• 5

4. ЭВОЛЮЦИЯ

Другим крупным недостатком анализа времени, про-

веденным Льюисом, является отсутствие какого-либо

упоминания о процессах, связанных с ≪длительными≫

промежутками времени, то есть о процессах, происходя-

щих в течение многих миллионов лет. Имеются в виду те

самые процессы, которые, когда ученые стали детально

изучать их, заставили людей вообще поставить под со-

мнение стародавнюю веру, что общее состояние мира ос-

тается более или менее неизменным. Астрономия и па-

леонтология явились науками, которые соприкоснулись

с этими процессами давно, но идея эволюции проникла

в эти науки сравнительно недавно. Действительно, до

тех пор, пока около двухсот лет назад философ Имма-

нуил Кант не поставил вопрос об .эволюции Млечного

Пути, астрономия, по-видимому, являлась наукой par

excellence симметричного времени. Аналогично до XIX

столетия концепция биологической эволюции оказывала

слабое влияние на человеческий образ мышления о мире.

Представление о необратимости органической эволю-

ции было названо законом Долло по имени бельгийского

палеонтолога ', который обратил внимание на то, что

справедливость этого закона2, доказывается имеющи-

мися ископаемыми остатками 3. Направление эволюции

представляет собой, однако, более тонкое понятие, чем

кажется с первого взгляда. Как было найдено при лабо-

раторных исследованиях, микромутации, которые, как

полагают генетики, являются начальной точкой биоло-

гических эволюционных изменений, в основном обратимы

(во многих случаях частота обратного процесса срав-

нима с частотой первоначальной мутации4), и поэтому

они ≪не являются направленными≫. Согласно неодарвини-

стскому взгляду, необходимость филогенетического про-

цесса надо поэтому приписывать действию естественного

отбора. Это действие считается автоматическим, или

саморегулирующимся5 процессом, при котором диффе-

s Одним из наиболее известных примеров являются псевдозубы

эоценовой птицы Odontopteryx. Вместо того чтобы снова приобре-

сти свои утерянные зубы, ее клюв и нижняя челюсть приобрели

пилообразную форму. 8 Около 1800 года Жиро Сулави первый понял, что стратигра-

фическое расположение горных пород (в данном случае третичных

пород Парижского бассейна) можно рассматривать как хронологи-

ческий порядок. 4 N. W. T i m o f ' e e f f - R e s s o v s k y , К. G. Z i m m e r und

М. D e l b r u c k , Nachr. Ges. Wiss. Gottingen, Math.-phys. Kl. Fachgruppe

VI Biologie, Neue Folge, 1, 1935, 234245.

6 Благодаря тому, что живой организм непрерывно стремится

к увеличению количества вещества внутри себя — биомассы. Об-

щая биомасса рыб в море, вероятно, превосходит биомассу любого

предшествующего типа морских животных. Аналогично биомасса

всех птиц в мире (порядка ста тысяч миллионов) меньше биомассы

всех млекопитающих (J. S. Y о u n g, The Life of Vertebrates, Ox-

ренцированное выживание и воспроизведение стремятся

устранить некоторые генетические комбинации и покро-

вительствуют другим, более ценным с точки зрения при-

способляемости. Решающим фактором, который, по-ви-

димому, обусловливает почти неизбежную однонаправ-

ленную тенденцию органической эволюции, является

сравнительная невероятность повторения частной комби-

нации данного множества мутаций и данной среды, так

что случаи перескакивания ступеней эволюции быстро

уменьшаются с увеличением сложности организмов и

среды. Таким образом, согласно этому взгляду, новые

мутации ведут к новым способам приспособления орга-

низмов к их среде и последующее действие естественного

отбора создает те характерные черты, которые застав-

ляют нас думать об эволюции в смысле направления

и тенденции.

К сожалению, на пути этого стандартного объяснения

имеется много трудностей. Одна из наиболее серьезных

заключается в невозможности с помощью естественного

отбора объяснить непрогрессивное развитие. Особенно

это очевидно в случае растений. По сравнению с живот-

ными они являются пассивными организмами и, как

можно было бы ожидать, обнаруживают сравнительно

небольшое эволюционное развитие. С другой стороны,

цветковые растения, наиболее молодые и высокоразви-

тые, имеют значительно большее число видов, чем мле-

копитающие. Сам Дарвин понимал это, когда он в

1879 году писал Хукеру, что ≪быстрое развитие, на-

сколько мы можем судить, всех высших растений в не-

давние геологические времена представляет неприятную

тайну≫ '. Действительно, в растениях основные различия

(например, пестика или чашечки цветка), по-видимому.

ford 1950 р. 409). А. Дж. Лотка полагает (A. J. L o t k a , The

Law of Evolution as a Maximal Principle, Human Biology, 17,

1945, 167), что ≪направление≫ эволюции обеспечивается следующим

основным 'принципом: коллективные усилия живых организмов на-

правлены на максимальное увеличение как энергии, получаемой ими

от Солнца, так и потери свободной энергии при процессах распада,

происходящих внутри них (а также при гниении мертвых организ-

мов). Таким образом, общий поток энергии, проходящий через био-

массу, стремится к увеличению, птицы и млекопитающие перераба-

тывают энергию быстрее, чем более низкие классы позвоночных.

не дают никакого преимущества в борьбе за существо-

вание. Дж. К- Уиллис обратил внимание на замечатель-

ную множественность формы в семействе водных расте-

ний, известных как Postodemaceae (около 40 родов и

160 видов), которые растут в исключительно единооб-

разных условиях на ровных обезвоженных породах.

Уиллис писал: ≪Представляется, что в подобных слу-

чаях, если, возможно, не в большинстве случаев, эволю-

ция должна продолжаться независимо от того, имеется

ли для нее какая-либо причина, требуемая приспособле-

нием, или нет≫ '. Поэтому Уиллис утверждал, что есте-

ственный отбор — который, как он предлагал, более пра-

вильно можно назвать ≪естественной элиминацией≫ —

представляет не движущую силу эволюции, но только

регулирующую силу, которая определяет, может ли дан-

ная форма выжить.

Одна из особенностей мутаций заключается в том,

что почти все мутации, изученные генетиками, являются

неблагоприятными. Поэтому представляется, что эволю-

ция должна происходить ≪вопреки натиску враждебных

мутаций≫2. Однако, независимо от того, обусловлена ли

на самом деле эволюция естественным отбором 3 в выс-

шей степени редких благоприятных мутаций или некото-

рыми другими факторами, существует общее мнение, что

мы не можем исследовать проблему с помощью филоге-

нетических экспериментов вследствие, по-видимому, не-

преодолимых трудностей, связанных со шкалой времени.

8 Естественный отбор, несомненно, не является единственной

формой эволюционного механизма. Недавно внимание было привле-

чено к другим механизмам, а именно: (1) научение методом проб

и ошибок и (2) ≪дифференциация≫ в развитии клетки, то есть про-

цесс, при котором некоторые факторы цитоплазменной среды разви-

вают (augment) автосинтетические и гетеросинтетические способно-

сти особых групп (гипотетических) единиц цитоплазмы, известных

под именем ≪плазмагенов≫, за счет других групп (S. S p i e g e l -

man, Symp. Soc. Exp. Biol., II, Cambridge, 1948, 286325). Оба

процесса являются как саморегулирующимися, так и саморазвиваю-

щимися и в ходе своего развития все с большим трудом поддаются

обращению.

Принципиальная разница между естественным отбором и науче-

нием относится к соответствующим им шкалам времени: влияние

естественного отбора на эволюцию органических форм обычно ста-

новится заметным только через миллионы лет, тогда как влияние

научения на характер поведения может быть очень быстрым. В слу-

Вместо этого наиболее обнадеживающий путь исследо-

вания представляет новая наука .т- геохронология. К на-

стоящему времени один из наиболее значительных ре-

зультатов, полученных с применением современной ме-

тодики определения возраста в палеонтологии, привел к

выводу/ что при обычных условиях, по-видимому, тре-

буется определенный минимум времени (около пятисот

тысяч лет) для срока превращения одного вида живот-

ного царства в другой '. Другими словами, число сле-

дующих друг за другом поколений, по-видимому, значи-

тельно менее важно, чем действительная длительность

требующегося времени2. Более того, рассматриваемый

с точки зрения времени3 процесс эволюции выглядит

явно скачкообразным, протекающим в виде вспышек

≪взрывной эволюции≫. Ибо, когда возникает основная

группа, обычно появляются также ее главные разновид-

ности. (После чего имеется значительный промежуток

времени, в течение которого эволюция менее стреми-

тельна и когда все рассматриваемые виды постепенно

вырождаются и вымирают.)

чае человека обучение методом проб и ошибок, преобладающее в

современном научном методе, стало решающим фактором, контро-

лирующим социальное развитие. Этот факт согласуется с общей

тенденцией прошлого биологического эволюционного ≪прогресса≫,

характеризующегося увеличением контроля организма над своим

окружением и растущей независимостью от изменений среды — на-

пример гомотермия у птиц и млекопитающих (J. H u x l e y , Nature

, 180, 1957, 454).

1 F. E. Z e u n e r , Dating the Past, London, 4th edn., 1958, p. 392.

2 В пользу этого заключения говорят эксперименты по размно-

жению, которые показывают, что мутации (у бактерий) происходят

за постоянный промежуток времени независимо от числа поколений

(ссылки см. в F. E. Z e u n e r, op. cit., p. 393).

3 Цейнер (F. E. Z e u n e r , op. cit., p. 399) пишет: ≪Я уверен,

что в конце концов абсолютная хронология приобретет такое же

значение в исследовании эволюции, какое даты и календари имеют

ныне в изучении человеческой истории. В любом отношении стоит

работать ради этой цели≫. Кроме своих собственных исследований,

Цейнер ссылается также на ≪ценную работу≫ палеозоолога

Дж. Дж. Симпсона (Q. Q. S i m p s o n , Tempo and Mode in Evolution,

Columbia Biol. Sen, 15, New York, 1944) и палеоботаника

Дж. Смолла (J. S m a l l , Quantitative Evolution, Серия статей). Под-

робные ссылки см. у Цейнера (F. E. Z e u n e r , op. cit., p. 488).

См. также F. E. Z e u n e r , J. S m a l l and O. H. S с h w i n d ew

о 1 f, A Discussion of Time-rates in Evolution, Proc. Linn. Soc.

London, 162 (2) 1951, 124147. Попытки определить количествен-

ные меры эволюционного изменения были сделаны также

Согласно Цейнеру, из геохронологических данных вы-

текает, что идея Дарвина об эволюции, идущей малень-

кими ступеньками, не может быть полностью верной.

Однако ≪прерывистую≫ эволюцию даже менее вероятно

обратить, чем непрерывную. Поэтому мы можем заклю-

чить, что независимо от того, имеет ли место нетелеоло-

гический отбор случайных микромутаций или некоторый

врожденный ≪стимул≫ живого организма, эволюционный

процесс должен рассматриваться существенно необрати-

мым и что ≪аммониты, динозавры и лепидодендроны

уже не появятся снова≫'.

В противоположность однонаправленному процессу

биологической эволюции история земной поверхности

с первого взгляда кажется циклической. Тем не менее и

она, взятая за достаточно большой промежуток времени,

обнаруживает очевидную направленность. Вздымание

материковых масс из океанских глубин зависит от раз-

личных движений Земли. Хотя их причины выяснены еще

не полностью, в общем считается, что существенное зна-

чение имеет раскаленное ядро Земли. Так как теплота

постоянно излучается Землей во внешнее пространство,

необходимо постулировать наличие непрерывного источ-

ника внутреннего тепла, который поддерживал бы по-

ток. Эта проблема была исследована в конце прошлого

века Кельвином, который вычислил, что для объяснения

известной скорости потери земного тепла следует пред-

положить, что поверхность Земли должна была быть

расплавленной около сорока миллионов лет назад и, сле-

довательно, этот срок должен быть верхним пределом

возраста горных пород. Палеонтологи и специалисты

по биологической эволюции сильно возражали против

Дж. Б. Холдэйном (J. В. S. H а 1 d a n e, Evolution, 3, 1949, 51

56) и Л. С. Палмером (L. S. P a l m e r , Man's Journey through

Time, London, 1957). Холдэйн предложил в качестве единицы дар-

вин, который он определял как темп эволюции, при котором изме-

ряемая характеристика изменялась на одну тысячную за тысячу лет.

Это определение фактически предполагало, что временной темп из-

менения какой-либо характеристики, или индекса, следует экспонен-

циальному закону. Палмер (L. S. P a l m e r , op. cit., p. 148), срав-

нивая Pithecanthropus pekinensis и современного человека, нашел,

что темп изменения индекса ≪отношение длины черепа к его вы-

соте≫ составляет около 1,03 дарвина. Это указывает на быстрый

темп эволюции, типичный для новых видов.

результата Кельвина, а на рубеже нынешнего века совер-

шенно неожиданно был открыт новый источник земного

тепла, — явление радиоактивности. Вскоре обнаружилось,

что радиоактивные элементы широко распространены в

земной коре и что при радиоактивных превращениях

элементов выделяется тепло. В настоящее время извест-

но, что этого тепла вполне достаточно для восполнения

потерь во внешнее пространство. Следовательно, поверх-

ность Земли может сохранять современный температур-

ный режим примерно тысячи миллионов лет. Внутренние

части Земли тоже могут поддерживаться при" относи-

тельно высокой температуре такое же время и даже

дольше. Действительно, У. Д. Юри вычислил, что Земля

не потеряет весь свой запас атомного топлива по

крайней мере 150000 миллионов лет1. Начиная с кем-

брийской эры в продолжение последних 500 миллионов

лет не замечено какого-либо значительного уменьшения

активности земной коры или вулканов, и это соответ-

ствует вычислениям, показывающим, что количество

теплоты за этот период уменьшилось не более чем на че-

тыре процента. Тем не менее, несмотря на этот огром-

ной длины период, в продолжение которого прошлый

облик земной поверхности может сохраняться, несом-

ненно, что на основе современного знания можно за-

ключить о неизбежной общей тенденции к устойчивому

состоянию, когда все континенты в конце концов скро-

ются под волнами всемирного океана.

Когда мы переходим к рассмотрению излучения энер-

гии Солнцем и звездами, мы снова сталкиваемся

с однонаправленными процессами. Пусть мы больше не

соглашаемся с гипотезой Кельвина и Гельмгольца, что

Солнце поддерживает свою громадную мощность благо-

даря процессу постоянного сжатия, при котором грави-

тационная энергия превращается в электромагнитную, и

поэтому не разделяем больше вывод, что Солнце может

продолжать излучать только около двадцати миллионов

лет. В настоящее время мы считаем, что солнечное излу-

чение порождается освобождением ядерной энергии.

Теплота Солнца, таким образом, поддерживается пре-

вращением материи в излучение. Этот процесс может

продолжаться постоянно тысячи миллионов лет, но из-за

отсутствия какого-либо известного компенсирующего

процесса он не может продолжаться бесконечно.

Этот процесс повторяется в более общем, громадном

масштабе, во вселенной в целом, поэтому локализован-

ные источники непрерывно рассеивают энергию в глу-

бины пространства. Отношение этого явления к проб-

леме пространственного протяжения вселенной было

впервые рассмотрено Ольберсом, который задумался над

вопросом, почему конечна светимость небесного свода '.

Для данного обсуждения, однако, значительной пробле-

мой является временная история вселенной. Простой

факт, что звезды и галактики доступны нашему наблю-

дению, по-видимому, означает, что они не вечны и что

они имеют эволюционную историю, если только отсут-

ствуют некоторые неизвестные процессы, обеспечи-

вающие их неистощимыми запасами энергии. Таким об-

разом, даже если темное вещество вселенной, либо рас-

сеянное, либо сконцентрированное, может в принципе

существовать всегда, очевидно, что общий вид вселенной

должен в конце концов изменяться — что ее настоящий

≪яркий≫ вид должен иметь начало и в конце концов при-

дет к концу. Единственным спасением от этого вывода

является или постулирование творения новых звезд и

излучающих энергию источников, или признание, как

предлагалось раньше, что звезды представляют собой

неисчерпаемые источники.

В соответствии с мнением специалистов термоядер-

ные процессы теперь единодушно рассматриваются как

источник звездной энергии. Следовательно, наиболее яр-

кие звезды считаются сравнительно короткоживущими.

Из закона Эддингтона, согласно которому светимость

есть функция массы, следует, что, так как темп потери

массы при термоядерных процессах очень мал, звезда,

подобная Солнцу, стремится излучать энергию

с постоянной скоростью. Считается, что так могло быть

в течение прошедших четырех или пяти миллиардов лет.

Напротив, если бы Ригель светился так, как сейчас, и

во времена, когда, по-видимому, на Земле образовы-

вался каменный уголь, то есть около двухсот миллионов

лет назад, то сейчас его светимость была бы другой. Мы

приходим, таким образом/'к выводу, что он начал све-

титься так уже после того, как на поверхности Земли

появилась жизнь. Действительно, имеются некоторые

звезды, начавшие, по-видимому, светиться менее мил-

лиона лет назад. Если такие звезды стали излучать так

же недавно, то вполне вероятно, что новые звез-

ды образуются в Млечном Пути даже теперь.

Ясно, что эти соображения имеют важное отношение

к нашей проблеме временного изменения всей структуры

звездной системы.' Если непрерывно образуются новые

звезды, можно считать, что небеса могут бесконечно

сохранять один и тот же общий вид, как утверждал Ари-

стотель. Тем не менее трудности остаются. При помощи

какого процесса образуются новые звезды? Наиболее

правдоподобно предположение, что они образуются при

гравитационной конденсации диффузной материи. Это

предположение находит некоторую поддержку в том

факте, что во внегалактических туманностях, как мы об-

наруживаем, области, в которых сосредоточены большие

количества темного диффузного вещества, являются так-

же областями, изобилующими сравнительно короткожи-

вущими очень яркими звездами. Для бесконечной про-

должительности процесса существен неисчерпаемый

источник диффузной матери 1. В основном наиболее

приемлемым механизмом, посредством которого может

образовываться такая материя, является гигантский

взрыв новой или сверхновой лвезды. Тем не менее, не-

смотря на полное разрушение звезды, этот механизм не

может быть бесконечным 71сточником межзведного

вещества и цикл не может продолжаться до бесконеч-

ности. Итак, по-видимому, наша звездная система, Млеч-

ный Путь, должна, подобно составляющим ее звездам,

также иметь эволюционную историю.

Однако Млечный Путь является только одной звезд-

ной системой среди мириад звездных систем, и теперь

мы должны рассмотреть большую систему всех таких'

звездных систем, систему галактик. Компоненты этой

системы, по-видимому, имеют свои индивидуальные эво-

люционные тенденции, но как ведет себя система в це-

лом? По аналогии с новыми звездами, не находятся ли

в процессе образования новые галактики?

Наиболее правдоподобным механизмом образования

системы галактик снова является конденсация диффуз*

' ной материи, в данном случае межгалактической матё-

fipMH. Данные о существовании такой материи в заметных

^количествах значительно менее убедительны, чем данные

•О существовании межзвездной материи внутри галак-

тик. Тем не менее, как теоретически ^показали Бааде и

•Шпитцер, возможно, что диффузный материал может

быть извергнут в межгалактическое пространство при

столкновении двух галактик и при прохождении их друг

'Через друга без столкновения их звездных компонент'.

Этот извергнутый материал может служить потенциаль-

ным источником образования новых галактик, но опять

мы, по-видимому, сталкиваемся с подобными же^ труд-

ностями. Таким образом, очевидно, что в большой про-

межуток времени система галактик сама должна изме-

няться и тем самым следовать по своему собственному

эволюционному пути.

Как в земном, так и в небесном масштабе имеются

многочисленные данные о направленности времени во

вселенной, когда рассматриваются достаточно долгие

промежутки времени. Тем не менее эти данные не выну-

ждают нас полагать, что должна иметься временная

направленность вселенной. Ибо даже если все процессы

природы в большом масштабе сами необратимы, вселен-

ная в целом не обязательно должна иметь эволюцион-

ную историю либо потому, что ее общий вид всегда один

и тот же, либо потому, что она проходит через бесконеч-

ный ряд идентичных циклов. Если, однако, мы станем

рассматривать эту проблему однонаправленного вре-

мени по отношению ко всей физической вселенной, а не

только по отношению к индивидуальным объектам внутри

вселенной, мы столкнемся с более глубокими пробле-

мами, чем те, которые рассматривались нами до сих пор.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я