Изучение эволюции становится разнообразнее, и это может быть хорошо

Как жизнь на Земле и поддерживающие ее экосистемы адаптируются к изменению климата? Какие виды вымрут или эволюционируют во что-то новое? Как у микробов разовьется дальнейшая устойчивость к антибиотикам?

Эти вопросы фундаментальной важности — фокус для исследователей, изучающих эволюцию. Но помимо поиска ответов, перед эволюционной биологией стоит иная задача: несмотря на то, что теории Чарльза Дарвина более 150 лет, ключевые вопросы о том, как работает эволюция, далеки от разрешения.

В эволюционной биологии идет одна из самых интенсивных дискуссий за последние десятилетия. Ее исход может существенно повлиять на будущее этой научной области.

Некоторые биологи и философы утверждают, что эволюционной биологии нужны реформы. Они считают, что традиционные объяснения того, как организмы меняются со временем (принятые с 1930-х годов), сдерживают усвоение новых открытий.

По мнению критиков, доминирующий традиционный взгляд на область слишком сосредоточен на том, как меняются гены в популяции с течением времени. Это, как они утверждают, упускает из виду то, как отдельные организмы формируют свою среду и адаптируются в течение жизни, чтобы выжить и размножиться.

Некоторые идут дальше, заявляя, что сама эволюционная теория переживает кризис и должна быть заменена чем-то новым. Однако не все биологи с этим согласны. Некоторые считают, что призывы к реформе ошибочны и могут мешать прогрессу.

Современная эволюционная теория

Версия эволюционной биологии, которую до сих пор в основном преподают в школах, берет начало в современном эволюционном синтезе. Он объединил теорию Грегора Менделя о наследовании дискретных частиц (то, что мы теперь называем генами) с теорией естественного отбора Чарльза Дарвина.

Современный синтез доминировал несколькими подполями, особенно генетикой и палеонтологией, и фокусировался на том, как популяции меняют свой генетический состав с течением времени. С этой точки зрения организмы — это объекты и сырой материал для естественного отбора.

Примечательно, что современный синтез не включил все области. Изучение того, как развиваются эмбрионы, и как организмы взаимодействуют друг с другом и со своей средой (экология), в значительной степени осталось за его рамками.

Организмы — не пассивные объекты естественного отбора, утверждают критики. Напротив, организмы — это агенты, меняющие эти среды. Классический пример — бобер, который строит плотины, чтобы выжить и размножиться, изменяя окружающую среду. Это, в свою очередь, влияет на естественный отбор для него самого и других видов, меняя долгосрочную эволюцию бобра.

Организмы также наследуют не только ДНК. Это бросает вызов предположению современного синтеза о том, что признаки, приобретенные организмом в течение жизни, не могут передаваться по наследству. Существует культурная передача: косатки обучают детей и внуков охотничьим навыкам и пищевым предпочтениям. Певчие птицы передают питательные вещества новым поколениям через яйца, подобно тому, как люди передают антитела потомству через грудное молоко.

Разнообразие — это сила

Как эволюционный эколог, я не так обеспокоен, как некоторые, тем, что нынешняя версия эволюционной биологии неполна. Меня также не слишком волнуют ограничения популяционной генетики.

Эволюцию можно четко описать как изменение частот генов между поколениями. Но это не означает, что популяционная генетика — единственный полезный способ изучения эволюции.

Биологи могут не соглашаться с тем, что представляет собой эволюционный процесс (естественный отбор и случайные изменения в ДНК — два наиболее изученных). Однако эволюционные процессы — не единственный интересный аспект эволюции.

Биологов также занимают эволюционные результаты и продукты эволюции — организмы и то, как они развиваются. Мы больше понимаем, как гены и среда взаимодействуют, формируя развитие организмов. Эти идеи из эволюционной биологии развития явно обогатили нашу область.

Меня не беспокоит и то, что эволюционная биология становится все более раздробленной, если мы признаем, что множественность подходов — это не слабость, а сила. Если физики не могут прийти к единой теории всего, почему биологи должны соглашаться в чем-то, выходящем за рамки уже достигнутого? В конце концов, организмы намного сложнее физических частиц и процессов.

Возьмем другой пример из физики: свет можно рассматривать либо как частицу, либо как волну. Эта двойственность отражает, что одного описания недостаточно для полного описания сложного явления света.

Если это работает для физиков, почему эволюционные биологи тоже не могут использовать несколько способов изучения такого сложного процесса, как эволюция, и таких сложных вещей, как организмы? Почему мы не можем рассматривать организмы либо как агентов, способных изменять свою среду, либо как объекты, подверженные естественному отбору, в зависимости от контекста? Это две ценные и взаимодополняющие перспективы.

Эволюционная биология сегодня — это сложная мозаика из нескольких слабо связанных подполей. Это отражает огромное разнообразие изучаемых нами явлений и множество интересов биологов.

Нас объединяет принятие того, что естественный отбор, основанный на наследственности, и случайные факторы совместно формировали организмы — но не более того. Сохранять целостный обзор, будь то современный синтез или его расширение, кажется все более безнадежным.

Отказ от поиска великой единой эволюционной теории не навредит нашей области, а, скорее, освободит нас. Это позволит биологам более свободно размышлять о бесконечных формах, самых прекрасных, которые постоянно эволюционируют и будут продолжать это делать.