Свои доводы Ламарк подкреплял также идеей о существовании некого стремления к самосовершенствованию, заложенного в живые организмы Богом. Логически идея о стремлении к самосовершенствованию не являлась абсолютно необходимым компонентом в теории Ламарка. Мы можем только догадываться о причинах ее появления в трудах ученого. Вероятно, дело в том, что теория Ламарка могла показаться слишком "безбожной" как для него самого, так и для его современников. В самом деле - раньше было все просто и понятно - виды созданы Богом и с тех пор существуют в неизменном состоянии. И вот, оказывается, виды эволюционируют от простого к сложному, и если уровень развития органа идеально соответствует потребностям организма и условиям среды, то должен существовать механизм, обеспечивающий такое соответствие. Напрашивалась мысль о естественном характере этого механизма, не требующего прямого вмешательства Всевышнего, и эта идея, по-видимому, Ламарка не устраивала.
Вплоть до начала ХХ века теория Ламарка имела довольно много сторонников среди ученых. Весьма ощутимый удар по ней был нанесен А. Вейсманом, показавшим, что в процессе развития организма животных клетки, дающие впоследствии генеративные органы и половые продукты очень рано обособляются от остальных (соматических) клеток. Следовательно, никакие тренировки соматических органов не могут отразиться на информации, заложенной в половых клетках. Фактически, никакой индивидуальный опыт, никакие благоприобретенные признаки наследоваться не могут.
Вейсман пытался проверить теорию Ламарка прямым путем: В течении 22 поколений он отрезал лабораторным мышам хвосты, но среди потомства не было обнаружено никаких намеков на их укорочение.
И все же, даже после опытов Вейсмана, некоторые исследователи продолжали попытки экспериментальной проверки идей Ламарка. Не отказался от таких попыток и выдающийся русский физиолог И.П. Павлов. В сфере его интересов оказались безусловные рефлексы (а это наследуемые признаки) и безусловные рефлексы (являющиеся благоприобретенными признаками).
В 1913 г. он в очень осторожной форме писал: "Можно принимать, что некоторые из условных вновь образованных рефлексов позднее наследственностью превращаются в безусловные". Через некоторое время он высказывается по данному вопросу более определенно: "Передаются ли условные рефлексы по наследству? Точных доказательств этому нет, до этого наука еще не дошла. Но надо думать, что при длительном периоде развития прочно выработанные рефлексы могут становиться врожденными".
Однако в этом вопросе Павлов решил не ограничиваться теоретическими рассуждениями. В начале 20-х годов он предлагает своему сотруднику Н.П. Студенцову провести эксперименты по изучению наследования условных рефлексов у мышей. Студенцов провдит опыты и приходит к заключению, что при выработке условных рефлексов от поколения к поколению происходит ускорение их образования. С полученными результатами И.П. Павлов знакомит крупнейших генетиков того времени Н.К. Кольцова и Т.Г. Моргана, которые высказывают по поводу данных Студенцова сильные сомнения.
Павлов поручил проверку опытов Студенцова другому своему сотруднику - Е.А. Ганике. И вот ошибка найдена: вместе с мышами учились и сами экспериментаторы. В первое время экспериментаторы еще не обладали навыками работы и рефлексы у мышей им удавалось вырабатывать только за большое число попыток. Но по мере выполнения задачи экспериментаторы делали это все лучше и лучше, а, следовательно, и мыши обучались быстрее. Ганике создает автоматизированную установку, конструкция которой исключала влияние экспериментатора на ход опыта. По свидетельству Кольцова, работы Ганике убедили Павлова в неверности гипотезы наследования условных рефлексов, и он отказался от нее.
Надо отдать должное Павлову: он относился к исследователям, способным открыто признать свои заблуждения. В письме, напечатанном в "Правде" от 13 мая 1927 г. великий ученый заявляет: "Первоначальные опыты с наследственной передачей условных рефлексов у белых мышей при улучшении методики и при более строгом контроле до сих пор не подтверждаются, так что я не должен причисляться к авторам, стоящим за эту передачу".
В начале тридцатых годов И.П. Павловым создана первая в мире "Лаборатория экспериментальной генетики высшей нервной деятельности", перед зданием которой рядом с памятниками Декарту и Сеченову был поставлен памятник Грегору Менделю.
Окончательную точку в истории ламаркизма поставили достижения биологической науки середины XX века, позволившие сформулировать т.н. центральную догму молекулярной биологии. Ее суть может быть выражена символически: ДНК « РНК ® белок. Это значит, что наследственная информация может передаваться исключительно в направлении от ДНК и РНК к белку, но не наоборот. Поскольку возникновение у особи благоприобретенных признаков подразумевает, что под воздействием внешней среды или тренировки в организме происходят изменения прежде всего его белковой структуры, то для передачи такого признака по наследству потребовалась бы передача наследственной информации именно от белка к ДНК. Так как этого не происходит, то и благоприобретенные признаки наследоваться не могут.
Просуществовав в качестве доминирующей эволюционной теории вплоть до середины XIX века, теория Ламарка уступила пальму первенства идеям Дарвина. Значение теории Дарвина в истории биологии трудно переоценить, однако триумфальное шествие сыграло с ней плохую шутку: в те времена, когда авторы этого учебника сами были студентами университета, курс теории биологической эволюции назывался дарвинизмом! Теории эволюции отказали право в эволюции. Разумеется, дарвинизм развивался; появлялись новые экспериментальные данные, новые дополнения к теории естественного отбора и проблеме видообразования. Многое из всего этого вошло в понятия неодарвинизм и синтетическая теория эволюции, не изменив, однако, сути теории Дарвина.
По Дарвину новые наследуемые признаки появляются не закономерно (как результат тренировки, согласно теории Ламарка), а случайно. Наследуемые морфологические и физиологические характеристики живых организмов (признаки) в популяции случайно отклоняются (варьируют) от одной особи к другой. Все разнообразие в проявлении того или иного признака получило название наследственной изменчивости. Изменчивость не возникает ни под действием тренировки, ни в процессе адаптации особи к условиям окружающей среды, ни в результате искусственного или естественного отбора - она возникает сама. Если особь случайно получает ген, дающий ей преимущество в борьбе за существование, то ее шансы выжить, вырастить потомство, а следовательно, и передать этот ген по наследству, повышаются. И наоборот, вероятность передать потомству "плохой" (т.е. неадаптивный) ген всегда ниже.
Приведем здесь точку зрения Дарвина дословно. В своем основном труде "Происхождение видов путем естественного отбора" он пишет: "Если бы отбор заключался только в отделении резко выраженной разновидности и разведении ее, то начало это было бы до того очевидно, что едва ли заслуживало внимания; но его значение заключается в громадных результатах, получаемых накоплением в последующих поколениях различий, положительно незаметных для непривычного взгляда, различий, которые по крайней мере я тщетно пытался уловить".
Далее мы приведем классический пример, кочующий из учебника в учебник, иллюстрирующий, каким образом у жирафа в процессе эволюции возникла длинная шея. Далекие предки жирафов - с короткой шеей - конкурировали между собой и другими копытными за пищевые ресурсы (подножную травянистую растительность). Небольшое случайное наследственное удлинение шеи позволило отдельным особям усилить свой рацион за счет листьев низко лежащих деревьев, что хоть и на немного, но увеличивало их шанс к выживанию, а также увеличивало плодовитость. Постепенно, из поколения в поколение, средняя длина шеи в популяции удлинялась. Но наследственная изменчивость проявляется и относительно этого нового, увеличенного среднего значения! Процесс продолжает идти дальше!
Однако не все так просто, как в учебниках, и об этом - чуть позже.
Теория Дарвина стала испытывать серьезные трудности с самого своего возникновения. Некоторые из них оказались мнимыми, некоторые - более серьезными.
Во времена Дарвина доминировали представления о наследственности как о некой жидкости, получаемой от родителей и смешиваемой при оплодотворении. Если предположить, что особь получает благоприятный признак (что случается очень редко), то скрещиваться ему придется, скорее всего, с обычной, среднестатистической особью того же вида. Постепенно, от одного поколения к другому, благоприятный признак будет разбавляться. На это возражение, выдвинутое инженером Ф. Дженкиным, Дарвин так и не смог найти ответа. Увы, ни он, ни Дженкин не знали, что частота встречаемости мутантного гена (хромосомы) в популяции постоянна, даже при условии, что фактор, способный вызвать эту мутацию перестал действовать и "давление" отбора на данный признак отсутствует.
Одной из серьезных трудностей дарвиновской теории считается проблема эволюции т.н. полигенных признаков. К таковым относятся признаки, формирующиеся под контролем нескольких генов. Так, например, к ним можно отнести и вышеприведенный признак длинной шеи жирафа. Очевидно, что для его появления недостаточно только одно лишь увеличение шейных позвонков. Длинная шея требует "внесения изменений" в строение мышечной системы, сердечно-сосудистой системы (кровь теперь должна подниматься на большую высоту!). Этот признак окажется бесполезен, если у животного будут отсутствовать необходимые безусловные рефлексы, позволяющие ему эффективно использовать листья высоко лежащих веток деревьев. Кроме того, согласно появившимся в последнее время данным, сами безусловные рефлексы нередко контролируются несколькими генами.
Проблема заключается в том, что новый полигенный признак может обнаружить себя (т.е. проявиться фенотипически) и попасть под действие отбора только в том случае, если необходимые прогрессивные изменения произойдут в нескольких генах, которые, более того, должны "встретиться" в одной особи. К тому же они должны быть получены от обоих родителей сразу, поскольку в подавляющем большинстве случаев новые мутации являются рецессивными - это значит, что для их фенотипического проявления соответствующий ген должен попасть потомству и от отца, и от матери. Ситуация усугубляется также и тем, что сами по себе положительные мутации случаются крайне редко. Большинство новых мутаций несут либо признаки, ухудшающие приспособленность организма к условиям существования, либо являются летальными.
Еще одна проблема: дарвиновская теория предполагает постепенную эволюцию. В то же время существуют признаки, отбор которых возможен только тогда, когда они полностью сформированы. Пример - рога у копытных. Мало того, что это тоже полигенный признак. Небольшие бугорки на черепе животного не могут помочь ему при обороне от хищника и поэтому непонятно, как в данном случае отбор мог "дорастить" их до практически приемлемой величины.
Существовали и существуют идеи, позволяющие несколько смягчить последнее противоречие. Предлагались гипотезы "смены функций". В приложении к нашему примеру с рогами это означает, что даже небольшие бугорки на черепе приносят животному некоторую пользу, которая, однако, связана не с оборонительной задачей, а с возможными другими функциями этих образований - например, с кроветворной или какими-то биохимическими функциями. И лишь по мере эволюционного увеличения размеров рогов, выполняемая ими задача сменяется на оборонительную.
Если открытия в области молекулярной биологии 30-х 50-х годов оказались скорее в пользу дарвинизма, чем против него, то достижения более позднего периода, такие как реализация проекта "геном человека", компьютерное моделирование простейших клеточных процессов, исследования тонкой структуры рибосом, исследования т.н. электронтранспортных мембранных систем и некоторых других молекулярных структур базового значения дают повод усомниться в выводах теории Дарвина. Даже самые простейшие биологические структуры оказались гораздо сложнее, чем предполагалось в 30-е - 50-е годы - слишком сложными, чтобы быть случайными. Далее мы еще коснемся этого в главе, посвященной проблеме возникновения жизни.
Вернемся, однако, к началу ХХ века. Осознавая известные к тому времени трудности дарвиновского учения, ряд биологов пытались создать альтернативную, недарвиновскую теорию эволюции. Наиболее серьезную такую попытку, пожалуй, можно связать с именем выдающегося российского исследователя Льва Семеновича Берга. Свою теорию он впервые изложил в труде "Номогенез, или эволюция на основе закономерностей" (1922).
Приведем некоторые из аргументов, приведенные Бергом против Дарвиновской теории эволюции:
) Существуют сложные признаки, которые появляются в эволюции раньше, чем они могут попасть под действие отбора. Так, например, Берг пишет: "Из числа голосемянных растений хвойниковые (Gnetales), куда между прочим относится эфедра, или кузмичева трава, представляют высшую группу. У всех представителей хвойниковых мы наблюдаем ряд признаков, которые свойственны покрытосемянным, т. е. более высоко организованным растениям. Между тем, покрытосемянные вовсе не произошли от хвойниковых. Почти все голосемянные, а также низшие покрытосемянные обладают раздельнополыми цветами; двуполость у покрытосемянных есть признак более высокой организации. И вот мы видим, что у своеобразной южноафриканской вельвичии, относящейся к хвойниковым, в мужских цветках наряду с шестью тычинками появляется зачаточная семяпочка. Эта семяпочка бесплодна, но тем не менее снабжена рыльцем; физиологически она не функционирует, морфологически же цветки этого своеобразного растения двуполые. Какое значение имеет этот зачаток пестика, не приносящий никакой пользы растению? Будь это наследие предков, дело было бы понятно. Но здесь пред нами "рудимент" органа, который начнет функционировать лишь в двуполом цветке покрытосемянных. Мужской цветок вельвичии есть великолепный пример предварения признаков, т. е. предвосхищения примитивными организмами того, что будет со временем у более высоко организованных."
) Существует явление конвергенции, когда у совершенно разных эволюционных групп организмов появляются очень похожие признаки.
) Существует много данных, свидетельствующих о том, что естественный отбор вовсе не сохраняет отклонения от нормы (обусловленные наследственной изменчивостью), а наоборот - отсекает их. Отбор является консервативным, стабилизирующим фактором. Его цель - сохранить норму.
По Бергу появление новых признаков закономерно и "...обусловлено: а) внутренними конституционными свойствами организма (точнее - стереохимическими свойствами их белков), понуждающими формы изменяться в определенном направлении; здесь мы видим проявление автономической закономерности, и б) влиянием географического ландшафта, тоже преобразующего формы в определенном направлении; это хорономическая (или географическая) закономерность"
Для иллюстрации этой идеи приведем следующую аналогию: не будет преувеличением сказать, что кроме биологической существует еще и техническая эволюция. Например, определенную эволюцию претерпевает конструкция легкового автомобиля. Казалось бы, что в ней естественного, если автомобили создаются конструкторами? Однако, обратим внимание, что на самом деле конструктор является только движущей силой прогресса автомобилестроения, а вот то, какой конкретно будет новая конструкция, от конструктора зависит далеко не полностью. Конструирование техники - это искусство возможного. У легковых автомобилей обычно имеется четыре колеса и дисковый тормоз - не потому, что так хотелось их создателям, а постольку, поскольку это объективно оптимальное решение.