Логичная эволюция

Логичная теория эволюции. Часть 1

Алексей Кравецкий

Родился в 1978 году в Москве. Программист, публицист, блоггер, автор живого журнала lex-kravetski.lj.ru

Подозреваю, на эту статью наткнутся в том числе и давно уже согласные с теорией эволюции люди, у многих из которых возникнет резонный вопрос: «а зачем мне эту статью читать, если я и так согласен?».

Я думаю, прочесть её всё равно стоит. По крайней мере тем, кто не занимается данной областью профессионально и не посвящал значительного времени изучению и осмыслению данного вопроса. Хотя бы уже затем, чтобы не просто «быть согласным», а хорошо понимать логику, на которой данная теория построена.

Теорию эволюции традиционно связывают с Чарльзом Дарвином, однако на деле едва ли можно сказать, что столь многогранная, вобравшая в себя такое множество научных дисциплин, палеонтологических данных и естественнонаучных наблюдений теория базируется на какой-то одной работе или чьём-то персональном прозрении. Безусловно Дарвин внёс огромный вклад и в логику построения, и, что ещё важнее, в популяризацию подхода, но так же безусловно, что его личный вклад — лишь малая толика того, на чём эта концепция построена.

Часто можно слышать, что «дарвинизм» или «теория эволюции» (которую часто ошибочно отождествляют с дарвинизмом) построены на ровно такой же вере, какая имеет место быть в любом религиозном учении. Что, де, «проверить невозможно, а потому остаётся лишь верить». Якобы «эволюционисты» — это такая разновидность дьяволопоклонников, которые нашли себе очередной инструмент для борьбы с Богом на стороне Сатаны, или они — просто не особо сообразительные люди, схватившиеся за первую попавшуюся фигню, лишь бы соригинальничать.

На самом же деле теория эволюции к вопросу бытия Божия и спасению души отношения не имеет. И логически выводится из набора доступных человечеству наблюдений. Точнее, выводятся её основные принципы — более точные детали, конечно, гораздо более сложны для выведения.

Чарльз Дарвин по сравнению с нами обладал весьма скудным набором доступной информации — в те времена ещё ничего не было известно о генах, палеонтология находилась в зачаточном по сравнению с нынешним состоянии, отсутствовала молекулярная физика, да и научный метод был сформулирован лишь отчасти, поэтому нам будет проще — в своих рассуждениях мы можем пользоваться гораздо более широким спектром знаний. Кроме того мы, вообще говоря, стремимся логически подтвердить уже известную нам теорию, а не придумать её, поэтому можем выбрать более прямолинейный путь рассуждений, нежели тот, которым шли люди, не имевшие возможности воспользоваться «послезнанием».

Итак, зададим себе вопрос: «откуда взялась та жизнь, которую мы вокруг себя наблюдаем?». Хм. В вопросе явно сокрыт подвох — мы ведь знаем, откуда она взялась. Каждая из ныне живущих особей была рождена предыдущими особями. Ответ очевиден. Но видимо мы хотели спросить про что-то иное, более глобальное.

«Откуда взялась жизнь вообще?», — что-то типа такого. Почему живые существа именно такие, какие они есть, и могли ли они быть иными? Были ли «первородители» у человека и других видов, и как они выглядели? Можно задать ещё множество подобных вопросов, каждый из которых будет весьма глобальным и до некоторой степени соответствующим тому вопросу, на который отвечает теория эволюции. Одновременно ответить в полной мере на каждый схожий вопрос одна отдельно взятая теория, конечно, не может. Вопрос следует сделать более конкретным.

Остановимся на таком варианте: «Какие закономерности, явления или механизмы обуславливают устройство и развитие живых организмов?». Этот вариант тоже не совсем точен — ведь тут не сказано, что вообще такое «живые организмы», не говорится, насколько детально мы желаем это узнать (в конечном счёте и атомная физика и космология тоже содержат ответ на вопрос об этих закономерностях), — но да ладно, вопрос хотя бы интуитивно понятен.

Начнём с того, что перечислим все варианты объяснений, которые можем придумать, абстрагируясь о того, считаем ли мы их верными. Бог сотворил Землю вместе с живыми организмами на ней. Прилетели инопланетяне и вбросили на планету чудодейственные семена, которые дали всходы. Живое появилось само, потому что мир так устроен. Живые организмы порождали другие живые организмы, которые немного отличались от своих родителей. Иногда живые организмы порождали живой организм, качественно от них отличающийся. На самом деле есть лишь сознание Кришны, а всё сущее ему кажется.

Масса возможных ответов. Как среди них выбирать?

Для начала заметим, что некоторые ответы на деле ответами не являются. Скажем, в вариантах с «сознанием Кришны» и «оно само, потому что мир так устроен» реально имеет место быть уход от ответа, а не ответ: мы же из этого ответа вообще ничего не узнали. Они не несли нам новой информации, то есть тех сведений, которые позволяют нам сделать какой-либо практический вывод. Пусть «само» или «сознание Кришны», но нас интересует закономерность, а она тут не описана. По этой причине мы отфильтруем все неинформативные варианты.

Оставшиеся варианты, как мы увидим, распадаются на подмножества, согласно ответам на подвопросы. Один из них: пребывали ли наблюдаемые нами виды живых организмов в неизменности с самого появления жизни?

Для начала отметим, что на точно запротоколированном промежутке существования человека означенный человек выводил новые породы животных. В частности, породы собак и голубей, представители которых в визуальном плане довольно сильно отличаются друг от друга. Таким образом мы знаем, что по крайней мере у некоторых видов живых существ имеется способность производить потомство так, что через определённое количество поколений потомки могут сильно отличаться от предков. Мы и так знаем, что потомки отличаются от предков — у нас у всех разные лица, разные отпечатки пальцев и так далее, — но такса от сенбернара отличается ещё сильнее. При этом мы знаем, что и та и другая порода появилась не так давно — мы сами как вид гораздо древнее этих пород.

То есть в живых организмах заложена способность изменяться не только на протяжении жизни одной особи (накачивать мышцы, например, или терять волосы), но и при порождении новых особей. Причём изменения в потомках сильнее, чем те изменения, которым при жизни может подвергнуться сама особь.

Многие скажут, зачем вообще об этом говорить? Вы ведь знаем о существовании генов, наследовании и так далее? Разве этого не достаточно?

Эти сведения действительно весьма полезны. Однако даже при их наличии может быть возражение: «о да, вы нас убедили, гены отвечают за наследственность и изменчивость, но какую они, наследственность и изменчивость, имеют силу? Да, благодаря изменчивости генов у нас разные лица, но не ограничивается ли возможные изменения только этим?». Так вот, примеры различий между породами собак — наглядное подтверждение того, что генетические изменения идут ощутимо дальше, нежели просто черты лица или различия в росте на десять сантиметров.

На этом этапе уже можно задать вопрос: если виды появились сразу готовыми, то зачем в них «вшит» такой механизм изменчивости? Пути Господни, конечно, неисповедимы, но мы договорились отбрасывать ответы не несущие информации. То есть вопрос имеет смысл. Если жизнь сотворена неизменной, то откуда в ней механизм изменчивости? Зачем Творцу понадобилось такое, если не для означенных изменений?

Далее. Мы знаем, что на «запротоколированном периоде» некоторые виды исчезли. Часть из них была истреблена человеком, но некоторые были истреблены другими видами (пусть даже при некотором вмешательстве человека — например, при ввезении животных туда, где они ранее не обитали, что сопровождалось вытеснением ранее обитавших там видов уже без участия человека). Аналогичные сведения нам даёт палеонтология: определённо очень и очень многие виды исчезли.

То есть виды определённо вымирали, то есть у живых организмов есть способность вымирать целыми видами — этот факт нами уже установлен. Но быть может все виды появились одновременно, а с тех пор некоторые из них вымерли?

Появлялись ли виды? Этот вопрос сложнее. Мы знаем о породах собак, но можем ли мы считать разные породы разными видами? Вполне корректен ведь аргумент: «вы посмотрите на носорога и воробья — вот они, да, разные виды, а собаки… ну, так, декоративные изменения».

Однако и тут приходит на помощь палеонтология. А именно показывает, что во времена, когда определённо на Земле уже наличествовала жизнь, не было ни одного из ныне существующих видов.

Каким образом палеонтология это выясняет? Многие сразу подумают о датировках — установлении абсолютного возраста останков на основании физических методов (таких как, например, радиоуглеродный анализ). Каждый из этих методов можно подвергнуть сомнению, предположив, например, что в некоторых видах процесс обмена изотопами углерода идёт не так как в других, что делает датировки неправильными и так далее, однако абсолютные датировки в данном вопросе не так важны. Куда важнее относительные — то есть порядок следования эпох и соответствующих им видов, а не этих эпох продолжительность.

Если в некотором слое мы находим останки одних видов, но не находим останки других, и наоборот в другом слое находим останки вторых, но не находим останков первых, то возникает вопрос: окей, абсолютные датировки, положим, неверны, эти виды существовали одновременно, но что тогда заставило некоторые из них «закапываться» перед смертью под слои где залегают другие? Причём не отдельных особей, а вообще всех до единой? И не в одном месте, где можно было бы что-то объяснить случайностью или каким-то хитрым перемещением почвы, а повсеместно?

Что в случае с «короткой историей» планеты — концепции, согласно которой Земля существует в буквальном смысле несколько тысяч лет, что в случае с «длинной» (миллиарды лет) принятие акта творения всех современных видов как объяснения их существования - заставляет принять и положение о странном вмешательстве Творца в организацию залегания останков.

Грубо говоря, всё выглядит так, будто виды появлялись и вымирали. И если считать, что это «подстроил» Бог, то Бог явно хотел, чтобы мы вывели теорию эволюции — ведь он дал нам разум и предоставил данные, которые логично трактовать именно так. Попытка отрицать теорию эволюции в этом случае фактически борьба с Божьей волей, а не за неё.

Итак. На данный момент мы уже вывели несколько положений:

1. Живые существа имеют способность не только к передаче по наследству информации о своём строении, но и к генетическим изменениям в своих потомках, кои изменения ощутимо выходят за пределы черт лица или отпечатков пальцев.
2. Некоторые виды вымерли
3. Практически все известные нам виды, которые сейчас населяют Землю, появились позже, чем не только жизнь в целом, но и чем многие сравнимые с ними по сложности виды.

Тут, заметьте, ничего не говорится о непосредственном появлении жизни. И неспроста: ведь теория эволюции говорит не про появление жизни, а про изменение её форм.

Логичная эволюция. Часть 2

Теория эволюции говорит не про появление жизни, а про изменение её форм. Объяснением же появления жизни занимается другой раздел науки, изучающий «абиогенез» или «пребиотическую эволюцию».

В принципе альтернатива творению жизни Богом (или иным подобным вариантам объяснения) распадается на несколько теорий. Как минимум на появление органических веществ из неорганических и на дальнейшее изменение составленных из органических веществ организмов. Теоретически даже возможен «синтетический» ответ на заданный ранее вопрос, а именно: Бог сотворил органические вещества таким образом, что дальше они путём эволюции доэволюционировали до той стадии, которую мы сейчас наблюдаем. Точнее, такой ответ был бы возможен, если бы не было известно, что таки есть механизмы абиогенеза, которые работают безо всякого божественного вмешательства, если только не считать таковым законы физики.

Но пока абстрагируемся от абиогенеза и вернёмся к выведенным нами трём пунктам.

Пункты 2 и 3 говорят про прошлое, однако у нас нет оснований предположить, что процесс вымирания и появления видов в какой-то момент прекратился — напротив, мы видим явные признаки того, что количество представителей некоторых видов постоянно сокращается (люди даже вынуждены спасать некоторые из них от полного вымирания), появление особей, отличающихся от предков, мы аналогично постоянно наблюдаем. Опять же, это само по себе не даёт нам оснований считать, что изменения могут зайти сколь угодно далеко, но в совокупности со знанием о том, что все виды, которые сейчас живут вместе с нами на Земле появились позже, чем непосредственно жизнь, мы вынуждены заключить, что видимо и появление новых видов по-прежнему возможно.

Таким образом теория, отвечающая на наш вопрос обязана содержать как минимум положение о том, что виды исчезают и появляются по крайней мере на больших промежутках времени. Механизм сего мы пока что не описали, но он явно должен быть как-то связан с пунктом 1 — о наследственности и изменчивости: ведь кроме этого свойства мы не наблюдаем каких-то других возможных объяснений происхождения видов.

То есть концепция творения неизменных видов Богом или инопланетянами, отстаиваемая некоторыми гражданами, неверна́. Бог не сотворил наблюдаемую нами жизнь за один акт. 

Что ж, двинемся дальше. 

Следующий вопрос, на который стоит ответить, — вопрос о том, как же так происходит, что в процессе случайных изменений возникают столь сложные создания. «Если мы сложим молекулы в коробку и будем их там случайно перемешивать, какова вероятность того, что из них вдруг сложится жираф?», — спрашивают сомневающиеся.

Дело в том, что научный термин «случайно» не означает «абсолютно произвольно». В научном смысле «случайность» — это указание на статистический анализ явления в противовес детерминистическому. Конечно, частицы в сосуде не движутся «произвольно», однако их движение обусловлено массой факторов, которые мы технически не можем отслеживать и предсказывать — столкновениями с другими частицами (включая те космические, которые пролетают сквозь сосуд), гравитацией, электромагнетизмом. Если бы мы желали следить за одной молекулой, мы могли бы попытаться всё это учесть, но если нас интересует поведение газа в целом, мы не следим за каждой из сотен миллиардов частиц. Мы описываем движение молекул статистически, полагая перемещение каждой из них случайным. Однако эта «случайность» — не есть произвольность. Мы знаем ограничения частиц по скоростям (уж точно не больше скорости света) и координатам (в пределах сосуда). Мы знаем законы столкновения частиц и ограничения по частоте столкновений. Знаем распределение скоростей и вариации плотности. Мы знаем статистические характеристики газа — его давление и температуру. Всё это делает процесс далёким от произвольности, но сохраняет «случайность» в описании.

Ещё проще это понять на примере подбрасывания монетки. Мы рассматриваем его как случайный процесс (хотя вполне в силах детерминистически описать каждый отдельный бросок), считаем, что вероятность выпадения «орла» — одна вторая, но уже из этого видно, что процесс не является абсолютно произвольным: ведь тогда вероятность каждого исхода стремилась бы к нулю — раз уж само количество возможных равновероятных исходов стремилось бы к бесконечности.

Если бы мы спросили себя «раз уж ваш процесс случаен, то какова вероятность того, что частицы в хаотичном движении соберутся в монету, выпавшую орлом?», то ответ был бы «на практике сколь угодно мало отличимой от нуля». Но мы понимаем, что наш процесс иного рода, хоть в рамках интересующей нас модели и рассматривается как случайный, — частицы уже собраны в монету, она уже недалеко от поверхности Земли и уже подброшена. Это, должен отметить, существенно повышает вероятность выпадения «орла» — от «сколь угодной близости к нулю» до «одной второй».

Ровно так же процесс эволюции не есть «абсолютно произвольное переставление молекул». Количество вариантов переставления хоть и велико, но гораздо меньше оного у молекул, которые «трясут в коробке». По крайней мере, в рамках этих перестановок почти каждый раз получается ген, по которому можно построить некоторое живое существо.

Итак, изменения в генах случайны, но не произвольны. И сам эволюционный процесс тоже. Он, если говорить аналогиями, похож не на перемешивание молекул в коробке, а в чреду экспериментов, которые ставит школьник — не обладающий ещё научными знаниями для сокращения времени поиска, но всё-таки действующий не абсолютно произвольно, а с учётом предыдущего опыта.

Естественно, и эта аналогия верна лишь в малой степени — опыт как таковой подразумевает наличие разума, а в молекулах, даже в таких сложных как ДНК, разума всё-таки нет. Поэтому уточним аналогию. Положим, у нас есть набор деталей конструктора, на каждой из которых имеется крепление, позволяющее соединить её с другой деталью. Ребёнок (случайно, но не произвольно — его ограничивают крепления) соединяет эти детали и даёт посмотреть родителю. Родитель выбирает те конструкции, которые кажутся ему прикольными, и возвращает их ребёнку, а остальные разбирает обратно на детали. Ребёнок использует полученные конструкции для новых конструкций и так далее.

В этой аналогии мы видим, что не так уж маловероятно построение чего-то клёвого при случайном процессе. Перетряхивая детали в коробке, мы вряд ли получили бы модель Эйфелевой башни, но наличие отбора конструкций, осуществляемого родителем, делает сие довольно вероятным. Хотя ребёнок при этом действует почти совсем неразумно.

В данном случае, заметьте, специально выбран разумный осуществитель отбора — чтобы показать, что сам по себе эволюционный алгоритм вовсе не отрицает в обязательном порядке наличия внешнего разума. Но ровно так же и не означает обязательного его присутствия — ведь вместо родителя, сознательно отбирающего некоторые конструкции, мог бы присутствовать любой другой механизм. Главное, чтобы у него был хоть какой-то закономерный критерий отбора (если так можно сказать про неодушевлённого отбирателя).

Но в природе, благо, такой критерий действительно есть — законы физики и основанное на них выживание особи. Тот, кто может воспользоваться законами физики лучше других, проживёт дольше. А во время жизни принесёт больше потомства (особенно если он умеет приносить больше потомства за единицу времени, чем другие). Среди потомков выживет тем больше, чем лучше родитель умел их сберегать самыми разными способами. И, разумеется, тем больше, чем лучше каждый из них пользуется законами физики.

Как и в аналогии, конструкции, соответствующие некоторому критерию, сохраняются, а не соответствующие — разбираются обратно на детали.

Но как мы можем узнать, что происходит именно так? Во-первых, конечно, из «общих соображений». Мы наблюдаем вокруг себя бесконечный процесс поедания организмами друг друга и замечаем, что сильных съесть труднее, чем слабых. Нет никакой гарантии, что данный конкретный слабый проживёт меньше вон того данного конкретного сильного, однако статистически так и есть: в среднем дольше. Точнее, в среднем не буквально сильный проживёт дольше, а лучше приспособленный в целом. Это уже намекает нам на способ «направления» нашего условно случайного процесса. Потомки получаются чуть-чуть не такими, как родители, и те из них, которые получились чуть-чуть лучше других, в среднем проживут чуть-чуть дольше. У них будет чуть-чуть больше потомства, в котором, не смотря на некоторые изменения, в среднем преобладает тот самый ген, который обусловил их родителям означенное «чуть-чуть». В среднем именно гены, несущие такие свойства, впоследствии будут преобладать в популяции и ими же будет обусловлено её изменение.

Наши наблюдения вполне соответствуют этому предсказанию, что позволяет нам заключить: всё выглядит так, будто именно изменчивость и естественный отбор приводят к видообразованию. Мы снова могли бы предположить, что бог управляет всем этим, но это снова была бы лишняя гипотеза — не добавляющая к объяснению ничего того, чего не было до её привнесения.

Во-вторых, и наша аналогия с конструктором, и теория естественного отбора содержат в себе интересный нюанс: согласно им в последующих конструкциях мы должны видеть некоторые элементы предыдущих. Как мы помним, ребёнку возвращаются удачные конструкции, а успешные особи передают свои гены, обуславливающие строение особи. К конструкциям и генам пристраиваются новые фрагменты, что-то в них меняется, но всё-таки сохраняются элементы и самих оригиналов.

Обнаружение подобного в живых существах было бы косвенным подтверждением постепенного построения видов, а не мгновенного их сотворения. То есть если бы мы всё-таки держались за божественное вмешательство, то должны были бы предположить, что бог не сразу создаёт вид, а пристраивает что-то к предыдущим видам или что-то постепенно меняет в них. Либо же бог создал виды такими, что они выглядят так, будто к ним постепенно пристраивали или постепенно их меняли. В общем бог и тут тоже настоятельно рекомендовал нам принять теорию эволюции.

И действительно в видах обнаруживаются те самые фрагменты предыдущих. Причём иногда в такой форме, что их использование антицелесообразно, потому не может быть объяснено тем, что «творец просто рационально использовал одни и те же годные конструкторские находки в разных животных».

В частности, фигурировавший в гипотетическом вопросе сомневающегося жираф (как, впрочем, и другие млекопитающие, просто у жирафа это особенно наглядно) содержит удивительный анатомический элемент — возвратный гортанный нерв.

Этот нерв, как можно видеть, имеет гораздо большую длину, нежели расстояние между его началом и концом — мозгом и гортанью. Если бы «дизайн» жирафа был бы целиком разумен и целесообразен, то, естественно, этот нерв бы имел длину в несколько сантиметров. Но так как он присутствовал ещё у рыб, то в продолжительной эволюции от них до млекопитающих, включая жирафа, этот «элемент предыдущей конструкции» сохранился.

Можно спросить: «как же так, ведь сохраняться должны лишь гены, несущие полезные признаки, а тут налицо явная нецелесообразность?». О нет, сохраняются не конструкции, полезные в абсолюте, а конструкции, которые лучше других, присутствующих в то же время. Грубо говоря, родитель отбирает лучшее лишь из тех конструкции, которые собрал ребёнок. И возвращает их для дальнейшего конструирования, независимо от того, существуют ли гипотетически конструкции ещё лучше. Даже если при дальнейшем построении окажется, что ранее годная конструкция к данному моменту уже является очевидно неоптимальным элементом, она всё равно с большой вероятностью сохранится, увековечив дела давно минувших дней.

При этом, что интересно, в том числе могут сохраниться нейтральные элементы — те, которые на целом ряде этапов строительства не помогали, но и не мешали. В дальнейшем они могут как обусловить эволюционный прорыв — успешно дополнив другие признаки, так и стать «пятым колесом в телеге», подобно возвратному гортанному нерву.

Таким образом такие примеры — свидетельство того, что эволюция «не видит будущего». Она лишь оценивает то, что есть на данном шаге. 

Логичная теория эволюции. Часть 3

Алексей Кравецкий

Родился в 1978 году в Москве. Программист, публицист, блоггер, автор живого журнала lex-kravetski.lj.ru

Концепция творения не может существовать одновременно с концепцией всезнания Творца в случае, если мы говорим о творении совершенного мира. Однако возможно постулировать, что Бог «запустил процесс», в дальнейшем пошедший уже самостоятельно, согласно с теорией эволюции.

Третьим свидетельством того, что виды образуются благодаря наследственности, изменчивости и естественному отбору, являются проверки теории на практике. Человечество несколько тысячелетий занималось селекцией и вывело массу сортов и пород. Более того, все одомашенные растения и животные выведены человеком. Из их диких предков, конечно, но это и есть эволюция — виды не появляются «с нуля», они выводятся из предыдущих. В двадцатом и двадцать первом веках в дополнение к этому были поставлены эксперименты с мушками-дрозофилами и ещё некоторыми видами, что также показало: процесс видообразования при помощи отбора и скрещивания вполне себе возможен.

Конечно, «возможен» не означает «так и было». Однако стремление к минимизации количества гипотез заставляет нас предположить, что единственный вариант, чья состоятельность подтверждена экспериментом, — видимо тот самый искомый вариант и есть. Возможно, конечно, были какие-то параллельные, но мы ни их, ни косвенных их свидетельств не наблюдали, поэтому пока верным считается вот этот.

Можно ещё спросить: проверка была с искусственным отбором, а в теории речь про «естественный». Валидна ли проверка? Тут можно ответить вот какими соображениями. Если всё дело в том, что отбор был «искусственным» — то есть, проходил с участием человека, то для отрицания возможности аналогичного отбора (конечно, проходящего согласно другим критериям, но тут важны не критерии, а сам механизм последовательного отбора по одному и тому же критерию) следовало бы считать, что в человеке существует особая сила, которой в принципе нет в неживой природе и только под воздействием этой силы работает эволюция. Но это бы тоже была лишняя гипотеза — эта сила больше никак себя не проявляет, с чего бы нам тогда вводить её в рассуждения? Мы наблюдаем эволюционный процесс в природе (и косвенно, и напрямую), мы пробовали проводить его ускоренными темпами — при помощи искусственного отбора. Всё вроде бы согласуется с теорией. Да, можно придумать ещё сто тысяч чудесных гипотетических объяснений, но… см. выше.

В-четвёртых, косвенным свидетельством верности теории эволюции является математический алгоритм на её основе, который, как это было неоднократно проверено, действительно позволяет находить более-менее хорошее решение задач. Причём не только тех, где условия полностью определены, но в ряде случаев и задач с весьма расплывчатыми условиями.

Итак, на данный момент мы имеем вот что: теория эволюции — это согласующееся с наблюдениями объяснение происхождения видов — согласующееся, в том числе, и в своих предсказаниях, таких как наличие «предыдущих конструкций», другие же радикально отличающиеся от неё концепции либо не согласуются с наблюдениями, либо ничего не добавляют к теории, будучи к ней пристыкованными.

Но всё ещё остаётся вопрос: а как узнать, что действительно все изменения при видообразовании обусловлены наследственностью, изменчивостью и естественным отбором? Ведь именно тут всё ещё сохраняется гипотетическое «место для бога»: если какие-то качественные изменения на самом деле не обусловлены генами, то чем они обусловлены? Не исключено ведь — божественным вмешательством. Мы, конечно, уже отбросили гипотезу творения, но божественное вмешательство в целом отвергли лишь на том основании, что оно напрямую не наблюдается и при этом все изменения могут быть объяснены генетическими механизмами. Но если могут быть объяснены не все, то вмешательство высших сил всё ещё остаётся одной из возможных гипотез. Так все ли изменения живых существ обусловлены именно тем, о чём говорит теория эволюции?

Вопрос «все ли» с научной точки зрения является не совсем корректным. Ни в одной естественнонаучной теории мы не имеем технической возможности проверить все элементы описываемого нами множества. Все ли молекулы во вселенной подчиняются закону всемирного тяготения? Все ли электроны имеют один и тот же заряд? Все ли точки пространства изоморфны? Никто не проверял. И не сможет проверить. Однако последовательность суждений нам всё-таки нужна — мы не можем в каждом вопросе говорить: «всех элементов никто не проверял, поэтому давайте рассматривать наряду с вашей теорией любую другую произвольную, которая гипотетически может иметь место в тех местах, в которые мы ещё не заглянули». По сути при данном подходе мы были бы вынуждены иметь кучу равноценных гипотез относительно каждого явления — но как тогда делать прогнозы?

Поэтому используется другой подход. А именно: теория проверяется на некотором подмножестве экспериментов и если на всех них наблюдения согласовывались с теорией, то эта теория считается верной для всего множества подобных элементов. До тех пор пока не будут найдены элементы, ранее считавшиеся «такими же», но на которых теория эксперименту не соответствует. В этом случае теория уточняется так, чтобы соответствовать и этим элементам тоже, либо же у прежней теории уточняется область применимости, а найденные элементы попадают в область применимости новой теории.

Кстати, часто можно встретить утверждение, выдаваемое за научное, что, де, «позитивные утверждения следует доказывать, а негативные — нет». Это утверждение неверно. Хотя бы уже по предыдущим абзацам видно: нельзя напрямую доказать верность утверждения для всего множества элементов, если эти элементы — объекты реального мира. В математике, для абстракций такое проделать можно (путём построения цепочки рассуждений от набора недоказуемых аксиом), но в естественных науках — нельзя. Там действует вышеописанный подход: проверяем достаточное количество раз на достаточно корректных экспериментах, если всё подтвердилось, то считаем доказанным для всего множества и с этого момента доказывать уже надо отрицание, а не утверждение.

Сколько раз составляет вот это самое «достаточно» в науке, увы, не определено. Самый подходящий ответ — столько раз, чтобы у большинства учёных, занимающихся этим вопросом, появилась мысль «хватит, всё ясно». Поскольку это весьма расплывчатый критерий, его компенсируют дополнительной оговоркой: «эта теория — не навсегда. Её можно опровергнуть, показав случаи, когда она не работает».

Так вот. Видообразование никаким иным образом, кроме генетических изменений в рамках отбора, ни разу не было обнаружено. Но много раз обнаружены свидетельства эволюционного видообразования. Учёные сошлись на том, что «уже достаточно». Да, всё ещё можно опровергнуть. Но не заявлением «вы не проверяли для всех признаков всех животных», а только предъявлением реального (не гипотетического) примера другого, альтернативного видообразования.

Тут важно понимать, более точного «доказательства» нигде в естественных науках нет и быть не может. Однако окружающая нас реальность показывает, что этот подход работает. Используемые нами механизмы, приборы, технологии — всё это построено ровно на этом подходе. Других же подходов, которые работают если не лучше, то хотя бы так же, пока не обнаружено.

Альтернативный вариант «а может всё-таки Бог всё сразу сотворил» обоснован гораздо хуже — он противоречит обнаруженным фактическим данным (можно придумать и не противоречащие — например, тот самый вариант «бог всё запустил и устранился»), нет ни одного примера повторения (что, конечно, не удивительно), он не объясняет аномалии в строении (такие как возвратный нерв, например) и самое главное он фактически не несёт информации. Бог сотворил. ОК. Но нас интересует, почему всё выглядит именно так, как выглядит, как это всё развивалось и т.д. На всё божья воля? Не информативно. Распишите её так же, как расписана на данный момент эволюция.

Хотя я привёл лишь малую долю имеющихся доказательств, их всё равно уже достаточно, чтобы прийти примерно к следующему.

1. Виды исчезают и появляются — это можно считать факт.
2. У живых существ есть гены, при помощи которых они передают информацию о своём строении, но не абсолютно точно, а с отклонениями — это можно считать факт.
3. Объяснением процесса видообразования, учитывающим вышеприведённые факты, является теория о естественном отборе, которая проверена явными и неявными экспериментами и в дополнение работает как математическая модель.
4. Другие нетавтологичные (то есть отличные от «это так, потому что это так») теории, столь же хорошо описывающие процесс и столь же хорошо согласующиеся с реальными данными, отсутствуют.

Из этого следует, что вплоть до предъявления чего-то реального, сильно несоответствующего теории эволюции, верной следует считать именно её. Можно уточнять детали, пристраивать небольшие дополнительные фрагменты, но всё равно в целом это — наиболее правдоподобный к данному моменту вариант. Он уже давно достиг той степени проверенности, когда уже следует требовать доказательств обратного.

Есть ли они?

Ну, собственно, основная масса их сводится к попыткам найти что-то такое в организмах, что, как кажется, не могло появиться в процессе эволюции. Глаз, рука, мозг и так далее. Предъявить альтернативу их появлению оппоненты теории эволюции по-прежнему не могут (возможная альтернатива — что Бог, через несколько сотен миллионов лет после сотворения жизни вдруг сотворил ещё порцию существ с глазами). Но им кажется, что указание на «явно невозможные к появлению в эволюционном процессе» органы являются достаточно хорошим опровержением. Это не так — опровержение мало чего стоит без вменяемой альтернативной теории, как максимум оно может побудить к уточнениям теории, но не к отказу от неё.

Однако всё равно следует сказать, что пошаговый процесс появления каждого из этих органов довольно хорошо известен. К сожалению, известен он в научной среде, а не в широких массах — то есть не популяризован. Зачастую у людей действительно не хватает воображения, чтобы придумать хотя бы один гипотетический вариант появления, например, глаза, а реальный вариант, ввиду его непопуляризованности, им неизвестен, поэтому людям кажется, будто «это же очевидно, что такое невозможно».

В случае с процессом формирования глаза, вот ирония, найдена даже куча видов, задержавшихся на каждой стадии формирования глаза.

Если вкратце, то светочувствительные клетки, расположенные на какой-то части тела организма, дают ему некоторое преимущество — как и любой орган чувств. Светочувствительные клетки, к слову, есть уже непосредственно у растений, да и вообще у всех фотосинтезирующих организмов. Но если их приспособить не только к получению энергии, но и к получению информации об окружающем мире, организм будет чуть лучше ловить добычу и чуть лучше смываться от хищников.

Это ещё не глаз, конечно, а его первый прототип. Однако прототип, логично вытекающий из того, что уже есть — инструмента фотосинтеза, в частности. И, кроме того, способности к фототропизму — способности понимать, откуда падает свет, и расти в эту сторону (у растений есть такая способность).

Если область со светочувствительными клетками деформируется (например, вогнётся), то это улучшит способность к анализу мира, поскольку расширит «угол зрения».

Смыкание краёв вогнутости к малому отверстию вроде бы должна ухудшить зрение, однако появляется ещё один эффект — эффект пресловутой «камеры-обскуры», позволяющий не просто фиксировать свет, но и фокусировать изображение — видеть его «резким». Заполнение образовавшейся полости и формирование хрусталика или иных подобных приспособлений даёт возможность варьировать фокусное расстояние и так далее.

Каждый шаг вполне себе эволюционно оправдан. Хотя навскидку, конечно, кажется, что глаз, чтобы быть полезным, должен возникнуть сразу целиком.

С руками, крыльями и даже мозгом имеют место быть аналогичные процессы, каждый из которых описан в справочниках.

Возможно у живых существ имеются какие-то нюансы строения, эволюционная цепочка образования которых пока не объяснена, но это — временное явление. Пока ничего принципиально необъяснимого не обнаружено.

Таким образом наличие каких-либо органов, процесс эволюционного происхождения которых не очевиден навскидку, теории эволюции не опровергает.

Другая группа возражений касается якобы отсутствия «промежуточных форм». Вообще говоря, даже если бы это было так, оно всё равно не свидетельствовало бы в пользу «творения» — разве что, как говорилось раньше, в пользу неодноактного творения, а творения как серии из сотен тысяч актов. Либо же — умышленного закапывания в землю останков в правильном порядке, но при таком подходе аргумент теряет смысл — ведь и промежуточные формы тоже гипотетически можно закопать в правильном порядке.

Я ни разу не встречал людей, настаивающих на многоактном творении. Однако такая точка зрения была бы весьма близка к теории эволюции — с той оговоркой, что Бог вмешивается в процесс, пытаясь теории эволюции соответствовать, то есть сохраняя признаки предыдущих видов и так далее. Тут, как легко догадаться, мы имели бы дело с лишней гипотезой.

Но штука в том, что «промежуточных видов» или «переходных форм» найдено в изобилии. Не так много, как «постоянных», но это и вполне понятно: дело в том, что эволюция не является в полной мере плавным процессом. Она движется «скачками», что вполне понятно: ведь множество «неудачных попыток» не приведут к существенному изменению вида, а лишь к небольшим его флуктуациям вокруг устойчивой формы. Если же «попытка» оказалось удачной, то относительно быстро (в сравнении с временем существования устойчивой формы) появится большое число представителей другой устойчивой формы, количество же представителей промежуточных форм будет весьма малым — они ведь «менее совершенны», чем представители новой устойчивой. Естественно и среди останков мы будем находить гораздо больше устойчивых форм, нежели переходных. Но переходные формы, тем не менее, мы тоже находим, заявления о том, что «их вообще не обнаружено», — банальная ложь.

Ещё важно то, что по сути каждый вид является «промежуточным». Рыба — это промежуточный вид между сине-зелёными водорослями и млекопитающими, да. При этом для каждых двух экземпляров, будь они сколь угодно очевидно вплетены в эволюционную цепь, всегда можно задать вопрос: а между ними что? Если первый экземпляр не является прямым родителем второго — что нас остановит? Но, увы, из всего множества живых существ, когда-либо проживавших на нашей планете, сохранились в виде останков далеко не все. Промежутки неизбежны. Нельзя требовать невозможного — подавляющее большинство особей бесследно канули в лету. Но зато все найденные вписываются в эволюционную цепочку.

Точнее не в цепочку, а в дерево. И это важно. Ибо ещё один аргумент состоит примерно в том, что не найдены гибриды ужа с бегемотом. Да, мне он кажется заведомо абсурдным, но его всё равно приводят. Тут можно ответить вот что: несомненно каждый человек является потомком своих родных. Однако ни у кого из людей планеты Земля нет совместных потомков с большинством других людей планеты Земля. Почему это никого не поражает? Да, ужи с бегемотами не скрещиваются, ну так и что? Люди тоже скрестились далеко не со всеми другими людьми.

Ряд других возражений был перечислен по ходу статьи, поэтому я не буду их повторять, но перейду к ещё одному временно остававшемуся в тени вопросу — абиогенезу. То есть происхождению органических веществ из неорганических, иными словами, происхождению жизни.

Как говорилось выше, теория эволюции описывает изменение форм жизни, а не само её появление, хотя часто эти две вещи ошибочно смешивают воедино. Чему есть довольно простое объяснение: если в теории эволюции идёт речь о том, что большинство людей если не изучало, то хотя бы видело, — о растениях, животных и т.п., то в случае с абиогенезом речь об органической химии и молекулярной физике, что зачастую представляет проблему даже для людей с высшим образованием.

Поэтому люди, не пытаясь разобраться в дебрях всех этих весьма и весьма непростых вещей, просто решают для себя, что «согласно теории эволюции молекулы друг с другом скрещивались и производили другие молекулы, а потом рыб, обезьян и человека». Многих устраивает и такое объяснение, но если имеет место повышенный уровень религиозности, то сия модель используется для критики якобы «теории эволюции».

Процесс происхождения жизни изучен хуже, чем процесс дальнейшей её эволюции, и вдобавок несёт на себе определённое «научно-философское бремя»: наука ведь занимается повторяющимися явлениями, процесс же возникновения жизни, скажем так, однократен — повторного возникновения мы не наблюдали, поэтому с точки зрения ряда учёных эта область лежит вне науки, хотя и где-то поблизости от неё. Тем не менее, вопрос, откуда всё взялось, не может не интересовать человечество, поэтому наука изучает и его тоже — не ради практической ценности, а ради удовлетворения любопытства, по крайней мере.

Современная теория абиогенеза гораздо менее наглядна, нежели теория эволюции, поэтому её гораздо тяжелее пояснить аналогиями, реальные же данные изобилуют кучей страшных формул, но статья была бы неполна без хотя бы краткого пояснения относительно процесса появления жизни.

Одна из основных закономерностей, на которых базируется жизнь, это то, что есть особого рода группа молекул (молекулы РНК), одним из химических свойств которых является способность катализировать процесс образования таких же молекул. Откуда взялись первые из таких молекул — тоже долгий разговор, включающий в себя множество химических реакций и физических процессов, к счастью для нас характерных для планеты Земля. Но всё-таки появившись, они стали «заниматься» производством себе подобных, а также белков из аминокислот.

Конгломерации таких молекул, таким образом, обладали основным свойством жизни — воспроизводством себе подобных. Но поскольку они всё ещё не были замкнутыми организмами и сохраняли химическую активность, комбинации их с другими веществами окружающей среды замедляли или ускоряли процесс производства новых молекул. С этого момента можно, в принципе, вести речь об эволюции — химической эволюции на этом этапе.

Молекулы РНК, которым «повезло» оказаться в окружении липидов (жирных кислот и их производных), получали возможность «сделать» вокруг себя полупроницаемую оболочку, которая помогала в фильтрации строительного материала для новых молекул. Но РНК, кроме всего прочего, катализировали и производство липидов тоже. То есть у этих более сложных «протоорганизмов» уже была способность производить все свои составные части. Не в полной мере производить — но катализировать производство.

Совокупность разных РНК, каждые из которых специализируются на производстве разных составных частей совокупности или передают «информацию» между производителями, таким образом стали выигрывать в своеобразной химической гонке за выживание. Однако есть реакция, которая превращает РНК в ДНК — более устойчивое хранилище информации. В отличие от РНК ДНК способны копировать себя только при наличии катализаторов, но этим катализатором являются как раз белки и некоторые разновидности РНК. Появление ДНК в сообществе РНК стало ещё одним витком химической эволюции и по сути первым шагом белковой жизни.

Можно видеть, что и процесс возникновения жизни базируется на приблизительно том же алгоритме, что и теория эволюции: способность к самовоспроизведению, изменчивость и отбор (в данном случае, «борьба» идёт не за пищу в биологическом понимании этого слова, а за «материю и энергию»).

Почему так? Как ни странно, понять это позволяет тот самый аргумент, которым пытаются опровергнуть теорию эволюции: «сложить молекулы в коробку и потрясти». Количество случайных комбинаций столь велико, что вероятность образования жизни за время существования вселенной весьма мала. Мала, если речь идёт о «произвольности» — полностью случайных перестановках частиц. Но «генетический алгоритм» имеет гораздо более высокую скорость сходимости, поскольку комбинации каждого следующего шага, хоть и случайны, но не произвольны — они базируются на «опыте» предыдущих шагов. Если материя в принципе имеет такие формы, которые позволяют воспроизводить самих себя, то эти формы будут образованы с гораздо более высокой вероятностью, нежели при произвольных перестановках.

Чтобы это понять, рассмотрим такой пример. Положим, мы пытаемся разыскать некоторое «оптимальное натуральное число» на числовой оси. Мы ищем его на отрезке от одного до миллиарда и знаем, что чем ближе мы к оптимальному числу, тем выше некоторый «показатель оптимальности». Мы начинаем случайным образом тыкать в числовую ось и проверять этот показатель. 123 — фигово, 94854 — фигово, 997 — неплохо, 65543 — фигово, 12 — фигово и так далее. Мы видим, что однажды мы случайно ткнули с весьма годным результатом, но поскольку этот опыт нами никак не учтён, вероятность найти «оптимальное число» на каждом шаге всё та же — одна миллионная.

Теперь изменим способ поиска так, чтобы он в какой-то степени учитывал предыдущие попытки. Возьмём тысячу ячеек, в которые впишем случайные числа. Проверим показатель и отберём сто ячеек, для которых он более высокий, чем в других. Теперь в остальные ячейки впишем слегка изменённое среднее арифметическое двух произвольных ячеек из сотни лидеров. Снова выберем сто победителей. И так далее. Вероятность обнаружения «оптимального числа» на каждом шаге стремительно возрастает — мы ведь учитываем опыт и на следующем шаге ведём поиск в гораздо более узкой области, нежели первоначальная числовая ось.

Если бы мы брали просто среднее арифметическое, без малых изменений, то весьма быстро наша «популяция» выродилась бы — сосредоточилась в одной точке, которая близка к оптимальной, но скорее всего ей не является. Однако малые изменения позволяют нам «раскачать» ситуацию и продолжать продвижение к оптимуму.

Конечно, в нашем гипотетическом примере мы могли бы найти оптимум гораздо более быстрым способом — градиентным спуском. Но представим себе более сложную задачу: вид функции известен нам ещё хуже, уже не выполняется правило «чем ближе к оптимуму, тем выше показатель» — нет, функция хоть и довольно гладкая, но имеет «волнообразный вид» с множеством неравноценных локальных максимумов и минимумов. Градиентный спуск в данном случае привёл бы нас в один из максимумов, генетический же алгоритм, хоть и медленнее, чем спуск, но продолжает «искать» максимум глобальный. Он продолжил бы даже, если бы функция немного менялась на каждом шаге.

И даже в таких условиях он ищет максимум гораздо быстрее, чем полностью случайный поиск — тот находит максимум всё с той же вероятностью одна миллионная за попытку.

В реальном мире «функция» гораздо сложнее, но принцип всё равно работает, если уж материя имеет возможность «разыскать» подобный механизм. На уровне эволюции живых видов она его определённо «нашла». Видимо «нашла» она его и на более низком, пребиотическом уровне. А на этот уровень её вывели физико-химические процессы, протекающие на земле — вулканическая активность, грозы, геотермальные источники, наличие воды и, собственно, сам элементный состав планеты.

Абиогенез, конечно, в настоящее время стоит на более шатком фундаменте, нежели теория эволюции, относительно него имеется большее количество альтернативных гипотез, в нём всё ещё сохранились не совсем понятные места и вообще окончательная версия этой теории, видимо, появится только в тот момент, когда удастся воспроизвести весь цикл образования протоклетки, начиная с веществ, которые совершенно точно содержались на пребиотической Земле. 

Если цикл будет убедительно воспроизведён - гипотезу о творении креационистам-радикалам придётся отнести собственно к моменту возникновения Вселенной, к Большому Взрыву.

Инопланетная же теория появления жизни, хотя и вероятна, но на основной вопрос не отвечает. Ведь даже если её принять, остаётся вопрос, а откуда жизнь на других планетах?