Демон Дарвина. Идея оптимальности - Горбань А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Такая модель должна была быть вовсе необозрима, если бы не существовало ее пространственного и временного разбиений: пространственного - на подсистемы (биогеоценозы, ценоячейки и др.), в которых можно выделить внутренние процессы и взаимодействие с окружением и изучать их по отдельности; временного - на процессы существенно различного темпа, что тоже позволяет перейти к упрощениям.
Нам трудно выразить, насколько мы не удовлетворены приведенным наброском. Попробуем сказать проще. Носители различных генотипов по-разному взаимодействуют с окружением, с различной вероятностью рождаются и умирают. В результате - та игра генотени, которую мы и называем биологической эволюцией. Она не автономна и не обособлена, а является тенью динамики биосферы.
Одна из проблем в моделировании эволюции - происхождение иерархичности генотени. Мы уже говорили, что иерархичность - это факт-гипотеза. Никто ее специально не проверял, но вся совокупность данных вроде бы подтверждает ее существование.
74
Как ни странно, в столь ключевом вопросе, как происхождение иерархичности, не достигнуто ни ясности, ни соглашения между учеными (которое иногда заменяет ясное понимание “проклятых проблем”). Мы полагаем [35], что иерархичность может быть получена как математическое следствие того, что потомки похожи на родителей (на языке кинетики - автокаталитичности: подобное производит подобное). Нельзя сказать, чтобы эта точка зрения была особенно оригинальна, ее придерживается немало исследователей. Но вот Э. Майр полагает, что основной вклад в иерархичность вносит репродуктивная изоляция.
Тут могут быт различные аргументы и за и против. С одной стороны, репродуктивная изоляция, нескрещиваемость может быть тривиальным следствием иерархичности: если сгустки генотипов разошлись в X достаточно далеко, то носители генотипов из разных сгустков не будут давать потомства, по крайней мере, в естественных условиях. С другой стороны, если есть приспособления, обеспечивающие репродуктивную изоляцию, как только это становится “выгодным”, то они должны способствовать образованию сгустков на генотени. Нам кажется, что репродуктивная изоляция этого типа может рассматриваться как дополнительный механизм поддержания иерархичности, но вряд ли является ее универсальной причиной. Так что точка зрения Э. Майра может служить дополнением к первой.
Но есть и другие попытки объяснения. Знаменитый биолог В. Бэтсон (кстати, автор термина “генетика”) в конце прошлого века опубликовал книгу “Материалы по изучению изменчивости, специально относящиеся к прерывистости в происхождении видов”. В ней он выдвигает в качестве основной проблемы дарвинизма дискретность видов и пытается показать, что ее корни лежат в прерывистом характере изменчивости (как бы мы сказали сейчас, в прерывистости, дискретности мутаций). Н. В. Тимофеев-Ресовский и Р. Р. Ромпе в своей статье [98] идут по этому пути еще дальше: “Наличие дискретных групп среди живых организмов во всяком случае является своеобразным, грубым и в то же время ярким отражением квантовой природы структуры вещества”.
Подходы В. Бэтсона и Н. В. Тимофеева-Ресовского - Р. Р. Ромпе вскрывает одну важную проблему. Ее можно сформулировать так: что иерархично, пространство X или генотень на нем? Хотя вроде бы понимаем, что генотень должна быть иерархична для любого X, все же остается вопрос: не является ли наблюдаемая структура отражением иерархичности пространства возможных генотипов?
Поясним это, продолжив аналогию с картой. Естественно, и мы (авторы), и читатель представляли себе X как карту большой страны, напоминающую карту СССР. В этом случае сгустки генотипов - лампочек
- проявление их свойств, а не следствие формы X. Но представьте себе
75
карту островного государства. Тогда сгустки лампочек будут соответствовать островам и структура их расположения, скорее, есть свойство X.
В проблеме иерархичности мы выделяли два специфических аспекта. Первый связан с размножением и наследованием, второй - со структурой пространства возможных генотипов. Но есть и третий, менее специфический - возникновение иерархичности во многих известных нам больших системах по мере их усложнения. Этим, возможно, объясняется интерес к проблеме со стороны таких разносторонних ученых, как А. А. Ляпунов. Последний цикл его работ, оставшийся нам как завещание, был посвящен именно ей.
Итак, с чем связана иерархичность ? Хотелось бы знать наверняка.
76
ОТБОР ПО ПРИЗНАКУ
Краб из Плимутской бухты. Цвет бабочки и промышленная революция. Запрограммированные случайности в фенотипе. Легенда о скромном хищнике. Парадокс выгоды. Решающий эксперимент по внедрению. Три типа устойчивости и оптимальности. Смысл “пользы”. Альтруизм и динамика меток “свой - чужой”. Проблема пола. Таинственные законы корреляции. Модели и реальность.
Дарвиновская теория эволюции исходила во многом из аналогии между процессами, происходящими в природе, и селекцией домашних животных и растений. Селекционер был заменен условиями обитания - от них зависят скорости успешного размножения (эта краткая формулировка, конечно, неполна, так как живые существа меняют среду обитания и сами составляют ее важный элемент). Не так просто заметить связанные с этим явления в природе - они обычно протекают медленно. Но человек все чаще вторгается в окружающую среду. В худшем случае это приводит к исчезновению многих ее обитателей, а иногда - к их заметному изменению. Говорят, что живые существа, видоизменяясь, приспосабливаются к новым условиям.
