Сила аналогий. Творчество Чарльза Дарвина

После завершения работы над «Происхождением видов» (1859) Ч. Дарвин смог получить новые сведения о мире приматов. Как раз в это время исследователи везли в Англию из африканских джунглей горилл и шимпанзе - обезьян, отличающихся от орангутангов по определенным признакам. Когда Томас Гексли (Хаксли), соратник Ч.Дарвина, изучил африканских горилл и шимпанзе, он обнаружил, что они еще больше похожи на человека, чем известные прежде орангутанги. Другими словами, между человеком и шимпанзе существует более высокая степень сходства (аналогии), чем между человеком и орангутангом. Это и привело Ч.Дарвина к мысли, что «родственниками» людей являются приматы, обитающие в Африке.

Кейт Вонг в статье «Как мы вышли в люди» [18] пишет о Ч.Дарвине: «Указывая на анатомическое сходство между людьми и африканскими человекообразными приматами, он заключил, что ближайшие родственники современных людей - шимпанзе и гориллы. Учитывая это родство, он предположил, что древнейшие предки человека жили, вероятно, в Африке. <...> За полтора истекших столетия наука полностью подтвердила предсказания Дарвина и составила детальный отсчет о нашем происхождении» [18, с.55].

Действительно, современная молекулярная биология получила результаты, подтверждающие гипотезу Ч.Дарвина, рожденную смелой аналогией. Дик Свааб [19] подчеркивает: «Идея Дарвина о том, что предков человека нужно было бы искать в Африке, получила поддержку со стороны молекулярной биологии: как материнская митохондриальная ДНК, так и отцовская Y-хромосомальная ДНК ведут в Африку» [19, с.501].

9. Аналогия девятая: гипотеза о происхождении человеческих эмоций

дарвин эволюция биологический географический

В 1872 г. в печати появилась книга Ч.Дарвина «Выражение эмоций у человека и животных». В ней он высказал предположение, что эмоции человека произошли из соответствующей экспрессии (эмоционального выражения) животных. Отправным пунктом для формулировки данной гипотезы, разумеется, послужила аналогия: Ч.Дарвин обратил внимание на сходство (подобие, близость, общность) различных эмоций, возникающих в тех или иных ситуациях у животных и людей. Английский натуралист потратил значительное время на изучение эмоциональных переживаний животных, постоянно посещая зоопарк и рассылая владельцам домашних четвероногих свои анкеты с вопросами о чувствах, которые они (четвероногие) испытывают. Поэтому можно сказать, что Ч.Дарвин обнаружил указанную аналогию чисто эмпирически (индуктивно). В конце концов, Ч.Дарвин понял, что многие эмоциональные реакции, такие, например, как чувство тревоги (страха), носят универсальный характер, то есть свойственны всем живым организмам, обладающим развитой центральной нервной системой.

Лауреат Нобелевской премии Эрик Кандель в книге «В поисках памяти» [20] пишет: «.Все животные с хорошо развитой центральной нервной системой, от моллюсков до мышей, обезьян и людей, могут испытывать страх, то есть чувство тревоги. Кроме того, у каждого из этих животных страх имеет отчетливые, легко распознаваемые проявления. Поэтому животные не только боятся, но и позволяют нам отмечать, когда это с ними происходит. Мы можем, так сказать, читать их мысли. На это впервые обратил внимание Чарльз Дарвин в своем классическом труде «Выражение эмоций у человека и животных», опубликованном в 1872 году. Важнейший биологический факт, отмеченный Дарвином и позволивший исследовать состояния тревоги на модельных объектах, состоит в том, что тревога (то есть страх как таковой) представляет собой универсальную инстинктивную и необходимую для выживания реакцию на что-либо, угрожающее жизни, здоровью или социальному статусу. Тревога сигнализирует о потенциальной угрозе, которая требует некой приспособительной реакции» [20].

Об этом же сообщают Б.Баарс и Н.Гейдж в 1-ом томе книги «Мозг, познание, разум» [21]: «Чарлз Дарвин в большей мере, чем кто-либо другой, помог определить биологический контекст действий человека. Ему принадлежат многочисленные наблюдения относительно того, каким образом животные и люди выражают свои эмоции. В течение сотен лет люди не могли не замечать сходство таких проявлений, однако в Европе и других регионах считалось абсолютно недопустимым признавать это. Теперь убедительно доказано сходство эмоциональных центров мозга у человека и других млекопитающих (Panksepp, 2005). Во времена Дарвина такая идея была бы совершенно одиозной. Сейчас книга Дарвина «Выражение эмоций у человека и животных» считается классической» [21, с.41].

10. Аналогия десятая: перенос теории эволюции (естественного отбора) на человеческие языки

Выше мы отмечали, что лингвистика предоставила Ч.Дарвину сведения, которые убедили его в возможности (и правомерности) изображать биологическую дивергенцию с помощью бесконечно расходящихся ветвей деревьев. Мы говорили, что в 1850-е годы немецкий лингвист Август Шлейхер опубликовал первые языковые деревья индоевропейских языков, о которых каким-то образом узнал Ч.Дарвин. Эти языковые деревья помогли великому ученому осознать универсальность той схемы ответвления (отпочкования) различных видов от общего «ствола жизни», рисунок которой впервые появился в записной книжке натуралиста в 1837 г.

Теперь следует осветить другое обстоятельство, касающееся «взаимоотношений» Ч.Дарвина с лингвистикой. Дело в том, что ученый не ограничился тем, что перенес в теорию эволюции определенную лингвистическую идею. Он понял, что возможен и обратный процесс - перенос понятий и принципов теории эволюции (естественного отбора) в область лингвистики. В частности, ученый пришел к выводу, что в теорию языкознания можно транспонировать такие понятия, как родословное древо, спонтанные изменения (вариации), борьба за существование, отбор одних языков и слов и гибель других. Классический пример вымершего языка - латинский язык (латынь), которым пользовались древние римляне. Иначе говоря, лингвистика, изучающая происхождение языков, по мысли Ч.Дарвина, может обогатиться, если заимствует ряд идей эволюционной концепции. Дальнейшее развитие лингвистики подтвердило правильность такого подхода Ч.Дарвина.

Отметим, что мысль о переносе понятий эволюционной теории в языкознание «висела в воздухе»: после 1859 г. ее стали высказывать, помимо Ч.Дарвина, и другие ученые. Любопытен также тот факт, что Ч.Дарвин был знаком с научными трудами таких лингвистов и филологов своего времени, как Август Шлейхер, Фредерик Фаррар, Макс Мюллер [22, с.38].

Идея Ч.Дарвина о применении в лингвистике понятий и принципов теории биологической эволюции обсуждается во многих работах. Так, У.Т.Фитч в монографии «Эволюция языка» [23] указывает: «Сходство между исторической лингвистикой и эволюционной теорией заметили давно: еще Дарвин проводил аналогии между биологической эволюцией и историческим процессом, при котором исчезает один из двух вариантов словесной формы» [23, с.54-55].

Об этом же повествует Максим Чертанов в книге «Дарвин» [16]: «Мимоходом Дарвин выдвинул еще одну филологическую гипотезу: происхождение языков аналогично происхождению видов, они ветвятся от общего предка, иногда вымирают (латынь); слова борются за существование, новые происходят от старых и вытесняют их. Современные лингвисты с ним согласны (он только не сказал о «горизонтальном переносе» - заимствовании иностранных слов), а мы образование новой разновидности языка видим воочию...» [16, с.281].

Наконец, Алекс Месуди в монографии «Культурная эволюция» [7] достаточно подробно рассматривает аналогию Ч.Дарвина: «Сразу после публикации «Происхождения видов» лингвисты увидели сходство между изменением языков и изменением живых существ. Шлейхер написал брошюру «Теория Дарвина и наука о языке» спустя всего несколько лет после выхода «Происхождения видов». Наконец, сам Дарвин в своей книге 1871 года «Происхождение человека и половой отбор» провел отчетливую аналогию между лингвистической и биологической эволюцией: «Образование различных языков и происхождение различных видов, равно как доводы в пользу того, что те и другие развились постепенно, совпадают между собой весьма странным образом. <...> Мы находим в различных языках поразительные гомологии, обусловленные общностью происхождения, а также аналогии, получившие начало вследствие сходного процесса формирования языков. <...> Еще более замечательна частота рудиментов в языках, как и в видах. <.> Преобладающие языки и диалекты распространяются на далекие пространства и обусловливают постепенное вымирание других языков. Угасший язык, подобно исчезнувшему виду, никогда более не возрождается. <.> Мы в каждом языке встречаем примеры изменчивости и постоянного введения новых слов. Но так как для памяти существуют пределы, то отдельные слова, как и целые языки, постепенно исчезают. <...> Выживание или сохранение некоторых благоприятствуемых слов в борьбе за существование - это естественный отбор» [7, с.195-196].

А.Месуди приводит примеры вымирания слов: «Вымирание происходит и внутри языков: доказано, что с течением времени количество некогда многочисленных неправильных глаголов уменьшается до всего нескольких, в зависимости от частоты их употребления. Часто употребляющиеся глаголы (например, to go с формой прошедшего времени went) легче запомнить, они реже приобретают правильную парадигму, а поэтому у них больше шансов выжить в словаре. Дарвин, сочувственно цитируя Макса Мюллера, считал так же: «Борьба за существование происходит постоянно между словами и грамматическими формами каждого языка. Более совершенные, короткие, легкие формы постоянно одерживают верх» [7, с.67].

11. Аналогия одиннадцатая: попытка понять природу наследственности

В 1868 г., после долгих размышлений, Ч.Дарвин выдвинул гипотезу, которая должна была ответить на вопрос, как под влиянием внешней среды животные приобретают новые признаки и как в дальнейшем эти признаки наследуются, передаваясь из поколения в поколение. Кто-то увидит здесь «уступку Ламарку», который говорил о наследовании приобретенных признаков. Однако Ч.Дарвин обладал способностью мыслить многогранно, поэтому допускал два варианта наследования: 1) наследование случайно возникших изменений (вариаций, мутаций) и 2) наследование признаков, приобретенных под влиянием внешней среды. Пытаясь объяснить вторую форму наследования, Ч.Дарвин и предложил свою гипотезу, получившую название «теории пангенезиса» или «гипотезы геммул». По словам Ю.О.Чернова, эта гипотеза «составила квинтэссенцию его представлений о наследственности» [24, с.76].

Согласно предположению Ч.Дарвина, существуют субмикроскопические зародыши - геммулы, которые способны перемещаться по всем частям тела, попадая, в конце концов, в половые клетки. Оказываясь в этих клетках, геммулы передают им информацию об изменениях, возникших в разных частях тела. В результате на свет появляются организмы, наследующие признаки, которые возникли под влиянием внешней среды у предыдущего поколения. Схематически «гипотеза геммул» выглядит следующим образом: стимул внешней среды ^ выделение геммул ^ проникновение геммул в половые клетки ^ изменение свойств, передаваемых потомству.

Поставим вопрос: как Ч.Дарвин пришел к своей теории пангенезиса? Какие соображения заставили его разработать идею о существовании геммул и предложить определенный механизм их функционирования, в том числе механизм передачи информации от соматических клеток животного и человека к их половым клеткам? И вновь мы вынуждены констатировать, что определенную роль сыграла аналогия. Английский натуралист сформулировал свою «гипотезу геммул» (по крайней мере, отчасти) по аналогии с рассуждениями французского биолога и математика Жоржа -Луи Бюффона (1707-1788), который высказывал похожую гипотезу «органических молекул», накапливающихся в половых органах и обеспечивающих передачу наследственной информации. Мы сказали «отчасти», так как аналогичную идею (с небольшими вариациями) предлагал также французский ученый Пьер Мопертюи (1698-1759), известный физикам как автор принципа наименьшего действия.

В.Н.Сойфер в статье «Чарлз Дарвин и эволюционная теория» [25] выражает сожаление о том, что Ч.Дарвин не ознакомился с работами чешско - австрийского биолога Грегора Менделя (1822-1884), который в 1865 г. открыл законы наследственности: «Конечно, он мог просто прочесть опубликованный Менделем труд на немецком языке, однако этого тоже не произошло. Вместо этого Дарвин принялся придумывать гипотезу (он претенциозно назвал ее теорией) пангенезиса о том, как осуществляется передача наследственных свойств потомкам. <...> Гипотеза эта была отнюдь не оригинальной: ту же идею выдвинул в своей 36-томной «Истории природы» Жорж Луи Леклерк Бюффон за сто лет до Дарвина» [25].

О влиянии представлений Ж.-Л.Бюффона на «гипотезу геммул» Ч.Дарвина сообщается также в книге Максима Чертанова «Дарвин» [16, с.234]. Уильям Ирвин в работе [1] отмечает, что гипотеза Ч.Дарвина оказала положительное влияние на голландского ботаника Гуго де Фриза (1848-1935), который, размышляя о ней, заново открыл законы наследственности, ранее обнаруженные Г.Менделем: «...Нельзя отрицать, что пангенезис, как и надеялся Дарвин, некоторым образом объединял всё, что было известно о наследственности, а де Фриз рассказывает, что дарвиновские геммулы привели его к мысли о единичных признаках и, таким образом, в конечном счете - к повторному открытию закона Менделя» [1, с.213].

Геммулы Ч.Дарвина, способные проникать в половые клетки и «встраивать» в их генетический аппарат информацию, которая в дальнейшем передается из поколения в поколение, напоминают эндогенные ретровирусы. Биологи определяют их как следы древних вирусных инфекций в ДНК. Ретровирусы встраивают свой собственный геном в хромосомы половых клеток зараженного организма. Перед каждым клеточным делением хромосомы реплицируются (удваиваются), при этом реплицируется и внедрившийся вирусный геном.

А.А.Марков в книге «Рождение сложности» [26] отмечает: «Нетрудно заметить, что эндогенные ретровирусы, выступающие в роли переносчиков информации о приобретенных признаках в половые клетки, совершенно идентичны геммулам, или пангенам, о существовании которых говорил Дарвин» [26, с.453]. «.У животных, - продолжает автор, - есть все составные части предполагаемого механизма «пангенеза». Теоретически дарвиновские геммулы имеют право на существование. Они вполне могли бы работать и обеспечивать наследование приобретенных признаков «по Ламарку». Загвоздка лишь в том, что они, по-видимому, в действительности делают это крайне редко» [26, с.454].

12. Роль ретровирусов в возникновении человеческой памяти (вместо заключения)

Мы вполне согласны с А.А.Марковым в том, что внедрение генетической информации ретровирусов в половые клетки нельзя отнести к категории часто происходящих событий. Тем не менее, иногда эти события все -таки происходят и могут иметь самые серьезные (с эволюционной точки зрения) последствия. Можно привести два известных примера такого внедрения, изменивших биологию приматов и человека. Первый пример - регуляторный элемент, управляющий работой гена PRODH, который активен в некоторых отделах мозга (в первую очередь в гиппокампе - области мозга, отвечающей за процессы памяти). Второй пример - ген Arc, выполняющий важные функции в нашем мозге, а именно кодирующий белок, необходимый для долговременной памяти.

Ученые установили, что регуляторный элемент, управляющий геном PRODH, имеет ретровирусное происхождение. В частности, один из эндогенных ретровирусов «встроился» в наш геном после разделения эволюционных линий человека и шимпанзе, подвергся «молекулярному одомашниванию» и теперь функционирует в качестве регуляторного элемента [27, 28]. Указанный регуляторный элемент повысил активность гена PRODH, который кодирует фермент, связанный с синтезом глутамата - нейромедиатора, отвечающего за процессы возбуждения в центральной нервной системе (ЦНС). Насколько важен нейромедиатор глутамат для нормальной работы мозга? Достаточно сказать, что он увеличивает вероятность развития потенциала действия (ПД) - волны возбуждения, являющейся физиологической основой нервного импульса. Глутамат также задействован в процессах обучения. Б.Баарс и Н.Гейдж в 2-ом томе книги «Мозг, познание, разум» [29] констатируют: «Девяноста процентов нейронов коры используют глутамат - основной возбуждающий медиатор, увеличивающий вероятность развития аксонного ПД на постсинаптическом нейроне при высвобождении в синаптическую щель. <...> Также этот медиатор нередко используется в модифицируемых синапсах, обусловливая обучение» [29, с.290].

Аналогично, ученые (совершенно неожиданно) выяснили, что ген Arc, синтезирующий белок, необходимый для долговременной памяти, также ведет свое происхождение от эндогенных ретровирусов. Иначе говоря, в далеком прошлом вирус, обладавший определенным фрагментом генетической информации, «встроил» эту информацию в геном предков человека. Эта «встройка» оказалась полезной: появился ген, обеспечивающий различные формы синаптической пластичности в нейронах и играющий определенную роль в консолидации (сохранении) воспоминаний.

Авторы статьи [30] пишут о гене Arc: «В нейронах белок Arc формирует пространственные структуры, напоминающие вирусные капсиды, которые инкапсулируют мРНК клеток. Образованные в результате этого вирусоподобные элементы в составе внеклеточных везикул передаются в соседние нейроны, где они способны транслироваться. Этот механизм используется для консолидации долгосрочной памяти» [30, с.215].

Аналогичные сведения содержатся в статье [31], авторы которой, собственно говоря, и являются первооткрывателями вирусного происхождения гена Arc.

Таким образом, в одном случае вирусные генетические фрагменты, внедрившиеся в организм предков человека, усилили синтез нейромедиатора глутамата, а в другом случае «подарили» нашему мозгу новый ген, повысивший эффективность долговременной памяти.

Эти встроенные генетические элементы работают в нашем мозге миллионы лет. Разумеется, они функционировали в мозге оксфордского епископа С.Уилберфорса, когда в 1860 г. он извлекал из своей долговременной памяти аргументы против теории эволюции и задавал Томасу Гексли (Хаксли) вопрос о том, по какой родительской линии он произошел из обезьяны.

Но самое главное, что они работали - и работали очень надежно - в мозге Чарльза Дарвина, который с первых дней своего путешествия на корабле «Бигль» старался сохранить в своей памяти огромное количество фактов, позволивших ему впоследствии раскрыть законы эволюции живой природы. Хорошо, что эта память (в которой - повторим! - ген Arc и синтезируемые им протеины обеспечивают консолидацию воспоминаний) не подвела Ч.Дарвина, когда он, прочитав книгу Томаса Мальтуса об экономической конкуренции, должен был по ассоциации вспомнить о конкуренции между биологическими видами и перенести механизм Мальтуса в область биологии. Эта память не подвела великого натуралиста при проведении (реализации) и многих других аналогий, рассмотренных в настоящей статье.

Литература

1. Ирвин У. Обезьяны, ангелы и викторианцы. Дарвин, Гексли и эволюция. М.: «Молодая гвардия», 1973. 464 г.

2. Стикс Г. Живое наследие Дарвина // В мире науки. 2009. № 4. С.12-17.

3. Циммер К. Эволюция: триумф идеи. М.: «Альпина нон-фикшн», 2011. 561 с.

4. Лункевич В.В. От Гераклита до Дарвина. Очерки по истории биологии. Том 2. М.: Государственное учебно-педагогическое издательство Министерства просвещения РСФСР, 1960. 548 с.

5. Равикович А.И. Чарлз Лайель. М.: «Наука», 1976. 200 с.

6. Ризниченко Г.Ю. Математические модели в биофизике и экологии. МоскваИжевск: Институт компьютерных исследований, 2003. 184 с.

7. Месуди А. Культурная эволюция. Как теория Дарвина может пролить свет на человеческую культуру и объединить социальные науки. М.: изд-во «Дело», 2019. 384 с.

8. Дарвин Ч. Воспоминания о развитии моего ума и характера // Дарвин Ч. Сочинения. Том 9. М.: изд-во АН СССР, 1959. С.166-242.

9. Резник С. Раскрывшаяся тайна бытия. М.: «Знание», 1976. 160 с.

10. Галл Я.М. Вьюрки Дарвина - «яблоко Ньютона»? // Природа. 1987. № 12. С.46-57.

11. Субботин А.Л. Концепция методологии естествознания Джона Гершеля (из истории английского индуктивизма). М.: Институт философии РАН, 2007. 83 с.

12. Рьюз М. Дарвиновская революция. М.: изд-во «АСТ», 2022. 480 с.

13. Ливио М. От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и Вселенной. М.: изд-во «АСТ», 2015. 432 с.

14. Элис Р. Невероятная случайность бытия. Эволюция и рождение человека. М.: «Колибри», 2018. 464 с.

15. Миллер Дж. Соблазняющий разум. Как выбор сексуального партнера повлиял на эволюцию человеческой природы. М.: изд-во «CORPUS», 2020. 736 с.

16. Чертанов М. Дарвин. М.: «Молодая гвардия», 2013. 407.

17. Бородин П.М. Правдивая и печальная история о Фуэгии Баскет и капитане Фицрое // Наука из первых рук. 2005. № 3 (6). С.109-121.

18. Вонг К. Как мы вышли в люди // В мире науки. 2020. № 11. С.53-60.

19. Свааб Д. Мы - это наш мозг. От матки до Альцгеймера. СПб.: изд-во Ивана Лимбаха, 2014. 544 с.

20. Кандель Э. В поисках памяти. Возникновение новой науки о человеческой психике. М.: изд-во «CORPUS», «Астрель», 2012. 736 с.

21. Баарс Б., Гейдж Н. Мозг, познание, разум: введение в когнитивные нейронауки. Том 1. М.: «Бином. Лаборатория знаний», 2014. 552 с.

22. Стрекольщикова И.В. Натуралистическая концепция языка в языкознании XIX века: общее и специфическое // Диссертация на соискание ученой степени доктора филологических наук. Мытищи: МГОУ, 2020. 607 с.

23. Фитч У.Т. Эволюция языка. М.: изд-во «Языки славянской культуры», 2013. 824 с.

24. Чернов Ю.О. Белковая наследственность и эволюция // Труды Международной научной конференции «Чарльз Дарвин и современная биология». Ответственный редактор Э.И.Колчинский. СПб.: изд-во «НесторИстория», 2010. С.76-94.

25. Сойфер В.Н. Чарлз Дарвин и эволюционная теория // Наука из первых рук. 2010. № 4 (34). С.86-101.

26. Марков А.А. Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня. М.: «Астрель», 2010. 528 с.

27. Марков А.А. Вирус, встроившийся в геном наших предков, влияет на работу мозга // сайт «Элементы», 19.11.2013 г.

28. Suntsova M., Gogvadze E., Salozhin S. [...] Buzdin A. Human-specific endogenous retroviral insert serves as an enhancer for the schizophrenia-linked gene PRODH // PNAS. 2013. Vol.110 (48). P.19472-19477.

29. Баарс Б., Гейдж Н. Мозг, познание, разум: введение в когнитивные нейронауки. Том 2. М.: «Бином. Лаборатория знаний», 2014. 465 с.

30. Мустафин Р.Н., Хуснутдинова Э.К. Участие мобильных элементов в нейрогенезе // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2020. Том 24. № 2. С.209-218.

31. Pastuzyn E.D., Day C.E., Kearns R.B. [...] Shepherd J.D. The neuronal gene Arc encodes a repurposed retrotransposon Gag protein that mediates intercellular RNA transfer // Cell. 2018. Vol.172. № 1-2. P.275-288.

Размещено на Allbest.ru