5. Уровни организации живых систем

Уровни организации живых систем представляют собой некую упорядоченность, иерархическую систему, которая является одним из основных свойств живого.

Основная группа или ступень	Уровень
Биологическая микросистема	Молекулярный Клеточный
Биологическая мезосистема	Тканевый Органный Организменный
Биологическая макросистема	Популяционно-видовой Биоценотический Биосферный

Каждая живая система состоит из единиц подчиненных ей уровней организации и является единицей, входящей в состав живой системы, которой она подчинена. Например, организм состоит из клеток, являющихся живыми системами, и входит в состав недоорганизменных биосистем (популяций, биоценозов).

Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня:

• характер клеточного уровня организации определяется молекулярным;

• характер организменного – клеточным;

• популяционно-видовой – организменным и т.д.

1. Молекулярный уровень. Молекулярный уровень несет отдельные, хотя и существенные признаки жизни. На этом уровне обнаруживается удивительное однообразие дискретных единиц. Основу всех животных, растений и вирусов составляют 20 аминокислот и 4 одинаковых оснований, входящих в состав молекул нуклеиновых кислот. У всех организмов биологическая энергия запасается в виде богатой энергией аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Наследственная информация у всех заложена в молекулах дизоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), способной к саморепродукции. Реализация наследственной информации осуществляется при участии молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК).

2. Клеточный уровень. Клетка является основной самостоятельно функционирующей элементарной биологической единицей, характерной для всех живых организмов. У всех организмов только на клеточном уровне возможны биосинтез и реализация наследственной информации. Клеточный уровень у одноклеточных организмов совпадает с организменным. В истории жизни на нашей планете был такой период (первая половина протерозойской эры ~ 2000 млн. лет назад), когда все организмы находились на этом уровне организации. Из таких организмов состояли все виды, биоценозы и биосфера в целом.

3. Тканевый уровень. Совокупность клеток с одинаковым типом организации составляет ткань. Тканевый уровень возник вместе с появлением многоклеточных животных и растений, имеющих различающиеся между собой ткани. Большое сходство между всеми организмами сохраняется на тканевом уровне.

4. Органный уровень. Совместно функционирующие клетки, относящиеся к разным тканям, составляют органы. (Всего лишь шесть основных тканей входят в состав органов всех животных и шесть основных тканей образуют органы у растений).

5. Организменный уровень. На организменном уровне обнаруживается чрезвычайно большое многообразие форм. Разнообразие организмов, относящихся к разным видам, а также в пределах одного вида, объясняется не разнообразием дискретных единиц низшего порядка (клеток, тканей, органов), а усложнением их комбинаций, обеспечивающих качественные особенности организмов. В настоящее время на Земле обитает более миллиона видов животных и около полумиллиона видов растений. Каждый вид состоит из отдельных индивидуумов (организмы, особи), имеющих свои отличительные черты.

6. Популяционно-видовой уровень. Совокупность организмов одного вида, населяющих определенную территорию, составляет популяцию. Популяция – это надоорганизменная живая система, которая является элементарной единицей эволюционного процесса; в ней начинаются процессы видообразования. Популяция входит в состав биоценозов.

7. Биоценотический уровень. Биогеоценозы – исторически сложившиеся устойчивые сообщества популяций различных видов, связанных между собой и окружающей средой обменом веществ, энергии и информации. Они являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественно-энергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов.

8. Биосферный уровень. Совокупность биогеоценозов составляют: биосферу и обуславливают все процессы, протекающие в ней.

Таким образом, мы видим, что вопрос о структурных уровнях в биологии имеет некоторые особенности по сравнению с его рассмотрением в физике. Эта особенность состоит в том, что изучение каждого уровня организации в биологии ставит своей главной целью объяснение феномена жизни. Действительно, если в физике деление на структурные уровни материи в достаточной степени условно (критериями здесь являются масса и размеры), то уровни материи в биологии отличаются не столько размерами или уровнями сложности, но главным образом, закономерностями функционирования.

Действительно, если, например, исследователь изучил физико-химические свойства биологического объекта и его структуру, но не установил его биологического назначения в целостной системе, это будет означать, что изучен ещё один определенный объект, но не уровень живой материи.

Ещё одна особенность структуризации живой материи состоит в иерархической соподчиненности уровней. Это означает, что низшие уровни как единое целое входят в высшие. Эта концепция структуризации получила название «многоуровневой иерархической матрешки».

Важно отметить, также, что число выделяемых в биологии уровней зависит от глубины профессионального изучения мира живого.

6. Генезис жизни и биосферы.

Проблема происхождения жизни является одной из самых загадочных страниц как эволюции нашей планеты, так и Вселенной (и материи вообще) в целом. В настоящее время обсуждаются самые различные концепции: от идей, связанных с направленной панспермией, согласно которым зародыши жизни были занесены на Землю из космоса (причем в одном из вариантов речь идет о появлении жизни как целенаправленном творении Разума), до экспериментов по абиогенному синтезу белков и нуклеиновых кислот (основных компонентов живой клетки) в условиях земной предбиологической эволюции¹.

Можно сказать, что фундаментальные законы физики и химии повсюду одинаковы, следовательно, вопрос о начале жизни связан в определенном аспекте с физико-химическим детерминизмом, с химической самоорганизацией материи: живые организмы возникли в результате появления особых физико-химических условий и законов. И везде, где имеются соответствующие условия в космосе, может возникнуть жизнь, о чем говорит разработанная в настоящее время теория самоорганизации систем. Иными словами, появление жизни подчиняется известным нам законам природы. Однако ее функционирование зависит от окружающей среды. Вполне естественно, что своеобразным, единственным в своем роде таким окружением является лик Земли — поверхность нашей планеты с ее биосферой. Но, прежде чем заняться рассмотрением альтернативных концепций или сценариев генезиса жизни, вспомним исторически первую концепцию, возникшую на нашей материнской планете, ибо она является также одной из частей Космоса и поэтому земная жизнь представляет собой один из вариантов космической жизни.

С древнейших времен и до наших дней доминирует концепция самозарождения, утверждающая возможность спонтанного возникновения жизни из неживой материи (концепция абиогенеза). Вера в спонтанное зарождение жизни широко была распространена в цивилизациях Востока и Запада. Так, этой концепции придерживались мыслители Древнего Египта, Древнего Китая, Фалес, Платон, Эпикур, Демокрит, Цицерон, Плутарх, Августин Блаженный, Фома Аквинский, Парацельс, Гете, Коперник, Галилей, Гарвей, Декарт, Гегель, Шеллинг и др. (естественно, что у них различной была только теоретическая интерпретация самого феномена спонтанного зарождения жизни). Концепция спонтанного абиогенеза возродилась в XX в. в модифицированной форме, как будет показано ниже.

Теперь рассмотрим альтернативные концепции происхождения жизни, первой из которых является позиция английского биолога В. Эльзассера и американского физика Б. Вигнера.

1. Биолог В. Эльзассер на основе аналитического рассмотрения функционирования живых клеток и организмов пришел к заключению, что существование их является чудом, ибо с точки зрения физики живые структуры размножаются, т. е. производят новые, идентичные себе структуры. Так как законы классической и квантовой физики не могут описать поведение биологических систем, В. Эльзассер постулирует существование новых законов природы — биотонических законов, иных нежели известные законы физики и химии². Ведь законами физики и химии невозможно адекватно описать постоянство передаваемой из поколения в поколение информации; точно также из хранящегося в хромосомах компактного набора основных данных нельзя математически вывести структуру бабочки, змеи, дерева или птицы.

В свою очередь, физик Б. Вигнер показывает неправомерность аргументации биолога В. Эльзассера и считает, что имеющиеся в настоящее время законы физики неспособны описывать живую материю, которая подвержена влиянию сознания человека. В связи с этим возникает необходимость выработки новых понятий, чуждых известным законам физики; к таковым и относятся еще не открытые «биотонические» законы, существование же их «проистекает из доминирующей роли такого явления, как сознание»³. Во всяком случае, до сих пор ситуация остается неопределенной, так как биотонические законы не обнаружены, однако еще и не создана теоретическая биология, она находится на стадии формирования. Только будущее покажет жизнеспособность приведенной выше концепции, чудо же существования биологических систем указывает на возможность нефизических закономерностей функционирования и саморепликации живых структур.

2. Ко второй альтернативной концепции происхождении жизни относится классическая идея панспермии, согласно которой жизнь на нашей планете никогда и не зарождалась, а была занесена из космоса, где она существует вечно. Такого рода идея появилась после экспериментов Л. Пастера, установивших невозможность возникновения простейших организмов в современных земных условиях. Яркими представителями концепции панспермии выступали немецкий физик и физиолог Г. Гельмгольц и шведский химик С. Аррениус.

Последний следующим образом излагает классическую концепцию панспермии: споры или бактерии (частицы живого вещества), осевшие на мельчайших частицах космической пыли, переносятся с одной планеты на другую под действием светового давления. Когда споры или бактерии попадают на планету с благоприятными условиями для жизни, то первые прорастают, давая тем самым начало биологической эволюции. Классическая идея панспермии — это идея ненаправленной панспермии, т. е. земная жизнь является производной от космической жизни; причиной же возникновения жизни на нашей планете является случайное попадание в водную среду некоторых микроорганизмов, например, обнаруженных на спутниках Юпитера барофильных бактерий.

Идея ненаправленной панспермии в наше время поддерживается некоторыми учеными, например, английскими астрономами Ф. Хойлом и Ч. Викрамасингхом, занимающимися изучением природы межзвездной пыли. Ими приводятся доводы в пользу того, что жизнь — космическое явление, что жизнь приумножается и распространяется во Вселенной повсюду при помощи комет. Они высказали идею, что обнаруженные облака космической пыли сложены преимущественно из бактерий и спор, блуждающих в космическом пространстве. В интервале времени между 4,6 и 3,83 млрд. лет тому назад на Земле возможны были два события:

1) химическая эволюция привела к спонтанному зарождению жизни,

2) на нашей планете жизнь возникла благодаря панспермии, семена жизни проросли при благоприятных физических условиях.

Ф. Хойл и Ч. Викрамасингх приводят аргументы в пользу второго события⁴. Прежде всего против первого события свидетельствует проблема возникновения присущего жизни объема информации, которая специфична в качественном отношении и характеризуется астрономическими числами в количественном отношении. Действительно, хорошо известно, что имеется порядка 1000—2000 ферментов, играющих центральную роль в жизнедеятельности организмов, начиная простыми микроорганизмами и кончая человеком. Расчеты показывают, что вероятность получить, например, сто ферментов равна 1:20¹⁰⁰⁰, а это превышает число атомов, содержащихся во всех звездах Вселенной. Поэтому первое событие оказывается невозможным, необходимо склониться к возможности осуществления второго.

Следующим соображением служит факт прекрасного соответствия общего элементного состава комет содержанию элементов живой материи. Кроме того, кометы содержат воду и органическое вещество, являющееся превосходной питательной средой для некоторых видов микроорганизмов. Исследования комет показали, что в них неопределенно долго могут сохраняться почти все формы микроорганизмов, известных в настоящее время на Земле. Согласно гипотезе Ф. Хойла и Ч. Викрамасингха, наша планета ежегодно получает более 10¹⁸ спор, как остаток кометного материала, рассеянного в Солнечной системе. Таким образом, именно кометы принесли на Землю органические молекулы, способствовавшие возникновению на ней жизни. Более того, к нам до сих пор продолжают поступать из космоса живые организмы в виде бактерий и вирусов.

3. Третьей альтернативной концепцией является модифицированная версия классической идеи панспермии — направленной панспермии. Этой концепции придерживается английский биолог Ф. Крик, расшифровавший код ДНК и получивший за это Нобелевскую премию. По его мнению, «если это не фантазия, то Мыслящее Существо (Homo sapiens) служит только орудием, упаковкой, неким космобусом для распространяющегося Истинного Разума, скрывающегося в разумной и победоносной крупинке рибонуклеиновой кислоты. Это ДНК творит цивилизацию! Наше тело и разум вместе с их физическими и духовными «усилителями» — это только орудия того (занесенного, очевидно, несколько миллионов лет назад на нашу Землю) Зародыша, который имеет задачу овладеть нашей Галактикой или нашей частью Вселенной. А в дальнейшем будущем — встреча с Теми, которые его занесли на нашу Землю. Однако, это только фантастическая гипотеза»⁵. Речь в этой гипотезе идет о внеземных существах, сеющих семена жизни в различных частях Вселенной, чтобы, в конечном счете, господствовать над ней. Доводом в пользу этой довольно-таки фантастической гипотезы служит наличие в белке молибдена в количестве непропорционально большем, чем имеется его на Земле, что может свидетельствовать о космическом генезисе ДНК и жизни на нашей планете. При таком подходе человек является в определенном смысле искусственным знаком, запрограммированным космическим сообщением, доказывающим возможность жизни в космосе.

4. Четвертая альтернативная концепция, выдвинутая недавно Ф. Хойлом и Ч. Викрамасингхом, исходит из существования Высшего разума, который является частью космоса. В качестве основополагающего тезиса берется положение о том, что жизнь как на Земле, так и вообще где-либо во Вселенной не может возникнуть случайно. Чтобы объяснить накопленные факты в различных научных дисциплинах, начиная космологией и кончая биологией, необходимо выбрать одну из двух альтернатив:

• жизнь представляет собой акт преднамеренного творения;

• для вечной и безграничной Большой Вселенной (Сверхвселенной) характерно неизменное постоянство картин жизни.

Принятие первой альтернативы приводит современные космологические представления к отождествлению с библейскими истинами и вносит акт творения в царство эмпирической науки. Ф. Хойл и Ч. Викрамасингх не приемлют представление о творце, находящемся вне Вселенной, где когда-то вполне естественным путем возник Высший разум, который значительно превосходит человеческий и который сотворил жизнь⁶. Здесь проводится следующая аналогия: когда-то было доказано, что наша планета не является физическим центром Вселенной, так и сегодня Высший разум не находится на Земле. Иными словами, серьезные космологи говорят о возможности существования эволюционного ряда вселенных, создаваемых разумными существами, причем параметры этих вселенных совместимы с возможностью существования разумной жизни⁷.

Данная концепция прекрасно согласуется с идеей «иерархической» Большой Вселенной (А Эйнштейн, Д. Иваненко и др.), состоящей из ряда все более широких систем определенной плотности, каждая из которых заполнена «молекулами», предыдущими системами (звезды, галактики, скопления галактик…). Ныне в современной трактовке одна из основных систем может состоять из множества партнеров нашей Метагалактики. Продолжая иерархию в глубь материи, можно, напротив, считать элементарные частицы, кварки, фридмоны (гипотетические частицы) микровселенными, наделяя их размерами, термодинамическими и другими характеристиками. Поэтому в принципе возможно существование иерархии разумов в соответствии с иерархией Большой Вселенной (Сверхвселенной), а также иерархии разумов в рамках той или иной системы, например, нашей Вселенной (Метагалактики). В данное время не имеется доказательств как существования, так и отсутствия Высшего или Космического разума, так как нам пока известен Человеческий разум.

5. В пятой альтернативной концепции речь идет о том, что жизнь создана Высшим разумом, находящимся вне Большой Вселенной (Сверхвселенной). Эта концепция, развиваемая американскими учеными Ч. Зэкстоном, У. Брэдли и Р. Ольсеном, основывается на отрицании возможности объяснить генезис жизни естественными причинами и направлена против концепции химической, предбиологической эволюции. В связи с этим приводится ряд аргументов, а именно:

• во-первых, белки, нуклеиновые кислоты и другие биологические соединения с их весьма сложной структурой могут быть созданы только живым существом; ведь системы такой сложности не могут возникнуть в результате взаимодействия простых веществ в первичном океане;

• во-вторых, в естественнонаучном объяснении происхождения жизни необходимо исходить из положения, что жизнь уже была закодирована в структуре атомов;

• в-третьих, функционирование биологических систем вполне возможно в рамках законов термодинамики, однако термодинамика открытых систем не может объяснить происхождение жизни: «нельзя получить золота из меди, яблока из апельсина, или информации из негативной тепловой энтропии»⁸.

Следовательно, материя, предоставленная сама себе, не способна породить жизнь, поэтому необходимо обратиться к гипотезе творения, к Разуму, лежащему вне Сверхвселенной.

6. И наконец, в XX в. получает мощное развитие и хорошее эмпирическое и теоретическое обоснование возрожденная на новом уровне, в новой форме доктрина о спонтанном возникновении жизни из неживой материи, причем существуют многочисленные варианты абиогенеза.

Эта химическая концепция происхождения жизни не может не считаться с тем фундаментальным положением, что генезис жизни представляет собой закономерный этап в общем развитии Вселенной. Круг вопросов, связанных с идеей о космическом характере жизни, получил серьезное обоснование в трудах В.И. Вернадского и занимает одно из центральных мест в современной науке. В своих «Философских мыслях натуралиста» наш великий соотечественник подчеркивает, что если в самых различных философских системах вопрос о космической природе жизни ставился и ставится многократно, то сейчас он должен быть поставлен и в науке⁹.

И действительно, многие научные дисциплины — космология, астрофизика, космохимия, планетология, биофизика, биохимия и др. — дают основания для вывода о том, что жизнь представляет собой результат естественной эволюции Вселенной, что живые структуры многочисленными нитями связаны с ближайшим и дальним космосом, что нет необходимости прибегать к помощи сверхъестественного разума в объяснении происхождения жизни.

Так, согласно исследованиям А. Дж. Кернс-Смита, самые первые системы, которые были способны эволюционировать под действием естественного отбора, устроены иначе, чем современные организмы, имели иной состав и могли быть кристаллами глины¹⁰.

Другое дело, что жизнь представляет собой «единственный пример сложности»¹¹. Универсальный набор правил построения систем ведет к дизайну органических структур – от простых углеродных молекул к сложным клеткам. Американский исследователь Д. Ингбер показывает, что возникновение живой клетки аналогично построению архитектурной системы, в которой сами себя стабилизирующие структуры путем уравновешивания сил сжатия и растяжения придают очертания и прочность естественным и искусственным формам. Остов живой клетки – это система, состоящая из взаимосвязанных микротрубочек и нитей, чья динамика воспроизводится в скульптуре Кеннета Снельсона (в ней стойки связаны кабелями)¹². Сама живая клетка возникает и функционирует естественным путем благодаря универсальному набору правил, описывающих как неорганические, так и органические структуры.

Заслуживает внимания идея отечественных ученых Г.В. Войткевича, О.А. Бессонова, Е.П. Гуськова и Ю.А. Жданова о том, что типичным и массовым для ранних стадий развития Солнечной системы было образование органических веществ, которые поступили на Землю с материалом типа углистых хондритов и положили начало биосфере.

Последняя прошла три основных этапа развития:

1. первичная биосфера с гетеротрофными организмами и восстановительными условиями;

2. докембрийская биосфера слабоокислительного характера с автотрофными прокариотами и отложениями полосчатых железистых кварцитов;

3. окислительная биосфера с преобладанием автотрофных эукариотов и обычным ходом седиментации (рифей – фанерозой).

Почти 3,9 млрд. лет назад на стадии окислительной биосферы практически все экологические ниши континентальных геоструктур были заполнены живыми организмами, их не было только в Океане, им предстояло его заполнить позднее¹³.

Эмпирические данные и теоретические концепции науки конца XX в. указывают на космический характер жизни. Во всяком случае можно утверждать, что пока концепция абиогенеза наиболее адекватна современному уровню научного знания, что

предбиологическая эволюция имеет три фазы:

первая — фаза элементарных мономеров, когда происходит абиогенный синтез простейших органических соединений;

вторая фаза — полимеризация, ведущая к образованию предшественников нынешних живых клеток;

третья — биохимическая фаза, в которой совершается возникновение генетического кода, биосинтез закодированных белков и переход к биосфере и биологической эволюции.

Моделирование путей химической и предбиологической эволюции весьма сложно и неоднозначно, поэтому имеется множество теорий происхождения жизни — теория (или гипотеза) Опарина — Холдейна, концепции М. Эйгена, Д. Бернала, М. Руттена, К. Сагана, Г.В. Войткевича, О.А. Бессонова, Е.П. Гуськова, Ю.А. Жданова и других ученых. Проблема происхождения жизни и биосферы до сих пор не решена, она является одной из «горячих» точек современной науки.

От биологической эволюционной теории к глобальному эволюционизму.

Самым выдающимся достижением биологической науки, вне всякого

сомнения, является создание теории эволюции путем естественного отбора,

имеющей не только основополагающее общебиологическое, но и огромное общекультурное, философское и мировоззренческое значение. Хотя важнейшим этапом в ее создании было появление еще в 1859 г. работы Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора», ее разработка и оформление в виде современной научной теории, удовлетворяющей самым строгим и требовательным критериям научности, растянулись на целые десятилетия.

Дело в том, что в XX в. теорию естественного отбора биологам пришлось формулировать и даже открывать заново. Несколько утрируя, можно сказать, что на самом деле годом рождения теории естественного отбора как научной теории является год не 1859-й, а 1959-й. Только в год празднования 100-летнего юбилея труда Дарвина был подведен итог той огромной работы большой плеяды выдающихся ученых самых разных стран мира по объединению данных многих, бурно развивающихся а первой половине XX в. биологических дисциплин в рамках новой, синтетической концепции эволюции, центральное, стержневое место в которой вновь было отведено идее естественного отбора как ведущего фактора эволюции живого мира.

А первые два-три десятилетия XX в. стали периодом серьезнейших

испытаний для теории естественного отбора. Основным камнем преткновения была все та же центральная проблема всей философии биологии — проблема органической целесообразности, особенно вопрос о

происхождении сложных органов и их координированных систем в рамках живого организма как единого целого. К концу XIX в. все большее число биологов разных специальностей стали приходить к выводу о невозможности объяснения всех этих особенностей живых организмов естественным отбором, являющимся, как тогда считали, фактором чисто консервативным, т.е. сохраняющим норму (путем элиминации всех уклонений от нее), но отнюдь не творческим, созидающим. Это открыло простор для воскрешения ламарковских идей об эволюции, запрограммированной и направляемой собственными усилиями организма. Возникают различные версии неоламаркизма (механоламаркизм, психоламаркизм), а также целый пучок концепций и направлений откровенно виталистического и метафизического порядка. Помощь могла бы прийти со стороны возникшей в 1900 г. генетики, но, по иронии судьбы, первое поколение генетиков в своих эволюционных приложениях данных о строении и механизмах изменения (мутациях) генного материала заняло скорее антидарвинистические, чем собственно дарвиновские, позиции, поскольку, по их представлениям, именно мутации являются источником новообразования и, следовательно, движущим фактором эволюции, а отбор выступает лишь в функции «сита», просеивающего, отделяющего вредные изменения от случайно полезных.

На некоторое время ситуация в первые два десятилетия XX в. в эволюционной биологии казалась безнадежно запутанной, пока не было осознано, что, возможно, сама эта запутанность есть следствие неверной методологической установки, позволявшей думать, что эволюционная теория по своей логической структуре должна быть полностью подобной физическим теориям и давать столь же простое монофакторное объяснение эволюционным событиям. Возникал вопрос: не находимся ли мы здесь в ситуации, подобной той, в которой находились слепые из известной восточной притчи, ощупывающие разные части тела слона и пытающиеся дать каждый свой ответ, что он собой представляет? В самом деле, каждое из направлений в эволюционной мысли подчеркивало что-то очень важное в эволюции, но составляющее лишь часть общей модели.

Неоламаркисты акцентировали внимание на том факте, что адаптация широко распространена в живой природе и является ответом организмов на требования окружающей среды.

Генетики-менделисты указывали тот факт, что наследственные изменения возникают внезапно и, по-видимому, случайно (в смысле их адаптивной значимости). Даже метафизические концепции эволюции подчеркивали реальные стороны живых организмов и процесса их эволюции, например, непрерывную прогрессивную направленность эволюции к созданию все более сложных и все более целесообразно устроенных организмов.

Как только проблема была осознана в этом ракурсе, стало ясно, где

следует искать ответ на нее. Был необходим синтез, объединяющий факты и концепции всех направлений, синтез, который, естественно, включал бы в себя все то, что является взаимосогласованным и дополняющим друг друга, и отвергал все не согласующееся и плохо (или вовсе не) подтвержденное эмпирически.

Точную дату начала этой работы назвать трудно, но, по-видимому,

наиболее ранней формулировкой проблемы в таком виде и первой попыткой построения такого синтеза является классическая работа русского генетика С.С. Четверикова «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики» (1926). В этой работе Четвериков впервые показал, что правильно понятые идеи дискретной менделевской генетики и дарвиновской теории естественного отбора не только не противоречат друг другу, но в сочетании дают теорию, парадоксальным образом новую и в то же время воспроизводящую все достоинства классически дарвиновского объяснения эволюционного механизма.

Это вытекает из основных законов генетики популяций. Популяции буквально насыщены различными вариантами гомологичных генов и их комбинациями. И отбор имеет дело именно с этими комбинациями, а не просто с мутациями как таковыми. Его суть не просто в элиминации вредных

мутаций (они, по существу, должны быть все таковыми) и сохранении полезных (чрезвычайно редких), а в создании таких условий комбинирования генного материала, при которых резко возрастает вероятность создания таких комбинаций генов, которые без отбора вообще были бы немыслимыми. Но из этого вытекало, что ключевым событием в эволюции является не мутация, а стойкое изменение генетического состава

популяции (или вида в целом) и что, следовательно, элементарной единицей

эволюции является не отдельно взятый организм, а популяция (или вид в целом).

В последующие два десятилетия эти исходные идеи нового синтеза были развиты целой плеядой блестящих ученых с позиций тех областей биологии, которые они представляли: Ф. Добжанский — с позиций генетика, Э. Майр — систематика, Дж. Симпсон — палеонтолога, Дж. Хаксли — систематика и натуралиста, И.И. Шмальгаузен — эмбриолога и эволюционного морфолога и др. В результате была создана новая теория эволюции, которая называется по-разному (неодарвинизмом, биологической теорией эволюции и т.д.), но чаще всего синтетической теорией эволюции, или СТЭ.

Основные положения СТЭ.

1. Материалом для эволюции служат, как правило, мелкие дискретные изменения наследственности - мутации.

2. Мутационный процесс, волны численности - факторы-поставщики материала для отбора - носят случайный и ненаправленный характер.

3. Единственный направляющий фактор эволюции - естественный отбор, основанный на сохранении и накапливании случайных и мелких мутаций.

4. Наименьшая эволюционная единица - популяция, а не особь, отсюда особое внимание к изучению популяции как элементарной структурной единицы вида.

5. Эволюция носит дивергентный характер, т.е. один таксон может стать предком нескольких дочерних таксонов, но каждый вид имеет единственный предковый вид, единственную предковую популяцию.

6. Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование как этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену одной временной популяции чередой последующих временных популяций.

7. Вид состоит из множества соподчиненных морфологически, биохимически, экологически, генетически отличных, но репродуктивно не изолированных единиц - подвидов и популяций. Однако известно немало видов с ограниченными ареалами, в пределах которых не удается расчленить вид на самостоятельные подвиды, а реликтовые виды могут состоять из единственной популяции. Судьба таких видов, как правило, недолговечна.

8. Обмен аллелями, "поток генов" возможны лишь внутри вида. Если мутация имеет положительную селективную ценность на территории ареала вида, то она может распространиться по всем его популяциям и подвидам. Отсюда определение вида как генетически целостной и замкнутой системы.

9. Поскольку основной критерий вида - его репродуктивная изоляция, то этот критерий не применим к формам без полового процесса (огромному множеству прокариот, низшим эукариотам).

10. Макроэволюция, или эволюция на уровне выше вида, идет лишь путем микроэволюции. Не существует закономерностей макроэволюции, отличных от микроэволюционных.

11. Исходя из всех упомянутых положений ясно, что эволюция непредсказуема, имеет ненаправленный к некоей конечной цели характер. Иначе говоря, эволюция не носит финалистический характер.

Эта теория, как подчеркивал в свое время Дж. Симпсон, возникает из реабилитации и новой формулировки принципа естественного отбора в генетических и статистических терминах, но ее понимание естественного отбора совершенно отлично от дарвиновского понимания и в еще большей степени отлично от понимания этого явления неодарвинистами конца XIX — начала XX в. Это не просто негативный процесс элиминации непригодных форм, это позитивный и творческий процесс созидания новых форм, та действительно конструктивная сила эволюции, которую тщетно пытались найти ламаркисты, виталисты и представители различных метафизических концепций эволюции.

Результатом действия отбора, понимаемого таким новым образом, служит появление и распространение генетических систем и, следовательно, видов организмов, которые никогда не могли бы существовать при неконтролируемом воздействии мутаций и случайных рекомбинаций элементов наследственности. В этом смысле естественный отбор, хотя он и не творит сырой материал — мутации, является определенно творческим. Он создает наиболее важный продукт в целом — интегрированный организм. Подобно тому, как строители, не производя кирпичи, возводят дома, естественный отбор, не производя мутаций, создает из них свои «конструкции» — высокоадаптированные живые организмы.

Эта работа по воссозданию (или созданию заново) дарвиновской теории эволюции путем естественного отбора заняла без малого два десятилетия. А ее итоги подведены в 1959 г. — году празднования столетнего юбилея основного труда Дарвина.

Последующие 40 лет — период полного доминирования дарвинизма

(в его новой, генетической версии) в системе биологического знания в целом как наиболее общей теории жизни. Шла напряженная работа по дальнейшей концептуальной и математической разработке самой теории естественного отбора, а также по применению ее в качестве методологического и теоретического инструмента анализа важнейших проблем специальных разделов современного биологического познания, в частности в области этологии и экологии.

В то же время теория естественного отбора оказала огромное стимулирующее и методологическое влияние на формирование таких междисциплинарных научных направлений и общенаучных концепций, как синергегика, глобальный эволюционизм и др., на формирование современной

эволюционной научной картины мира в целом.

В последнее десятилетие XX в. эта линия развития научной мысли,

объединяющая основные идеи биологического эволюционизма с моделями и идеями различных теорий самоорганизации в рамках общей концепции глобального эволюционизма (от Большого взрыва до возникновения планетных систем, жизни и далее — вплоть до возникновения человека, человеческого сознания и высших воплощений человеческого духа), получила необычайно глубокое развития, став, по существу, стержнем современной научной картины мира как эволюционирующей Вселенной.

Еще более значимым в философском и мировоззренческом отношении

стало влияние, которое дарвиновская теория эволюции оказала на всю сферу социально-гуманитарного знания в последней четверти XX в.

Начало этого процесса принято отсчитывать с выхода в свет книги известного американского энтомолога Э. Уилсона «Социобиология. Новый синтез», которая привела к становлении эволюционной этики.

Поскольку никакого сомнения в том, что человек также является продуктом биологической эволюции, быть не могло, возникал вопрос: как далеко можно было пойти в понимании чисто человеческих особенностей поведения (а в их существовании тоже сомневаться не приходится: ярчайшим свидетельством этого выступает, например, мораль), исходя из принципов дарвиновской теории эволюции?

И вот здесь снова решающим обстоятельством стало то, что в философии уже существовали достаточно разработанные теории морали.

Как известно, наиболее влиятельными из них были,

во-первых, утилитаристская концепция этики, согласно которой ключом к справедливым поступкам является счастье и что человек различает хорошие и дурные поступки (добро и зло) как раз в зависимости от того, увеличивают ли они количество всеобщего счастья или уменьшают;

во-вторых, концепция Канта, выдвинувшего свой знаменитый «категорический императив», согласно которому (по одной из формулировок) человек для другого человека всегда должен выступать только как цель, но не как средство.

Совершенно очевидно, что и та, и другая этика описывают реальные принципы поведения людей, которые следуют им, чаще всего не отдавая себе в этом отчета.

С другой стороны, уже прочно утвердилось мнение, что человек (каждый человек, индивид) появляется на свет отнюдь не в виде tabula rasa.

Человек рождается, снабженный не только большим набором инстинктивных реакций, но и с большим набором диспозиций (предрасположенностей) вести себя определенным способом. Это не только не отрицает, но, напротив, предполагает важную (и даже во многом решающую) роль внешней среды, культурного воспитания ребенка для усвоения конкретных форм поведения.

Тем не менее, как говорит М. Рьюз, «согласно современным эволюционным представлениям, на то, как мы мыслим и действуем, оказывает тонкое, на структурном уровне, влияние наша биология. Специфика моего понимания социального поведения может быть выражена в утверждении, что эти врожденные диспозиции побуждают нас мыслить и действовать моральным образом.

Я полагаю, что, поскольку действовать сообща и быть «альтруистом» — в наших эволюционных интересах, постольку биологические факторы заставляют нас верить в существование бескорыстной морали. То есть: биологические факторы сделали из нас альтруистов».

Общая характеристика биофилософии как «моста», соединяющего генетико-органическую и социокультурную эволюцию, весьма быстро стала наполняться и более конкретным содержанием. Так, еще в начале 1980-х гг. Э. Уилсон в соавторстве с молодым тогда физиком Ч. Ламсденом предложил теорию геннокультурной коэволюции, направляемой особыми эпигенетическими правилами. Эта идея была использована Э. Уилсоном и

М. Рьюзом для прояснения вопроса о возможных генетических механизмах фиксации человеческой способности (и даже потребности) поступать морально.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение биологии. Что является предметом изучения биологии?

2. Назовите основные методы биологии.

3. Перечислите основные классификации биологических наук.

4. Дайте характеристику традиционной (натуралистской) биологии.

5. В чем заключаются особенности физико-химической биологии?

6. Что изучает молекулярная биология?

7. Перечислите основные экспериментальные методы физико-химической биологии.

8. Что изучает эволюционная биология?

9. Что такое теоретическая биология? Перечислите основные предпосылки (теоретические положения) ее создания.

10. Что такое биологическая система?

11. Назовите три основных системных свойства живого.

12. Перечислите основные качества живых систем.

13. В чем заключается открытость живых систем?

14. Поясните утверждение: «Живые системы являются самоуправляющимися и самоорганизующимися».

15. В чем заключается раздражимость живых систем?

16. «Единственный способ дать определение живому - …»(продолжите).

17. В чем заключается особенность структурных уровней в биологии по сравнению со структуризацией материи в физике?

18. В чем заключается концепция многоуровневой иерархической «матрешки»?

19. Перечислите структурные уровни организации живого.

20. Что такое популяция?

21. Что такое биогеоценоз? Экологическая система?

Литература

1. Тулинов В.Д., Недельский Н.Ф., Олейников Б.И. Концепции современного естествознания, М.: МУПК, 1995.

2. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание М.: Агар, 1995.

3. Грядовой Д.И. Концепции современного естествознания, М.: Учпедиз, 1995.

4. Дягилев Ф.М. Концепции современного естествознания, М.: ИМПЭ, 1998.

5. Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение. – М.: Высшая школа, 1998.

[1] Хиральность – зеркальная асимметрия молекул. Молекулы, из которых образовано живое вещество, могут быть только одной ориентации – «левой» или «правой». Например, молекула ДНК имеет вид спирали, и эта спираль всегда правая.

[2] Иерархия – расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему

1 См. Казначеев В.П., Спирин Е.А. Космопланетарный феномен человека. Новосибирск. 1991; Волков Ю.А., Поликарпов В.С. Человек как космопланетарный феномен. Ростов-на-Дону. 1993; Проблема поиска жизни во Вселенной. М., 1986; Бессонов О.А., Гуськов Е.П., Жданов Ю.А. Новая модель возникновения и становления биосферы // Научная мысль Кавказа. 1998. № 4; Войткевич Г.В. Начало биосферы в сфере данных космохимии // Научная мысль Кавказа. 1995. № 1; Кернс-Смит А. Дж. Первые организмы // В мире науки. 1985. № 8;Заварзин Г.А. Недарвиновская область эволюции // Вестник РАН. 2000. Т. 70. ¹ 5; Thaxton Ch. B., Bradly W.L., Olsen R.L. The Mystery of Life’s Origin Reassesing. Current Theories. N.Y., 1984; Ingber D.E. The Architecture of Life // Scientific American. 1998. January.

2 См. Elsasser W.M. The Physical Foundation of Biology. L., 1958.

3 Вигнер Е. Этюды о симметрии. М., 1971. С. 168.

4 Хойл Ф., Викрамасингх Ч. Кометы – средство передвижения в теории панспермии // Кометы и происхождение жизни. М., 1984.

5 Цит. по: Jurkowski M. Jezyk kosmosu. W., 1986. S. 138-139.

6 Викрамасингх Ч. Размышления астронома о биологии // Курьер ЮНЕСКО. 1982. Июнь.

7 См. Ефремов Ю.Н. Зачем нужна наука миру и России // Вестник РФФИ. 2000. ¹ 1.

8 Thaxton Ch. B., Bradly W.L., Olsen R.L. The Mystery of Life’s Origin Reassesing. Current Theories. N.Y., 1984. P. 183. Данная концепция принимается как само собой разумеющаяся на Западе (См. Великие мыслители о великих вопросах: Современная западная философия. М., 2000.)

9 См. Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста. М., 1988.

10 См. Кернс-Смит А. Дж. Указ. соч.

11 Ingber D.K. The Architecture of Life // Scientific American. 1998. January. P. 30.

12 См. Там же. С. 31.

13 См. Войткевич Г.В. Указ. соч.; Бессонов О.А., Гуськов Е.П., Жданов Ю.А. Указ. соч. С. 18.