Дарвинизм в XXI веке
Следующая глава нашей книги как раз и будет посвящена науке о развитии живых организмов и ее непростым взаимоотношениям с эволюционной теорией.
Глава 13. Развитие развития. Дарвинизм и эмбриология
Замечательный английский ученый ХХ века Джон Бёрдон Сандерсон Холдейн — физиолог, биохимик, генетик, один из создателей СТЭ — был также известен как талантливый популяризатор науки и блестящий лектор. О его остроумных приемах объяснения материала ходили легенды. Одна из них гласит, что после очередной публичной лекции к нему подошла одна скептически настроенная слушательница и заявила: «Профессор, что бы вы там ни говорили, а я все-таки не могу себе представить, чтобы единственная крошечная клеточка превратилась в такой сложный и совершенный организм, как человек, — пусть даже и за миллиарды лет!» «Но, сударыня, — возразил Холдейн, — ведь вы же сами проделали такое превращение, причем всего за девять месяцев!»
Действительно, если изменения, происходящие с живыми существами в ряду поколений, непосредственно наблюдать почти невозможно, то изменения, происходящие с каждой отдельной особью в ходе ее онтогенеза, в принципе, может увидеть собственными глазами всякий достаточно любознательный человек. Правда, в случае животных (особенно высокоразвитых — таких, как млекопитающие, птицы или насекомые) это тоже не так просто: мало того, что на ранних стадиях зародыш очень мал, так он еще и скрыт от взгляда наблюдателя оболочками яйца или телом матери. Если же извлечь его оттуда, то на этом развитие обычно прекращается, и исследователь может получить только «мгновенную фотографию» — строение зародыша на том этапе развития, которого он достиг к моменту извлечения. И все же еще Аристотель наблюдал и описывал развитие куриного эмбриона. Правда, с крушением античного мира исследования эмбрионального развития надолго прервались, но в конце XVI века начались снова. А через несколько десятилетий в арсенале исследователей появились первые микроскопы, открывшие новые возможности для исследований такого рода.
Эти направления, разумеется, приносили не только новые открытия, но и новые заблуждения. Больше ста лет — с середины XVII до второй половины XVIII века — в умах исследователей безраздельно господствовал преформизм — представление о том, что эмбриональное развитие сводится к количественному росту зародыша, а все его структуры и органы сформированы еще до зачатия. Спор шел лишь о том, где именно спрятан микроскопический человечек, вырастающий потом в младенца, — в яйцеклетке (как полагали «овисты»)
или в сперматозоиде (как утверждали «анималькулисты»). Ученые (в том числе и самые блестящие анатомы и микроскописты своего времени, включая самого Левенгука) порой ухитрялись даже «разглядеть» этого человечка внутри клеток. Наиболее последовательные из них утверждали даже, что в половых органах этого человечка (если он принадлежит к тому полу, в клетках которого, по мнению данного ученого, содержатся зародыши) уже сформированы зародыши следующего поколения, а у них тоже есть половые клетки, а в них — зародыши третьего поколения… и так до бесконечности. Сторонниками этой идеи были, в частности, выдающийся зоолог и анатом Ян Сваммердам и великий математик Готфрид Лейбниц (заметим: главным достижением которого было создание дифференциального исчисления, то есть анализа
Здесь у читателя наверняка возникнет вопрос: как это вообще было возможно? Как могли ученые, в том числе выдающиеся, столько времени верить в то, что зародыш получает наследственные признаки только от одного из родителей, когда наглядные опровержения этого во множестве были у них перед глазами? Неужели не нашлось никого, кто бы задумался: как же тогда могут существовать мулы — гибриды лошади и осла, сочетающие в себе признаки обоих видов? Почему кожа мулатов темнее, чем у европейцев, но светлее, чем у негров? Как вообще можно объяснить бесчисленные случаи, когда у ребенка «глаза мамины, а нос папин»?
Ученые, задумывавшиеся обо всем этом, действительно находились — хотя их было на удивление мало. И наиболее глубокие и ясные мысли на эту тему высказал в 1744–1745 годах Пьер Луи Моро де Мопертюи — один из самых ярких деятелей Просвещения, математик, физик, астроном, географ, натуралист и философ. Он сформулировал «принцип наименьшего действия», сыгравший огромную роль в разных областях физики. Он доказал, что Земля несколько сплюснута с полюсов. Он во многом предвосхитил основные идеи генетики (которые, как мы знаем, и сто с лишним лет спустя оказались слишком новыми для научного сообщества). А «побочным продуктом» работ Мопертюи по наследственности стала уничтожающая критика преформизма — знаменитый ученый буквально не оставил камня на камне от представлений как овистов, так и анималькулистов, приведя целый ряд разнообразных фактов, необъяснимых с преформистской точки зрения.
Возразить на доводы Мопертюи преформистам было нечего — но они и не возражали. Если принцип наименьшего действия вызвал бурную полемику, то работы Мопертюи по наследственности научное сообщество просто проигнорировало — несмотря на всю славу их автора. Проигнорировало так же бестрепетно, как до того игнорировало существование мулов и мулатов и наследование детьми признаков обоих родителей.
Мопертюи умер в 1759 году. В том же году молодой анатом Каспар Фридрих Вольф прямыми наблюдениями доказал, что зародыш не содержится в готовом виде ни в яйцеклетке, ни в сперматозоиде: его структуры возникают в ходе развития. В частности, Вольф наблюдал, как энтодерма[175] зародыша цыпленка, первоначально плоская (поскольку у птиц зародыш на самых ранних стадиях распластан по поверхности желтка), сворачивается сначала в желоб, а потом замыкается в трубку, которой предстоит стать кишечником. Работы Вольфа стали началом новой науки — эмбриологии, изучающей процессы индивидуального развития организмов и прежде всего его ранних (зародышевых) стадий[176].
Впрочем, взгляды Вольфа далеко не сразу стали общепринятыми — многие натуралисты еще долго придерживались преформизма, то есть представлений, что развивающийся зародыш с самого начала устроен в принципе так же, как и взрослая особь, а все его развитие сводится к «разворачиванию», то есть чисто количественному росту и некоторому изменению пропорций. Однако ряды противников преформизма постепенно множились, и среди них появлялись такие блестящие экспериментаторы, как Ладзаро Спалланцани и Иоганн Фридрих Блюменбах, чьи остроумные опыты было невозможно объяснить с преформистской точки зрения. К началу XIX века в эмбриологии начинает преобладать взгляд на индивидуальное развитие именно как на
Заслуги Бэра перед эмбриологией не ограничиваются окончательным утверждением в ней взглядов Вольфа (которого Бэр, надо сказать, чтил чрезвычайно высоко). Ему принадлежит множество частных открытий и первых описаний в этой области. Но, пожалуй, самым крупным и важным достижением великого эмбриолога стал сформулированный им в общей форме закон зародышевого сходства.
При всей обширности и оригинальности собственных исследований Бэра этот закон опирался не только на них — он стал обобщением фактов, накопленных всей эмбриологией первой четверти XIX века. В это время идея преформизма наконец-то вышла из моды, и исследованием реального индивидуального развития организмов занялись многие ученые. И очень скоро стали замечать, что у зародышей разных, непохожих друг на друга организмов на определенных стадиях появляются очень сходные структуры. Причем если для одних из этих организмов появление таких структур вполне ожидаемо и логично, то наличие их у зародышей других выглядит абсолютно неуместным.
Так, в частности, в 1825 году данцигский врач и натуралист Мартин Генрих Ратке, исследуя зародыш свиньи, неожиданно обнаружил у него характерные складки, удивительно похожие на те, из которых у зародыша акулы развиваются жаберные щели. Продолжая работу, Ратке выяснил, что такие зачатки жаберных щелей есть у зародышей не только свиньи, но и других млекопитающих, включая человека, а также у зародышей птиц — хотя ни у кого из этих существ ни на какой стадии развития не бывает жабр и жаберного дыхания.
Подобные странные явления замечали и другие ученые. Кое-кто даже пытался если не объяснить их, то хотя бы вывести некоторое общее правило. Именно эту задачу и удалось решить Бэру, предложившему наиболее общую и в то же время корректную формулировку: зародыши самых разных видов позвоночных животных, начиная с определенной стадии развития, сходны между собой, в дальнейшем же развитии это сходство неуклонно убывает от ранних стадий развития к более поздним. Если мы смотрим, допустим, на эмбрион собаки на разных стадиях, то сначала мы можем понять только то, что это зародыш какого-то позвоночного, затем — что это зародыш млекопитающего, еще позже — что это представитель отряда хищных и т. д. В этом и состоит закон зародышевого сходства — он же закон Бэра.
Бросается в глаза одна странность: хотя во времена Бэра (и даже во времена Вольфа) идея эволюции живых организмов широко обсуждалась в кругах натуралистов и философов, ни эмбриологи, ни «трансформисты» не пытались провести параллель[177] между индивидуальным развитием и предполагаемым изменением видов. В ту пору такой параллели не видел и сам Бэр — признававший возможность ограниченной (в пределах рода, максимум — группы близких родов) эволюции, а для отдаленного прошлого Земли допускавший и более масштабные изменения. Эти взгляды сейчас могут показаться очень робкими и половинчатыми, но не надо забывать, что Бэр высказывал их в 1830-е годы — в период наименьшей популярности эволюционной идеи, когда после убедительной победы Жоржа Кювье (уже знакомого нам по главе 10) в его знаменитом публичном диспуте с Этьенном Жоффруа Сент-Илером представления о возможности изменения видов стали восприниматься как маргинальные и необоснованные фантазии. Высказывал несмотря на то, что в целом был убежденным последователем Кювье, — так что интеллектуального мужества и независимости суждений великому эмбриологу было не занимать. И если он в ту пору ничего не говорил о сходстве между индивидуальным развитием
Сегодня нам трудно представить, как можно было, уже зная закон Бэра и при этом признавая идею эволюции, не связать одно с другим. Но те натуралисты первой половины XIX века, которые вообще признавали возможность изменения видов, чаще всего представляли их примерно так же, как Бэр: ограниченные изменения в пределах рода, максимум — близких родов, не меняющие принципиально общее строение организма. Понятно, что заметить сходство
Все изменилось с выходом «Происхождения видов»: идея эволюции безраздельно завладела умами практически всех натуралистов, и теперь уже в ней видели не просто возможность постепенного превращения одного вида в другой, а процесс, пронизывающий всю живую природу и создающий все ее формы. Многие мыслили эволюцию прежде всего как «восхождение от простого к сложному», развитие более сложных и совершенных организмов из относительно примитивных. И тут, конечно, сходство зародышей не могло не получить эволюционного толкования.
Уже сам Дарвин в «Происхождении видов» предположил, что в зародышах можно увидеть «более или менее затемненный образ общего прародителя, во взрослом или личиночном его состоянии, всех членов одного и того же большого класса». В 1864 году работавший в Бразилии немецкий зоолог Фриц Мюллер опубликовал небольшую брошюру[179], из которой следовало, что у ракообразных и некоторых других беспозвоночных зародыши разных видов тоже поначалу весьма сходны между собой и лишь постепенно обретают отличительные черты. Мюллер тоже предположил, что в такой последовательности развития как-то отражается эволюционная история видов. Наконец, еще через два года знаменитый зоолог и пламенный пропагандист эволюционного подхода Эрнст Геккель уже без обиняков сформулировал то, что он сам чуть позже назвал «основным биогенетическим законом»: «Онтогенез есть быстрое и краткое повторение (рекапитуляция[180]) филогенеза[181]». Иными словами, всякий организм за время своего эмбрионального развития вкратце повторяет тот эволюционный путь, который проделал его вид — начиная от единственной клетки.
Прежде чем продолжать наш рассказ о взаимоотношении эмбриологии и эволюции, придется сделать некоторое отступление — в общем-то не имеющее прямого отношения к теме данной главы. По бесчисленным креационистским сочинениям кочует утверждение, что якобы весь «биогенетический закон» основан на рисунках, выполненных лично Геккелем и представляющих собой его фантазию или сознательную подделку (иногда с добавлением, что его-де даже официально обвинили в фальсификации и вынудили уйти из Йенского университета, профессором которого он был). «На самом же деле» эмбрионы разных существ выглядят, мол, совсем не так и вовсе не похожи друг на друга. Стараниями некоторых моих коллег-журналистов (почему-то считающих, что слово «версия» или «гипотеза» служит индульгенцией для любой ахинеи) эта «версия» получила широкое распространение в масс-медиа — в том числе на федеральных российских телеканалах. «Смешно, но нарисованные Геккелем человеческие эмбрионы с жабрами и хвостиками до сих пор кочуют из одного учебника биологии в другой. Подтверждая тем самым закон живучести бредовых идей», — уверенно вещает закадровый дикторский голос в «познавательном» (!) фильме «Страсти по Дарвину», выпущенном в 2009 году к двойному дарвиновскому юбилею каналом «Культура» (!!)[182].