Десять вопросов учителю биологии (6 – 10)

[epoxyde]

6. ПЯДЕНИЦЫ БЕРЕЗОВЫЕ. Почему учебники используют изображения березовых пядениц, маскирующихся на стволах деревьев, как свидетельство естественного отбора, тогда, как биологам с 1980-х годов известно, что пяденицы обычно не отдыхают на стволах деревьев, и что все рисунки были сфабрикованы?

На бабочках Biston betularia было продемонстрированно явление так называемого индустриального меланизма, обусловленного изменением окружающей среды под воздействием промышленности.
Вопреки критике известно, что до середины 19 века в популяциях B. Betularia не встречались особи с темной окраской. Типичная пестрая светлая окраска для этих бабочек являлась покровительственной. С середины 19 века начинают появляться особи с темной окраской. Постепенно происходит практически полное замещение светлоокрашенных особей темными (к концу 19 века более 90% популяции было представлено темными особями).
Однако явление меланизма среди B. Betularia имело явную приуроченность к крупным промышленным районам Англии. По мере удаления от них преобладание светлой формы восстанавливалось. А в настоящее время популяции B. Betularia с преобладанием меланистов встречаются только в Ирландии, на юго-западе Англии и севере Шотландии.
Не только наличие копоти на стволах послужило предпосылкой для появления меланистов, но и отсутствие лишайников, что делало рисунок поверхности березовых стволов более контрастным. Это даже более значимая причина появления меланистов, чем традиционно обсуждаемое покрытие деревьев сажей.
Критика же относительно сфабрикованных рисунков достаточно слаба, так как было показано, что бабочки B. Betularia использую не только березовые стволы для отдыха, но и любые другие поверхности, которые не контрастируют с окраской самой бабочки. Это пример плейотропного действия генов. В этом отношении совершенно не важно, отдыхали ли бабочки на стволах берез или где-то еще.
Меланизм увеличил выживаемость темной формы и привел к увеличению частоты мутантного аллеля в условиях промышленного загрязнения. С уменьшением последнего численность темных форм уменьшается. Это пример транзиторного полиморфизма, который носит временных характер.

7. ВЬЮРКИ ДАРВИНА. Почему учебники утверждают, что изменения клювов у вьюрков Галлапагосских островов во время сильной засухи могут объяснить происхождение видов посредством естественного отбора, тогда как изменения были возвращены обратно после того, как засуха закончилась, и никакой чистой эволюции не произошло?

Классический пример разнообразия формы клювов у галапагосских вьюрков достаточно хорошо изучен. Однако явление преобладания особей с более толстыми клювами, способными к вскрытию плодов с более твердой оболочкой, также служит хорошим примером адаптаций к условиям обитания и, следовательно, примером механизма эволюции.
Во-первых, сам факт преобладания во время засухи особей с более толстыми клювами говорит о наличии отбора по этому признаку в конкретных условиях обитания. Во-вторых, он показывает, в каком направлении при условии длительной засухи пойдет отбор. В-третьих, возвращение признака к состоянию исходного после прекращения засухи служит опять же примером механизма естественного отбора.
Однако даже в этом случае время, предоставленное для работы механизмов отбора, было пренебрежимо малым в сравнении со сроками, которые занимает нормальное видообразование даже в самых благоприятных условиях. Время жизни одной особи в данном случае сравнимо с периодом смены условий обитания (годы и десятилетия), поэтому ожидать в такой ситуации явное видообразование сложно.

8. МУТИРОВАВШИЕ ПЛОДОВЫЕ МУШКИ. Почему учебники используют дрозофил с дополнительной парой крыльев как свидетельство того, что мутации в ДНК могут обеспечивать эволюцию «сырьем», при том, что дополнительные крылья не имеют мышц, и эти искалеченные мутанты не могут выжить вне лаборатории?

Эксперименты с использованием дрозофил не имеют цели продемонстрировать процесс эволюции. В ходе таких опытов исследуется работа генетического аппарата, закономерности наследования и принципы регуляции развития организмов.
Широко известные примеры получения особей с развитой второй парой крыльев или конечностями вместо усиков – это примеры направленного изменения активности и порядка работы генов в генетическом аппарате мух. Цель такой работы – выяснение в том числе и того, какие гены какими процессами развития управляют.
В частности, на дрозофилах была показана работа НОХ-генов, избирательной активацией которых был целенаправленно изменен ход эмбрионального развития особей. Примеры мух со второй парой крыльев лишь показывают, как именно работает регуляторная система НОХ-генов.
Также, как и предыдущий пример, остальные лабораторные мутации вызываются искусственно, а особи с такими мутациями выживают, благодаря создаваемым условиям. Однако даже тогда многие мутации дают летальный результат.
В естественных условиях такие мутации никогда не возникают, а появившиеся летальные мутации быстро изымаются из популяции благодаря гибели их носителей. В остальных случаях разнообразные мутации (в том числе и лабораторные) не являются летальными и действительно могут служить материалом для дальнейшего отбора.

9. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЛЮДЕЙ. Почему рисунки художников, изображающих обезьяноподобных людей, используются для оправдания материалистических утверждений о том, что мы всего лишь животные и наше существование – это простая случайность, тогда как эксперты по окаменелостям не могут прийти к согласию даже в том, кем были наши предполагаемые предки и как они выглядели?

Сейчас известно множество ископаемых останков, принадлежащих, несомненно, гоминидам, для которых свойственна характерная форма черепа (и костей, его составляющих). Проблема не в отсутствии или наличии ископаемых остатков и их возрасте, а в их полноте. Большинство ископаемых гоминид представлено фрагментарно и только с момента, когда наши предки начали целенаправленно хоронить умерших, можно находить более или менее полные скелеты и их части.
По мере изучения таких ископаемых остатков меняется представление и о том, как выглядели те, кому они принадлежали. Если в 19 веке все реконструкции основывались больше на представлениях авторов об облике предков, то в 21 веке используется множество достаточно достоверных методов реконструкции внешности. Все они основываются на принципе актуализма, что в данном случае вполне правомерно.
Поэтому меняется и изображение предковых форм человека в литературе. Однако никогда такие иллюстрации в школьном учебнике (да и в любом другом) не использовались для сопровождения мысли о том, что человек – всего лишь животное. Более того, уже давно известно, что многие из предполагаемых предков человека имели достаточно развитую культуру (хотя и примитивную по отношению к культуре, появившейся в сообществе человек разумного).
Многочисленные находки останков гоминид не противоречат эволюционной теории. Наоборот, они полностью согласуются с нею и показывают, что даже такие высокоорганизованные существа, как высшие приматы, также подвержены действию факторов эволюции и, в частности, естественному отбору.

10. ЭВОЛЮЦИЯ КАК ФАКТ? Почему нам говорят, что Дарвиновская теория эволюции является научным фактом, в то время как многие из ее утверждений основаны на искажении фактов?

Неизвестно сколько-нибудь значительных фактов преднамеренного искажения фактов, которые бы повлияли на теорию эволюции и тем более привели бы к ее пересмотру. Известные и часто упоминаемые примеры относятся к частным областям (например, к антропогенезу), но никак не влияют на картину в целом. Тем более, в теории эволюции нет утверждений, но существуют предложенные механизмы эволюции.
Эволюция и в самом деле является фактом. Это следует из многочисленных наблюдений (наблюдением называется не только исследование в реальном времени, но и изучение внешних проявлений уже произошедшего процесса, например), которые показывают изменчивость живых организмов как в настоящее время, так и в далеком прошлом.
Исследование ископаемых остатков демонстрирует множество самых разнообразных форм, которые уже не встречаются в настоящее время (трилобиты, динозавры, псилофиты, древовидные плауны и многие другие). Но это – только часть наблюдаемого процесса. Множество форм живых организмов (животных и растений) появляются в летописи в разное время и в разное время исчезают.
Так, например, остатки трилобитов появляются позже остатков вендобионтов, остатки хелицеровых – позже остатков трилобитов, а остатки насекомых – позже хелицеровых. Эта последовательность нигде не нарушается. В отложениях кембрия нет остатков насекомых, а в отложениях моложе пермских уже никогда не встречается трилобитов, хотя насекомые представлены очень широко.
Та же ситуация имеет место и в отношении множества других ископаемых остатков, которые появляются в геологической летописи в определенное время, а позже из нее полностью исчезают. При этом подавляющее большинство из них (а именно, все ископаемые, начиная с кембрия) демонстрируют общую линию изменений, ведущую к современным организмам. По мере продвижения вверх по геологической шкале встречаются виды разной степени близости к современным. Чем меньше возраст отложений, тем более часто в них встречаются формы, однозначно схожие с современными и тем меньше остатков более примитивных организмов.
Существование так называемых реликтов (примерами могут служить латимерия, перипатус, гинкго и другие) никак не нарушает эту картину. Действительно, в предшествующие геологические эпохи эти организмы занимали доминирующее положение в экосистемах и были очень многочисленны. А в настоящее время они представлены отдельными видами и монотипическими крупными систематическими группами (латимерия, например, единственный представитель кистеперых). При этом не имеет значения возраст таксона. Современные виды реликтов не существуют также долго, как и весь более крупный таксон. Латимерия, например, в ископаемом состоянии не встречается, как и гингко, не смотря на находки похожих видов. В каком-то смысле эта ситуация аналогична гипотетической находке ископаемого камышового кота через миллион лет и сравнения его с домашней кошкой, которая, возможно, доживет до этого времени. Их скелеты будут практически идентичны.
В настоящее время нет ни одной другой гипотезы, которая бы непротиворечиво объясняла весь существующий набор наблюдений процесса смены организмов в геологической летописи. Только теория эволюции наиболее достоверно объясняет эти наблюдения.
Здесь очень важно четко разделять понятия «теория» и «гипотеза». Гипотеза – это предположение, высказанное на основании некоторого наблюдения (эксперимента). Теория же – это предположение, подтвержденное экспериментально или наблюдениями. Идея эволюции в момент своего появления была гипотезой. Со временем она подтвердилась множеством наблюдений (находками ископаемых организмов и выявления закономерностей их залегания), исследованием особенностей физиологии и биохимии организмов, изучением работы генетического аппарата.
Теория эволюции также продемонстрировала и предсказательную способность. Так, были найдены такие ископаемые формы, которые предсказывались эволюционной теорией, как необходимые для крупных эволюционных преобразований (выход животных на сушу, различные крупные адаптации и т. д.).
Нет сомнений в том, что теория эволюции в том виде, в каком она была сформулирована Дарвином, уже частично потеряла свою актуальность. Однако сама идея эволюции и большинство предложенных ее создателем механизмов по сей день не опровергнуты, но даже расширены и уточнены.
С развитием генетики теория эволюции получила новый толчок к развитию и была преобразована в синтетическую теорию эволюции (синтез теории эволюции и генетики). Это послужило началом целой цепи больших открытий, которые привели к еще более глубокому пониманию процесса эволюции.
Теория эволюции, в отличие от всех альтернативных гипотез, соответствует всем критериям научности, которые предъявляются к любой научной идее. Так, теория эволюции соответствует принципу Оккама, так как объясняет эволюцию организмов при помощи минимально необходимого набора механизмов (отсутствие «высшей силы», в частности, является очень сильной позицией).
Также теория эволюции отвечает критерию Поппера. Гипотетически теория эволюции может быть опровергнута, для чего достаточно обнаружить факты, которые не согласуются с нею и не могут быть объяснены в ее рамках. Такими фактами могут быть следующие:
- радикально различные цепочки ДНК у разных организмов, которые демонстрируют множество внешних общих признаков (например, цепочки ДНК человека и шимпанзе). В этом случае кладистический анализ давал бы результаты, противоречащие существованию эволюционных деревьев;
- генетический код организмов может быть совершенно различным, так как нет никаких ограничений на последовательность генов. Вместо этого в генетическом коде множество одинаковых генов и их последовательностей, а все нарушения и отличия расположены так, что делают эволюционное дерево еще более подтвержденным;
- отсутствие существенной разницы между фаунами разных эпох или разных континентов, которые не контактировали между собой длительное время (например, фауна Австралии резко отлична от фауны Южной Америки и Азии);
- обнаружение в породах, принадлежащих другим отдаленным эпохам остатков организмов, которые не могли обитать в то время в соответствии с существующей теорией эволюции (классическим примером является ответ Джона Холдейна на вопрос о том, какая находка могла бы сфальсифицировать теорию эволюции: Ископаемые кролики в докембрии!).
Таким образом теория эволюции вполне опровержима, так как предоставляет для этого множество возможностей, но до сих пор никем не опровергнута. Она также не имеет равных себе в отношении достоверности и непротиворечивости гипотез.

ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ:
Гипотеза о сотворении имеет право на существование, этого требует свобода слова и вероисповедания. Но нельзя приравнивать друг к другу мнение отдельного человека или даже группы людей и строгую научную теорию, разработкой которой занимается целое научное сообщество.
Изучение теории эволюции в школе призвано интегрировать знания учащихся, полученные из всего курса биологии, показать единство живого мира и дать представление о механизмах и процессах, которые привели к существующему разнообразию жизни и поддерживают его.
Теория эволюции формирует более полноценное мировоззрение, качественно отличающееся от такового, формируемого библейскими представлениями о сотворении мира. Но именно она стала объектом усиленного давления со стороны представителей различных конфессий. О причинах этого можно только догадываться, но одной из них (и существенной) является тот факт, что теория эволюции косвенно (в ней нет никаких прямых указаний на это) отрицает существование разумного замысла в появлении живого.
Десять вопросов, на которые были даны ответы, являются, однако, следствием не сомнений в теории эволюции, но следствием глубокого непонимания и откровенного незнания биологии. Дело в том, что понимание теории эволюции требует достаточно глубокого знания собственно биологии, а также других наук (химии, физики, астрономии и пр.), определенного типа мышления и достаточно широкого кругозора.
Десять вопросов, ответы на которые даны выше, предназначены учителю биологии в школе, которому вполне допустимо не быть в курсе последних открытий в науке, в том числе и в биологической. Но многие из этих вопросов требуют от него больше знаний, чем необходимо ему в повседневной работе. Поэтому с высокой долей вероятности школьный учитель биологии на эти вопросы ответит плохо или не ответит вообще.
Ученику же и вовсе будут непонятно большинство из ответов, так как почти каждый обращается к более узким разделам биологии, чем это возможно при изучении школьного курса. Ученик просто не обладает всеми необходимыми знаниями для достаточного понимания данных ответов.
Теория эволюции – это сложная система знаний, которая, вероятно, никак не проще, но, может быть, даже сложнее квантовой физики. Поэтому и ответы на большинство вопросов даже в том объеме, в каком они присутствуют здесь, будут неполными. В отличие от традиционного для библии «так создал бог», ученый и учитель не могут обойтись односложными ответами вроде «так получилось». Напротив, их задача и состоит в том, чтобы дать исчерпывающий ответ. А это, как можно увидеть, достаточно сложно именно ввиду разности в объеме знаний ученика и учителя.