Философские проблемы биологии

В начале XIX в. целостную концепцию эволюции живого создал Жан Батист Ламарк. Ламарк высказал идею о том, что организмы изменчивы, их виды существуют не вечно и неизменно, а постоянно преобразуются в другие виды. Общей тенденцией исторических изменений организмов он считал постепенное совершенствование их организации, движущей силой которой является изначальное стремление природы к прогрессу. По мнению Ламарка, изменения организмов, приобретенные в течение жизни в ответ на изменения условий существования, наследуются их потомками.

Значимость идей Ламарка  состоит в том, что он отказаться от рассмотрения мира живого как того, что существует вечно и в неизменном виде, попытавшись рассмотреть разные формы жизни как продукт эволюции. Тем не менее, теория Ламарка не удовлетворяет  требованиям, которые предъявляются  к научному знанию. И не только потому, что предположение о наследовании потомками полезных свойств и  признаков, которые приобрели их родители, является фактически неверным, но, в первую очередь потому, что  в рамках этой теории содержится предположение, которое несовместимо со стандартами  естественнонаучного объяснения. Дело в том, что предположение об изначальном  стремлении к прогрессу тех форм жизни, которые не обладают развитой психикой в виде сознания, не может  быть объяснено на рациональной основе.

Основные принципы и механизмы  биологической эволюции как естественного  процесса впервые были описаны Ч. Дарвином в работе «Происхождение видов  путем естественно отбора» (1859). С  точки зрения Дарвина, все многообразие живой природы является результатом  действия трех взаимосвязанных факторов:

1. Наследственности;
2. Изменчивости;
3. Естественного отбора.

При этом наследственностью  называется общее свойство всех организмов сохранять и передавать признаки своего строения и функций от предков  к потомству. Изменчивость представляет собой общее свойство организмов приобретать новые признаки, которые  обусловливают различие между особями  в пределах одного вида. Естественным отбором называют процесс выживания  наиболее приспособленных организмов, который ведет к повышению  численности одних особей по сравнению  с другими.

Процесс эволюции в самых  общих чертах выглядит следующим  образом. Особи, обладающие наследственными  изменениями, которые полезны в  условиях определенной среды, лучше  приспосабливаются к условиям этой среды и в результате могут  сохраняться и оставить после  себя большое количество потомства. Особи с вредными для данных условий  наследственными изменениями хуже приспосабливаются к среде и  поэтому чаще гибнут и дают меньшее  количество потомства (или вообще не дают).

Современная теория биологической  эволюции, которую принято называть синтетической, отличается от дарвиновской тем, что:

1. Элементарной эволюционной единицей является популяция, а не вид;
2. Механизм наследственности и изменчивости описывается с помощью аппарата генетики.

Согласно этой теории, наличие  наследственности обусловлено существованием генетического кода, передающегося  последующим поколениям от родителей. Механизмами возникновения изменчивости являются, во-первых, возникновение случайных комбинаций уже имеющихся свойств, наследуемых от родителей последующими поколениями, во-вторых, случайные изменения генетического кода в результате мутагенного воздействия окружающей среды. Возникшие новые свойства генетически закрепляются в последующих поколениях при условии, что они оказались полезными для организмов данного вида. В качестве теста на целесообразность признаков выступает естественный отбор, повышающий вероятность выживания удачной особи и ее участия в дальнейшем воспроизводстве популяции.

Несмотря на логическую стройность теории эволюции и наличие громадного количества согласующегося с ней  экспериментального материала, в настоящее  время существует ряд, до сих пор, не решенных проблем. К таким проблемам  следует отнести вопрос о механизме  возникновения самого генетического  кода, который носит универсальный  характер для всего живого, независимо от уровня организации и вида. Не поддаются пока объяснению и аномально  высокие темы биологической эволюции на ее отдельных этапах.

По-видимому, первый из указанных  механизмов изменчивости – простой  случайный перебор комбинаций признаков  родителей – не способен объяснить  появление качественно новых  признаков. Возникновение таких  «скачков» обычно связывают с  мутациями, случайно приводящими к  удачным результатам. Однако создается  стойкое впечатление, что вероятность  мутации, столь удачной, чтобы ее результат действительно повлиял  на вероятность выживания особи, чрезвычайно мала, поскольку полезными  являются не отдельные новые признаки, а их совокупность. Каждый из приобретенных  признаков, взятый в отдельности, с  большой вероятностью может оказаться  вредным. Об этом, в частности, говорил  уже один из современников Дарвина  – Сент-Джордж Майварт. По его мнению, естественный отбор не может объяснить  начальных стадий возникновения  полезных приспособлений, поскольку слабо выраженные изменения не могут быть полезными. Решение этой проблемы он видел в признании того, что новая форма живого приобретает все свои отличительные особенности как бы сразу, в законченном виде.

Также один из основателей  генетики, Гуго де Фриз полагал, что  новые виды появляются не путем накопления и отбора мелких изменений, а в  результате «больших» мутаций, редких и внезапных. Сказанное легко  пояснить на воображаемом примере «технической эволюции». Если бы, например, при производстве автомобилей у одной из моделей  случайно из-за невнимательности сборщиков  появилось крыло самолета, эта  модель вряд ли была бы приобретена  заказчиком и неминуемо погибла  бы в ходе «естественного отбора»  – задолго до того, как по аналогичной  невнимательности на других участках сборки стали бы устанавливать правое крыло, хвостовое оперение, соответствующий  двигатель и другие признаки самолета, без которых он является бесполезной  вещью.

Вопрос о происхождении  жизни также имеет философское  значение, так как его решение  имеет прямое отношение к соответствующей  картине мира. Концепция креационизма, то есть идея о «сотворенности» живого каким-либо другим существом не соответствует  стандартом рационального знания. Вместо ответа на вопрос «Как именно возникло живое?» предлагается отказ от обсуждения этой проблемы. В силу того, что не существует никаких фактов, которые  могли бы даже косвенно подтвердить  эту «теорию», она в соответствии со стандартами научного знания является бессмысленной.

Мнение о том, что жизнь  существовала «всегда», также находится  за пределами научных представлений. Так потому, что данная позиция  противоречит более общим представлениям об универсальном эволюционизме, в  том числе современным знаниям  об этапах развития Вселенной. Согласно концепции панспермии, жизнь возникла в удаленной точке Вселенной, а потом была случайно занесена на Землю (например, посредством метеоритов). В строгом смысле слова эта концепция не предлагает никакого механизма для объяснения феномена первичного возникновения жизни, а лишь переносит вопрос в какое-то другое место Вселенной.

Единственный взгляд, который  не противоречит современной научной  картине – это представление  о естественном возникновении живого из неорганических соединении. Другое дело, что детали этого процесса пока изучены на недостаточном уровне. В качестве данных, которые подтверждают эту теорию можно указать на доказанный факт происхождения органических веществ  из неорганических. В частности, в 1953 году химик Стенли Миллер экспериментально доказал возможность синтеза  органических соединений из неорганических. Пропуская электрический разряд через смесь Н₂, Н₂О, СН₄ и NН₃, он получил набор нескольких аминокислот и органические кислоты. Общая схема биохимической эволюции принимается сегодня большинством биологов, однако по деталям процесса нет единого мнения. Например, случайное сочетание нуклеотидов, необходимое для возникновения одной молекулы ДНК, оказывается практически невероятным. По мнению современного астрофизика Фреда Хойла, возникновение живого в результате случайных взаимодействий молекул столь же малоправдоподобно, как утверждение, что ураган, пронесшийся над местной свалкой, может привести к самосборке такого сложного устройства, как современный самолет.

Строгий количественный анализ механизмов жизни и эволюционных процессов представляет собой очень  сложную задачу, решение которой, видимо, следует отнести к будущему. Исследования в этом направлении  тормозятся слабой математизации биологии, что вызвано сложностью последней. Возможно, что дальнейшие исследования в этих направлениях могут привести к существенно новым и неожиданным  результатам, которые будет способны повлиять на не только на представления  о механизмах живого, но и всего  естествознания в целом. 

Проблема антропогенеза

Еще одна проблема интересовала людей с глубокой древности —  происхождение самого человека. Об этом свидетельствуют многочисленные легенды и мифы, дошедшие до нас из далекого прошлого, а также исследования этнографами некоторых современных народностей, все еще не вступивших или недавно вставших на путь цивилизации. Хорошо известно, например, что для многих племен с примитивной мифологией характерен тотемизм, т. е. вера в то, что их племя берет начало от определенного вида животного (тотема). Причем предпочтение, как правило, отдается животным красивым и сильным — бизонам, львам, леопардам и т. п.

Тем не менее, когда «отец» систематики шведский естествоиспытатель К. Линней (1707 - 1778) построил свою знаменитую иерархию живых существ, ближайшими соседями человека в ней оказались  обезьяны. Следующий шаг был сделан Ж. Ламарком. Будучи эволюционистом, он предположил, что приматы не просто близки, но родственны человеку, который, скорее всего, произошел от кого-то из них, например шимпанзе. Правда, в  распоряжении Ж. Ламарка не было каких-либо конкретных фактов, указывающих на реальность подобной метаморфозы. Они  были получены лишь позднее. В частности, знаменитый английский естествоиспытатель Ч. Дарвин привел огромное количество сравнительно-анатомических доказательств  родства человека с человекообразными  приматами, в первую очередь шимпанзе и орангутангом.

Дальнейшие исследования показали, что «прародителями» не могли быть те виды обезьян, которые  существуют в настоящее время, и  что, следовательно, непосредственных предшественников человека, как и  его ближайших родственников, необходимо устанавливать по палеонтологическим данным. Самые первые из них были получены еще в 1856 г., когда в Германии, в долине Неандерталь, рабочие известнякового карьера случайно наткнулись на костные остатки древнего человека. Затем были находки в Африке, Китае, на северо-востоке Индии и в других местах.

Хотя для уверенной  трактовки многих проблем имеющихся  палеонтологических фактов недостаточно, большинство специалистов сходятся в том, что в процесс антропогенеза было вовлечено одновременно несколько видов древних гоминид.

Человек, как и любой другой биологический вид, сформировался в результате действия естественного отбора. Однако сам но себе отбор является лишь движущей, по не направляющей силой биологической эволюции, а следовательно, не определяет конкретного вектора развития, который зависит от многих моментов. Какие же факторы антропогенеза оказались основными при становлении человека? По концепции Ч. Дарвина, представленной в его работе «Происхождение человека и половой отбор», главную роль в процессе антропогенеза играло избирательное половое общение, основанное на психологическом предпочтении тех или иных особенностей индивидуумов, выбираемых в качестве половых партнеров. Эта книга - серьезный научный труд, в котором автор использовал весь доступный ему материал о половых предпочтениях у животных и птиц. Однако прямых доказательств того, что такого рода выбор был характерен и для непосредственных предшественников человека, а тем более того, что именно это обстоятельство оказало решающее влияние на антропогенез, у Ч. Дарвина не было. Нет их и у современных ученых. Более того, согласно мнению большинства из них гипотеза полового отбора как ведущего фактора антропогенеза «осталась недоказанной и становилась все менее и менее вероятной по мере накопления палеоантропологпчеекпх знаний и осознания всей полноты различий между человекообразными и человеком». Действительно, объяснить с позиций этой идеи, например, то, почему особенно быстро изменялись кисть и объем мозга, вряд ли возможно. Ведь более совершенная кисть и большой объем мозга признаки, которые практически не фиксировались визуально, а следовательно, не могли служить объектами психологических предпочтений при поиске полового партнера.

Концепция, согласно которой прямохождение развилось при освоении человекообразными обезьянами новой среды обитания тропического редколесья, или саванны, не имеет определенного автора: практически одновременно ее высказал сразу ряд английских, американских и отечественных ученых. Предполагается, что несколько миллионов лет тому назад вследствие изменения климата площадь тропических лесов стала сокращаться и некоторая исходная форма человекообразных — какой-то вид или совокупность видов - была вынуждена спуститься с деревьев на землю и адаптироваться к повой среде обитания - кустарниковой саванне. Для этого ей пришлось решить две главные задачи: обеспечить выживание в борьбе с хищниками и найти новые источники питания. Первая была реализована благодаря переходу к выпрямленному положению тела, что в условиях открытого пространства обеспечивало более широкий обзор, а значит, и раннее предупреждение о грозящей опасности, вторая путем включения в пищу наряду с растительными животных продуктов: мелких грызунов, земноводных, насекомых и т. д. Начиная с 30-х гг. XX в. особенно богатые палеонтологические открытия, относящиеся к ранним стадиям антропогенеза, были сделаны в Африке. Так что первым основным фактором антропогенеза можно, безусловно, считать экологический, т. е. необходимость приспособления к новой среде. В свою очередь прямохождение, освободившее передние конечности от опорной функции, несомненно, способствовало возникновению элементарной орудийной деятельности (использованию камней и палок в качестве простейших орудий, например при охоте или обороне от хищников), а следовательно, его можно рассматривать в качестве второго основного фактора. Элементарная орудийная деятельность стала третьим основным фактором, влияние которого на естественный отбор оказалось особенно значительным. И действительно, если речь идет об обычных животных, то направление действия естественного отбора зависит прежде всего от особенностей экологической пиши, которую занимает биологический вид. Организм животного и его поведение все более «подгоняются» к ее условиям. Однако применение становящимися людьми уже самых простейших орудий во многом изменило данную ситуацию. Между ними и средой появился посредник - естественное орудие. Адаптация к среде в этих обстоятельствах включала и приспособление к орудиям, т. е. формирование у индивида таких морфологических и психических качеств, которые позволяли ему выживать также и за счет более успешного оперирования орудиями. Таким образом, уже на достаточно ранней стадии антропогенеза направление эволюционных изменений, поддерживаемых отбором, начало в какой-то мере определяться особенностями не самой но себе экологической ниши, а используемых людьми орудий. Причем глинную роль здесь играл индивидуальный отбор. Ведь преимущество получал прежде всего тот, кто благодаря своей морфологической организации мог лучше использовать орудия для добывания пищи и защиты от хищников. Следовательно, в результате действия индивидуального отбора совершенствовалась не орудийная деятельность непосредственно, а способность организма к кней. Сама же деятельность могла улучшаться и независимо от отбора посредством накопления опыта и передачи его от индивида к индивиду путем подражания. Широкое употребление предлюдьми естественных орудий должно было привести к возникновению производственной деятельности, т. е. к изготовлению ими искусственных орудии. При этом не исчезало действие других факторов, но труд привнес в этот процесс много нового, существенно повлиявшего как на темпы, так и направление его протекания. Прежде всего, при сохранении индивидуального отбора усилилось значение группового отбора. Ведь индивиды, которые но своей морфологической организации были способнее к производственной деятельности, вероятно, не имели существенных преимуществ по сравнению с теми, кто проигрывал им в этом отношении, но их наличие повышало шансы на выживание группы в целом, так как сделанными отдельными «умельцами» более совершенными орудиями могли пользоваться и остальные ее члены. Поэтому развитие способности к производственной деятельности, а потому и самой производственной деятельности могло идти только под действием группового отбора.