Ошибки чарльза дарвина

Британский натуралист Чарльз Дарвин — один из самых выдающихся представителей биологических наук. Во время кругосветного путешествия он собрал и описал множество странных и необычных форм жизни. Благодаря этому Дарвин смог сформулировать одну из самых важных концепций биологии — теорию естественного отбора. В честь Дня эволюции, который отмечается 24 ноября, разбираемся, насколько точны были утверждения Дарвина.

Вопреки распространенному мнению, ученые обсуждали идею эволюции еще до Дарвина — даже его дедушка намекал на нее в стихах. Вклад Чарльза заключался, в частности, в идее о том, что организмы различаются. Их вариации лучше подходят людям с учетом окружающей среды, тем самым повышая шансы передать эти черты будущим поколениям. Как ни странно, друг Дарвина, естествоиспытатель Альфред Рассел Уоллес, пришел к той же идее примерно в то же время.

Однако с естественным отбором была небольшая проблема: Дарвин не знал, как он работает. Конечно, потомство имело смесь черт своих родителей. Но как? Что происходило в момент зачатия? Эти вопросы стали огромной дырой в теории эволюции. В 1868 году, почти через десять лет после публикации «Происхождения видов», Дарвин попытался заткнуть эту дыру крайне ошибочной теорией пангенезиса.

Согласно этой теории, так называемые геммулы — это семена клеток, предоставленные каждым родителем во время зачатия. Их производят все органы и иные структуры в теле, и геммулы матери и отца смешиваются друг с другом в оплодотворенной яйцеклетке. Если семенных клеток достаточно и они правильно развиваются, то потомство становится здоровым и жизнеспособным.

Но самое главное, дарвиновская теория пангенезиса смогла наконец объяснить различия между организмами. Так, врожденные дефекты, например, недоразвитие органа, возникают либо из-за отсутствия геммул, обеспечиваемых этим же органом в телах родителей, либо из-за связи между неправильными геммулами для построения этого органа.

Дарвин также утверждал, что дети больше похожи на одного родителя, чем на другого, потому что геммулы, исходящие, допустим, от матери, могут быть сильнее, лучше адаптированы или более многочисленны, чем геммулы, исходящие от отца.

Любая теория нуждается в серьезном эксперименте. Эта участь выпала на долю двоюродного брата Дарвина, Фрэнсиса Гальтона. Чтобы доказать, что геммулы вызывают изменчивость, он взял кровь одного кролика и ввел ее другому, полагая, что потомство последнего проявит черты первого. Эти эксперименты, как и все последующие, совершенно не подтвердили точку зрения Дарвина.

Настоящая логика генетики впервые вышла из-под пера Грегора Менделя в 1850-х годах. Выводя растения и записывая, как черты передаются из поколения в поколение, Мендель заметил, что потомство не было просто смесью черт двух родителей, как считали в то время биологи. В экспериментах оказалось, что потомство растения с гладким горошком и растения с морщинистым будет либо полноценно гладким, либо морщинистым. Это то, что мы сейчас называем доминантными и рецессивными аллелями: например, если у вас голубые глаза, вы выражаете рецессивный аллель, а если они карие, это доминантный признак. Так происходит потому, что вы получаете две копии каждого гена: одну от матери, а другую от отца.

Вскоре ученые выяснили, что именно ДНК содержит информацию, которая придает человеку многие черты. Теперь мы знаем, что наследование признаков не имеет ничего общего со смешением геммул. Мы получаем ДНК, содержащую гены, как от матери, так и от отца. Но они сочетаются уникальным образом при каждом зачатии, что приводит к различиям даже среди братьев и сестер.

Изменчивость также может быть вызвана мутациями: когда наши клетки делятся, они часто создают копии ДНК, которые не всегда получаются идеальными. Таким образом, эти мутации в сочетании с генетической перетасовкой при рождении вызывают вариации и, следовательно, эволюцию: некоторые люди рождаются с чертами, которые подходят им лучше в данной окружающей среде, что повышает их шансы на выживание, размножение и передачу этих генов будущим поколениям.

В XIX веке именно Библия (а не летопись окаменелостей) широко считалась основным авторитетом в определении возраста Земли. Согласно книге, планете на тот момент было всего около 6000 лет. Однако большинство ученых того времени признавали, что она определенно старше.

К началу 1860-х годов, всего через несколько лет после публикации «Происхождения видов», шотландский инженер и физик Уильям Томсон указал, что Земля теряет тепло за счет теплопроводности и что геологические процессы могли измениться вследствие этого. Кроме того, Томсон пришел к выводу, что похолодание устанавливает верхний предел возраста Земли, который, по его мнению, составляет менее 100 млн лет. Это представление вскоре подхватили многие другие ученые, в том числе Дарвин, отчасти потому, что его сын Джордж, астроном, пришел к похожему заключению.

Дарвин не считал, что 6000 лет — достаточный срок для того, чтобы жизнь разнообразилась и развилась в различные формы в соответствии с теорией естественного отбора. Период в менее 100 млн лет казался ему более правдоподобным. Ученый стоял на правильном пути в отношении возраста Земли, но современные инструменты показали, что Земля на 4,5 млрд лет старше, чем предполагали расчеты Уильяма Томсона и Дарвина.

Дарвин замахнулся на некоторые проблемные вопросы бытия и промахнулся. Но давайте помнить, что ошибаются даже великие.

━━━━━

Анастасия Дегтярева

Трудно преувеличить то, насколько блестящей и грандиозной была и остается эволюционная теория естественного отбора Чарльза Дарвина. Она в прямом смысле потрясла викторианскую Англию — по крайней мере, в той степени, в которой традиционную и душную викторианскую Англию могли потрясти люди, посмевшие немного повысить голос, выражая вежливый протест. Но некоторым представителям того общества, в особенности убежденным приверженцам христианского учения, не слишком понравилась идея о том, что природа вполне может существовать и развиваться самостоятельно, без указующего перста высшей силы. Им она совсем не понравилась.

Хотя сегодня об этом мало кто знает, но ученые размышляли над идеей эволюции еще до Дарвина — даже дед Чарльза, Эразм, упомянул о ней в одном из своих стихотворений. Вкладом Чарльза стала непосредственно теория естественного отбора, согласно которой живые существа со временем меняются, и эти изменения позволяют им лучше приспосабливаться к окружающей среде, повышая их шансы передать свои признаки будущим поколениям. (Интересно, что друг Дарвина, блестящий натуралист Альфред Рассел Уоллес (Alfred Russel Wallace) пришел к такому же выводу примерно в то же время, что и сам Дарвин. Оба они представили свои предварительные выводы перед Лондонским Линнеевским обществом, и только потом Дарвин произвел настоящую революцию, опубликовав свой труд «О происхождении видов».)

Однако в его теории естественного отбора было одно слабое место: Дарвин не смог до конца объяснить, как именно это работает. Потомки, несомненно, обладали чертами своих родителей. Но как это получалось? Что происходило в момент зачатия? Это было гигантским пробелом в дарвиновской теории эволюции. Поэтому в 1868 году, спустя почти десятилетие после публикации «О происхождение видов», Дарвин попытался заполнить этот пробел своей теорией «пангенезиса» — совершенно ошибочной теорией, которая в общих чертах заключается в следующем.

Каждая клетка в нашем теле источает крошечные частицы, называемые геммулами, «которые распространяются по всей системе», как писал Дарвин, и, «получая необходимое питание, эти частицы начинают приумножаться путем деления и в конечном итоге превращаются в единицы, подобные тем, от которых они изначально произошли». В сущности, с точки зрения Дарвина, геммулы — это семена клеток. «Они собираются со всех частей системы и концентрируются в половых элементах. Их развитие в следующем поколении приводит к формированию нового существа».

Поскольку в момент зачатия происходит соединение половых семян обоих родителей, их отпрыск в конечном итоге обладает признаками как матери, так и отца. Но как быть с ребенком, который перенял от одного родителя больше признаков, чем от другого? Так происходит, когда «геммул в оплодотворенном эмбрионе в избытке» и когда «геммулы одного родителя имеют некоторое преимущество — в численности, сходстве или силе — над геммулами другого родителя». Другими словами, они будто вкладывают больше усилий в процесс формирования зародыша.

Геммулы должны развиваться в правильном порядке, чтобы в итоге получился здоровый организм. Поэтому, когда происходит какой-то сбой, возникают врожденные пороки развития. Дарвин пишет: «Согласно доктрине пангенезиса, на ранних стадиях геммулы смещенных органов начинают развиваться в неправильном месте вследствие соединения с неправильными клетками или совокупностями клеток».

Однако заслугой дарвиновской теории пангенезиса стало то, что она, наконец, объяснила наличие различий между организмами — этого неочищенного топлива эволюции. На это существуют две причины. Во-первых, «колеблющаяся вариабельность» возникает вследствие «недостатка, избытка и перемещения геммул, а также нового витка развития тех геммул, которые до этого долгое время были латентными». Другими словами, некоторые геммулы могут получить воплощение во внуках, перескочив через поколение, хотя сами они при этом «не претерпевают никаких изменений».

Вторая причина имеет отношение к ныне дискредитировавшей себя теории ламаркизма, согласно которой те признаки, которые организм приобретает в течение жизни — в силу действия факторов окружающей среды — могут затем быть унаследованы его отпрысками. Дарвин считал, что геммулы могут меняться в течение жизни организма и что эти изменившиеся геммулы могут преумножаться и вытеснять прежние геммулы. (Ламаркизм мертв, однако некоторые современные ученые считают, что, поскольку формы поведения, такие как наш язык, приобретаются в процессе жизни, они представляют собой примеры негенетического наследования, которые могут изменить курс эволюции организма. Однако это до сих пор остается весьма спорным вопросом, на котором мы сейчас не будем останавливаться.)

Давайте подведем итоги: геммулы — это семена клеток, которые организм получает в момент своего зачатия. Они должны формироваться в правильном порядке, чтобы получился здоровый организм, а их смешение приводит к возникновению вариаций. Некоторые геммулы могут на время стать латентными, и это приводит к тому, что некоторые признаки проявляются через одно или несколько поколений, или же могут меняться в течение жизни организма, и поэтому его отпрыски унаследуют те признаки, которые их родители выработали вследствие воздействия факторов окружающей среды.

Любая теория должна быть доказана экспериментально, и эта задача легла на плечи кузена Дарвина, Фрэнсиса Гальтона (Francis Galton). Чтобы доказать, что геммулы обуславливают изменчивость, он взял кровь одного кролика и ввел ее другому, предполагая, что потомки второго кролика будут обладать признаками первого. В своем эссе под названием «Дарвин и наследственность: эволюция гипотезы пангенезиса» Джеральд Гейсон (Gerald Geison) пишет: «Эти эксперименты, как и все последующие, не смогли доказать гипотезу Дарвина, а когда в дополнение к этому была дискредитирована идея наследования приобретенных признаков, теорию пангенезиса быстро вытеснили другие, более убедительные объяснения».

«В результате, — пишет Гейсон, — теория пангенезиса часто воспринималась как одна из загадочных и необъяснимых ошибок гения. Возможно, именно потому, что многие хотят сделать акцент только на гении Дарвина, некоторые биографы совершенно забывают упомянуть о пангенезисе».

Я уже писал об этом прежде и напишу снова: в науке ошибки — это совершенно нормальное и весьма полезное явление, потому что, когда кто-то опровергает ту или иную теорию, это уже прогресс. Конечно, довольно досадный прогресс для человека, чью теорию опровергают, но все равно прогресс.

Основы генетики были заложены, как бы странно это ни показалось, монахом, который в 1850-х годах проводил опыты с горохом — именно тогда, когда Дарвин работал над своим трудом «О происхождении видов». Выращивая горох и тщательно записывая, как признаки наследуются из поколения в поколение, Грегор Мендель (Gregor Mendel) заметил, что потомки не являются просто неким слиянием родителей, как полагали биологи того времени. То есть в результате скрещивания растения с гладкими горошинами и растения с морщинистыми горошинами, к примеру, не получится растения со слегка морщинистыми горошинами — это будет растение либо с гладкими, либо с морщинистыми горошинами. Это то, что мы сейчас называем доминантными и рецессивными аллелями или вариациями конкретного гена: к примеру, если у вас голубые глаза, это является проявлением рецессивной аллели, а карие глаза — это проявление доминантной аллели. Так происходит, потому что вы получаете две копии каждого гена, одну — от матери, другую — от отца.

«Эй, ребята, а я обнаружил здесь что-то интересное», — вероятно, сказал Мендель под оглушительный треск сверчков. Но в те времена его работу никто не заметил. Только в 1900-х годах ботаники всерьез начали изучать его труды, что заложило основы эпохи генетики. Вскоре ученые выяснили, что именно ДНК содержит в себе информацию, которая обуславливает наличие тех или иных признаков, и в 1953 году Уотсон, Крик и их коллеги окончательно сформулировали знаменитую теорию двойной спирали.

Теперь мы знаем, что наследование признаков не имеет ничего общего со смешением геммул. Разумеется, мы получаем нашу ДНК, которая содержит в себе гены матери и отца. Но каждый раз эти гены дают уникальные сочетания, что приводит к различиям между братьями и сестрами. Разнообразие может также обуславливаться мутациями генов: когда наши клетки делятся, иногда они воспроизводят свои ДНК с ошибками (возможно, вы являетесь носителем огромного количества мутаций, которые вы даже не замечаете) Таким образом, эти мутации в сочетании со смешением генов при зачатии лежат в основе изменчивости и соответственно эволюции: некоторые люди рождаются с признаками, которые делают их лучше приспособленными к их окружению, что повышает их шансы на выживание и передачу своих генов будущим поколениям.

Дарвин замахнулся на проблему наследования и, разумеется, потерпел неудачу, но давайте не будем забывать, что он сформулировал одну из величайших теорий в истории человечества — теорию эволюции путем естественного отбора. Ему просто не удалось дожить до того дня, когда последний кусочек мозаики встал на свое место (последний крупный кусочек мозаики, должен сказать — нам предстоит еще очень многое узнать об эволюции).

И разве мысль о том, что даже самые великие умы в истории могли совершать серьезные ошибки, не приносит нам хотя бы некоторое успокоение? Лично меня она очень успокаивает, учитывая то, что до недавнего времени я даже не знал, что авокадо — это фрукт. Я имею в виду, кто мог предположить, что все так получится?