Стратиграфия рвет в клочья креационизм

Хотя большинство биологов смотрит на возражения против теории биологической эволюции с улыбкой, порой и им хочется вставить свою реплику. Часто эта реплика служит катализатором мощного потока гневных комментариев. Вот и мне посчастливилось в одном из обсуждений очередного видео креациониста с «мировым именем» Кента Ховинда, в котором автор вещает о том, что все животные жили одновременно и совсем недавно, написать короткий комментарий, содержавший один вопрос: «Как с точки зрения гипотезы Ховинда объясняется геохронологическая шкала». Я прочитал массу самых разных ответов, ни один из которых не содержал ничего, кроме цитирования текущего выступления Кента. Хотя, нет. Некоторые комментаторы разнообразили свои ответы оскорблениями и ссылками на то, что современная наука лжива и скрывает факты.

Итак, почему же геохронология и стратиграфия рвут в клочья любую гипотезу, в основе которой лежит младоземельный креационизм? Во-первых, что такое — младоземельный креационизм. Это комплекс взглядов на историю Земли, в основе которого лежит утверждение, что Земля сотворена богом около 6-7 тысяч лет назад. Вместе с сотворением Земли были сотворены и все живые существа, какие на ней существуют. То есть, это не метафора, а прямое указание на то, что все виды, так или иначе известные нам как в виде ископаемых, так и непосредственно некогда существовали вместе в одном временном отрезке. Это кратко. Теперь давайте перейдем к фактам.

Историю стратиграфии можно отсчитывать с момента, когда Николас Стено сформулировал свой закон напластования. Тогда была заложена основа, которая не была опровергнута никем до сих пор. Суть ее в том, что те слои, которые в норме расположены глубже, являются более древними, чем те, что лежат над ними. «В норме» означает случаи, когда последовательность слоев не нарушена тектоническими или другими естественными или искусственными процессами, в результате чего слои могут смещаться, перемещаться, а последовательность их нарушается. Сейчас геологи очень хорошо умеют определять такие нарушения. Отдадим им честь, они делают это часто без всяких мыслей о теории эволюции и научились делать это вообще еще до того, как вышла книга «Происхождение видов...».

А вообще, вопреки обвинительному заявлению Ховинда о том, что стратиграфия подделана в угоду теории эволюции, основные геологические эпохи были выделены опять же раньше, чем сэр Чарльз Дарвин выпустил свою знаменитую книгу.

Собственно, Дарвин-то был знаком с тогдашним положением дел в этой области и использовал эти знания по назначению. Собственно, потребность объяснить геохронологическую последовательность привела знаменитого Жоржа Леопольда Кювье к тому, что он предложил т. н. теорию катастроф. Иначе, как противник изменчивости видов, Кювье смену ископаемых организмов во времени объяснить не мог. Напомню, что Кювье умер в 1832 году. До публикации труда Дарвина оставалось 27 лет, а сам Чарльз в это время еще путешествовал на «Бигле». Таким образом все обвинения в предвзятости и подтасовке фактов в пользу теории эволюции со стратиграфии и геохронологии приходится снять. Конечно, пристального внимания стратиграфии долго не уделялось. Лишь во второй половине 19 века началось ее бурное развитие и приведение в систему всех накопленных знаний. Тогда, кстати, и распределили названия геологических эпох.

Что же показывает стратиграфия и почему она с легкостью обезоруживает любого младоземельца? Как я уже и говорил, стратиграфия показывает неоднородность строения осадочных пород, которая выражается в существовании ясно выраженных слоев. Более молодые слои лежат поверх более старых. Это крайне очевидный факт. Вроде бы, ничего особенного. Но еще Уильям Смит, составитель первой геологической карты Англии, указал, что существуют некие общие признаки для слоев определенного возраста (читай — положения в последовательности). В качестве таких признаков он использовал ископаемые останки и показал, что НИКОГДА останки из более глубоких слоев не соседствуют с таковыми из выше лежащих. Конечно же, мы говорим о нормальном, не нарушенном залегании. О том, как это может быть нарушено, я уже говорил.

Во времена Дарвина историю жизни на Земле знали вниз до кембрия включительно. Что было до того — оставалось загадкой. Но уже тогда было очевидно, что нет никакого смысла искать рядом с кембрийскими ископаемыми любые другие, характерные для других периодов. Впрочем, рядом с ископаемыми любого периода не найдешь ископаемых из другого. Безусловно, смена флор и фаун не была молниеносной, а происходила относительно нескоро, поэтому иногда, все же, в нижних отделах одного периода все еще можно встретить останки организмов из предыдущего.

Некоторые организмы успешно переживали несколько периодов (как пресловутые трилобиты, просуществовавшие с кембрия аж до конца перми). Но в таком случае мы встречаем не один и тот же вид, а множество видов и даже семейств, постепенно приходящих на смену друг другу. В нижних отделах кембрия еще можно обнаружить дальних потомков тех видов, которые населяли Землю в венде. Но это уже совсем другие виды. Те же трилобиты подавляющим большинством семейств вымерли уже к карбону (каменно-угольному периоду) и лишь одно семейство (в количестве одного вида) дожило до пермского периода.

А почему, спросите меня, я так привязался к трилобитам? Да просто очень удобные мне далее товарищи. Чтобы представить себе место трилобитов в экосистемах, можно достаточно точно сравнить их с современными морскими ракообразными. А тут и крабы, и омары, и лангусты, и креветки, и прочие морские пауки и раки. В общем, трилобиты в свое время занимали примерно то же место, какое занимают сейчас выше названные членистоногие (насекомых и паукообразных в морях не водится), а меростомовые обособились от трилобитов и прочих членистоногих уже в кембрии и до наших дней едва дотянули в лице мечехвостов, потому особой роли в экосистемах не играют.

Так вот, как говорят биологи, трилобитовые и современные ракообразные имели сходные экологические ниши. Если так, то и обитали они в сходных условиях. Тогда, исходя из гипотезы младоземельного креационизма, мы должны ожидать обнаружить современных ракообразных либо непосредственно рядом с трилобитами (или наоборот), либо в слоях одного геологического возраста. К слову, возраст слоев может быть определн в относительной шкале, принятой в геологии и палеонтологии, не только по ископаемым организмам, но и характеру минералов, по типу ископаемых почв и т. д. Конечно же, играет свою роль и абсолютная датировка радиоизотопными методами, которые так «любит» Ховинд.

Краткое отступление.
Почему относительная шкала нужнее и полезнее? А вот почему. Нам гораздо важнее знать не то, сколько миллионов лет назад произошло событие в истории жизни, а то, когда оно произошло относительно других событий. Какая информация будет полезнее:

• скелетная революция произошла около 542 миллионов лет назад.
• Скелетная революция произошла на границе эдиакарского и кембрийского периодов.

Лично мне, знающему характерные особенности венда (эдиакария) и кембрия гораздо больше скажет вторая фраза. Первую я приму во внимание, чтобы оценить временные интервалы и только. А вот вторая фраза будет источником множества следствий.

Радиоизотопное датирование же имеет свои пределы разрешения и свои ошибки. Причем, чем больше определяемый возраст, тем более существенными могут быть ошибки, возникающие как из-за загрязнения и неправильного взятия проб, так и от неправильной калибровки. К слову, кроме РИА существуют и другие методы абсолютного датирования. Но в общем, все методы такой датировки показывают сходные результаты и говорят о том, что, например, уже 600 миллионов лет назад на Земле жизнь расцетала.

Ховинд же использует единичные сообщения, которые относятся как раз к уже описанным ошибкам. Конечно, такие ошибки никуда из научных результатов не удаляются и, в общем-то, доступны. Это очень полезная информация, помогающая улучшать методы датирования.

Так вот, возвращаясь к теме, если предположить, что трилобиты и современные ракообразные обитали в одно время, почему же мы не находим их останки либо рядом, либо в слоях одного возраста? Можно выкрутиться и сказать, что они обитали в разных частях Земли. Но и это не проходит. По всей Земле трилобиты служат руководящими ископаемыми своих геологических эпох. Но нигде не найдено ни единого отпечатка или другой фоссилии, которую можно было бы определить, как что-то из современного. И почему вообще ракообразные пережили трилобитов?

Надо сказать, что такая ситуация имеет место быть с любыми другими парами. Адом с аммонитами не встречаются современные моллюски, рядом с динозаврами — современные млекопитающие, рядом с девонскими панцирными рыбами не находят кости и черепа современных, а в слоях венда вы никогда не обнаружите ни единого признака ни одного существа, которые повсеместно встречаются, начиная с кембрия.

На этот вопрос у Ховинда нет ответа. Впрочем, нет его и не у одного креациониста-младоземельца. А стратиграфия и геохронология рвут в клочья не только младоземельцев, но и всех креационистов-абсолютистов, которые требуют толковать библию буквально.

В качестве заключения:
Безусловно, спор с креационистами не имеет никакого смысла. Любая аргументация этих товарищей без особого труда опровергается. Правда, они дают хороший повод для отвлеченного применения знаний. Иногда написать пару комментариев и задать неудобные вопросы стоит, все же. Хотя бы для того, чтобы убедиться, на сколько наука опередила сама себя, ведь аргументация креационистов до сих пор волочится на уровне науки начала 19 века.

Еретическое эволюционное

Исходя из написанного ниже, я могу показаться еретиком, отступающим от основ эволюционной теории. Однако, как мне кажется, нужно изложить одну мысль, которая меня терзает и изводит уже не первый месяц.
Проблема: в каждый момент времени на Земле существует множество разнообразных флор и фаун, а также множество их существовало в предшествующие эпохи. Так или иначе, но каждые из этих предшествующих флор и фаун вымерли в свое время, замещаемые и вытесняемые новыми, более прогрессивными. Так вот это меня и заинтересовало. И снова, вероятно, я не скажу ничего нового для тех, кто сведущ в биологии и экологии в ее чистом виде.
Флоры и фауны никогда отдельно друг от друга не существуют, это бессмысленно в своей сути. И те, и другие всегда и во все времена были тесно связаны и зависимы друг от друга, образуя биоценозы, сообщества со своей уникальной структурой и системой внутренних связей, направлениями потоков вещества и энергии. Это основы основ экологии. Чем разнообразнее эти связи, чем их больше, тем выше устойчивость сообщества, тем больше, так скажем, его буферность, то есть - способность сопротивляться внешним негативным воздействиям. Другими словами, чем выше биоразнообразие в сообществе, чем уже экологические ниши, занимаемые его членами, тем более высокой буферностью будет обладать это сообщество.
Однако биоразнообразие - неоднозначное понятие. Сообщество может содержать десяток видов, занимающих одну эконишу, потребляющих один и тот же ресурс, а другие оказываются мало или вовсе не востребованными. Может быть и другая ситуация: в сообществе максимально наполнены экониши и на каждую из них претендует пара-тройка видов. Каждый доступный ресурс используется с максимальной возможной эффективностью.
В первом случае сообщество окажется уязвимым ввиду низкой буферности перед негативным воздействием, во втором - наоборот, будет устойчиво и сможет более длительный период сдерживать негативное воздействие, часто, ценой выпадения некоторых звеньев. Но, так как этих звеньев достаточно, то потеря одного или двух из них не ведет к критической ситуации и не нарушает общей структуры. Для сообществ первого типа потеря одного звена может стать фатальной, так как на любом из его звеньев жестко завязано все функционирование сообщества.
Сообщества, внутри которых поддерживается идеальный или почти идеальный баланс, называются климаксными и условно могут существовать неограниченно долго даже при том, что периодически будут происходить сукцессии и смена членов сообщества. Такое сообщество можно назвать динамически устойчивым, если все изменения в нем цикличные.
А теперь - к чему такое длинное введение в экологию: если рассматривать в ретроспективе смену флор и фаун (а, следовательно, сообществ), то вполне логичным кажется вывод о существовании такой формы естественного отбора, которая работает над целыми сообществами, минуя и оставляя вне поля своей деятельности отдельные организмы и их популяции.
Вполне возможно, что это эволюционная ересь, но, как мне кажется, такие подходы существуют и никак не противоречат основам концепции естественного отбора. В самом деле, если сообщество представляет из себя систему со множеством внутренних связей, реагирующую на внешние воздействия, то на определенном уровне абстракции оно может быть представлено, как некая условная единица отбора. Разнообразие, необходимое для работы отбора, обеспечивается тем, что в разных локусах биоценоза существуют различные группировки организмов, занимающих примерно одни и те же экониши.
Можно говорить о том, что любому организму, являющемуся членом сообщества, выгодно сохранение существующего биоценоза, так как он обеспечивает этот организм условиями для существования. А мы же помним, что любое эволюционное изменение фактически никому не нужно и добровольно никогда не происходит. Эволюция - процесс вынужденный и весьма затратный, а эти самые затраты никому не нужны. Поэтому каждый член сообщества стремится минимизировать действие дестабилизирующего («шатающего») фактора. Для этого требуется сохранять и даже увеличивать буферность сообщества. А это возможно лишь увеличением количества внутренних связей и направлений потоков вещества и энергии.
Внешние для сообщества факторы, таким образом, постоянно испытывают каждый локус сообщества на устойчивость, давая возможность каждому проявить себя. Те локусы, которые при данных конкретных условиях показывают большую устойчивость (читай - буферность, так как абсолютно устойчивых сообществ нет и не будет, и каждое из них рано или поздно может быть уничтожено), получают преимущество и возможность расширить «зону покрытия». Если же локус не отвечает требованиям, он постепенно деградирует и замещается другим, более «жизнеспособным».
Пойду дальше и выскажу мысль о еще большей ереси: вся эволюция отдельных организмов в значительной степени подчинена не интересам популяции и вида, а интересам того сообщества, биоценоза, в которых он обитает. И чем дальше заходит образование внутренних связей члена с сообществом, тем более зависимым от биоценоза становится вид. Со временем вид уже невозможно отделить от сообщества и перенести в радикально отличающееся другое. Перемещения возможны лишь между отдельными локусами. В крайнем случае перемещение возможно между сходными, близкими по структуре сообществами, где находится ниша для вида, максимально сходная с прежней.
А что же сукцессии? А сукцессии - это вполне закономерные смены сообществ, что является частью их нормального состояния. Часто сукцессии даже увеличивают буферность сообщества, а в других случаях сукцессии приводят сообщество путем закономерной замены одних членов другими к состоянию климакса. Условно этот процесс можно считать одной из адаптаций на уровне биоценотического отбора.
Вот такая эволюционная ересь. Теперь можно ругать и анафемствовать.

Предлагаю подумать за биологию

Вот такая интересная тема: общественные насекомые. Кажется, все мы с ними знакомы. Осы, пчелы, шмели, муравьи, термиты – все это мы знаем с самого детства. Оставим вопрос об уровне ассоциации такого сообщества и о том, как в них осуществляется регуляция, хотя и эта тема не менее интересна. Хочется поразмышлять о том, почему вообще получилась такая история – образование сообществ насекомых. Насколько я знаю, подобной организации не наблюдается более ни у кого. Отличительной особенностью общественных формаций у насекомых является подавление функции размножения у обслуживающего персонала. Причем, замечу, что отличились на этом поприще перепончатокрылые. У них явление общественности распространено, пожалуй, наиболее широко, а подавление половой функции достигло крайних форм. Напомню, что у пчел, ос, муравьев, шмелей основная масса населения – неспособные к размножению самки. Самцы выращиваются отдельно и специально. Коротко об устройстве такого сообщества: как правило, в нем имеется одна самка-матриарх, способная давать потомство, управляющая всем остальным населением (опять же, оставим тонкости регуляции в стороне). Все остальные так или иначе работают на обслуживание матриарха, которая не способна на самообслуживание, так как ее задача – поддержание и увеличение численности колонии. Периодически колония выращивает половозрелых самок и самцов, которые разлетаются, спариваются и могут основать собственные колонии. А подумать я предлагаю вот о чем: какое преимущество имеет такая организация перед одиночными насекомыми? Те же перепончатокрылые являют и множественные примеры одиночных насекомых, а термиты – ближайшие родичи тараканов, например. Но даже не это главное. С точки зрения наследственности получается, что весь, скажем муравейник или термитник (осиное или пчелиное гнездо) представляет из себя генетически полностью однородную массу. Никакой существенной разницы между генотипами рабочей особи, солдата или выращенных самок и самцов попросту нет. Тем более не ясно, какое преимущество в этом отношении дает подавление половой функции у основной части населения колонии. Безусловно, можно подумать о том, что выстроенная вокруг матриарха защита, система обеспечения гарантируют выживаемость ее самой и ее потомства. Кажется, это снимает проблему. Но только на первый взгляд. Задача любой особи – продолжение во времени своего генотипа, а задача каждого генотипа – максимально расширить зону присутствия. Точнее, даже не генотипа, а репликатора. Формально колония общественных насекомых эту функцию исполняет. Она постоянно расширяет занимаемую территорию, увеличивает количество особей. Но на деле весь «рабочий» генотип не выходит за пределы камеры матриарха. Изредка самцы и самки вылетают из гнезда и репликаторы получают возможность выполнить свою функцию. Но самки и самцы защищены не более, чем одиночные насекомые, но даже более уязвимы, так как лет у общественных насекомых происходит массово. Смертность среди них огромна и превышает таковую у одиночных насекомых. Количество тех, кому не удалось найти пару, тоже достаточно велико. У общественных насекомых полно и внешних врагов, и гнездовых паразитов, поэтому редко приходится говорить о выживаемости всего потомства матриарха. Генетическое разнообразие также не велико. Вот и возникает вопрос, а чем же на самом деле выгодна общественная организация у насекомых?

Первые на земле

Снова неклассическая теория эволюции. И слово «земля» написано со строчной потому, что речь пойдет именно о первых сухопутных животных. В данном случае, о позвоночных. У них, кажется, судьба сложнее. Если беспозвоночные пришли на сушу раньше, возможно, через стадию почвенных обитателей и после этого обосновались на поверхности (скорпионы, кстати, изначально были водными обитателями), то с позвоночными история оказалась более запутанной. Правда, в начале и середине 20 века так не казалось.
Сначала была всем очевидной и очень привлекательной мысль, что сухопутные позвоночные произошли от двоякодышащих рыб, кои до сих пор встречаются и демонстрируют чудеса своего образа жизни (илистый прыгун в помощь). Позже пришлось от этой версии отказаться. Не было никаких явных или косвенных доказательств, кроме исключительно функционального сходства.
Следующими и теперь уже прочно укрепившимися на этой роли (в качестве предков наземных позвоночных) стали кистеперые рыбы из которых до наших дней дожили целаканты (они же — латимерия). Тут стоит сказать, что целаканты сами по себе не были предками земноводных, но являются родственной группой этих самых предков.
Помните, я рассказывал о каменно-угольном периоде? Так вот в конце девона (предшествующий карбону период) начали складываться условия, способствовавшие началу «гонки вооружений» среди нескольких групп кистеперых. Вряд ли это сделала только одна группа. Скорее всего, разные варианты адаптаций выработали разные группы. Сильная эфтрофизация (обогащение органикой и снижение количества доступного в воде кислорода) однозначно потребовала от рыб выработать возможность дыхания атмосферным кислородом. Для этого потребовался новый орган, который мог бы вмещать воздух. Рыбы обзавелись особым выростом в передней части пищеварительного тракта. Сейчас это образование называется плавательным пузырем. Но таковым оно стало позже. Для рыб, обитавших в условиях недостатка кислорода возможность дышать атмосферным воздухом стала спасением.
Но и тут не все столь однозначно. Вполне возможно, что к земноводности рыб привел не только недостаток кислорода, но и недостаток питания. Рипидистии, которые, вероятнее всего, являлись предками земноводных, были хищниками. А на суше к тому моменту уже имелась развитая фауна членистоногих, которые освоили эту среду гораздо раньше. Разнообразить свою диету новым видом пищи — хороший повод для того, чтобы совершить эволюционный рывок. Вот тут школьный учебник тоже делает рывок и описывает идиллическую картину выползающих на берега водоемов рыб, которые через некоторое время чудесно превращаются в первых земноводных, уже бодро ползающих среди корней огромных плаунов.
Помню хорошо вот эти рисунки:






Ихтиостега, которую с давних пор прочили в первые сухопутные позвоночные, принадлежала к лабиринтодонтам и преподнесла палеонтологам сюрприз. Дело в том, что останки ихтиостеги и родственного ей вида — акантостеги находили вместе с останками пресноводных рыб (руководящей тут может быть пресноводная акула ксенакант), что никак не вяжется с гипотезой о сухопутности этих двух видов. Несколько позже вдруг стало ясно, что у ихтиостеги и ее родственника имелись внутренние жабры. Да, именно такие, какие имеются у рыб, а еще позже, при тщательном изучении найденных останков (полных скелетов с передними конечностями не найдено) было установлено, что конечности этих лабиринтодонтов просто не в состоянии были поддерживать тело на суше, да и сочленение этих конечностей с телом оказалось типично рыбье, то есть, конечность была плавательной. Вот такой оказалась ихтиостега после основательной работы по изучению скелета: Можно с натяжкой сказать, что это была очень, очень и очень крутая рыба.





В данном случае приведено сравнение со скелетом кистеперой рыбы.

Все вместе это позволило сделать обоснованный вывод, что первые земноводные (если их так можно назвать) были водными жителями (точнее — пресноводными), были покрыты чешуей, как рыбы и имели развитые жабры и примитивные легкие. Охотились на мелководье на небольших рыб. По-видимому, конечности у таких животных появились не для того, чтобы выползать на сушу, а для того, чтобы перемещаться по дну, когда, например, водоем сильно мелел. Чуть позже обнаружилось, что с помощью конечностей такого типа можно худо-бедно переползти по суше в другой водоем. В общем, появление четырех конечностей и выход на сушу между собой оказались не связаны никак.
Масла в огонь подлил найденный в 2004 году Тиктаалик (он же Tiktaalik roseae). Сначала его посчитали очень примитивным земноводным. Но, как всегда, после тщательного изучения (помните, «...наш спектральный анализ показал...») все же установили, что это очень продвинутое существо. Еще не земноводное, но уже и не рыба. Вот это была крупная победа эволюционной теории. Тиктаалик обладал смешанными признаками и рипидистий, и следующих за ним лабиринтодонтов, как и полагается переходной форме в самом лучшем ее виде. И все же, чтобы навести порядок, тиктаалика считают рыбой. Тогда же, в девоне, на арене появились несколько групп стегоцефалоподобных кистеперых. Все они предложили очень сходные варианты решения проблемы. Вот один из интересных обитателей того времени — пандерихт — очень продвинутая рыба с многими признаками земноводных и они еще долго существовали вместе с настоящими тероподами.


И только после длительного периода почти полностью водного образа жизни, первые тероподы (четырехногие) стали несколько смелее осваивать сушу. На тот момент уже не осталось никаких других групп, способных конкурировать с ними по эффективности приобретений, либо они находились в упадке и так и остались в виде ископаемых. С этого момента началось триумфальное шествие земноводных, завершившееся появлением рептилий. А об этой истории мы уже начали говорить несколько раньше.

Против случайной сборки

Давайте вернемся к теме абиогенного синтеза. Напомню, что гипотеза абиогенеза говорит о том, что появлению жизни предшествовал длительный этап химической эволюции, что привело к появлению биогенов: белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот. Эти биогены впоследствии и дали начало органической жизни. Не имеет в данном случае особого значения, что именно было первым - белки или нуклеиновые кислоты, например. Гораздо важнее, что существует аргумент, который призван показать несостоятельность гипотезы абиогенеза. Как правило, его формулировка такова: шансы формирования даже простой молекулы белка составляют 1 к 10¹¹³. При этом за молекулу белка принимается обычно конкретная молекула с конкретными свойствами и выполняющая определенную функцию в биологической системе. Часто сюда привлекаются ферменты со специфическим субстратом. То есть, если исследовать вероятность сборки молекулы белка инсулина, состоящего из 51 аминокислотного остатка, то получается, что даже у такого белка количество комбинаций просто огромно: 77535155627160 (если я верно применил формулу количества сочетаний из n по m). И это для простого белка. Белки, состоящие из сотен аминокислотных остатков имеют, кажется, еще больше вариантов последовательности. В органической химии есть такое правило - правило Марковникова. Визуально оно изображается так:
 
Читается так: в реакциях присоединения по двойной связи электрофильная частица присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода. Соответственно, нуклеофильная - к наименее гидрогенизированному (левая часть картинки). При других условиях (заместители с сильными акцепторными свойствами) присоединение идет наоборот, либо же в условиях присутствия сильного окислителя. Этому правилу следуют все без исключения соответствующие реакции в органической химии. Также существует множество других правил, которые определяют, каким образом происходят реакции. Например, замещение в бензольных кольцах при наличии заместителей. Замечу, что никому не придет в голову объяснять наличие таких закономерностей наличием сверхъестественного. В данном случае работают простые принципы. Такая же ситуация имеет место быть и вот в таком случае:

В молекуле этана (следующего за метаном углеводорода) атомы водорода у разных атомов углерода не находятся друг напротив друга, как может показаться из схемы строения молекулы (вторая часть рисунка), а вся группа СН₃ повернута на определенный угол, что соответствует минимальной потенциальной энергии системы. Сделать это вынуждает взаимодействие одноименных зарядов, которые, как мы знаем, отталкиваются. Так как атом углерода на связи С-С свободно вращаются, ничто не мешает им развернуться так, чтобы снизить внутреннюю энергию всей системы. Собственно, подвижность по связям С-С и является причиной существования конформеров - молекул одинакового химического состава, с одинаковой последовательностью атомов, но с разной формой. Если помните, белки являют собой прекрасный пример конформаций с разными свойствами, когда одна и та же молекула в разных конформациях проявляет совершенно разные функциональные особенности. Как видите, в природе, на уровне молекул существую фундаментальные законы поведения и взаимодействия. Я показал два самых простых, которые все встречали в курсе средней школы. Каждый из таких законов определяет не только характер взаимодействий, но и их результаты, а также дает ключ к понимаю такого процесса, как самоорганизация. Никакой синтез молекул не является случайным перебором комбинаций. Скорее - это подбор составных частей, как кусков мозаики. Все они отлично подходят друг к другу при правильной последовательной сборке. Скажем, взаимодействие между нуклеотидами никогда не пойдет против правила комплиментарности, а аминокислотные остатки в молекулах белка будут образовывать между собой водородные и дисульфидные мостики только при наличии такой возможности. В противном случае ничего подобного не произойдет. Если в какой-то момент в молекуле белка оказались аминокислоты, способные образовывать водородные связи между собой, молекула с большой долей вероятности перейдет ко вторичной структуре. Как только появится достаточное количество аминокислотных остатков, способных к образованию дисульфидных связей, с гидрофобно-гидрофильным и ковалентным взаимодействиям, молекула опять же с высокой вероятностью свернется и приобретет третичную структуру. И тут ключевую роль будет играть возможность образования конформеров. Одна и та же исходная молекула может свернуться несколькими способами. И взаимодействия внутри молекулы будут происходить не случайно, а по вполне определенным правилам. Как это выглядит на практике? Если мы рассматриваем появление в истории такой молекулы, как полинуклеотид или полипептид, то нужно понимать, что любая, даже случайная для нас последовательность нуклеотидов или аминокислот уже имела определенную конформацию и, вероятно, обладала какими-то свойствами. Даже если случайно собравшаяся молекула никаким свойствами не обладала, рядом могли появиться сотни других молекул, более функциональных. Нам сейчас известно, что множество белков с разными аминокислотными последовательностями выполняют сходную или одну и ту же функцию. Это как минимум странно, если мы принимаем гипотезу ID (intelligent design). В данном случае перед нами пример нерациональности, проявляющейся в том, что логично под каждую функцию создать один-два соответствующих белка (других молекул) и оснастить ими все живые организмы, но на практике этого не наблюдается. Многочисленные группы организмов вырабатывают свои, часто уникальные белки для выполнения сходных функций. Неизвестно точно, были ли белки первичны, или же первыми были полинуклеотиды. Возможно, появились они одновременно и после этого началась их совместная эволюция, либо же белки стали матрицами для формирования РНК или же РНК стала матрицей для белков. И тот, и другой варианты правдоподобны. Но, как когда-то уже мы говорили, РНК гораздо лучше соответствует критериям самостоятельной молекулы. Сейчас очень популярен метод «пробирочной эволюции», который предполагает получение множества разнообразных РНК в лабораторных условиях и отбора тех из них, которые обладают определенной функциональностью. Таким образом получены рибозимы с самыми разными свойствами, катализирующие множество процессов. А не так давно (Levy and Ellington 2003) были найдены дезоксирибозимы - молекулы ДНК с каталитическими свойствами. Логичный вопрос, если вернуться к началу: почему, находясь на уровне отдельных молекул, мы допускаем закономерность происходящих реакций и других взаимодействий, но смещаясь на уровень их функциональности, не можем сделать то же самое - допустить, что образование биополимеров (белков и полинуклеотидов) могло проходить вполне закономерно, а отбор на этой стадии был направленным в сторону оптимизации системы (молекулы и ее потенциальной энергии)? К сожалению, этим страдает вся концепция ID. Таким образом, можно подвести достаточно основательный фундамент под гипотезу абиогенеза и свести на нет очередной аргумент сторонников ID о случайной сборке «Боинга на свалке деталей самолетов или часов на свалке часовых деталей».

Пояснительная зарисовка

Легенда такова: - Белые узлы показывают место и условное время иррадиации вида-предка. - Красные прерывистые линии - вероятное происхождение некоего вида (не установлено точно, но известно, что принадлежит к данному таксону). - Красные узлы указывают на терминацию вида (вымирание). - Сплошные черные линии показывают примерное время существования вида. - Поперечные широкие линии - условные временные срезы.

То есть, что мы видим на картине? А одном временном срезе вместе присутствует множество видов и форм. Установить их происхождение возможно только одним способом - сделать следующий срез, в котором снова содержится множество видов. Сопоставив признаки этих видов и их динамику, можно с определенной долей вероятности судить о связях «предок-потомок». Однако вместе с потомковыми формами одновременно могут быть найдены и предковые. Скажем, одна из ветвей, близкая к предку, существует одновременно с новыми. Это несколько усложняет задачу, так как эти старые формы (назовем их реликтами) могут натолкнуть на мысль, что никакой иррадиации не произошло, а сопутствующие формы - это виды другой ветки. Часто бывает и так, что в очередном срезе уже имеются виды-потомки (в числе нескольких), а ветка реликтового вида только еще претерпела иррадиацию. Как итог, мы имеем несколько видов с прогрессивными чертами и одновременно с ними несколько видов, близких к реликту. В этом случае выделить веер потомков реликта проще и проще выяснить их связи. Но тогда перестает работать принцип «линейной логики», которую требуют проявить противники теории эволюции. Впрочем, он плохо работает вообще в любом случае, ибо сам процесс эволюции является набором параллелей, точек иррадиации и всего прочего, что никак не позволяет назвать его последовательным. Конечно, в общем, если рассмотреть проекцию нашего двумерного рисунка на вертикальную (в данном случае) ось, то получится вполне себе последовательный процесс. Но только условно. На деле эта прямая будет пестрая, разной толщины и вообще крайне неоднородна. Моя схема тоже далека от идеала, но мне кажется, что так сам процесс выглядит более понятно. Есть еще древовидная схема, в которой от основного ствола постоянно отпочковываются более тонкие ветви. Мне думается, что их следует объединить, так как разница между ними больше визуальная, чем принципиальная. Можно представить это так: после иррадиации от новых частных линии отделяются тонкие ветки подвидов, которые позже дают новые виды. Но это уже совсем другая история.

Запрет обратной эволюции

Давайте сегодня поговорим на одну интересную и достаточно глупую тему. Интересную потому, что она относится непосредственно к эволюционной биологии. А глупую потому, что этим часто размахивают, как флагом, разнообразные сотворенцы в дискуссиях. Прежде всего, напомню, что набор аргументов у них не меняется уже лет сорок или больше. За это время биология уже не просто стала другой, но даже перешла к экспериментальным подтверждениям эволюции. Накоплен огромный материал, объять который за пару дней просто невозможно. Тем более, он никогда не уместится в ограниченном сознании сотворенца (простите мне сие отношение, но до сих пор среди них встречалось чуть-чуть более, чем никого, адекватных и начитанных).
Сам аргумент столь же убойный, сколь и смешной и совершенно глупый. Звучит он примерно так: почему один вид не превращается в другой? Почему мы этого не видим. Почему, например, обезьяна не превращается в человека? Вот, кратко, то, что должно, якобы, смутить эволюциониста и заставить его усомниться в правильности эволюционной теории. И тем интереснее обсудить этот вопрос, чтобы расставить в нем все точки над «i».
В качестве образцов я взял два растения: мяту полевую и пальчатокоренник крапчатый. Оба вида достаточно сильно специализированы, отличаются сложной организацией цветка, приспособленного для эффективного опыления насекомыми. Почему бы одному из них не превратиться в другой, например? Для еще большей наглядности я тут нарисовал вот такую картинку:

Тут представлено систематическое положение каждого вида. А теперь представим, что один вид (пусть — мята) превращается в другой (в пальчатокоренник). Что для этого необходимо?
Нам — знание генетики. Мы прекрасно понимаем, что вместо руки у нас крыло не вырастет. Слишком далеко мы отстоим от птиц. В случае с нашими модельными видами ситуация аналогичная. Оба они отстоят друг от друга на эволюционной сетке координат едва ли не дальше, чем мы отстоим от птиц. Поэтому прямой путь для мяты закрыт. Напомню, чтобы и вы не забыли, что мы сейчас обсуждаем модель, а не реальную ситуацию. А потому вольны делать все, что придумается.
Почему прямой путь закрыт? Когда-то очень давно растения разделились на двудольные и однодольные. У каждого класса за формирование специфических признаков отвечала и отвечает своя группа генов. Эта группа определяет лишь общие признаки класса (количество семядолей, лепестков в цветке, строение андроцея и гинецея и т. д.) примерно так же, как перед ним в эволюционном плане существует другая группа генов, определяющая базовые признаки покрытосеменных. Базальный вид, скорее всего, не сохранился. Позже оформились порядки Ясноткоцветные и Спаржевые соответственно. Этому способствовали, опять же, свои группы генов, определившие характерные признаки. При этом та группа генов, которая определила признаки порядка никуда не исчезла. Наоборот, новые признаки (признаки порядка) сформировались зависимыми от них и носили уже более частный характер (например, определили форму листьев, расположение, форму цветка и т. д.). И так далее. При выделении каждой следующей таксономической категории все предшествующие признаки сохранялись, а новые появлялись на их базе. И чем дальше, тем более частными становились эти признаки.
Почему? Вероятно, базальный (исходный) вид обладал своего рода плюрипотентностью, то есть возможностью давать в иррадиации очень разнообразные формы, ведь изменения происходили в генах, определявших базовые признаки, а это прекрасная возможность для расщепления на новые крупные таксономические группы. Чем дальше по систематической линейке, тем более защищенными и ригидными становятся базовые наборы признаков (и генов, их определяющих). С каждым разделением на более мелкие таксоны снижается «эволюционная плюрипотентность», уменьшается вероятность отделения крупного таксона как раз потому, что базовые признаки наиболее устойчивы.
Так вот в нашей модели мяте, чтобы превратиться в пальчатокоренник, потребуется не просто перескочить из одного вида в другой, но из семейства, порядка и класса в другие класс, порядок и семейство. Как это можно сделать? Учитывая, что базовые признаки трудно меняются, существует только одна возможность — повернуть эволюцию вспять. На деле это означало бы потерю сначала видовых признаков, потом признаков семейства, класса, порядка. Итогом такого регресса должно стать приведение набора признаков к набору таковых у гипотетического базального вида, то есть — откат к самым предкам всех покртосеменных. Но мы уже знаем, что чем дальше в обратную сторону, тем более устойчивы признаки. Поэтому где-то на этапе, допустим, потери признаком семейства у мяты возникнут непреодолимые препятствия, которые не позволят ей продолжить свой регресс. Тут следует сказать еще и о том, что виду эти изменения, скорее всего, будут просто не выгодны, не нужны.
По этим причинам эволюция живых организмов идет только в одном направлении и никогда (почти никогда) не поворачивает обратно. Конечно, есть примеры и обратной эволюции, но это исключения, пусть и сравнительно нередкие. Но они лишь подтверждают правило. Именно поэтому обезьяна (а имеют ввиду чаще всего шимпанзе) никогда не превратится в человека. Предки шимпанзе отделились от ветви гоминид раньше, чем оформились признаки человека разумного (у нас с шимпанзе общий предок), чуть позже от этого ствола отошла ветка бонобо (наиболее близкие к человеку генетически обезьяны). Еще раньше, чем шимпанзе, от ветки гоминид, ведшей к Homo sapiens sap. Отделились гориллы, орангутаны, гиббоны. Потому они никогда не превратятся в человека ввиду существования фундаментальным ограничений на обратную эволюцию и вообще — на всякие эволюционные изменения.