Что отбирает отбор?

Существует всеобщее убеждение в самоценности биологической эволюции, понимаемой исключительно как создание новшеств. Уже по меньшей мере полтора столетия слова «прогресс», «эволюция» воспринимаются однозначно позитивно. Только этой общей направленностью умов можно объяснить малое внимание к тому, что онтологическое содержание эволюции – это не просто сотворение новых форм, но сотворение форм, устойчивых к дальнейшим изменениям, что объективно дело выглядит таким образом, как-будто эволюция борется против дальнейшей эволюции.

Неодарвинистская парадигма эволюции – отбор случайных наследственных вариантов по признаку приспособленности или селективное размножение генотипов в соответствии с приспособленностью всегда подвергалось критике как за тавтологию (выживание выживающих), так и за то, что она оставляет в стороне движущие силы эволюции, ее отношение к общим законам природы, в частности термодинамическим, и не дает объяснения очевидной временнóй направленности эволюции и ее необратимости. Если механизм эволюции состоит в отборе все более приспособленных форм, то должна наблюдаться “стрела приспособленности”. Однако мы не можем даже утверждать, что человек более приспособлен, чем бактерия.

Попытки связать приспособленность с термодинамическим принципом минимального производства энтропии (Prigogine et al., 1972; Hamilton, 1977) выглядят обнадеживающими, хотя чисто физическую эффективность использования энергии едва ли удастся применить в качестве той величины, которая непрерывно возрастает в ходе эволюции, подобно тому как во всех физико-химических процессах в природе возрастает энтропия. Теплокровные животные и в особенности человек с его энергетическим расточительством явно выпадают из этой закономерности.

Сондерс и Хо (Saunders, Ho, 1976, 1981) по аналогии с принципом минимального производства энтропии постулируют принцип минимального возрастания сложности в эволюции. “Сложность”, “упорядоченность”, “организованность” часто используются в литературе по эволюции и не всегда в одинаковом значении, чаще всего в соответствии с интуитивным пониманием авторами этих слов. В теории информации, рассматривающей физическую систему как последовательность цифр, необходимую для ее описания (Kolmogorov, 1968; Chaitin, 1974, 1975), сложность определяется как информационное содержание кратчайшего алгоритма, достаточного для однозначного воспроизведения этой последовательности. Случайная или беспорядочная последовательность характеризуется в этой теории как максимально сложная, несжимаемая (Chaitin, 1975), т. е. она может быть определена только цифра за цифрой, поскольку в ней полностью отсутствует упорядоченность, которая позволяла бы описать ее в виде более краткого алгоритма. Упорядоченная последовательность, следовательно, может быть сжата до алгоритма, информационное содержание которого меньше такового самой последовательности. Эти концепции в общем близки к интуитивным понятиям. В определении организованности я буду придерживаться концепции Денбая (Denbigh, 1975), в которой постулируется, что организованная система – это сложная система, обладающая определенной функцией благодаря наличию специфических связей между элементами системы. Организованные системы следует отличать от упорядоченных. И те, и другие не являются случайными, но если упорядоченные системы могут быть генерированы с помощью простых алгоритмов и, следовательно, лишены сложности, организованные системы должны быть собраны элемент за элементом в соответствии с внешней программой или замыслом. Организация, следовательно, есть сложность, наделенная функцией. Она неслучайна в результате интеллектуального конструирования или естественного отбора, а не из-за априорной необходимости кристаллографического порядка (Wicken, 1979).

Движение к большей сложности – очевидная общая тенденция эволюции биосферы. Однако сама сложность не означает ни более высокой приспособленности, ни какого-либо иного совершенства. Напротив, если иметь в виду задачу выживания, сохранения, сложное более чувствительно к деградации, чем простое. Используя «геометрическую модель» Фишера (Fisher, 1930), Ор (Orr, 1998; 1999; 2000) и позднее Вэлч и Ваксман (Welch and Waxman, 2003) показали, что увеличение числа фенотипических признаков коррелирует со снижением скорости адаптации. Ор назвал это «ценой сложности». Стабильность существующих сложных систем критически зависит от наличия специфических, неслучайных связей между ее частями (Saunders, Ho, 1976).

Почему естественный отбор отбирает сложное? Может быть, это и не так. Наряду с появлением более сложного эволюция сохраняет и даже творит заново и более простые формы. Сложные отнюдь не вытесняют простых. Есть человек, но существуют (и процветают!) бактерии. Вся естественная история наличествует в сегодняшней природе (кроме гипотетических доклеточных форм жизни). Так что «стрела сложности» связана, по крайней мере отчасти, с тем, что эволюция по необходимости начинала с простого. Более древняя эволюция простых форм в большой мере уже себя исчерпала (достигла совершенства), и жизнеспособное новое возникает преимущественно на путях усложнения.

Принцип селекции стабильных структур является общим для добиотической и биологической эволюции. Объекты Вселенной имеют очень разные времена жизни, от ничтожных долей секунды до миллиардов лет. В ходе эволюции идет замена эфемерных форм на более стабильные: сохраняется лишь то, что долго сохраняется. В живых системах сопротивление гибели достигается тем, что в ходе биологической эволюции сохраняется лишь то, что не изменяется.

Одна из формулировок второго закона термодинамики звучит так: все системы самопроизвольно меняются таким образом, что уменьшается их способность к изменению, т. е. они стремятся к состоянию равновесия. Живые организмы – термодинамически неравновесные системы, устроенные таким образом, что, пока они живы, они стремятся не к равновесию, а к некоторому неравновесному, но устойчивому состоянию, называемому стационарным. Механизмы, обеспечивающие стационарное состояние, называются гомеостазом. Энергия, будучи фактором хаотическим, сама по себе недостаточна для удержания системы в состоянии, далеком от равновесия, – необходимо, чтобы эта система была определенным образом устроена, она должна быть диссипативной структурой.

Дата добавления: 2015-06-30