http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=dc1a9ded-ac06-4e1a-9ee4-05495a0663e3&print=1© 2024 Российская академия наук
Революции, как известно, случаются не только в общественно-политическом укладе, они происходят также в науке, позволяя ей выходить на новый уровень познания. Так уж сложилось, что понятие научно-технической революции ассоциируется в нашем сознании, прежде всего, с открытиями в физике, химии, биологии, и вряд ли найдется много желающих выделить в этом ряду еще зоологию. Какая может быть революция в зоологии? Но именно о ней говорил в своей лекции на минувшем Фестивале науки в Москве член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой МГУ имени М. В. Ломоносова, руководитель лаборатории Дальневосточного федерального университета, доктор биологических наук, профессор Владимир Малахов. По просьбе газеты ученый согласился осветить тему и для наших читателей.
- Владимир Васильевич, отношение к этому вопросу в научном мире скептическое…
- Но это естественно, ведь продвижение нового всегда происходит очень не просто. Тем более если речь идет о зоологии, не секрет, что есть люди, даже не воспринимающие ее как науку. Резерфорд, например, говорил, что все науки делятся на физику и на коллекционирование марок, а Ландау любил повторять на своих семинарах, когда доклад ему не нравился: «Это уже не физика, это зоология!».
-Так иногда шутят и по поводу гуманитарных дисциплин: науки, мол, делятся на естественные и «неестественные».
- Пусть так. В конце концов, не любое хорошее дело называется наукой. Но факт остается фактом: зоология развивается приблизительно по тем же закономерностям, как все другие науки. То есть сначала длительное время следует поступательное движение, и развитие идет в рамках определенной совокупности основных идей, которую историки науки называют парадигмой. В ее границах происходит накопление новых данных, их анализ, обобщение. А затем наступает период резкой смены парадигмы, он определяет революционные изменения в данной области знаний, после чего опять следует долгий процесс накопления данных, но уже в рамках новых представлений. И так – до следующего революционного рывка.
В качестве классического примера подобного развития нередко приводят физику. В конце XIX века выдающийся физик Уильям Томсон, лорд Кельвин объявил, что в этой науке все уже определено, осталось лишь прояснить кое-какие детали, но и это будет сделано в самое ближайшее время. К таким «неясностям» ученый отнес отрицательный результат знаменитого эксперимента Майкельсона и Морви, а также парадокс излучения абсолютно черного тела. Из первого впоследствии родилась теория относительности, из второго – квантовая механика, что привело к появлению в начале минувшего столетия совсем другой физики. Новые принципы определяли развитие этой науки несколько последующих десятилетий, пока в конце XX века не пришло понимание: известные нам формы вещества и полей составляют лишь 5% материи Вселенной, еще 25% - темная материя, природа которой нам не известна, а оставшиеся 70% - так называемая темная энергия, неведомая сила, способная противостоять гравитации. Общественное мнение пока не очень осознало революционное значение этого открытия, а оно кардинально меняет наше представление об окружающем нас мире.
- Вот видите, Владимир Васильевич, и вы о физике, хотя наверняка не согласны с Резерфордом…
- Ну, зоология, возможно, менее впечатляющая наука, чем физика, но для ее развития характерны те же закономерности. Если основные принципы классической механики, сформулированные Ньютоном, оставались непререкаемыми, пока не появились идеи Эйнштейна и Планка, то в биологии роль Исаака Ньютона выполнил Карл Линней. Он предложил классификацию, в рамках которой наука развивалась до конца XIX века, а в начале ХХ века сформировалась система животного царства, основанная на идее дарвиновской эволюции. Мы с вами изучали зоологию в соответствии с теми представлениями о путях эволюции животного царства, которые сложились в начале ХХ века: сначала появились простейшие организмы, потом кишечнополостные, потом – плоские, круглые, кольчатые черви, далее – членистоногие, за ними вторичноротые, то есть иглокожие и позвоночные животные…
В указанном порядке все выглядит настолько логичным, что кажется: ничего другого быть и не может. Но если вы заглянете в учебники середины XIX века, то увидите, что зоологию изучали совсем в другой последовательности: сначала анатомию человека, потом других млекопитающих и позвоночных, а потом всяких беспозвоночных вплоть до амеб и туфелек. А все потому, что не были ясны основные направления эволюции животных, хотя сама эволюция, благодаря Дарвину, перестала быть гипотезой. Именно Дарвин впервые объяснил механизм эволюции, что позволило биологии развиваться в рамках уже новой парадигмы. Но предстояло еще понять, как эволюцию изучать, ведь в большинстве случаев эволюционные процессы не наблюдаемы! Период жизни наблюдателя слишком мал, чтобы непосредственно заметить эволюционные изменения у животных или растений, нужны были какие-то другие способы изучения. Их предложил известный немецкий естествоиспытатель и философ Эрнст Геккель, с его именем связано понятие так называемой «геккелевской триады», которая легла в основу классической методологии изучения эволюции животного мира.
- Той самой, что действует и сегодня?
- Да! Изучение эволюции, особенно крупных эволюционных сдвигов (макроэволюции), основывается на данных сравнительной анатомии, эмбриологии и палеонтологии. В первом случае мы сравниваем строение разных животных и в постепенности форм изменений видим эволюционный ряд. В свою очередь эмбриология позволяет наблюдать стадии формирования организма от яйца, а они, как догадался Геккель, в ускоренном и несколько измененном виде фактически повторяют исторический процесс развития. Оказывается, изначально любое существо, будь то муха, улитка или человек проходит различные стадии формирования, и это также позволяет судить об эволюции животного мира. Наконец, свет на последовательность эволюционных событий проливает палеонтология. Поскольку мы знаем, что слои земной коры располагаются в строго определенной последовательности, соответственно датируются и ископаемые остатки. В конце XX века появились новые и очень надежные методы определения абсолютного возраста таких слоев, что позволило с очень большой степенью точности датировать палеонтологические объекты. Таким образом, основываясь на этих трех принципах изучения эволюции, зоологи исследуют процесс развития животного царства.
- И вы предлагаете переворот в этом царстве?
- Все гораздо сложнее. Дело в том, что в конце минувшего столетия появились новые методы исследований, связанные с молекулярной биологией, это определило поистине революционные события в зоологии, которые происходят в последние десятилетия. Пути эволюции животного царства оказались значительно богаче, разнообразнее и даже во многом парадоксальнее, чем мы думали раньше. И этим мы обязаны методам молекулярной филогенетики, которые уже прочно вошли в обиход науки. А все началось с открытия молекулы ДНК, в которой заложена информация о наследственности, был найден «алфавит», каким записан генетический код. К чтению этого удивительного текста удалось приступить не сразу, ведь перед учеными фактически оказалась книга на незнакомом языке. Сегодня общими усилиями уже расшифрован геном человека, прочитаны еще десятки геномов различных организмов. Их сопоставление позволило найти так называемые консервативные гены, которые есть у всех, будь то человек, гидра, амфибия, бактерия и так далее. Сравнивая последовательность букв (нуклеотидов) в этих генах, мы можем оценить время расхождения стволов животного царства. Чем больше таких расхождений, тем раньше разошлись те или иные эволюционные ветви, тем дальше располагаются сравниваемые группы животных на эволюционном древе. Вот и все. Таким образом, сегодня следует уже говорить не об эволюционной триаде, а об эволюционной тетраде, то есть о четырех принципах, лежащих в основе изучения эволюции.
- Почему это вызывает возражения?
- Новые методы, появившиеся в арсенале зоологии, заставляют пересмотреть многие устоявшиеся взгляды, а это всегда болезненно. Например, мы упоминали последовательность развития организмов, принятую в современной зоологической классификации. Но, как выясняется, реальный ход был вовсе не такой! Если судить по генетическим текстам, от кишечнополостных (или полипов) ниточка сразу тянется к позвоночным, высшим организмам. Фактически почти вся зоологическая система оказывается перевернутой. Круглые черви (нематоды), например, которые раньше располагались на нижних ветвях эволюционного древа, переместились на его верхние этажи. А вторичноротые, к которым принадлежат и позвоночные, и человек, оказываются рано обособившейся примитивной группой. Со всем этим не так легко примириться.
- Есть в этом смысл, кроме самой систематизации?
- Систематика – это форма выражения закономерности в биологии, так же, как в физике – математические формулы. Новая систематика дает новые возможности, в том числе, и в практической сфере. Из самого факта близости членистоногих и круглых червей следует, что у них сходно протекают многие физиологические процессы. Вот, например, оказалось, что гормоны линьки у тараканов, то есть членистоногих те же, что у аскариды, это открывает совершенно новые перспективы для фармакологии, для медицины, для лечения паразитарных заболеваний.
По-другому мы представляем и происхождение ключевых структур в организации животных, например, кровеносной системы, которая оказывается связанной с древнейшей полостью тела животных – бластоцелем. Многие вопросы приходится пересматривать, и особенно это болезненно для преподавателей вузов, да и для школьных учителей. Я это очень хорошо понимаю, потому что сам всю жизнь преподаю. Я прямо чувствую, как внутри меня все сопротивляется, и не потому, что мы, преподаватели, такие ретрограды. Одно дело обнаружить новые явления и закономерности, а другое - сделать их доступными для студентов и школьников. Новые взгляды набирают силу, но пока еще нет соответствующих учебников. Даже чисто психологически трудно согласиться с тем, что позвоночные – древняя и примитивная группа.
- Да, как-то нелегко признать, что человек древнее нематоды…
- Человек, конечно, не древнее. Но позвоночные в целом – это более примитивная группа, чем, например, круглые черви. Мы их считали простыми, но эта простота оказалась достигнутой в ходе длительного развития эволюции, и человек во многом уступает этим организмам.
-То есть нам есть, куда развиваться?
- Не думаю. Более того, человек – тупиковая ветвь эволюции животного мира, хотя многим людям эта мысль не нравится. Но в биологии есть такое понятие как специализация, следом за которой обычно следует вымирание. Скажем, у вымершего оленя торфяных болот были чудовищных размеров рога, эта специализация давала ему огромное преимущество для выживания, но со временем она обернулась против него: территория торфяных болот стала сокращаться, а в лесу с такими рогами уже сложно. Но у эволюции нет обратного хода! Пришлось этому виду исчезнуть. Вот и у человека слишком развит мозг, а это уже специализация, которая кончается вымиранием…
- Выходит, мозг нам мешает?
- Он дает нам колоссальное преимущество, мы уже завоевали всю планету и не знаем, что делать с этим завоеванием. Но эволюция всегда идет с увеличением специализации, а за ней неизменно следует вымирание вида. Если, конечно, в этот процесс не вмешиваться, вот, кстати, почему еще столь необходимо изучать процесс развития эволюции животного мира, и почему так важно использовать новые методы исследований, которые появились в последние десятилетия.
- Лаборатория, которую вы сейчас создаете на Дальнем Востоке, одновременно возглавляя кафедру в МГУ, подчинена этой же идее?
- Ну, не будем путать одно с другим. Я специалист по беспозвоночным животным. Дальневосточные моря наиболее богато представлены фауной, а меня всегда интересовали морские беспозвоночные, ведь все группы животных, которые когда-либо населяли Землю, вышли из моря. Выходит, там наши корни...Морские беспозвоночные – это ценнейший биологический ресурс - и как пищевые объекты, и для промышленного использования, для биотехнологии, фармакологии, это национальное достояние страны, не менее ценное, чем нефть и газ. Как зоолог и просто как гражданин России не могу пройти мимо необходимости изучения этого компонента наших национальных ресурсов, мы должны разработать научно обоснованные подходы к рациональному использованию, воспроизводству и сохранению этих ресурсов.
Но это только один мотив, заставивший выбрать работу на Дальнем Востоке. Второе – сам Дальневосточный университет, ведь это форпост российского образования на Дальнем Востоке. Я питомец Московского университета, более сорока лет назад приехал в столицу из заводского поселка на Урале, но никогда не забывал о своей связи со всей страной. Не боялся работать в других регионах, воспитал немало научных работников, которые работают в разных регионах России, есть среди них уже и профессора, и академики, которые работают отнюдь не только в столице.
Всегда пытался нести все то, чему научил меня Московский университет, в разные уголки нашей большой страны. Так что моя работа на Дальнем Востоке – это продолжение того, что делал всю жизнь. Я патриот своей страны. К сожалению, в наше время это понятие стало звучать подчас с отрицательным смыслом. Но я патриот, что ж тут поделаешь… И потом, Дальний Восток обладает особым притяжением, он зовет к себе людей с фантазией, с романтическим складом души. Наверное, во мне это все еще где-то есть…