Академическая наука -  против дарвинизма.

 

(Библиография дополнительных источников для классов естествознания в штате
Огайо)

Центр науки и культуры при Исследовательском институте
Исследовательский институт
11 Марта, 2002г.

ПРИМЕЧАНИЕ: В понедельник, 11 марта 2002г., Стивен Мейер (Stephen Meyer) и
Джонатан Уэллс (Jonathan Wells) из Исследовательского института представили
следующую библиографию дополнительных источников в Отдел народного
образования штата Огайо. В приведенных 44 научных публикациях освещен целый
ряд важных научных свидетельств и загадок, на которые эволюционистам
предстоит дать ответ, и которые предлагаются для обсуждения преподавателям и
студентам, изучающим теорию эволюции. Данные публикации представлены не в
качестве доказательств в пользу теории разумного замысла, и не
свидетельствуют о том, что их авторы ставят под сомнение теорию эволюции.

Работники Исследовательского института представили данный аннотированный
обзор публикаций, отражающий их основные тезисы.

Приведенные научные статьи, публикации и монографии были опубликованы в
ведущих журналах по соответствующим дисциплинам. Например, Cell
(молекулярная биология), Nature , Science (общие естественные науки),
Trends in Ecology and Evolution , Annual Review of Ecology and Systematics
(эволюционная биология). Кроме того, в обзоре приведены статьи из известных
университетских изданий (например, Cambridge University Press). В данных
публикациях представлены альтернативные взгляды на тот или иной аспект
неодарвинизма (теории эволюции, которая доминирует в учебниках по биологии),
рассматриваются проблемы теории эволюции, а также приводятся новые важные
свидетельства, которые биологи должны принять во внимание, изучая
происхождение жизни.

Более половины нижеприведенных работ были опубликованы в течение последних
двух-трех лет, остальные вышли в свет в 1990-х годах. Все источники
разделены на 3 основные категории: (а) Вопросы о модели, (б) Вопросы о
процессе, (в) Вопросы о главном: происхождение и природа биологической
сложности. <Вопросы о модели> касаются широкомасштабной геометрии
биологической истории: какое соотношение существует между организмами, и
откуда мы это знаем? <Процесс> - это эволюционные механизмы и связанные с
ними проблемы. Наконец, <биологическая сложность> - это происхождение
сложной биологической информации в организмах.

Вопросы о модели

1. Ying Cao, Axel Janke, Peter J. Waddell, Michael Westerman, Osamu
Takenaka, Shigenori Murata, Norihiro Okada, Svante Pддbo, and Masami
Hasegawa, "Conflict Among Individual Mitochondrial Proteins in Resolving the
Phylogeny of Eutherian Orders," Journal of Molecular Evolution 47 (1998):
307-322.
Многие ученые считают, что молекулярная информация подтверждает
морфологическую информацию в истории происхождения таких групп, как
млекопитающие. Тем не менее, известно много случаев, когда молекулы (такие,
как белки) дают <неверные> или искаженные филогении. В данной работе,
написанной группой исследователей из Японии, Германии и Австралии, отмечено,
что разные митохондриальные белки могут давать различные, иногда даже
противоположные, соединения. В частности, протеин NADH дегидрогеназа (ND1)
свидетельствует о близком родстве приматов и грызунов, но по этим же данным ферунгуляты (ferungulates: парнокопытные + китовые + непарнокопытные + плотоядные) отстоят от приматов гораздо дальше. Это противоречит большинству других  данных, в соответствии с которыми приматы и ферунгуляты - ближайшие
родственники. Авторы делают вывод, что данное аномальное филогенетическое
соединение - <результат не случайной ошибки, а перекрестной или параллельной
эволюции> (с. 321). Они указывают на то, что молекулярные свидетельства
также неоднозначны, как и свидетельства ряда других видов систематики
(например, основанной на анализе анатомических структур).

2. Simon Conway Morris, "Evolution: Bringing Molecules into the Fold," Cell
100 (2000):1-11.

В данной статье Конвэй Моррис (палеонтолог и профессор факультета
геоисследований, Кембриджский университет) указывает на то, что <в вопросе
эволюции органического мира единственное, с чем соглашаются все ученые: <Она
имела место>. В остальных вопросах царит полное разногласие, что на первый
взгляд представляется странным. Тем не менее, Конвэй подчеркивает, что
<наше понимание эволюционных процессов и механизмов далеко не полное> (с. 1)
и <реконструкция филогенеза [эволюционных историй] - это главный вопрос, на
который эволюционистам предстоит ответить. Тем не менее, <конкурирующие>
сценарии зачастую очень противоречивы. И все же, удастся ли нам
воспроизвести истинную историю жизни?> (с. 1). Моррис заканчивает обзор
нынешних проблем эволюционной биологии вызовом:

<если эволюция - это в какой-то мере направляемый процесс, то вновь
открывается спорная сторона телеологии; иными словами, за этим процессом
стоит цель. Не случайно, что интерес к антропному принципу (цель которого -
поиск свидетельств пограничных условий <Большого взрыва> и соответствующих
физических и химических условий, поддерживающих появление жизни)...
распространяется на сферу биохимии и молекулярной биологии (см. Denton,
1998)>.

Конвэй Моррис ссылается на книгу Майкла Дентона Nature's Destiny: How the
Laws of Biology Reveal Purpose in the Universe (Michael Denton, генетик,
Новая Зеландия).

3. W. Ford Doolittle, "Tempo, Mode, the Progenote, and the Universal Root,"
in W. Fitch and F. Ayala, eds., Tempo and Mode in Evolution (Washington, DC:
National Academy Press, 1995), pp. 3-24.
4. W. Ford Doolittle, "At the core of the Archaea," Proceedings of the
National Academy of Sciences USA 93 (1996): 8797-8799.
5. W. Ford Doolittle, "Uprooting the Tree of Life," Scientific American,
February 2000, pp. 90-95.
6. W. Ford Doolittle, "Phylogenetic Classification and the Universal Tree,"
Science 284 (1999):2124-2128.
7. W. Ford Doolittle, "The nature of the universal ancestor and the
evolution of the proteome," Current Opinion in Structural Biology 10
(2000):355-358.

В. Форд Дулиттл - профессор факультета биохимии и молекулярной биологии
университета Далхаузи (Канада), эволюционист, один из ведущих специалистов в
области молекулярной биологии.

В данных трех статьях (статья из Scientific American рассчитана на широкую
публику) Дулиттл утверждает, что недавние открытия в области молекулярной
биологии ставят под сомнение гипотезу Дарвина о едином корне Древа жизни.
Дулиттл пишет: <Таким образом, у нас более нет оснований полагать, что
существовал лишь один вид первой клетки, предшественницы всей современной
жизни (с. 356, статья Current Opinion). Это все равно, что считать Адама и
Еву единственными прародителями человеческого рода>. Дулиттл настаивает, что
биологам следует пересмотреть гипотезу Дарвина о едином Древе жизни.

<Некоторым биологам сама эта мысль представляется невозможной. Как будто мы
не выполнили задачу, которую Дарвин поставил перед нами: выяснить уникальную
структуру древа жизни. Тем не менее, наука делает свое дело. Привлекательная
гипотеза или модель (единого дерева) предполагала определенные эксперименты,
в данном случае - сбор генетических последовательностей и их анализ с
помощью методов молекулярного филогенеза. Результаты опытов свидетельствуют
о примитивности модели Дарвина. Теперь необходимы новые гипотезы, о конечных
результатах которых мы пока и не догадываемся> (с. 95,  статья в Scientific
American).

8. Douglas H. Erwin, "Early introduction of major morphological
 innovations," Acta Palaeontologica Polonica 38 (1994): 281-294.

Каково решение загадки так называемого <кембрийского взрыва> (внезапного
появления основных форм живых организмов в геологической летописи)? Сводится
ли она к несовершенству таксономических методов, являясь следствием
ретроспективной классификации различных биологических групп, которые были
одинаковыми при возникновении? Дуглас Эрвин, палеонтолог из Смитсонского
института (Smithsonian Institution), не согласен с этим. Он утверждает, что
<главная проблема - появление новых высокоорганизованных морфологических
структур, [столь различных форм, как артроподы, мягкотелые и хордовые] а не
высших таксонов, как таковых : Асимметричное возникновение морфологических
новшеств [представленное в кембрийском взрыве] остается загадкой, даже если
бы систематики полностью отказались от классификации живых организмов> (с.
282, 284). Иными словами, появление в Кембрии такого строения тела, как у
артроподов (как бы мы их ни называли) представляет пока неразрешимую
проблему. В данной статье Эрвин рассматривает несколько различных (не
обязательно взаимоисключающих) гипотез.

= Гипотеза свободного экопространства - предположение, что животные начали
размножаться по земле, т.к. было много свободного экопространства -
пригодных для жизни ниш.

= Генетическая гипотеза - высокий уровень мутаций и новые генетические
механизмы.

= Гипотеза развития, согласно которой, <открытие> новых типов клеток и
онтогенетических структур стимулировало быстрые морфологические изменения.

= Наконец, модели <сложных систем>, согласно которым, изначальные взрывы
новых организмов, за которыми следует период стабилизации - это
<естественное следствие сложных систем> (с. 289).

Эрвин не выделяет ни одну из этих гипотез и отмечает, что будущие
исследования, возможно, облегчат задачу ученых, но сейчас невозможно
<сказать что-либо с полной уверенностью, потому что в метазойном [животном]
филогенезе слишком многое остается неясным> (с. 291).

9. Trisha Gura, "Bones, molecules...or both?" Nature 406 (2000):230-233.
В данной статье из журнала <Нэйча> (Nature), одного из двух известнейших
научных журналов мира (второй журнал - <Сайнс> (Science)), анализируются
противоречия биологической систематики. Эта наука занимается исследованием
связей между различными организмами: на основании анатомических признаков
(таких как строение скелета) и на основании новейших открытий молекулярной
биологии (например, в области исследований ДНК или протеинов).

<Когда биологи говорят об <эволюционных войнах>, они обычно имеют в виду
дебаты между дарвинистами и креационистами, которые борются за главенство в
американских аудиториях. Но горячие дебаты идут и среди систематиков. Одну
сторону представляют традиционалисты, которые построили эволюционное древо
на основе исследований морфологических характеристик видов - работа,
продолжающаяся уже несколько десятилетий. Другую сторону представляют
молекулярные систематики, которые убеждены, что лучший способ разгадать
тайны эволюционной истории - провести сравнительный анализ ДНК и других
молекул> (с. 230).

Автор статьи, Гура, объясняет, что молекулярная и морфологическая
систематика часто дают противоречивые результаты, по-разному прослеживая
связи групп организмов. Он также рассматривает решения, которые систематики
предлагают для устранения этих противоречий.

10. Michael S. Y. Lee, "Molecular Clock Calibrations and Metazoan Divergence
Dates," Journal of Molecular Evolution 49 (1999): 385-391.

Дилетанты (а также ученые, специализирующиеся в других областях науки) часто
полагают, что биологам-эволюционистам успешно удалось установить моменты
<расхождения> видов на основании молекулярных данных - и что такого рода
данные служат независимыми подтверждениями эволюционной гипотезы. Так
называемые <молекулярные часы> создают некую ауру аналитической
непогрешимости филогенетических расчетов. В данной статье Майкл Ли
(молекулярный биолог-эволюционист из Квинслэндского университета, Австралия)
объясняет, что в действительности молекулярные часы опираются на априорно
принятое палеонтологическое классифицирование. Таким образом, они столь же
<надежны>, как геологическая летопись и гипотезы, на которых она построена.
Майкл Ли объясняет:

<Ученым необходимо проверить корректность молекулярных часов, а сделать это
можно, лишь полагаясь на данные (хочется надеяться, надежные) геологической
летописи. Нежелательно использовать косвенную проверку часов на основании
дат, полученных в других исследованиях, в которых также задействованы
молекулярные часы (и которые, в свою очередь, также опираются на
геологическую летопись). Это привносит еще больше неясности, потому что
молекулярные гипотезы очень противоречивы> (с. 386).

Ли рассматривает несколько исследований, в которых задействованы
молекулярные часы, и с беспокойством отмечает, что в них использована только
одна точка классифицирования ископаемых. <Создается впечатление, что ни в
одном из этих молекулярных исследований не был проведен критический анализ
геологических данных. Ученые не обращаются к основной палеонтологической
литературе, что очень странно в свете их же заключений, что геологические
данные отличаются ненадежностью> (с. 386). Ли подытоживает свою работу,
призывая с осторожностью относиться к данным молекулярных часов, т.к. они
опираются на палеонтологические данные:

<Некоторые ученые смело заявляют, что модели молекулярных часов практически
безошибочны, но мы не можем всецело полагаться на несколько ископаемых
свидетельств, которые используются в классифицировании, и закрывать глаза на
гораздо более многочисленные геологические данные, которые противоречат
молекулярным оценкам. : Ученым, занимающимся исследованиями с молекулярными
часами, еще надлежит представить ряд строгих критериев, по которым
определяется надежность геологических данных в классифицировании> (с. 389).

11. Michael S. Y. Lee, "Molecular phylogenies become functional," Trends in
Ecology and Evolution 14 (1999): 177-178.

Среди ученых было широко распространено мнение, что <молекулярная
конвергенция> невозможна: т.е. последовательности генов и белков не могли
эволюционировать путем естественного отбора. В морфологических структурах
иногда прослеживаются обманчивые функциональные сходства - обманчивые,
потому что некоторые сходства возникают не ввиду родства, а в результате
адаптации. Молекулярные же данные рассматривались как надежный источник
информации о родстве организмов. Если наблюдалось достаточное сходство,
считалось, что в молекулярных данных прослеживалась истинная (эволюционная)
история, или гомология. Тем не менее, в данном сообщении Майкл Ли
(Квинслэндский университет) объясняет, что <новейшие исследования ставят под
сомнение подобные теории, потому что молекулярная информация, подобно
морфологической, может представлять адаптационные эволюционные изменения> -
т.е. в молекулярных сходствах не всегда представляется истинная картина
развития. Ли обращается к одному из таких исследований:

<... митохондриальный ген цитохрома b указывает на абсурдную филогению
млекопитающих, вне зависимости от метода построения древа. Кошки и киты
оказываются среди приматов, рядом с обезьяноподобными (мартышками и
обезьянами) и полуобезьянами (лемурами, галаго и ночными лемурами, кроме
долгопята). Ген цитохрома b - пожалуй, наиболее распространенный у
позвоночных, что совершенно сбивает с толку> (с. 177).

Ли делает вывод, что <морфологическая и молекулярная систематика, похоже,
имеют гораздо больше общего, чем считалось раньше> (с. 178) - т.е.
сомнительные сходства, всегда тяготившие классическую эволюционную
систематику, вероятно, представляют проблему и в молекулярной систематике.

12. Detlef D. Leipe, L. Aravind, and Eugene V. Koonin, "Did DNA replication
evolve twice independently?" Nucleic Acids Research 27 (1999): 3389-3401.

Репликация генетической информации (ДНК) присуща всем известным организмам.
Системы репликации ДНК бактерий и эукариотов (и архей) имеют функциональные
сходства, но многие составляющие белки соответствующих механизмов
репликации, как ни странно, негомологические. Детлер Ляйпе и его коллеги
(факультет биологии Техасского университета A&M) объясняют это так:

<Репликация ДНК - это неотъемлемая, главная черта клеточной жизни... Потому
удивительно, что белковые последовательности нескольких главных
составляющих механизма репликации ДНК бактерий и археев/эукариотов имеют так
мало общего на уровне, выше уровня основных репликативных полимераз> (с.
3389).

Для объяснения этих фундаментальных различий клеточного механизма Ляйпе и
его коллеги выдвигают предположение, что механизм репликации ДНК независимо
возник в процессе эволюции, по крайней мере, дважды - гипотеза, довольно
нетипичная для неодарвинистов (настаивающих на едином предке). Ляйпе и
коллеги заключают: <Гипотеза о независимой эволюции механизма репликации ДНК
в какой-то мере объясняет странное разнообразие явно не связанных между
собой, гомологичных, но неортологичных и ортологичных составляющих механизма
репликации ДНК бактерий и археев/эукариотов> (с. 3401).

13. Peter J. Lockhart and Sydney A. Cameron, "Trees for bees," Trends in
Ecology and Evolution 16 (2001): 84-88.

Взаимосвязь четырех основных групп пчел (медоносные пчелы, шмели,
Meliponinae и одиночные Euglossini) - это классический пример проблемы,
стоящей перед эволюционным анализом. Локхарт (университет Масси, Новая
Зеландия) и Камерон (Арканзазский университет) объясняют, что <молекулярная
и морфологическая информация указывает на совершенно разные филогенетические
отношения между трибами корзиночных пчел> (c. 84-85). Ученые считают, что
корень этой пока неразрешимой проблемы кроется глубже, чем просто разные
методы реконструкции происхождения пчел. <Разногласия возникают потому, что
анализ последовательностей [ДНК] и морфологических характеристик построен на
разных гипотезах, а не потому, что исследователи пользуются разными
критериями для построения эволюционного древа пчел> (с. 87).

14. David P. Mindell, Michael D. Sorenson, and Derek E. Dimcheff, "Multiple
independent origins of mitchondrial gene order in birds," Proceedings of the
National Academy of Sciences USA 95 (1998): 10693-10697.

Многие ученые считали, что генетическая информация, которую несут
митохондрии - органеллы клетки, содержащие собственные маленькие отрезки ДНК
(в циклической хромосоме, несущей код 37 генов; принятая аббревиатура -
<мтДНК>), - это хороший маркер филогении: исторической связи организмов. Тем
не менее, в ходе данного исследования Дэвид Минделл и его коллеги из
Мичеганского университета обнаружили, что определенная последовательность
мтДНК птиц <имеет множество независимых происхождений... Этот вывод сделан
на основании изучения 137 видов, представляющих 13 классически выделяемых
отрядов>. Это свидетельствует о том (вопреки всем ожиданиям), что, например,
на порядке генов могут отражаться функциональные ограничения. Если это так,
систематика, основанная на анализе мтДНК, как и другие виды систематики,
неверно указывает на сходства. Минделл и его коллеги заключают: <Наше
открытие независимого происхождения определенного гена мтДНК у различных
птиц, а также открытия других ученых независимой эволюции
последовательностей дупликаций мтДНК змей и ящериц ... указывают на то, что
в генных мутациях действуют некоторые ограничения> (с. 10696). Это
значительно затрудняет использование мтДНК для восстановления эволюционных
связей.

15. Paul Morris and Emily Cobabe, "Cuvier meets Watson and Crick: the
utility of molecules as classical homologies," Biological Journal of the
Linnean Society 44 (1991): 307-324.
Ученые, пытаясь восстановить историю жизни, широко используют анализ
молекулярной информации. Многие ученые считают, что она более достоверна и
лишена интерпретативных противоречий, свойственных анатомическому и другим
методам, которые использовались со времен Дарвина. В данной статье Пол
Моррис (теоретик-эволюционист из Гарвардского университета) и его коллега
Эмили Кобэйб (во время публикации статьи работавшая в Бристольском
университете) ставят под сомнение это предположение и отмечают, что
<присутствие похожих или даже идентичных молекул не обязательно указывает на
их общее происхождение> (с. 307). Если молекулярные (как и морфологические)
свойства подвержены серьезным функциональным ограничениям, сходства могут
указывать не на эволюционные связи, а на одинаковые функциональные
требования, с которыми сталкиваются разные организмы. Моррис и Кобэйб
заключают: <Как и в случае анатомической информации, структурные
молекулярные сходства не всегда указывают на эволюционную связь.
Молекулярные сходства во многом зависят от структурных и функциональных
качеств. В изучении белков, возможно, придется продемонстрировать
гомологию помимо идентичности последовательностей> (с. 322).

16. Arcady R. Mushegian, James R. Garey, Jason Martin, and Leo X. Liu,
"Large-Scale Taxonomic Profiling of Eukaryotic Model Organisms: A Comparison
of Orthologous Proteins Encoded by the Human, Fly, Nematode, and Yeast
Genomes," Genome Research 8 (1998):590-598.
Авторы данной статьи работают в сфере биоинформатики. Это расширяющаяся
область науки, в рамках которой проводится компьютерный анализ огромного
количества генетических данных для выявления сходств и различий. В ходе
исследований Мушегин и его коллеги обнаружили, что <разные белки генерируют разные топологии филогенетического дерева> (с. 591), т.е.
некоторые белки могут <неверно> прослеживать эволюционную историю
соответствующих организмов. Например, белок А может указывать на близкое
родство людей и мух, тогда как протеин Б - на близкую родственную связь
людей и нематод. Мушегин и его коллеги отмечают, что следует относиться
осторожно к генетическим и белковым данным, прослеживая эволюционную
историю, т.к. <разные белки приводят к разным топологиям эволюционного
дерева [эволюционным историям]. Потому нельзя выстраивать предположения об
историческом филогенезе на основании одного гена, несущего код белка> (с.
596).

17. Gavin J. P. Naylor and Wesley M. Brown, "Amphioxus Mitochondrial DNA,
Chordate Phylogeny, and the Limits of Inference Based on Comparisons of
Sequences," Systematic Biology 47 (1998): 61-76.
Существует широко распространенное мнение (даже среди
биологов-эволюционистов), что молекулярные данные - в частности, информация
ДНК - отлично подтверждают классические свидетельства (такие, как ископаемые
и анатомические данные существующих видов). Тем не менее, в ходе данного
исследования, проведенного двумя молекулярными систематиками, Гэвином
Нэйлором (зоология и генетика, государственный университет штата Айова) и
Весли Браун (биология, Мичиганский университет), результаты анализа
митохондриальных ДНК (мтДНК) 19 видов животных не подтвердили <широко
принятую филогению хордовых и, в частности, позвоночных> (с. 61). Результаты
данного исследования не сходились с классической схемой, какой бы
аналитический метод ни использовали ученые:

<Мы располагаем большим количеством данных, подтверждающих [ожидаемые]
филогении, потому можно с достаточной уверенностью сказать, что отношения,
выявленные на основании анализа митохондриальных последовательностей, дают
неверную картину соотношений, хотя и подтверждаются анализом на основании
метода максимальной экономии, расстояния и максимального сходства. Неверные
отношения, вероятно, возникают частично в связи с конвергентными сходствами
основ некоторых таксонов. Эти сходства достаточно сильны, поэтому проследить
исторические связи сложно> (с. 61).

Если конвергенция отражается на молекулярной информации <достаточно сильно>
и затрудняет прослеживание исторических связей, то анализ сходств ДНК и
белков открывает истинную историю происхождения жизни - не более чем
классические свидетельства сравнительного анализа.

18. Colin Patterson, David M. Williams, and Christopher J. Humphries,
"Congruence Between Molecular and Morphological Phylogenies," Annual Review
of Ecology and Systematics 24 (1993): 153-188.

Авторы данной работы во время ее публикации работали в Британском музее
естественной истории. Они указывают на то, что широко распространенное
мнение, будто <молекулярная информация подтверждает морфологические данные>
в эволюционных исследованиях, - это лишь миф. <На самом деле, несоответствия
молекулярных древ жизни (полученных из разных источников или с помощь разных
аналитических методов) столь же явные и глубокие, как и несоответствия древ,
предлагаемых морфологами> (с. 153). Авторы публикации заключают, что <как
морфологи, возлагавшие большие надежды на молекулярную систематику, мы
заканчиваем это исследование, отказавшись от радужных надежд. Соответствие
молекулярных филогений столь же надуманно, как и соответствие
морфологических признаков или молекулярных и морфологических признаков> (с.
179).

19. Michael K. Richardson et al., "There is no highly conserved stage in the
vertebrates: implications for current theories of evolution and
 development," Anatomy and Embryology 196 (1997): 91-106.
Несколько десятилетий в учебниках по биологии фигурировали рисунки эмбрионов
разных позвоночных животных, которые, якобы, выглядят практически одинаково
на начальных стадиях развития, и только позже появляются различия в
морфологическом строении. Майкл Ричардсон, эмбриолог из Великобритании, с
группой коллег из разных стран провел исследование эмбрионов позвоночных и
обнаружил, что схемы, приведенные в учебниках (нарисованные еще в 19 веке
немецким эмбриологом Эрнстом Геккелем), ошибочны. Ни на одной из стадий
эмбриогенеза позвоночные не выглядят одинаково: <Широкое разнообразие
морфологических характеристик эмбрионов позвоночных никак не соответствует
представлению о единой филогенетической стадии ... Различия указывают на то,
что, по крайней мере, на некоторые механизмы развития ограничения не
действуют> (с. 91).

20. Kensal E. van Holde, "Respiratory proteins of invertebrates: Structure,
function and evolution," Zoology: Analysis of Complex Systems 100 (1998):
287-297.
Переносчики кислорода, такие, как гемоглобин, являются жизненно важными
белками в организме животных. В процессе переноса кислорода также
участвуют такие молекулы, как медьсодержащий гемоцианин. Тем не менее,
филогенетическое распределение кислородопереносящих молекул представляет
загадку, и его не удается объяснить с помощью современных моделей эволюции
животных. Кенсал фан Хольд (биохимия, государственный университет штата
Орегон) объясняет: <Филогенетическое распределение всей группы белков,
отвечающих за кислородный транспорт, нелегко вписать в существующие модели
эволюции животного мира>. Фан Хольд описывает противоречия, возникающие в
связи с распределением переносчиков кислорода и гипотезами эволюции
животных, и делает заключение, что <нам необходимо гораздо больше данных,
чтоб все части этой головоломки встали на свои места> (с. 296).

21. Kenneth Weiss, "We Hold These Truths to Be Self-Evident," Evolutionary
Anthropology 10 (2001):199-203.
Кеннет Вайс - профессор антропологии и генетики в государственном
университете Пенсильвании. В данной статье он указывает на то, что
значительная часть эволюционной биологии построена на аксиомах -
недоказуемых предположениях - но большинство биологов не готовы это
признать. Он пишет:

<Доминирующая космология в то время, когда вышла в свет книга Дарвина
<Происхождение видов> (1859), опиралась на теологическое предположение, что
вселенная была создана в один момент направленным действием разума. Разум
сотворил роды животных способными к адаптации в условиях окружающей их
среды. Это считалось само собой разумеющейся истиной, не требующей
экспериментального подтверждения. По сравнению с этим, современная биология
построена на строгом, объективном, эмпирическом методе познания, в котором
нет места <принятию желаемого за действительность>. Тем не менее, очень
многие наши работы опираются на аксиомы - общепринятую мудрость или законы
Природы, если вам угодно - истинность которых мы предполагаем, но не можем
доказать> (с. 199).

Вайс заканчивает так: <Здравый смысл призывает нас проверять даже те истины,
которые мы полагаем самоочевидными, и задавать вопрос: допустим, это
неверно - что из этого следует? Нужна ли нам теория эволюционной биологии?>
(Отметьте, что в своих примечаниях Вайс очень скептически отзывается о
креационизме и поддерживает то, что он называет <фактом> эволюции.)

22. Carl Woese, "The universal ancestor," Proceedings of the National
Academy of Sciences USA 95 (1998): 6854-6859.
Современная наука во многом обязана пониманием основ древа жизни работам
микробиолога Карла Вуса (университет Иллинойса). Широко принятое разделение
всех живых организмов на археев, бактерии и эукариотов основано именно на
его исследованиях рибосомной РНК (рРНК). В этой смелой статье Вус выдвигает
предположение, что единое Древо жизни, происходящее от одного общего предка,
которое предложил Дарвин, возможно никогда и не существовало. <Настало время
проверить наши предположения>, - пишет Вус (с. 6855). Трудность состоит в
том, что молекулярные исследования не дают последовательной истории развития
жизни на ранних стадиях. <До сих пор не удалось выявить последовательной
филогении организмов среди множества отдельных протеиновых филогений>, -
пишет Вус. <Филогенетическая несовместимость прослеживается во всем
универсальном древе - от корня до основных ветвей внутри различных таксонов
и между ними, вплоть до главных групп> (с. 6854). Таким образом, если единый
предок и существует, он не был похож ни на один из известных нам организмов.
<Этот общий предок не является каким-то существом или организмом. Это
характеристика процесса определенной эволюционной стадии> (с. 6858). Древо
жизни не имеет единого корня. Скорее, подчеркивает Вус, <мы не располагаем
удовлетворительными и последовательными свидетельствами существования общего
предка> (с. 6855), и биологам пора это признать.

Вопросы о процессе

23. Robert L. Carroll, "Towards a new evolutionary synthesis," Trends in
Ecology and Evolution 15 (2000):27-32.
Роберт Кэрролл - профессор факультета биологии и смотритель отдела
палеонтологии позвоночных при музее Редпас (Redpath Museum), университет
МакГилл (McGill University), Монреаль. В данной статье Кэрролл указывает на
то, что макроэволюционные изменения не являются следствием микроэволюционных
процессов:

<Наши расширяющиеся познания геологической летописи и возможность
производить точное геологическое датирование свидетельствуют о том, что
крупномасштабные модели и ход эволюции не согласуются с предсказаниями
Дарвина, сделанными на основании экстраполяции из современных популяций и
видов... Самая поразительная черта крупномасштабной эволюции - невероятно
быстрое разделение организмов вскоре после их появления, за чем следовали
длительные периоды неизменности основных характеристик строения тела и
образа жизни. Совершенно отсутствуют многочисленные промежуточные формы,
предсказанные гипотезой Дарвина, и продолжающееся разделение основных форм в
морфопространстве в результате адаптационных изменений> (с. 27).

Кэрролл в заключении указывает, что необходима новая эволюционная модель,
которая объясняла бы такие явления, как <необычная скорость анатомических
изменений и адаптации> во время <кембрийского взрыва>, <когда появились
практически все высшие филии [строения тел животных]> (с. 27).

24. Douglas Erwin, "Macroevolution is more than repeated rounds of
microevolution," Evolution & Development 2 (2000):78-84.
Дуглас Эрвин - палеонтолог национального музея естественной природы
(Смитсониан), один из главных критиков гипотезы о том, что микроэволюционные
процессы в достаточной мере объясняют макроэволюционные модели. В данной
статье Эрвин ставит под сомнение общепринятый взгляд на эволюцию и
указывает, что необходимы другие процессы и механизмы:

<Микроэволюция не дает удовлетворительного объяснения удивительного взрыва
разнообразия в конце неопротерозойского-кембрийского периода (Valentine et
al. 1999; Knoll and Carroll 1999). Кроме того, она не объясняет быстрое
появление новых видов строения растений, которое обычно относят ко времени
выходу растений на сушу в девонский период (Kendrick and Crane 1997), за чем
последовало появление большей части основных групп насекомых (Labandeira and
Sepkoski 1993)> (с. 81).

Пропасть между микроэволюцией и макроэволюцией, заявляет Эрвин, налицо: <Эта
пропасть придает эволюции иерархическую структуру - структуру, которая
затрудняет и даже нейтрализует эффекты микроэволюции> (с. 82). Этот вопрос
еще нуждается во всестороннем рассмотрении, заключает Эрвин, прежде чем мы
сможем сказать, что понимаем макроэволюцию.

25. Scott F. Gilbert, Grace A. Loredo, Alla Brukman, and Ann C. Burke,
"Morphogenesis of the turtle shell: the development of a novel structure in
tetrapod evolution," Evolution & Development 3 (2001): 47-58.
26. Olivier Rieppel, "Turtles as Hopeful Monsters," BioEssays 23 (2001):
987-991.
Происхождение черепах, отличающихся особенным строением панциря, давно
представляет загадку для эволюционистов. Скотт Гилберт (эмбриология, колледж
Суортмор) и его коллеги пишут: <Панцирь черепахи представляет классическую
эволюционную загадку: появление значительной адаптационной структуры>. Может
ли появление характерных черт черепах быть следствием постепенных
превращений на протяжении длительного времени, как предполагал Дарвин?
Оливер Риппел, систематик и специалист по рептилиям из музея природы
(Чикаго) говорит: <Биологи-эволюционисты не в состоянии объяснить эти
превращения с точки зрения градуализма> (с. 990). В геологической летописи
первая черепаха появляется внезапно и имеет все характерные черты:
<Появлению Chelonian Bauplan [строения тела черепахи] в ископаемых не
предшествуют никакие переходные формы, и положение черепах среди других
амниотов неясно>, - отмечают Гилберт и его коллеги. <Отсутствие переходных
или промежуточных форм в геологической летописи и, в особенности, сравнение
анатомического строения ископаемых и ныне существующих черепах, предполагает
их внезапное появление>, - говорит Гилберт и его коллеги (с. 56). Таким
образом, черепахи появились не в результате постепенных изменений, как
считал Дарвин. Это отмечает и Риппел в своей теории. (Тем не менее, ни
Риппел, ни Гилберт и его коллеги не объясняют, как могло произойти это
быстрое эволюционное превращение, а лишь отмечают, что проблема нуждается в
дальнейшем изучении.)

27. Scott F. Gilbert, John M. Opitz, and Rudolf A. Raff, "Resynthesizing
Evolutionary and Developmental Biology," Developmental Biology 173 (1996):
357-372.
В данной работе, посвященной необходимости развития новой теории эволюции,
биологи Гилберт (Суартмор), Опитц (университет штата Монтана) и Рафф
(университет Индианы) отмечают, что, хотя неодарвинистская модель была
<значительным шагом вперед>, она не в состоянии объяснить многие важнейшие
феномены биологии:

<... уже в 1970-х гг. многие биологи начали сомневаться в том, что модель
дает адекватное объяснение эволюции. Возможно, генетика вполне адекватно
объясняет микроэволюцию, но мы не наблюдаем, чтоб путем микроэволюционных
изменений последовательности генов рептилия превращалась в млекопитающее,
или рыба - в амфибию. Микроэволюционные изменения - это выживание
сильнейших, но не появление сильнейших. Как отмечает Гудвин (Goodwin, 1995):
<Происхождение видов - проблема, поставленная Дарвином, - до сих пор не
решена> (с. 361).

Авторы данной работы предлагают новую модель, в которой процессы развития
интегрированы в понимание эволюции, и <роль естественного отбора ... играет
менее важную роль. Это лишь фильтр, не допускающий неудачные морфологические
проявления> (с. 368).

28. George L. Gabor Miklos, "Emergence of organizational complexities during
metazoan evolution: perspectives from molecular biology, palaeontology and
neo-Darwinism," Mem. Ass. Australas. Palaeontols. 15 (1993): 7-41.
Джордж Миклос - генетик-эволюционист, работающий в Центре молекулярных
структур и функций при Австралийском национальном университете. В данной
статье Микос поднимает серьезную проблему неодарвинизма. Она звучит уже в
первых шести предложениях работы:

<Распространенная в наши дни версия теория эволюции - неодарвинизм -
построена на изменениях в популяциях, которые основаны на аллелизме вариаций
и движимы естественным отбором. Неодарвинизм объясняет, разве что, изменения
цвета бабочек, но ничего не говорит о том, почему бабочки вообще существуют.
Из данной теории не ясно, почему есть только около пятидесяти основных
строений тел, присущих видам, и она не обосновывает быстрые,
широкомасштабные изменения. Теории недостает связи с эмбриогенезом, потому
она не объясняет эволюцию формы. Модель не отвечает на вопрос, почему
анатомические различия, наблюдаемые между филями в наши дни, практически
такие же, как в момент появления организмов в кембрийский период.
Неодарвинизм ничего не говорит о макромолекулярной и клеточной эволюции в
архейский период, об эволюции путем симбиогенеза, о том, как изменяются
клетки и организмы, и как по мере их эволюции изменяются правила генома> (с.
7).

В первую очередь, Миклос указывает, что масштаб вариаций, к которому обычно
обращаются неодарвинисты в своих исследованиях (например, частотность (или
аллелизм) генных изменений) не имеет отношения к решению проблемы
макроэволюции:

<Аллелизм в естественных популяциях не имеет практически никакого отношения
к пониманию событий, в результате которых появились главные строения тел
животных. Изучение видообразования направлено на периферию эволюции и не
отвечает на главный вопрос - происхождение сложных форм животных> (с. 29).

Неодарвинисты, заявляет Микло, не желают пересмотреть свою теорию и принять
во внимание свидетельства, противоречащие ей:

<Современная модель перенесла теорию эволюции в область математики, откуда
нет пути назад. И вот мы имеем теорию, которая, как я отметил в данном эссе,
совершенно не объясняет механизм эволюционной сложности и появления новых
видов. Если какие-либо данные не вписываются в рамки теории, они просто не
принимаются в расчет. Традиционная градуалистическая модель противоречит
ископаемым свидетельствам, которые указывают лишь на периодические
изменения, за которыми следуют периоды стаза> (с. 29).

Эволюционной теории следует отказаться от неодарвинизма, заключает Миклос, -
тогда ученым, возможно, удастся разгадать тайну, занимавшую Дарвина: как же
появились животные (и растения)? В завершении Миклос пишет:

<Наконец, мы должны признать, что данная парадигма доминировала более
столетия, но эволюция основных сложных структур в истории жизни не имеет
практически никакого отношения к происхождению видов. Предполагалось, что
дорожка неодарвинизма приведет нас от аллелизма вариаций в естественных
популяциях к пониманию строения тел различных фили, но она закончилась
тупиком. Филии происходят не путем явного видообразования. Мы сможем понять,
что же стало причиной появления фили, если обратимся к молекулярной
эмбриологии за объяснением сложных структур, появившихся очень давно от
макромолекул, и суперклеточных комплексов, в результате симбиогенетических
процессов. Именно в молекулярной эмбриологии следует искать суть эволюции> (
с. 34).

29. Neil H. Shubin and Charles R. Marshall, "Fossils, genes, and the origin
of novelty," in Deep Time (2000, The Paleontological Society), pp. 324-340.
Шубин (палеонтология, Чикагский университет) и Маршалл (палеонтология и
молекулярная биология, университет UCLA) указывают на то, что в модели
неодарвинизма необходимо учесть новые свидетельства, которые теория никогда
не предполагала и теперь не может объяснить:

<За последние 25 лет открытия новых генетических данных преподнесли
несколько неожиданных сюрпризов биологам-эволюционистам. Пожалуй, самое
удивительное открытие - необычная степень сохранения основных типов генов и
направляющих взаимодействий на протяжении огромных отрезков времени и
филогении. Во многих случаях эволюционная роль этих гомологичных генов
также сохраняется в организмах, имеющих другое строение тел. Поразительно и
то, что многие гомологичные гены, по-видимому, осуществляют такую же функцию
в структурах с функциональными сходствами, но не имеющими общего
эволюционного происхождения> (с. 325).

Еще одна загадка - <кембрийский взрыв>. <Разрыв между уровнем генетических и
морфологических изменений представляет одинаково неразрешимую проблему и для
генетиков популяции, и для палеонтологов>, - пишут Шубин и Маршалл (с. 335).
Они заключают, что эволюционисты смогут преодолеть <разрыв между
микроэволюцией и макроэволюцией>, обратившись к <механизмам, стоящим за
морфологической вариабельностью> (с. 338).

30. Keith Stewart Thomson, "Macroevolution: The Morphological Problem,"
American Zoologist 32 (1992): 106-112.
Томсон (Оксфордский университет) уже давно разочаровался в неодарвинизме,
который, по его мнению, не дает адекватного объяснения проблемы.
Макроэволюция не поддается объяснению, заявляет он:

<Происхождение новых основных морфологических структур остается нерешенной
загадкой. Кроме того, мы не в состоянии ответить на вопросы о макроэволюции,
в частности, на вопросы, вновь поднятые в последние годы. Это ставит под
сомнение традиционное мнение, что синтетическая теория объясняет все, что
нам необходимо знать об эволюционных процессах> (с. 106).

Хотя большинство биологов-эволюционистов, начиная с Дарвина, представляли
эволюционные изменения непременно постепенными, Томсон отмечает, что <пока
никому не удалось должным образом описать механизм, действующий на уровне
популяционной генетики, благодаря которому происходило бы быстрое накопление
бесчисленных мельчайших фенотипических изменений, делающих возможными
значительные изменения: процесс происхождения удивительной сложности из
неописуемо ничтожного> (с. 107).

31. Bдrbel M.R. Stadler, Peter F. Stadler, Gьnther P. Wagner, and Walter
Fontana, "The Topology of the Possible: Formal Spaces Underlying Patterns of
Evolutionary Change," Journal of Theoretical Biology 213 (2001):241-274.
32. Gьnther P. Wagner, "What is the Promise of Developmental Evolution? Part
II: A Causal Explanation of Evolutionary Innovations May Be Impossible,"
Journal of Experimental Zoology (Mol Dev Evol) 291 (2001): 305-309.
В данных совместных трудах, биолог-теоретик Гёнтер Вагнер (Йельский
университет) и его коллеги указывают на то, что неодарвинизм не объясняет
многие важные биологические явления, и что отношение этих явлений <к
механистической теории эволюционных изменений, как представлено
популяционной генетикой, остается неясным> (JTB, с. 242). Они предполагают,
что неодарвинизм не в состоянии это объяснить, поскольку он построен на
предположении, что всякое эволюционное изменение легко поддается
естественному отбору. Однако линии свидетельств указывают на то, что <эти
плавные превращения - по большому счету, выдумка. Они не помогают понять
фенотипические и генетические состояния> (JTB, с. 242), т.е. многие
эволюционные переходы просто невозможны. Вагнер идет дальше и утверждает,
что мы, возможно, никогда не найдем объяснения многих важных исторических
события эволюционной истории, поскольку условия, необходимые для понимания
этих событий - в частности, генетические условия изучаемых изменений -
возможно, безвозвратно утрачены. Если это так, пишет он, <то невозможно
экспериментально установить, какие точно генетические изменения повлекли за
собой эволюционное развитие> (JEZ, с. 308).

Главный вопрос: происхождение и природа биологической сложности

33. Philip Ball, "Life's lessons in design," Nature 409 (2001): 413-416.
Как можем человек использовать изучение живых структур в усовершенствовании
технологий? Биомиметика - область науки, занимающаяся поиском ответа на этот
вопрос, изучающая живые системы и имитирующая их для решения технических
проблем, с которыми сталкивается человек в аналогичных условиях. Разумеется,
сразу же встают вопросы сложности, как отмечает Филипп Болл (редактор
журнала <Нэйча> (Nature):

<Одно из величайших препятствий, не позволяющих нам в полной мере
воспользоваться преимуществами природных механизмов, - то, что живая природа
устроена просто удивительно. Нет ни одного завода настолько искусно
устроенного, универсального и способного адаптироваться, как клетка> (с.
413).

Поразительное устройство биологических систем вне всяких сравнений; или,
другими словами, оно непостижимо с первого взгляда. Рассмотрим, к примеру,
полет насекомых:

<В частности, насекомым нет равных в полете. Искусным взмахом и поворотом
крыльев они способны поворачиваться в полете под разными углами и направлять
свое движение - такое лишь снится авиамеханикам. Например, насекомые могут
взлетать задом или приземляться вверх ногами. Насекомые нарушают все
<обычные> принципы действия крыла летательного аппарата; создается
впечатление, что пчела невозможна с аэродинамической точки зрения. По сути,
полет шмеля - это полет за гранью устойчивого движения: шмель поднимается в
воздух в определенный момент цикла взмаха крыльями. Поворачивая крыло
параллельно к земле во время движения крыльев вниз и перпендикулярно - во
время компенсирующего взмаха, насекомое набирает энергию благодаря потокам
воздуха, возникающим вокруг краев крыльев. Это открывает совершенно новый
механизм полета, который невозможно вывести из основных принципов, и который
можно использовать для создания уменьшенных летающих роботов для дальнего
зондирования, съемок и планетарных исследований> (с. 414).

Наконец, указывает Болл, инженеры, черпающие знания из биологии, должны
обратиться к микроскопическому миру. К примеру, нам еще предстоит
усовершенствовать производство искусственного шелка - не потому, что мы не
понимаем биохимию или генетику шелкового производства, а потому, что
крепость настоящего шелка - это не только результат его протеиновой
структуры:

<Крепость шелку придает особое переплетение волокон, которое производит
шелковичный червь. Этот процесс еще не до конца понятен; возможно, мы сможем
производить шелк лишь тогда, когда нам удастся создать искусственный
уменьшенный прядущий механизм.

Вот почему биомиметика должна начинаться на микроскопическом и даже
молекулярном уровне. Некоторые чудеса природы довольно доступны и легко
объяснимы с точки зрения физики и инженерии, но для их воплощения в жизнь
нужна точнейшая техника> (с. 416).

В заключении Болл пишет, что горизонты познаний, открытые биомиметикой,
очень обширны и продолжают расширяться:

< глубокое исследование сущности природных механизмов, от слона до
белка, однозначно обогатит идейные возможности конструкторов и инженеров.
Перед ними еще лежит необъятный простор для исследований. Но именно на
молекулярном уровне мы найдем наиболее обширные возможности по мере того,
как структурные исследования и эксперименты с отдельными молекулами
раскрывают механику биомолекул. Если нам и нужно еще напоминание о том, что
нанотехнология должна уделять больше внимания механической инженерии, всем
мельчайшим деталям, вплоть до молекулярного уровня, - оно перед нами. Колесо
природы - вращающийся жгутик бактерии - никогда не было настолько большим;
оно состоит не из твердых, износоустойчивых материалов, и вращается не под
действием электромагнита или вытесняющего поршня. Но оно рациональное,
быстрое, линейное и обратимое. Это урок для нас> (с. 416).

34. Rodney Brooks, "The relationship between matter and life," Nature 409
(2001): 409-411.
Родни Брукс (Лаборатория искусственного интеллекта при Массачуссетском
технологическом институте) - ведущий специалист в области создания систем
<ИИ> (искусственного интеллекта) и <ИЖ> (искусственной жизни). Но в данной
скептически написанной статье Брукс отступает назад, чтоб критически оценить
достижения программ ИИ и ИЖ. Он пишет:

< считается, что неудача постигла обе области, поскольку они не привели к
обещанной грандиозной цели. Все дело в том, что в рамках этих программ не
удалось произвести ни одного механизма, которые были бы неотличимы от живых
организмов. ИИ не удалось даже имитировать самое простое животное, а ИЖ не
может воспроизвести сложность самых простых форм жизни> (с. 409).

Брукс указывает, что нам необходимо проанализировать неудачи этих областей
исследований:

<Мы создаем модели, чтоб лучше понять биологические системы, но эти системы
никогда не работают столь же хорошо, как живые организмы. Ученые достигли
высокого мастерства в воспроизведении жидкостей, различных материалов,
движения планет, ядерных взрывов и всевозможных систем физического мира.
Надо лишь заложить несколько параметров в систему, запустить ее, и она
выдаст точный прогноз о физическом характере смоделированной системы. Но
очень сложно имитировать любые живые системы. Мы часто ошибаемся> (с. 410).

Рассмотрев несколько проблем ИИ и ИЖ (напр., неверные параметры,
недостаточная мощность вычислительной техники, недостаточная сложность
моделей), Брукс обращается к главной трудности: <Возможно, нам не хватает
чего-то основополагающего, что молекулярные биологи пока даже не способны
представить> (с. 410). Он отмечает:

<Чтоб как-то сдвинуться с места, нам, возможно, придется пересмотреть все
наши представления о живых системах, что может перевернуть все понимание
биологии: Что же это за свойство жизни, которое мы не в состоянии
представить себе? Возможно, мы упускаем из вида какой-то аспект живых
систем. Сейчас ученые представляют живые организмы как механизмы, состоящие
из биомолекул. Вполне вероятно, что нам еще предстоит открыть новые свойства
биомолекул или какое-то новое составляющее. Это может быть нечто подобное
открытию рентгеновских лучей столетие назад, что, в конечном счете, привело
к развитию квантовой механике - области, которую нам еще предстоит
исследовать. Принцип относительности также стал открытием двадцатого века и
перевернул все понимание физики. Возможно аналогичное открытие изменит все
наши знания о живых системах>.

35. David W. Deamer, "The First Living Systems: a Bioenergetic Perspective,"
Microbiology and Molecular Biology Reviews 61 (1997): 239-261.
Возможно ли появление живых систем, если отсутствуют средства передачи
энергии от окружающей среды примитивной клетке - процесс, необходимый для
функционирования всех живых организмов? Биохимик и исследователь
происхождения жизни, Дэвид Димер (Калифорнийский университет Санта-Круз),
считает, что современные модели происхождения жизни не отвечают на этот
важный вопрос. Чтоб понять его, Димер предлагает провести мысленный
эксперимент по постепенному превращению первичного <бульона> неживых
химических элементов в более сложные формы, <используя наши знания о составе
живых клеток> (с. 241). Он заявляет, что появление живой системы просто
невозможно, если отсутствуют средства поглощения и превращения энергии. Он
пишет:

<Допустим, на первобытной Земле по чистой случайности возникла целая система
молекул-катализаторов и носителей информации - и возникла на пространстве
достаточно малом для соединения всех необходимых компонентов. Мы можем
имитировать этот процесс в лаборатории: осторожно отделить живую
бактериальную культуру, очистить ее от живых компонентов и ввести в
питательную смесь в пробирке. В пробирке нет ни одной живой клетки, но
присутствуют полные геномы бактерий, с рибосомами, пузырьками мембран,
аденозинтрифосфатом и другими энергосодержащими основами и тысячами
функционирующих энзимов. Опять же, возможно ли появление живой системы в
таких условиях? Хотя Кауфман считает, что это возможно, большинство
исследователей не согласятся с ним: в системе будут происходить лишь
медленные реакции гидролиза, хотя в ней и присутствуют все молекулы,
необходимые для жизни. Дисперсия потеряла высокий уровень порядка, присущий
цитоплазме современных живых клеток. Более того, аденозинтрифосфат
подвергается гидролизу за считанные секунды, поэтому в системе отсутствует
постоянный источник свободной энергии для реакций метаболизма и
полимеризации, необходимых для жизни> (с. 242).

Димер отмечает, что необходим более реалистичный подход к исследованиям
происхождения жизни, и подчеркивает, что инкапсуляция (изоляция от
окружающей среды) является необходимым условием любого протобионта.

36. Michael J. Katz, Templets and the explanation of complex patterns,
Cambridge: Cambridge University Press, 1986.
Понятие <сложность, не поддающаяся снижению> ввел в научную литературу не
Майкл Бихи из университета Лехай (хотя Бихи надо отдать должное за развитие
этого понятия и введение его в широкое употребление). За десять лет до
выхода в свет книги <Черный ящик Дарвина> (Darwin's Black Box)
биолог-теоретик Майкл Дж. Катц из университета Кейс Вестерн Резерв
(Кливленд, Огайо) опубликовал научную монографию в восьми главах под
названием <Образцы и объяснение сложных структур> (Templets and the
Explanation of Complex Patterns, Cambridge University Press, 1986). В данной
работе Катц вводит понятие <сложность, не поддающаяся снижению> в алфавитный
указатель и объясняет его следующим образом:

<Живая природа изобилует сложными системами, возникновение которые очень
трудно объяснить. Ученые дают некоторые полезные объяснения, но системы
настолько разнотипны, что их невозможно свести к меньшим или менее сложным
предшествующим компонентам. Как я отмечаю в главах 7 и 8, этим системам, в
сути их, присуща сложность, не поддающаяся снижению:> (с. 26-27).

Из более полного контекста ясно, что под <сложностью, не поддающейся
снижению> и Катц, и Бихи подразумевают одно и то же явление. Катц пишет:
<Некоторые природные феномены невозможно разложить на более мелкие
компоненты. В данных случаях действует правило, аналогичное правилу <порядок
производит порядок> - <сложность производит сложность>> (с. 90). Катц
описывает это так:

<уникальной чертой организмов являются характеристики формы. Первая из
них - сложность. Клеткам и организмам присуща сложность по всем критериям
формы. Они состоят из гетерогенных элементов, образующих гетерогенные
конфигурации и не способных к самоорганизации. Невозможно перемешать части
клетки или организма и спонтанно собрать нейрон или моржа: для появления
клетки или организма изначально должна существовать клетка или организм с
присущими им сложными формами. Основополагающей характеристикой
биологического мира является сложность организмов, и для появления жизни
необходимы максимально сложные конструкции> (с. 83).

Как и Бихи, Катц поднимает вопрос происхождения жизни и дилемму редуктивного
или натуралистического объяснения сложности даже простейших организмов:

<Организмы, существующие в наши дни, происходят от предшествующих форм -
форм генома и остатков яйца - которые, в свою очередь, происходят от других,
родительских организмов. Но в свете астрономической хронологии эволюции
встает дилемма, где начинается цепочка форм: биолог-эволюционист
предполагает появление организмов при отсутствии изначального организма.
Какими же были эти начальные, неживые формы, и откуда они появились?> (с.
65-66).

Аргумент Катца имеет столько параллелей с аргументами креационистов (таких
как Майкл Бихи, Уильям Дембски и Стивен Мейер), что непосвященный человек
мог бы предположить, что эта работа написана сторонником теории разумного
замысла. (В работе Катца прослеживается еще множество подобных параллелей):

<Принцип самоорганизации не объясняет происхождение структур известных нам
организмов; современные организмы слишком сложны и имеют слишком специфичную
организацию, которая не могла возникнуть спонтанно, в результате простого
случая. <Универсальных законов>, направляющих появление биологических
материалов, недостаточно для объяснения происхождения организмов: невозможно
просто смешать имеющиеся материалы и получить мышь. Появление сложных
организмов имеет ограничивающие условия, в частности, организм может
появиться только от предшествующего ему организма. Это значит, что
организмам - по крайней мере, существующим в настоящее время, -
предшествовали некие другие формы> (с. 65).

37. Claire M. Fraser et al., "The Minimal Gene Complement of Mycoplasma
genitalium," Science 270 (1995): 397-403.

38. Clyde A. Hutchison et al., "Global Transposon Mutagenesis and a Minimal
Mycoplasma Genome," Science 286 (1999): 2165-2169.

39. Eugene V. Koonin, "How Many Genes Can Make a Cell: The Minimal-Gene-Set
Concept," Annual Review of Genomics and Human Genetics 1 (2000):99-116.

40. Jack Maniloff, "The minimal cell genome: 'On being the right size,'"
Proceedings of the National Academy of Sciences USA 93 (1996): 1004-1006.

41. Arcady R. Mushegian and Eugene V. Koonin, "A minimal gene set for
cellular life derived by comparison of complete bacterial genomes,"
Proceedings of the National Academy of Sciences USA 93 (1996): 10268-10273.

42. Scott N. Peterson and Claire M. Fraser, "The complexity of simplicity,"
Genome Biology 2 (2001):1-7.

В данных статьях рассматривается концепция <минимального генома> и
поднимается вопрос: <Каково минимальное количество генов, необходимых для
поддержания клеточной жизни?> (с. 1). Петерсон и Фразер, работающие в
Институте исследований генома (TIGR), который проводил один из двух
международных проектов по расшифровке человеческого генома, указывают на то,
что исследования простейшего из известных живых организмов,
бактерии-паразита Mycoplasma genitalium, свидетельствуют о неожиданной
сложности в основании жизни:

<Треть генов этого минимального генома выполняют непонятную нам функцию -
это важное открытие, которое имеет, по крайней мере, два возможных
последствия. Во-первых, оно ставит под сомнение предположение многих
биологов, что уже удалось в достаточной мере определить и объяснить
основополагающие механизмы и функции, присущие молекулярной жизни. Если мы
не можем понять функции примерно 100 генов простейшей клетки - генов,
необходимых для основных клеточных процессов, - это предположение становится
крайне сомнительным.: Нам предстоит еще проделать огромную работу, прежде
чем мы сможем сказать, что понимаем строение и функции простейшей клетки>
(с. 6).

В конце Петерсон и Фразер отмечают то, что они называют <чрезвычайно
увлекательной> возможностью, в частности, <что многие функции генов
эволюционировали независимо и не единожды со времени появления клеточной
жизни на планете> (с. 7). Юджин Кунин из Национального центра
биотехнологической информации, один из ведущих специалистов в данной области
исследований, отмечает удивительное открытие, что лишь около 80 из
выявленных 250 необходимых генов присущи <всем живым формам> (с. 99). Это
свидетельствует о гораздо большем уровене генетического разнообразия
организмов в их основных функциях, чем предполагалось.

43. Leslie E. Orgel, "Self-organizing biochemical cycles," Proceedings of
the National Academy of Sciences 97 (2000): 12503-12507.
Как произошли основные метаболические циклы, такие как цикл лимонной
кислоты, от небиологических предшественников? Лесли Оргель из Института
биологических исследований Солк, один из ведущих исследователей по вопросам
происхождения жизни, отмечает, что все предположения о спонтанном
возникновении метаболических циклов <имеют одну общую черту: предположение
самоорганизующегося цикла или цепи химических реакций, которая не зависит
прямо или косвенно от генетического полимера> (с. 12503). Иными словами,
молекулы-носители информации, такие как ДНК или РНК слишком сложны, чтоб
начинать с них: для появления первой метаболической системы необходимы были
гораздо более простые условия. Но Оргель скептически отзывается о подобных
предположениях:

<К сожалению, нам неизвестно, чтоб необходимые каталитические реакции
происходили в водных растворах. К примеру, у нас нет оснований полагать, что
какой-либо посредник цикла лимонной кислоты стал особым катализатором
реакции цикла лимонной кислоты. Этому существует простое объяснение:
нековалентные связи между маленькими молекулами в водных растворах обычно
слишком слабые, что делает невозможными крупные и региоспецифические
каталитические реакции [которые необходимы для живых систем]. Мы могли бы
постулировать одну случайную каталитическую реакцию (возможно,
катализированную ионом металла), но постулировать целый ряд реакций - это
уже фантастика> (с. 12504-12505).

Таким образом, существующие предположения о самоорганизации жизни - это
<фантастика> (с. 12506), потому что <приходится постулировать ряд
удивительных случайностей и делать заключение, что все реакции
катализируются одним веществом, а каждый промежуточный продукт образуется в
правильном положении и направлении> (с. 12506). Оргель заключает:

<Новые, способные к репликации полимеры, о которых мы говорили, подобные
нуклеиновым кислотам, образуются путем соединения достаточно сложных
мономерных звеньев макромолекул. Невозможно представить, как они могли
образоваться на первобытной земле. Потому для составления правдоподобной
гипотезы происхождения жизни мы должны прежде найти генетический полимер
более простой, чем РНК, и открыть (скорее всего, добиологический) появления
мономеров. Предположение, что сложные органические молекулы возникают в
больших количествах путем автокаталитического цикла самоорганизации, в
принципе, правдоподобно и объясняет происхождение составляющих мономеров. Я
отметил неправдоподобность предположения, что возникновение сложных циклов
возможно путем самоорганизации, и необходимость дальнейшего изучения
возможностей образования простых циклов> (с. 12507).

44. E. Szarthmаry, "The evolution of replicators," Philosophical
Transactions of the Royal Society of London B 335 (2000): 1669-1676.

В любой дарвинистской схеме происхождения биологического разнообразия
фигурируют репликаторы: системы, которые хранят и в точности копируют
информацию. В то же время, информация передается с некоторой
вариабельностью, что делает возможными адаптационные изменения. В данном
теоретическом анализе Е. Сцартмари (Институт специальных исследований при
Коллегии Будапешта) отмечает, что происхождение репликаторов остается
неясным, прежде всего из-за того, что он называет <парадоксом специфичности>
(с. 1669). Для того чтоб самоорганизующаяся система (такая как
гипотетические аутокаталитические белковые сети Стюарта Кауфмана)
обнаружила не только очень ограниченную и небиологическую наследственность,
она должна содержать большое число различных типов компонентов (т.е.
молекул). Но присутствие большого числа таких типов влечет за собой вредные
побочные реакции: <Происходит это потому, что в простом посреднике всегда
могут возникнуть побочные реакции, стехиометрические и каталитические,
которые нарушают функционирование сети в целом. Если не принимать это в
расчет, на бумаге сеть выглядит хорошо> (с. 1672). Сцартмари пишет:

<Для функционирования этих гипотетических автокаталитических белковых
сетей, по-видимому, необходимо довольно большое количество (n) различных
полипептидных последовательностей (Kauffman 1986). Сразу возникает проблема
побочных реакций на более высоком уровне. В расчетах вероятностей в
отношении подобных систем всегда предполагается, что белок катализирует
или не катализирует необходимую реакцию в системе и не катализирует вредные
побочные реакции. Это явная ошибка. Вновь встает парадокс специфичности -
для существования автокаталитических структур-аттракторов необходимо большое
число компонентных типов (высокое n), тогда как проблема побочных реакций
предполагает малые системы (низкое n). Ученым пока не удалось сколько-нибудь
удовлетворительно разъяснить эту трудность> (с. 1673).

Сцартмари указывает на многочисленные прочие трудности возникновения
репликаторов, такие как (а) необходимость высокоспециализированного набора
строительных блоков и (б) химические трудности, возникающие во всякой
системе стандартной репликации при отсутствии специфичных ферментов.

Рассмотрим (а):

<Есть важное условие успешной репликации всех молекулярных репликаторов:
окружающая среда должна содержать необходимое сырье. Звучит банально, но это
действительно очень важно. К примеру, для репликации РНК необходимы
активированные правосторонние рибонуклеотиды. Можно представить (и даже
синтезировать) зеркальные отражения используемых нуклеотидов. Молекула РНК
не может реплицироваться в смешанной среде, состоящей из лево- и
правосторонних зеркально отраженных нуклеотидов. Это препятствие
добиологической репликации называется <энантиомерное поперечное торможение>
(Joyce et al. 1987). Для репликации необходимо присутствие <правильного>
сырья в среде репликатора. Современные нуклеиновые кислоты находятся в
высокоорганизованной среде - цитоплазме клетки, которую, в большой степени,
поддерживают фенотипические эффекты самих генов с помощью <механизмов>
(Dawkins 1976) или <посредников> (Hull 1980), в которых они находятся и
реплицируются> (с. 1673).

Рассмотрим (б):

<Общий критерий процесса репликации: спонтанное разделение двух цепей
(родительской и дочерней). Цепи соединены водородными связями (также
необходимыми для репликации), поэтому не могут быть слишком длинными, иначе
они бы держались вместе слишком долго. В клетке возможна репликация длинных
участков нуклеиновых кислот, потому что энзимы комплекса репликации также
обеспечивают развертывание нитей, что невозможно в неэнзимных
[добиологических] системах> (с. 1672).

В данном обзоре Сцартмари отлично представил механические трудности
превращения добиологических систем в настоящие биологические.

Discovery Institute's Center for Science & Culture
Discovery Institute, March 11, 2002

 

Материал предоставлен Христианским Научно-апологетическим Центром

www.creation.crimea.com .  
Перевод: Кудалина Юлиана, Павлова Анна, Колосова Екатерина.

Редакция альманаха благодарит нескольких сотрудников биологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова, пожелавших остаться неизвестными, за помощь в редактировании данного текста.