Человек разумный как биологический вид появился в результате бесчисленного количества случайностей и мутаций. Был ли неизбежным развитие нашего рода (или подобных существ)?
А что было бы, если бы мы перевели стрелки назад и перезапустили часы эволюционной истории?
Кстати, это знаменитый мысленный эксперимент. Американский палеонтолог Стивен Джей Ґулд предложил его еще в конце 1980-х годов, но он и сегодня будоражит воображение эволюционных биологов.
По мнению Ґулда, за такого сценария люди бы никогда не эволюционировали повторно, ибо развитие жизни на Земле происходило бы другим путем.
Эволюция человечества была исключительным, неповторимым явищемСтівен Джей Ґулд , палеонтолог
Ученый считал, что эволюция человечества была исключительным, неповторимым явлением.
Даже если бы мы миллион раз прокрутили пленку эволюции жизни, то ни разу не увидели, как возникает что-то вроде Homo sapiens.
В своих аргументах Ґулд опирался на ту огромную роль, которую в эволюции играет случайность. Масштабные случаи массового вымирания, такие катаклизмы, как падение астероидов и извержения вулканов, тоже относятся к случайных событий.
Не менее важное действие случайности и на молекулярном уровне. Генетическая мутация, которая лежит в основе эволюционной адаптации, зависит от случайных событий.
Эволюция человечества зависит от миллиона произвольных событий и случайных мутаций, но естественный отбор также ею руководит
Проще говоря, эволюция — это продукт произвольных мутаций. Редкие немногочисленные мутации могут повысить шансы организма на выживание в определенных средах. Разделение одного вида на два начинается с таких редких мутаций, что со временем становятся привычными.
Но в развитие могут вмешиваться другие случайные процессы, а это может приводить к потере полезных, а со временем — и увеличение числа вредных мутаций. И с каждым повтором пленки будут возникать все новые и новые формы жизни.
Конечно, повернуть время вспять нереально. Мы никогда не узнаем точно, почему мы появились здесь именно в таком виде. Однако, к счастью, ученые, занимающиеся экспериментальной эволюционной биологией, имеют определенные возможности проверить гипотезы Ґулда в микромасштабе — на бактериях.
Микроорганизмы делятся и эволюционируют очень быстро. Поэтому мы можем заморозить миллиарды идентичных клеток и сохранять их сколь угодно долго.
Это позволяет взять субпопуляцію этих клеток, поместить в новую среду, чтобы они там росли, и наблюдать за адаптивными изменениями в режиме реального времени. Мы можем переходить от «настоящего» к «будущему» и наоборот сколько угодно. То есть воспроизводить эволюцию жизни в пробирке.
Исследуя эволюцию бактерий, ученые пришли к выводу (возможно, другому), что за короткий период она часто движется вполне предсказуемыми путями, и возникают одни и те же черты и генетические решения. Возьмем как пример один длительный эксперимент.
В нем с одного клона кишечной палочки (Escherichia coli) возникло 12 независимых популяций, и с 1988 года они постоянно эволюционировали. Появилось более 65 000 поколений — а со времени появления современного Homo sapiens было всего-на-всего 7 500-10 000 поколений.
И все популяции, развивались, имели лучшее здоровье, более быстрые темпы роста и большие клетки по сравнению с предками. Это свидетельствует о том, что пути эволюции организмов несколько ограничены.
Естественный отбор — «руководящая рука» эволюции; он укрощает хаотические мутации и способствует полезным
Наличие эволюционных сил помогает организмам, развиваются не сбиться с прямого пути.
Естественный отбор — «руководящая рука» эволюции; он укрощает хаотические мутации и способствует полезным. Это означает, что большое количество генетических изменений со временем ослабевать и исчезать, а выживут только сильнейшие. Также вследствие этого те же самые решения относительно выживания реализуются в неродственных видах.
Это доказывает история эволюции. У видов, не были близькоспорідненими, но жили в совместном среде, развивались одинаковые черты. Например, у птиц и птерозавров, что вымерли, развились крылья и выразительный клюв, но они не происходят от близкого общего родственника. Поэтому фактически под давлением эволюционного отбора крылья и клювы параллельно развивались два раза.
Однако важна и генетическая архитектура. Не все гены уровне: некоторые выполняют важнейшую работу. Гены часто объединенные в сети, которые можно сравнить с электросхемами, где есть резервные и «главные» выключатели. Мутации в «главных выключателях» закономерно приводят к значительно большим изменениям, через опосредованный эффект «домино», который сказывается на всех генах под их контролем.
У птерозавров крылья и клювы были не такими, как у современных птиц
Это свидетельствует о том, что определенные локации в геноме чаще делают вклад в эволюцию, то есть производят больший эффект, чем другие. Влияя тем самым на результаты эволюции.
Но как быть с основополагающим законам физики? Способствуют ли они прогнозируемой эволюции? В больших масштабах кажется, что так и есть. Например, многочисленные законы, которые управляют нашим Космосом. Гравитация, благодаря которой есть океаны, плотная атмосфера и процессы ядерного синтеза в Солнце, что излучает нам энергию, — это предполагаемая сила.
Теории Исаака Ньютона, опирающиеся на масштабные детерминированные силы, также можно применить к описанию многих систем в крупном масштабе. Они описывают Вселенную как совершенно предсказуем.
С точки зрения Ньютона эволюция людей была неизбежной. Однако эта утешительная предсказуемость разлетелась на щепки в ХХ веке, когда было открыто противоречивый, но такой увлекательный мир квантовой механики. В крошечном мире атомов и частиц царствует настоящая случайность. То есть на наиболее фундаментальном уровне наш мир непредсказуем.
Если бы мы вернулись назад во времени, вряд ли Homo sapiens эволюционировал бы снова, но возник бы вид, подобный нашему (фото: Alamy)
Это означает, что общие «правила» эволюции остаются неизменными, сколько бы раз мы прокручивали пленку жизни. Всегда будет существовать эволюционное преимущество для организмов, которые получают энергию солнца. Всегда будут дополнительные преимущества для тех, что используют газы, которыми богата атмосфера.
А на основе этих адаптаций прогнозируемо могут возникать знакомые экосистемы. Но в конце концов хаотичность, присущая многим эволюционным процессам, отнимет у нас возможность «предсказывать будущее» со стопроцентной точностью.
Как аналогию, можно привести проблему из области астрономии.
Мы не знаем, куда повернула бы эволюция вторично, однако эволюционные пути организмов отнюдь не безграничны
В начале ХVIII века один институт математики пообещал премию тому, кто решит «задачу трех тел» — о точное описание гравитационного взаимодействия и орбит Солнца, Земли и Луны.
Победитель доказал, что точного решения этой задачи не существует. Подобно тому хаосу, который вызывают случайные мутации, незначительная начальная погрешность неизбежно будет нарастать. А следовательно, вы не сможете легко определить, где окажутся три тела в будущем.
Но как доминантный партнер, Солнце до определенной степени указывает орбиту всем трем небесным телам — позволяя нам сузить их возможные расположения до определенного ряда.
Во многом это напоминает «руководящие руки» эволюции, которые направляют организмы, адаптируются, на знакомые пути.
Мы не знаем, куда повернула бы эволюция вторично, однако эволюционные пути организмов отнюдь не безграничны. Даже если бы люди не появились во второй раз, тот неизвестный мир все же был бы знакомым.
Статья впервые опубликована на сайте The Conversation и переизданы здесь в рамках лицензии Creative Commons.
Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.
Хотите поделиться с нами своими жизненными историями? Напишите о себе на адрес questions.ukrainian@bbc.co.uk и наши журналисты с вами свяжутся.
Хотите получать главное в мессенджер? Подписывайтесь на наш Telegram или Viber!
…
