традиционный эволюционизм решает эту проблему на основе закона эгоизма генов. На стагнации химической эволюции появилась молекула РНК-репликатора, которая извлекала олигонуклеотиды из среды и создавала копии, борьба за длину нитей нуклеиновых кислот была первой эвлюционной конкуренцией. Действительно, некоторые вироиды проще гена. Вироид куанг-куанг, повреждающий листья тропических растений, содержит 250 нуклеотидов. Нуклеиновая кислота вироидов скручена

втор; заключенной в ней информации недостаточно даже для синтеза одного белка. Скорее всего, мы имеем дело с определенной конвергентной стадией химической эволюции. До сих пор не совсем ясно, каким образом такая маленькая молекула способна изменять метаболизм высших растений. Существует гипотеза симбиогенеза, объясняющая возникновение сложных клеток посредством интеграции простейших и примитивных организмов. Митохондрии, органеллы клеток, которые вырабатывают энергию в виде АТФ, – это структуры, имеющие автономную ДНК. По мнению Э. Маргулис, наиболее известного сторонника гипотезы симбиогенеза, некий весьма примитивный организм (продвинутый коацерват) поглощал мелкие частицы окружающей среды, в том числе и протомитохондрии. Эндосимбиоз дал начало амебоподобному организму. Постепенно эндосимбионт стал органеллой, эффективно производящей энергию. Амебоид, включающий эндосимбионт, приобрел способность к движению, поглотив спирохетоподобные микроорганизмы. По аналогии можно построить еще одну симбиогенетическую гипотезу: РНК-репликаторы первичных океанов, обогащенных космическими органическими молекулами, могли колонизировать коацерваты, разрушая

их, так возникло деление протоклеток. В дальнейшем слияние геномов протомитохондрий и протоспирохет привело к появлению ДНК и ядер клеток.

Подобные гипотезы можно проверить при анализе такого разрушительного процесса, как злокачествление клеток. Микронуклеусы (ядрышки) увеличиваются в количестве и размерах, ядро сверхактивно, цитоплазма подавлена, ее функции снижены и искажены, направлены на безудержное деление. Механизмы эволюции работают в обратном направлении, генетические структуры становятся деструктивно автономны. Но это только схема, условия древнейших океанов трудновоспроизводимы, скорее всего, протожизнь не имеет аналогов среди современных микроорганизмов.

Симбиогенез на различных уровнях присутствует как эволюционный процесс у многих организмов. Достаточно привести хрестоматийные примеры: огромный моллюск тридакна полностью зависит от симбиотов цианелл, парамеция аурелиа содержит органеллы, более всего напоминающие хламидии, точковые микрохромосомы птиц и рептилий представляют собой некогда автономные генетические структуры. Эволюционный потенциал организмов зависит от темпов включения

иактивации факторов генетического обмена (плазмины, транспозоны). Процессы переноса генетических структур столь интенсивны, что родословные древа видов оказываются связаны сетями мобильных генетических факторов. Эволюция вида более или менее коэволюция микроорганизмов, связанных с макроорганизмом. Симбиогенез оказывает сильнейшее влияние на межвидовые взаимодействия, в частности отличает туберкулез и проказу, псевдотуберкулез и возбудителя чумы,

изаключается в наличии (или отсутствии) дополнительных генетических факторов, идентифицированных с фагами.

Еще в начале XIX в. биолог И. Мюллер (учитель Гельмгольца

иВирхова) наблюдал многоядерные клетки, в 1851 г. Вирхов описал клетки с многочисленными ядрами в тканях злокачественных опухолей. Поликарионы одно время считали первичной зародышевой плазмой. В 1958 г. Окада наблюдал слияние клеток, вызванное вирусом Сендай (один из вирусов, близкий к возбудителю парагриппа). В дальнейшем подобные эффекты были обнаружены в опыте для вирусов простого

герпеса, ветрянки, свинки, кори и, что очень важно, онкорновирусовсаркомы Рауса и висны. Слияние клеток вызывают и некоторые химические вещества (полиэтиленгликоль), процесс также зависит от концентрации в среде ионов кальция. Род веществ (например, цитохлазин В) вызывает энуклеацию, отторжение цитоплазмой ядра чужеродного образования, такая распавшаяся клетка долго не существует, хотя иногда ядро приобретает новую цитоплазму. Можно предположить, что выпадение вещества гигантских молекулярных облаков могло стимулировать процессы слияния различных компонентов протожизни (коацерватов, протомитохондрий, протохлоропластов и амебоидов, РНК

иДДК-репликаторов) в конгломераты, из которых позднее развиваются многоклеточные организмы. Химическая эволюция на этом этапе еще продолжалась, органические молекулы, в избытке поступавшие извне, стимулировали этот процесс. По Тэлботу и Ньюмену, за 4,6 × 109 лет существования Солнечной системы Земля прошла через 130–140 пылевых

имолекулярных облаков, что эквивалентно выпадению 1015 т вещества в пересчете на углеродные соединения. В 1979 г. Нэпьюр и Клабб предположили, что процесс эволюции на ранних стадиях поддерживался выпадением микроглобул органических соединений. Земля за 1 год получает 1018 микроскопических фрагментов молекулярных облаков, на эволюцию это никак не влияет, космические органические соединения немедленно поглощают бактерии и другие одноклеточные организмы.

Некоторые радиолярии (одноклеточные с наружной капсулойраковиной) обладают многоядерной цитоплазмой, что является для них биологической нормой. Мицетоцисты насекомых (клетки, заселенные симбиотическими микроорганизмами) также насчитывают множество ядер. От колонии неких амебоидных клеток Э. Геккель производил все организмы животного царства. Эти идеи появились в 70-е гг. XIX в. Британский зоолог Рэй Ланкастер выдвинул сходную идею о происхождении многоклеточных от колоний амебообразных простейших, претерпевших специализацию и дифференциацию. Но все эти гипотетические организмы реально существуют как результат рассуждений и философствования, никаких палеонтологических доказательств они не имеют. В 1882 г. С. Кент описал колонию воротничковых жгутиконосцев, названную им Proteros pongia haeckeli. Вся колония представляет

собой прозрачную студенистую массу с погруженными в нее несколькими десятками клеток, амебоидных внутри, жгутиковых снаружи. Позднее было описано достаточное количество подобных организмов (от колоний в 16 клеток Gonium sociale до колоний в 512 и более клеток, различные виды Volvox). Но истинно многоклеточными эти организмы назвать нельзя. Темпы дарвиновской эволюции не дают возможности утверждать, что из подобных колониальных организмов могли развиться многоклеточные. Необходим мощный генотрансформирующий агент.

Выше говорилось о встречах Земли с пылевыми и молекулярными облаками (с интервалом 35–40 млн лет). За всю историю Земли на нее обрушивалось 10 кометарных ливней, во время ливня за 1 тыс. лет на Землю падает 1 комета и около 1000 крупных метеоритов (из них три четверти – в океаны). Вероятно, определенный резонанс теллурических и космических факторов фиксируется по пермотриасовой катастрофе, во время которой вымерло 90% видов биосферы. Первоначально по полному отсутствию ископаемых организмов период Пермотриаса именовался Диасом, до которого был характерен «мертвый красный лежень» (80% тогдашней суши было пустыней). Моря и океаны резко сократились в размерах, исчезло 40 отрядов членистоногих, 6 отрядов моллюсков, 4/5 земноводных, 2/3 пресмыкающихся, все трилобиты и стегоцефалы. В данном случае возникновение и развитие жизни качественно разделены, однажды возникшая жизнь не исчезла, но развитие шло уже в совершенно новых условиях. Как правило, процессы вымирания захватывают и сухопутных, и морских животных. Одновременно с динозаврами в конце мела исчезли и гигантские моллюски аммониты, вследствие преобладания на Земле водных пространств над сушей большинство метеоритов падало в моря, причем при падении крупных метеоритов выделялась огромная энергия, что резко изменяло климатические условия, в том числе и на суше. Эволюционная теория, погруженная в прошлое, выяснила очень немногое. Около 100 млн окаменелостей более чем 250 000 различных видов доказывают следующее: «Провалы между основными группами организмов становились все шире и неоспоримее. Их невозможно продолжать игнорировать или отбросить жалобами на несовершенство летописей окаменелостей» (биолог-эволюционист Лютер Сандерленд). Следует отметить и тот факт, что из описанных видов ме-

нее 10% известны как ископаемые, 90% существуют и в настоящее время (1 105 000 описанных современных видов и около 130 000 ископаемых). В сущности, между всеми значащими видами есть провалы, переходных форм и недостающих звеньев явно не хватает – возникновение и развитие оказываются ничем не связанными. Бинарная система практической значимости эволюционизма и креационизм, оценка категоричными «да» или «нет» очень плотно засела в сознании ученых. Вопрос состоит в том, могут ли такие подходы помочь развитию новых идей. В этом смысле не только познавательный интерес представляют идеи А. Лима-де-Фариа, автора книги «Эволюция без отбора. Автоэволюция формы и функции». Как явствует из названия, критика дарвиновской эволюции составляет ядро концепции автора по спасению самой идеи эволюции. Автор считает работу П.А. Кропоткина «Взаимопомощь» (1902) базовой для симбиогенеза, а дарвинизм – эмпирической и рациональной гипотезой, так как Дарвин «превосходно соответствовал идеалам викторианской эпохи и продолжает соответствовать ценностям нашего общества, пропитанного духом соперничества». По мнению Лима-де-Фариа, «концепция отбора вытекает из социологии викторианской эпохи». Ближе всего идеи автора к так называемой нейтралистской эволюции Кимура. По Лима- де-Фариа, случайного отбора нет, за всеми случайностями стоит строгая упорядоченность. Способность вирусов, например вируса желтой мозаики турнепса, не имеющего оболочки, кристаллизоваться, автор считает примером всеобщей тенденции к упорядоченности, многие ферменты внутри клеток могут кристаллизоваться в антитела. Рассуждения автора идут и дальше – для роста кристаллов и роста молекул ДНК необходима затравка, сточенные кристаллы «регенерируют» и т.п. Со ссылкой на известного эволюциониста Симпсона, Лима-де-Фариа пишет, что все 32 отряда млекопитающих возникли внезапно и одновременно. Симбиогенез Э. Маргулиса полностью поддержан автором, по его мнению, это самосборка нескольких клеток, не имеющих ядер, приведшая к созданию четко выраженных единиц жизни. Самая главная идея автора состоит в том, что протоклетка могла функционировать без ДНК или белка: рибонуклеаза Escherichia coli состоит из РНК и белкового фрагмента, ферментативные функции несет РНК, белок играет хелперную, стимулирующую роль, это биомолекула – ископаемое. Но ген «ускоряет

события», обеспечивает за счет избыточности «сжатие времени», столь необходимое для быстрой адаптации. Следовательно, всегда необходимы резервуары генной избыточности: «биологическая эволюция – процесс симбиотический, клетка представляет собой как бы мозаику, порождаемую несколькими автономными эволюциями».

Неотения и антропогенез. Базовая идея Лима-де-Фариа предельно проста – окружающая среда «давит» на виды жестче, чем конкуренция. Личиночная стадия наземной амфибии Ambystoma mexicanum, или аксолотль, дышит наружными жабрами и способна к размножению. Раньше ее описывали как особый вид Sinedon pasciformis, но при высыхании водоемов аксолотли превращаются в дышащих легкими амбистом, а хвост становится округлым и поперечным в сечении. Подобная трансформация достигается и инъекциями гормонов, такой важный процесс, как переход из среды в среду, требует не миллионов лет эволюции по принципу отбора, а всего несколько дней. Не поэтому ли возникают палеонтологические разрывы и так мало недостающих звеньев? Такого рода неотеническая эволюция применима и к человеку.

В свое время английский писатель К. Уилсон заметил, что в 1926 г. голландский анатом Людвиг Больк заявил, будто обезьяны более развиты, чем люди, можно сказать, что человек недоразвитая обезьяна. Таким же образом «направлен вспять» мексиканский аксолотль – этот вид застыл в промежуточной фазе между доисторическими саламандрами и современными сухопутными, иными словами, сохраняет в себе свои латентные жизненные характеристики, которыми владел в зародышевом состоянии и которые по мере взросления должен утратить. Этот процесс застревания на ранней фазе известен как неотения, и Больк указал, что человек – это фактически застывшая в своем развитии неотеническая форма обезьяны. Если искусственно застопорить развитие зародыша обезьяны, на свет появится нечто очень похожее на человека.

Таким образом, креационизм и антропогенез – это совершенно особый вопрос. Креационисты нашли воистину ахиллесову пяту в теории отбора. Эжен Дюбуа, открывший остатки питекантропа, в конце жизни стал сомневаться в точной биологической идентификации своих находок; неандертальцы были разумной расой, которая в ряде случаев