Несистемная эволюция систем

 Давно хотел об этом написать. Но все как-то не хватало времени. Теперь вот будем рассуждать об эволюции с системного ракурса. До этого мы касались отдельных проблем и аспектов теории эволюции, практически никогда не рассматривая организм, как систему. А что такое - система? Кратко и просто - множество взаимодействующих и взаимозависящих компонентов, каждый из которых сам по себе не имеет тех функций, которые имеет система этих компонентов.
В живом организме, который уже сам является системой, существует множество систем. Одни можно выделить четко, например, нервная, кровеносная, пищеварительная. Другие выделяются лишь функционально, к ним, в частности, относится эндокринная система. Рецепторная система тоже выделяется исключительно функционально, ибо все органы восприятия устроены различно. Но все эти системы, и явные и не явные, исключительно функциональные, объединяет одно - все их компоненты работают согласовано и зависят друг от друга.
Логично, что всякие изменения одного компонента системы так или иначе скажутся на других. А это повлечет за собой каскад изменений, что представляет собой лишь одну сторону вопроса. Вторая, менее очевидная сторона касается глобальной эволюции организмов и часто не принимается во внимание критиками эволюционной теории. Да, мы снова возвращаемся к критике, чтобы лишний раз показать, что собственно критиковать ТЭ могут только те, кто плохо знаком с основами биологии, да и вообще науки. Понятие системы стало одним из самых фундаментальных в науке очень давно, но вот вульгарным оно стало совсем недавно (кстати, вульгарный в переводе с латыни - обыкновенный). Т. е. термин "система" сейчас в речи часто теряет свое содержание и от того упускается из виду его огромное значение. А между тем применять этот термин необходимо с пониманием его сути, а не как попало.
Но вернемся к теме эволюции. Одной из мышц, которой поигрывают критики, является "проблема" эволюции такого органа, как глаз. Упор делается на невозможности случайного появления глаза ввиду его чрезвычайно сложного устройства, которое при все при том является исключительно эффективным. Не останавливает критиков даже тот факт, что в животном мире совершенно независимо сформировались целых три типа сложно устроенных глаз, которые между собой схожи, разве что, функционально. Это глаза позвоночных, моллюсков и членистоногих. Другие формы органа зрения и перечесть трудно, их достаточно много. Три разных системы, которые выполняют схожие функции. Если глаза членистоногих не достигли такой сложности, как у позвоночных и представляют собой по сути множество простых глазков (омматдиев), которые постепенно сближались и образовали сложный фасеточный глаз, то глаза головоногих моллюсков крайне схожи с глазами, например, млекопитающих. Даже если принять во внимание, что развитие любого глаза запускается одним единственным геном у всех организмов (по крайней мере эти гены в высокой степени гомологичны).
Но это пусть будет ответом на поигрывание мышцами. Тем не менее, понятие "система" тут проходит красной строкой. Глаз - система, в которой ничто не может эволюционировать отдельно. Каждый компонент изменяется согласованно. В то же самое время глаз - это один из компонентов системы восприятия, отвечающий за зрение. А за ним стоит центральная нервная система, которая обрабатывает поток информации от глаза. А за нервной системой стоит кровеносная, которая обеспечивает нервную кислородом (нейроны мозга, как мы знаем, весьма чувствительны к его недостатку) и питательными веществами. А за кровеносной стоит дыхательная, а за ней - рецепторная, а там и мышечная и так далее, тому подобное.
Биологи рассматривают эволюцию отдельного органа исключительно для того, чтобы сосредоточиться на нем, а не распылять усилия. Но в контексте системного подхода мы должны обратить внимание на согласованную эволюцию компонентов. За примерами ходить далеко не нужно. Для этого можно даже придумать для себя гипотетический вид, модельную систему, на которой и будем обкатывать наш подход.
Создадим популяцию хищников, пусть они будут четвероногими дневными, среднего размера, например с крупную собаку. Мы знаем, что каждый признак, будь то внешний или любой другой, имеет определенную степень изменчивости - вариативность. Давайте в качестве отправной точки примем такой признак, как содержание гемоглобина в крови. Признак, вроде бы, не существенный, у каждого из нас этот показатель различен и у всех на слуху фраза "гемоглобин низкий" (а кто знает, какова норма для каждого человека). Пусть в популяции все произошло по законам Менделя (для простоты понимания) и во втором поколении появились три группы особоей: с низким уровнем, нормальным и повышенным.
Наши модели - активные хищники. Значит, добычу они загоняют. Значит, нужно двигаться и двигаться быстро. Что определяет скорость движения? Правильно, развитие мускулатуры (ну, там относительные размеры костей скелета, его устройство и т. д., но мы-то полагаем, что у всех особей эти параметры одинаковы). Несколько успешнее будут те особи, которые бегают быстрее, их мышцы получают несколько больше кислорода, а вымывание продуктов обмена происходит активнее. Пусть через несколько поколений это преимущество закрепится. Кровь теперь переносит больше кислорода. Следовательно, те системы, которые особо нуждаются в кислороде, получают возможность немного увеличить свою "производительность" (за счет увеличения объема, усложнения структуры и т. д.). Мышцы теперь могут быть крупнее, работать быстрее, что еще добавляет преимущества особям. Теперь можно бежать быстрее, а тут опять выиграет тот, у кого кровь интенсивнее снабжает мышцы кислородом и питательными веществами (не забываем, что пока наши особи принадлежат к одному виду и, возможно, к одной популяции). Чем быстрее бегает хищник, тем быстрее убегает жертва. Чтобы поймать ее, теперь уже не достаточно просто скорости. Нужно строить простые логические цепочки, уметь разрабатывать тактику, пусть и простую, но эффективную. А кто выигрывает в этом случае? Правильно, те, у кого ЦНС работает эффективнее. А у нас уже есть плацдарм для ее развития и усложнения - кровь, которая переносит много кислорода и питательных веществ. Теперь наши модели не только быстро бегают, но и прекрасно координируют свои действия и даже умеют думать "наперед".
А если есть развитый мозг, значит он способен не только координировать тело, но и работать с более сложными сигналами, например, с визуальной информацией, с информацией от носа, ушей (или органов все это заменяющих). А кто получит преимущество? Верно, те, у кого глаз несколько лучше видит, ухо - слышит, а нос чувствует запахи. А у кого вся эта информация будет обрабатываться тщательнее? Опять верно, у тех, у кого мозг развит. А кого он будет более развит?... Ну и так далее.
Можно углубиться в одну систему, например, в эндокринную и посмотреть, что делается там. А там тоже все будет работать схожим образом, ведь кроме нервной регуляции есть еще и тесно связанная с ней система более медленной гуморальной регуляции. Т. е. тут регуляторные функции выполняются с помощью секретов. Чем больше функций исполняется в регулируемых системах, тем больше будет регуляторов, тем избирательнее будет их действие, тем сложнее будет устроена система желез внутренней секреции, тем более точной она будет. В ответ ткани и клетки-мишени будут избирательнее реагировать на регуляторы, тем более специфичной будет реакция, тем меньше количества секрета потребуются для ответа.
Ни один организм не развивается по частям. Только как целое, как система. Об этом нельзя забывать и потому, что такое упущение приводит к весьма странным вопросам вроде "а откуда появился глаз, ведь сам он случайно появиться не мог, это очень сложный орган".  Это не просто орган, это система компонентов, которые развивались строго согласовано. А если наложить этот системный подход на идею об эволюции функций, которая была рассмотрена нами ранее, станет ясно, что эволюция работает не над отдельным органом, а над системой, над всем организмом, лишь отдавая предпочтение наиболее необходимому признаку. За эволюцией одного признака тянется вереница изменений в других, которые потянут за собой следующие. И так всегда и везде, вплоть до эволюции высшей нервной деятельности.
Биологическая наука прошла долгий путь от первоначальных представлений об изменчивости организмов до сложной системы знаний, которые представляет собой современная синтетическая теория эволюции. От мифов о том, что все в мире сотворено Творцом с некоей целью и замыслом, к понимаю того, что природа, по сути, идет вслепую, методом перебора, выбраковки и утверждения. Но никогда не ошибается в каждом конкретном случае. Эволюция не имеет цели, не имеет системы в отношении своей работы, она бессистемна, бесцельна, но направлена и идет только вперед. Лишь на ближайшую перспективу у нее находится решение. Чуть дальше, и снова начинаются поиски и эксперименты. Но никогда не бывает такого, чтобы она ошиблась. Бессистемный поиск, приводящий в систематическому успеху - вот та характеристика, которую я бы дал процессу эволюции.

Кембрийский взрыв - персоналии

 

Это вот многоногое существо, обитавшее непосредственно во времена знаменитого кембрийского взрыва, зовется микродиктионом (не путать с водорослью). Интересно, что четко классифицировать ее не получается. Впрочем, как и множество других ископаемых. Но эта оригинальнее других. Кто она? Предок членистоногих, перипатусов или еще одна тупиковая форма?