Еволюція крізь товщу мільярдів літ

Чому і як Чарльз Дарвін прагнув стати конкурентом самого Всевишнього

 

Вже не перше століття навколо імені англійського вченого точаться запеклі суперечки: одні вважають його визначним матеріалістом, інші – одвертим боговідступником. Тривалий час його постать та дослідницьку діяльність вивчав знаний у США письменник науково-популярного жанру Карл Циммер. Цей випускник престижного Єльського університету, навчений досвідом літератор, зажив слави не лише своїми публікаціями в газетах і журналах, а й порадував читачів п’ятьма книжками в царині біології, дві з яких «Цар-паразит» і «Душа, що стала тілом» стали бестселерами. Одна з його праць – «Еволюція. Тріумф ідеї» (харківське видавництво «Клуб сімейного дозвілля», переклад Романа Клочка) повністю присвячена творцю теорій еволюції і природного добору, видатному англійському науковцю ХІХ ст. Чарльзу Дарвіну.

Свою розповідь автор починає з дитинства та юності майбутнього геніального вченого, звертає увагу на те, що, отримавши диплом лікаря, Чарльз дуже скоро захопився і теологією, ставши студентом знаменитого Кембриджського університету. Поворотним пунктом в майбутній науковій кар’єрі Дарвіна стала навколосвітня подорож на вітрильнику «Бігль», де він виконував обов’язки природознавця (описував тварин і рослин, які траплялися на шляху корабля).

Впродовж наступних п’яти років Чарльз побував на острові Мадейра (північна частина Атлантичного океану), на островах Зеленого Мису (Західна Африка), в Патагонії, на архіпелазі Вогняна Земля, чилійському Консепсьйоні, де довелося стати свідком руйнування міста внаслідок землетрусу і викликаного ним цунамі. Згодом маршрут проліг до передгір’я Анд, що дало змогу природознавцю-початківцю вивчати скельні породи Кордильєр.

Описуючи ці екзотичні місця, які немов магнітом притягували своїми таємницями допитливого дослідника, автор книги згадує різноманітні наукові теорії, що постійно виникали у вікторіанській Англії. Скажімо, Дарвін, зацікавившись твердою оболонкою Землі, прихопив у подорож опубліковану працю «Принципи геології» шотландського геолога і палеонтолога Чарльза Лаєлла, який виступав проти популярної в ті часи теорії геологічних катастроф, підтримуючи ідеї натураліста-геолога Джеймса Гаттона, що базувалися на поступовій зміні земної кори під дією внутрішніх та зовнішніх факторів. Поступовість захоплює уяву молодого дослідника, стає визначальною рисою його наукового характеру. Під час мандрівки Чарльз заповнював сотні ємностей різними біологічними зразками, починаючи з викопних кісток, закінчуючи рідкісними комахами, яйцями морських птахів, черепах. З подорожі він привіз велику колекцію рідкісних пернатих, виловлених на Галапагоських островах. Саме там, як стверджує Карл Циммер, і народилася теорія еволюції Дарвіна.

Повернувшись восени 1836 року на батьківщину, Чарльз не одразу, а поступово, почав робити нотатки, що стосувалися біології. Любов до цієї науки прищепив йому дід Еразм Дарвін, котрий ніби проклав стежку для онука, подавши своє бачення процесу еволюції у трактаті «Зоономія» та поемі «Храм природи». Основний фактор еволюції полягав, як той вважав, у прагненні до розвитку всіх без винятку живих організмів навіть за несприятливих умов, а поборюючи їх, відбуваються зміни органів у цих істотах, що успадковуються. Еразм визнавав, що існує конкуренція між близькими біологічними видами, які до того ж видозмінюються при відтворенні.

У наступні роки благодатний вплив на Чарльза у виробленні грандіозної концепції походження всього живого на планеті мало багато інших науковців. Книжка «Еволюція. Тріумф ідей» Карла Циммера переповнена іменами європейських вчених першої величини, які у попередніх століттях суттєво наблизились до відкриття таїни живої матерії. У цьому ряду ‑ насамперед французький зоолог і анатом Жан Батист Ламарк та його співвітчизник Етьєн Жоффруа Сент-Ілер – теж зоолог і анатом. Якщо перший створив цілісну теорію еволюції світу, виклавши її на сторінках книги «Філософія зоології», то другий уславився монографією «Філософія анатомії».

Чарльз Дарвін був знайомий як з ученнями Ламарка і Жоффруа, так і з критикою тодішніх англійських вчених, що прозвучала на їхню адресу. Особливо різко виступили кембриджський геолог Адам Седжвік і анатом Річард Оуен. На той час, як стверджує у книжці Карл Циммер, британські науковці загалом не сприймали теорії еволюції, бо вона входила у протиріччя з вченням про Бога, зокрема, з творенням ним світу. Чарльз особисто був знайомий з Оуеном, якого попросив оглянути зразки викопних ссавців, привезених з навколосвітньої подорожі. І, як саркастично зауважує автор книжки «Еволюція. Тріумф ідеї», «він і гадки не мав, що одного дня Дарвін перетворить на викопні рештки і його самого»…

Поступово, крок за кроком, Чарльз прийшов до висновку, що абсолютно всі живі організми на Землі, в тому числі й людина, підкоряються одним і тим же біологічним законам. Другим його відкриттям було те, що людина стала розумною завдяки еволюційним процесам, які впродовж тривалого часу її постійно вдосконалювали. Не давало йому спокою одне: завдяки якому механізму набуті ознаки інтелекту гомінідів (людиноподібних) передавались від одного покоління іншому. На думку Карла Циммера, підказку Дарвін знайшов у «Нарисі про закон народонаселення» всесвітньовідомого британського економіста Томаса Мальтуса, який стверджував: людству загрожує голод через неконтрольоване зростання народонаселення. Ознайомившись з цією теорією, Дарвін розглянув її під дещо іншим кутом зору і сформулював для себе дуже важливе питання: чи живі організми, яким все ж таки вдасться вижити, а, головне, залишити потомство, матимуть якісь виняткові особливості, якщо порівняти їх з іншими подібними особинами? Перед ним був досвід фермерів, які користуються перевіреною віками методикою сортування насіння рослин, відбираючи найкращі зразки для майбутнього врожаю. Все це у підсумку привело вченого до думки, що у виживанні сильних організмів за несприятливих умов закладено рушійну силу еволюції, а саме постійну зміну спадкових характеристик популяції живих організмів з бігом часу. Кожен представник тваринного і рослинного світу змагається за виживання, місце під сонцем, життєдайну вологу та їжу, вкрай необхідну для існування. Відтак під дією зовнішнього середовища відбувається закономірна селекція – сильні виживають, слабші – гинуть. У цьому Дарвін все більше почав вбачати логічний природний добір, керований безперервним поступовим розвитком усього живого на землі.

Етапною роботою для його наукової кар’єри стала публікація в 1839 році «Журналу досліджень з природничої історії та геології країн». Йшлося про країни, відвідані під час навколосвітньої подорожі корабля «Бігль», закріпивши за автором славу природознавця, який продовжував вносити до своїх записів все нові нотатки, що стосувались теорії еволюції. Єдине, що стримувало Дарвіна від її оприлюднення, полягало в побоюванні бути звинуваченим у богохульстві, адже в ній не простежувалось божественне начало в зародженні усього живого на землі. Додав сумнівів скандал, що виник навколо чужої книги «Сліди природничої історії творіння», яка побачила світ 1844 року без імені та прізвища автора. Як показали подальші події, це було зроблено навмисне, щоб убезпечити шотландського журналіста Роберта Чемберза від остракізму з боку англійських священників і деяких природознавців, на кшталт набожного Адама Седжвіка. Фактично автор «Слідів природничої історії творіння» не побачив у формуванні Землі, зокрема, природного середовища, втручання Всевишнього, що дуже розлютило релігійні та й наукові кола. Ця жорстка реакція на книгу шотландця спонукала Чарльза Дарвіна зачекати з публікацією своєї праці про походження видів, а спробувати віднайти прийнятніший спосіб для її видання, щоб уникнути долі Чемберза. У своїй науково-популярній розповіді Карл Циммер не випускає з поля зору жодної суттєвої деталі, що дає уявлення про те, як надзвичайно складно було Дарвіну утвердити власну наукову концепцію у консервативному англійському суспільстві середини ХІХ століття.

Передумовою винесення на суд наукової громадськості вистражданої праці, над якою Дарвін працював довгих двадцять років, стало ознайомлення з рукописом вузького кола друзів, котрим повністю довіряв. Серед них – директор ботанічних садів південно-західної частини Лондона Джозеф Гукер, зоолог Томас Гакслі, географ і біолог Альфред Воллес. Вони позитивно сприйняли бачення вченим процесу еволюції, висловили й окремі зауваження, що у підсумку утвердило Дарвіна в намірі віднести рукопис до видавництва, де раніше вийшла друком його перша книга «Журнал досліджень…».

Наприкінці 1859 року таки побачила світ праця Чарльза Дарвіна «Походження видів шляхом природного добору або Збереження обраних порід у боротьбі за життя» (часто використовується лише перша частина назви, яку подано у центрі великими літерами). Тут вперше наводилась низка аргументів на користь того, що поступовий розвиток організмів відбувається завдяки природному добору. Задля підтвердження своєї теорії автор вміщує дуже переконливі наукові докази, зібрані ним під час навколосвітньої подорожі: до Південної Америки, на Галапагоські острови, в Австралію.

Карл Циммер у кількох розділах науково-популярної книги про Дарвіна («Природний добір випущено на волю», «Є велич у цьому баченні життя», «Мавпа проти єпископа») ділиться з читачем знайденими в архівах відгуками на фундаментальне дослідження вченого про походження видів, які дійшли до нашого часу з позаминулого століття. Серед них є й анонімна рецензія, в якій висловлені думки належали зоологу та палеонтологу Річарду Оуену. Ця рецензія особливо розлютила Дарвіна ворожою спрямованістю, безпідставним звинуваченням п’ятдесятирічного вченого у зловживанні наукою: мовляв, його праця намагається всім довести, що природний добір є єдиним творчим законом природи, за яким вона розвивається і виходить не було б його – не було б життя на Землі.

А тим часом Дарвін зробив те, чого не зміг Оуен, робить висновок Циммер, намагаючись аналізувати висловлену критику. Оуен спробував узагальнити відкриття в царині біології, але в результаті отримав аморфні поняття про архетипи та безперервний акт творіння. Дарвін же, навпаки, зміг пояснити схожість між видами за допомогою механізму, який впливав на кожне покоління. Претензії і далі лунали на адресу Дарвіна, але з часом вони стихли, бо вчений через дев’ять років опублікував ще одну капітальну працю «Про мінливість приручених тварин і культивованих рослин», в якій проаналізував закономірності мінливості, спадковості і штучного добору, довівши опонентам вагомість своїх наукових відкриттів. Після цього ідею історичного розвитку рослин і тварин він поширив і на проблему генезису людини, дослідивши у книзі «Походження людини і статевий добір» (1871 р.) численні докази походження людини від тваринних предків.

За життя Чарльз Дарвін видав 12 томів своїх наукових творів, що дало підстави визнати знаменитого англійця одним з найвизначніших учених. Як констатує Карл Циммер у своїй розвідці, вже в сімдесятих роках ХІХ століття науковці Британії прийняли теорію еволюції, залишаючи за собою право не лише полемізувати з її автором, а й піддавати окремі положення сумніву.

У книзі «Еволюція. Тріумф ідеї» Карл Циммер намагається простежити, яке продовження мала теорія «Походження видів» Чарльза Дарвіна у ХХ столітті, коли палеонтологи, геологи та представники інших наук застосовували її на практиці, приміром, у конструюванні хронології життя на Землі.

Запропонувавши свою теорію еволюції, Дарвін не міг точно сказати, як довго вона триває на планеті, оскільки від нього вимагали б конкретних доказів стосовно того чи іншого часового проміжку. По суті, саме це є найуразливішим місцем у праці «Походження видів шляхом природного добору». Щоправда, один з видатних фізиків Вільям Томсон ще за життя Дарвіна спробував підрахувати вік Землі, оцінюючи його у 20-40 мільйонів років. І це, як покаже час, було його першою помилкою. Друга полягала у тому, що опонент Дарвіна був переконаний у поступовому охолодженні ядра Землі, що, на його думку, позначалося на тривалості еволюції. Знадобилося майже сто років, щоб твердження Томсона спростувати шляхом лабораторних експериментів. Він думав, що Земля є молодою планетою, оскільки з моменту свого виникнення не встигла занадто сильно охолодитися. Насправді радіоактивність дозволяє планеті залишатися теплою значно довше.

Цю ідею підхопив британський фізик, лауреат Нобелівської премії Ернест Резерфорд. Застосувавши теорію розсіювання альфа частинок, він дослідив структуру атома, що складається із зарядженого ядра й електронів. Це був крок до того, щоб експериментально довести, який насправді вік Землі, над чим, власне, ламав голову Чарльз Дарвін. Завдяки так званому «годиннику Резерфорда», в основі якого відкриття структури атому, геологи змогли встановити вік різних гірських порід, що знаходилися у віддалених куточках Землі. Він обчислювався не мільйонами, як намагався переконати Томсон, а мільярдами років. Скажімо, скелі Акаста в Канаді вважаються найдавнішими на земній кулі, яким, за підрахунками геологів, 4,03 мільярда років. Лік ведеться вченими і за викопними рештками різних біологічних організмів, виявлених у минулому столітті в малодоступних місцях.

Крім віку Землі, як впевнено заявляє автор книги «Еволюція. Тріумф ідеї», існував ще один суттєвий провал у теорії Дарвіна, а саме спадковість, якій присвячено наступний розділ книги, де також розглядається значення генів для репродуктивності людини, утворення видів, спосіб успадкування ознак, мутації.

Досить переконливо пояснюється читачу, на чому спіткнувся Дарвін, спробувавши розшифрувати біологічний механізм змін. Його гіпотеза пангенезу виявилася помилковою. Помилялися і послідовники Ламарка, які заперечували як єдину формотворчу роль природного відбору і визнавали успадкування набутих ознак. На переконання Циммера, якби Дарвін міг експериментально довести, що спадковість не залежить лише від передачі дорослих особин набутих упродовж життя певних рис своїм дітям, а навпаки цьому сприяє природний добір, то тоді б особливо затяті його критики змовкли. Два століття тому наука ще не мала повного уявлення про те, як насправді працює спадковість. Перший прорив у цьому напрямку зробив католицький священик і моравський біолог, засновник сучасної генетики Грегор Мендель, якому в книзі Карла Циммера присвячено кілька сторінок. Мендель вперше сформулював закони спадковості (пізніше названі його іменем), які стосувалися, зокрема, одноманітності гібридів першого покоління, розщеплення і незалежного успадкування. Спираючись на ці відкриття, науковці вже в ХХ столітті зрозуміли, що кожний організм на Землі несе у своїй клітині молекулярну «кулінарну книгу» рецептів для конструювання власного тіла. Назва цій молекулі – дезоксирибонуклеїнова кислота, ширше відома як ДНК. Для будівництва білків клітини біологічного організму створюють версію гена, що має назву РНК. Саме в РНК і ДНК закодована певна інформація, що передається у спадок від одного біологічного виду іншому. Крім того, клітини можуть копіювати власні ДНК, але в цьому процесі іноді відбувається збій. Помилки, що утворюються під час копіювання – відомі як мутації. Починаючи з 1920-х років, учені усвідомили важливе місце мутацій у процесі еволюції. Такі дослідники, згадувані Циммером у книзі, як британський математик, спеціаліст у галузі статистики і генетики Рональд Фішер та американський біолог Сьюелл Райт, один із засновників популяційної генетики, поєднали природний добір і генетику, тим самим зміцнивши основи теорії Дарвіна. Важливо також знати, що в результаті мутації ДНК клітина може або погано виконувати свої функції, або почати неправильно розвиватися й перетворитися на ракову пухлину. Отже, наслідки від мутації можуть бути сприятливі, несприятливі або нейтральні, що в цілому впливає не лише на подальший розвиток як окремого біологічного організму, так популяції в цілому, а ще разом з геном може бути передана нащадкам.

Фішера і Райта автор науково-популярної книги зарахував до першої генерації вчених, які поєднали теорію еволюції з генетикою. Інші науковці до цього внесли додатки з екології, зоології та палеонтології. Першим, кого вписали до когорти наукових феноменів минулого століття, виявився українець, уродженець Києва, генетик зі світовим ім’ям, засновник еволюційної генетики й популяційної екології Феодосій Добжанський. Емігрувавши до США у 1927 році, він згодом став професором Колумбійського університету, а через десятиліття опублікував унікальну працю «Генетика та походження видів», що стала важливим кроком до створення синтетичної теорії еволюції. Ця теорія ‑ комплекс уявлень про еволюційний процес, що виник внаслідок поєднання положень класичного дарвінізму з ученням про мутації, уявленнями про популяцію як елементарну одиницю еволюції. Термін «синтетична теорія» походить від назви книги відомого англійського еволюціоніста Джуліана Гакслі «Еволюція: сучасний синтез». Теорія склалася впродовж 1920-х-1950-х років завдяки працям багатьох учених, зокрема вже названого Феодосія Добжанського, а ще його земляків ‑ київських професорів Олексія Сєверцова та Івана Шмальгаузена, яких Карл Циммер чомусь не згадав у книжці «Еволюція. Тріумф ідеї». А тим часом Сєверцов відомий як засновник еволюційної морфології тварин, а Шмальгаузен – розробник теорії стабілізуючого добору.

Слід наголосити на тому, що в праці «Генетика та походження видів» Феодосій Добжанський змоделював виникнення виду і продемонстрував наочно, як мутації впливають на цей процес. Його умовивід відображав взаємозв’язок між популяціями і мутаціями, як шкідливими, так і нейтральними. Останні, на переконання Добжанського, можуть виявитися корисними, бо спричиняють значно більшу мінливість, характерну для природного добору. А мінливість – це здатність живих організмів набувати нових ознак, відмінних від предків та їхніх станів у процесі індивідуального розвитку.

У книзі Карла Циммера подано складові синтетичної теорії еволюції, серед яких – мутації, що є основою еволюційних змін; елементарна одиниця еволюції популяція; еволюційний процес відбувається у формах макроеволюції, видоутворення і мікроеволюції; мутації можуть утворювати нові види і нові форми життя завдяки дії закону спадковості Менделя, принципу переносу генів, теорії природного добору та принципу географічної ізоляції.

Все, що сьогодні людина бачить навколо себе в будь-якій точці планети, є нічим іншим, як результатом еволюційного розвитку, що тривав за підрахунками вчених від 3,5 до 3,8 мільярда років. За цей гігантський часовий період відбувалось безліч масових вимирань фауни і флори внаслідок природних катаклізмів, зміни клімату, конкурентної боротьби між видами, різноманітних хвороб. В цій тривалій історії світу участь homo sapiens у перерахованих процесах була мінімальною. Прелюдією до перетворення людини із об’єкта в суб’єкт глобальних руйнувань на планеті, як гадає американський журналіст, розпочалося з прибуття людиноподібних істот до Австралії та інших континентів тисячу років тому, де вони безжалісно винищували місцеву фауну і флору. Поступово людина остаточно закріпила за собою домінування на планеті, вигравши конкурентну боротьбу з іншими живими істотами. По суті, було змінено хід еволюції, що з плином часу все більше призводить до сумних наслідків. Щоб зарадити цій деструкції, людина мусить осягнути масштаби існуючої небезпеки і почати контролювати власну долю.

 

Тарас ГОЛОВКО