Жан-Батист Ламарк: вклад в биологию. Плюсы и минусы теории Ламарка

Первую всеобъемлющую теорию эволюции предложил Жан-Батист Ламарк. Вклад в биологию ученого основывался на мыслях и принципах, уже существовавших в научных кругах того времени. Важнейшими из них была идея о scala naturae, а также мысль о том, что виды могут изменяться в различных средах.

Scala naturae, «великая цепь бытия», восходит к Аристотелю и, вероятно, к более раннему периоду. Это иерархическая система классификации, в нижней части которой находятся простейшие организмы, а наверху – наиболее сложные.

Идеи об изменении видов в начале 19 века были довольно распространенным явлением – они не стали прорывом Ламарка. Например, Буффон, его наставник, высказывал собственные идеи по этому поводу, хотя все они были весьма расплывчаты.

Путь в биологию

Ламарк шел к науке тернистым путем, долгое время служа в армии, и четыре года изучал медицину, прежде брат отговорил его. Он стал учеником ведущего французского натуралиста Бернара де Жюсье, сосредоточился на ботанике, и в 1978 году издал трехтомный сборник французской флоры, который было достаточно впечатляющим, чтобы привлечь внимание Буффона, взявшего его под свое крыло и обеспечившего место во Французской академии наук и Королевских ботанических садах. После французской революции сады в 1793 году были преобразованы в Национальный музей естественной истории, в котором Ламарк получил должность профессора беспозвоночных (несмотря на то что это не являлось его специальностью), которую занимал до своей смерти.

Заслуги Жана-Батиста Ламарка в биологии теорией эволюции не ограничиваются. Многие его достижения принимаются как должное – слово «биология» является его изобретением, как и систематические категории «позвоночные», «беспозвоночные», «насекомые», «панцирные», «паукообразные», «иглокожие», «кольчатые черви».

Учение Жана-Батиста Ламарка было изложено в трех публикациях. Он заинтересовался эволюцией, сортируя в Музее естественной истории коллекцию ископаемых и современных моллюсков Брюгьера, предыдущего хранителя экспонатов отдела беспозвоночных. Ламарк заметил, что они подобны, и, откладывая их распределение во времени, мог проследить прямую линию от древних образцов к новейшим. Это вызвало и другие мысли, которые он изложил книге 1801 года «Исследования организации живых тел».

Жан-Батист Ламарк: вклад в биологию

Но реальные детали объяснения эволюционного процесса появились в его главном труде 1809 г. «Философия зоологии». В 1815 г. вышел первый том учебника «Естественная история беспозвоночных», где также изложены идеи Ламарка.

Концепция «великой цепи» стала краеугольным камнем ламаркизма. Но он пошел дальше своих современников, пытаясь обосновать ее механизм, а не принимать как саму собой разумеющуюся. Он предположил, что животная жизнь содержит встроенную способность, врожденное качество становиться все более сложной, что объяснило бы наличие естественной иерархической классификации. Это можно проиллюстрировать не как подъем по лестнице, а как движение на эскалаторе.

Но тогда возникает классический аргумент креационистов: если мы эволюционировали от обезьян, то почему обезьяны до сих пор существуют? Решение состоит в том, что биогенезис – формирование новой жизни – происходит постоянно. Другими словами, существует множество эскалаторов (по одному для каждой категории жизни), каждый из которых имеет свою начальную точку. Люди являются древнейшими организмами, а черви – новейшими.

Но есть и вторая проблема. Иерархическая классификация, такая как "черви-рыбы-рептилии-птицы-млекопитающие-приматы-человек" для, например, кошачьих не работает. На этом уровне иерархия становится бессмысленным упражнением, и здесь появляется самая известная часть ламаркизма: наследование приобретенных признаков. Концепция эта проста.

Жираф живет в саванне с высокими деревьями. Это индуцирует «потребность» в жирафе, и он меняет свое поведение, чтобы достичь более высоких ветвей. Согласно Ламарку, это дополнительное использование шеи приведет к ее росту благодаря увеличившемуся потоку «витальной жидкости». Новое состояние шеи является приобретенной характеристикой, и оно может быть передано потомству, вот почему речь идет о наследовании приобретенных признаков.

Обратное также верно: если орган не используется, то жидкость течет через него меньше, и он атрофируется. Например, это объясняет, почему у обитателей пещер отсутствуют глаза.

Наследование приобретенных признаков

Другой пример – перепонки между пальцами многих водоплавающих животных, таких как лягушки, морские черепахи, выдры и бобры. Чтобы плавать, у животных возникает потребность выталкивать воду, что происходит благодаря перепонкам, в результате чего в них попадает больше «жизненной жидкости», как полагал Жан-Батист Ламарк.

Вклад в биологию ученого включает базовую концепцию о наследовании приобретенных признаков. Это не стало физиологическим открытием («жизненная жидкость» никогда не была обнаружена). Это был сугубо натуралистический и механистический взгляд, который в то время оказался революционным. Отпадала необходимость в боге как руководителе эволюции. Концепция также шла в разрез с представлениями о том, что организмы могут изменяться только определенным способом.

Таким образом, есть два основополагающих принципа ламаркизма. Первым из них является идея естественного, линейного прогресса по шкале сложности. Однако путь к совершенству крайне извилист: организмы адаптируются к местным условиям, что привело к разнообразию форм даже на одном уровне сложности.

Зная, что собой представляет ламаркизм, можно критически оценить плюсы и минусы Жана-Батиста Ламарка как исследователя с современной точки зрения.

Любой философ науки скажет, что постановка правильных задач и корректно заданные вопросы составляют половину научного исследования. Именно в этом отношении и отличился Жан-Батист Ламарк: вклад в науку его состоял в том, что он разобрался в четырех основных проблемах естественной истории того времени:

1. Почему ископаемые формы отличаются от дошедших до нас?
2. Почему некоторые организмы сложнее других?
3. Почему существует такое разнообразие?
4. Почему организмы хорошо приспособлены к окружающей их среде?

Минусы Жана-Батиста Ламарка заключаются в том, что он потерпел неудачу в предоставлении какого-либо правильного объяснения, хотя и не по своей вине. Любой бы на его месте остановился на подобном наборе идей, а не на естественном отборе или мутациях.

Жан-Батист Ламарк: ошибки теории

Ламарк утверждал, что ископаемые формы различны, потому что они, по мере того как поднимались по эскалатору эволюции, заменялись более сложными. Теперь мы знаем, что ископаемые формы относятся к разным частям филогенеза, и, следовательно, различны.

Не существует такого явления, как шкала сложности. Сложные формы возникают у отдельных таксонов в результате их уникальных обстоятельств. Наиболее типичный пример сложности – многоклеточность – уникален и не является результатом общераспространенной тенденции.

Разнообразие не выступает продуктом постоянного биогенезиса. Все указывает на единственный источник жизни. Многообразие является результатом видообразования.

Не существует такого вещества, как «жизненная жидкость». Организмы приспособлены к окружающей их среде, так как они прошли через неумолимые жернова естественного отбора.

В естественном отборе, как он понимается сегодня, принимается во внимание вся популяция жирафов с переменным размером шеи. Те, у кого шея длиннее, могут достичь более высоких веток деревьев, и, таким образом, имеют доступ к большему количеству пищи. Это дает им больше энергии и преимущество в размножении, что в долгосрочной перспективе приведет к производству большего количества потомства. Если предположить генетическую основу длины шеи, то, скорее всего, родится более длинношеее потомство, которое на протяжении многих поколений вытеснит короткошеее.

В ламаркизме жирафу необходимо достигать более высоких деревьев, и поэтому его шея удлиняется, и это передается потомству.

Теперь очевидна ошибочность второго ядра теории, которую создал Жан-Батист Ламарк.

Полезные мутации – исключение, а не правило

Вклад ученого – идея прогресса по шкале сложности – также не подтверждается даже на молекулярном уровне. Моту Кимура и Томоко Охта, основатели доминирующих сегодня нейтральной и околонейтральной теорий молекулярной эволюции, показали, что мутации в подавляющем большинстве являются нейтральными – они не оказывают никакого влияния на приспособляемость организма. Вторая теория утверждает, что многие из нейтральных мутаций будут иметь эффект слишком малый, чтобы быть действительно заметными. Остальные мутации вредны, и лишь небольшое количество из них на самом деле является полезным.

Если бы существовала предначертанная линия движения к совершенству, то все мутации были бы выгодными, но это не подтверждается доказательствами.

Таким образом, ни одна концепция Ламарка не подтвердилась.

Панацея для теологии

Идея «жизненных жидкостей» не получила распространения, поэтому ламаркизм и эволюция оспаривались до того момента, как работа Дарвина «Происхождение видов» не покорила мир. Дарвин показал реальность эволюции. Тем не менее ему не удалось всех убедить в естественном отборе.

Идея унаследованных приобретенных признаков, которую использовал даже Дарвин, стала синонимом ламаркизма, а также целого ряд теорий, возникших в противовес естественному отбору. В научных кругах тогда неоламаркизм в целом победил теорию Дарвина. Теология, которая полвека назад горячо противостояла ламаркизму, теперь всецело приняла его только потому, что действие «жизненной жидкости» можно легко приписать креативному божеству, разумно проектирующему адаптацию к окружающей среде, что оказалось более удобным, чем «случайность» естественного отбора.

В 1900 году неоламаркизм и селекционизм были сокрушены переоткрытием генетики и появлением мутационной теории.

Воинственный ламаркизм Лысенко

В России развернулась одна из черных глав в истории биологии и науки в целом: лысенковщина. Трофим Лысенко был посредственным ученым с огромным политическим влиянием, которое он использовал, чтобы подняться на вершину советской биологической науки, и к 1930-м годам стал главой Академии сельскохозяйственных наук. Здесь он диктаторскими методами навязал свою собственную идею эволюции - «мичуринский метод», разновидность неоламаркизма, и преследовал генетиков, несогласных с этой позицией. Мичуринизм стал «новой биологией», которая хорошо подходила для коллективизации, так как смешивала политику с псевдонаукой. С лысенковщиной официально было покончено в 1964 году.

Эпигенетика – новый ламаркизм?

Таким образом, с теорией, альтернативной естественному отбору, вопрос был закрыт. Однако в 2013 г. Жан-Батист Ламарк, вклад в биологию которого – ламаркизм – оказался несостоятельным, получил шанс на реабилитацию. Тогда была опубликована работа, согласно которой мыши, натренированные бояться запаха ацетофенона, передали эту способность по наследству. Журнал New Scientist назвал работу подтверждением наследования приобретенных признаков Ламарка. Правда, эффект основан на эпигенетике – изменении работы генов, а не самих генов, что не противоречит естественному отбору. Таким образом, эволюционное учение Жана-Батиста Ламарка может вновь реабилитироваться.