Строгий критерий научности гипотез сформулировал Карл Поппер:
Теория или гипотеза, претендующие на научность, должны быть принципиально опровержимыми. Должен существовать реальный или мысленный эксперимент либо эмпирический факт, который может показать ложность гипотезы.
Однако ничего нового Поппер не открыл, интуитивно учёные догадывались об этом и раньше. В частности, вопросом о фальсифицируемости теории эволюции задавался ещё Дарвин.
Сам Поппер этот вопрос тоже исследовал. Для ответа на него имеет смысл представить теорию эволюции в виде относительно независимых тезисов и рассмотреть фальсифицируемость каждого из них.
Основные тезисы теории эволюции
- Эволюционная идея как таковая: наблюдаемое биологическое разнообразие развилось исторически, все ныне живущие существа происходят от более древних, существенно отличавшихся от них по строению.
- Этот процесс происходит на основе неслучайного отбора случайных наследственных изменений, то есть:
2а. Изменения наследственных свойств организмов носят случайный характер; факторы внешней среды могут увеличивать или уменьшать частоту этих изменений, но не влияют на их направление.
2б. Вероятность выживания носителей различных наследственных вариантов и оставления ими потомства может заметно различаться.
2в. В ряду поколений частота более выгодных сочетаний признаков постепенно растет и может со временем полностью вытеснить прежнюю норму.
2г. Под действием этого процесса популяции могут неограниченно далеко уходить от своего исходного облика.
2д. Разные популяции одного вида могут изменяться в разных направлениях, что, в конце концов, приводит к превращению их в самостоятельные виды.
2е. Тем же путем могут возникать таксоны более высокого ранга — роды, семейства, отряды, классы, типы. - Иных факторов эволюции, по крайней мере, направленных, способных создавать новые структуры живых организмов или/и виды и таксоны более высокого ранга, в природе нет.
Строго говоря, это положение не является обязательным: его опровержение не означало бы опровержения теории естественного отбора в целом.
Фальсифицируемость тезисов
1. Эволюционная идея
Фальсификацией этого положения могли бы быть, например, знаменитые холдейновские «кролики в докембрии» — нахождение останков современных организмов в геологически древних отложениях, в идеале — обнаружение, что все современные виды существовали всегда, т. е. флора и фауна могли только обедняться за счет вымирания.
Современная палеонтология создала довольно развитую геохронологическую систему. Разумеется, она все время уточняется, какие-то формы оказываются древнее, чем считались ранее; другие, считавшиеся вымершими, наоборот, обнаруживаются в более молодых биотах, вплоть до современной.
Например, наука не может с уверенностью сказать, мог ли живой динозавр попасться на глаза обезьяне — становление настоящих обезьян и вымирание последних динозавров очень сблизились по времени. Тем не менее, сегодня у палеонтологов есть некоторое интуитивное представление, нахождение каких останков в каких пластах было бы опровержением всей картины.
2а. Случайность наследственности
Адаптивную неслучайность мутаций искали долго и тщательно, кабы нашли – было бы опровержение. И хотя рассматриваемая альтернатива (ламаркизм) не была единственной, с точки зрения фальсифицируемости это не имеет никакого значения: возможность непредусмотренных альтернатив есть в любом опыте такого рода и именно на этом основании фальсификационизм отвергает возможность экспериментального доказательства теории.
Однако это не означает фальсифицируемости всей теории естественного отбора, но только одного из ее базовых положений.
2б. Неслучайность выживания
Сразу приходит на ум, что опровержением этого тезиса было бы то, что все вновь возникающие мутации безусловно ухудшают или по крайней мере не улучшают выживаемость/плодовитость своих носителей. Но это утверждение невозможно доказать: даже если бы все исследованные мутации оказались вредными, из этого логически не следовало бы, что полезных мутаций не бывает вообще (неполная индукция).
С другой стороны, опровержением этого тезиса на первый взгляд было бы распространение в популяции явно вредного, снижающего приспособленность, признака.
Однако такие случаи известны и получили убедительное объяснение: всякий раз дело оказывается либо в сопряженных выгодах, либо в «нечестной игре» отдельных генов и генотипов — так называемых Т-мутациях: в гомозиготе они летальны, в гетерозиготе никаких преимуществ не дают, но несущие их сперматозоиды оказываются шустрее нормальных.
Скорее этот тезис можно было фальсифицировать так. Допустим, у нас есть популяция с высокой долей носителей гена серповидноклеточной анемии (СКА), в гетерозиготе дающей устойчивость к малярии. Популяция жила в природном очаге малярии, который был ликвидировали. Что будет происходить с частотой гена СКА?
Теория эволюции дает проверяемое предсказание: частота будет снижаться, стремясь к нулю, причем скорость ее снижения в ряду поколений можно рассчитать. Если снижения не случится или его скорость будет сильно отличаться от расчетной, значит, селекционистское объяснение этого феномена неверно.
2в. Рост частоты выгодных сочетаний признаков
Таких ситуаций описано довольно много, начиная с классического примера — индустриального меланизма березовой пяденицы в Англии. В сущности, Сергей Четвериков, с чьей работы начался синтез дарвинизма и генетики, уже сделал в 20-е годы проверяемое предсказание, написав, что темноокрашенные бабочки будут вытеснять светлоокрашенных до восточных границ Евразии, и та имеет шансы уцелеть только на Японских островах в качестве подвида.
Прогноз Четверикова не сбылся. Выгодность меланизма оказалась не абсолютной, темная окраска давала преимущество только в районах сосредоточения тяжелой промышленности, где березовые стволы, на которых обитали пяденицы, покрывались налетом сажи и копоти.
С ужесточением экологических требований к промышленности процесс пошел обратно — светлая форма начала вытеснять тёмную. Тем не менее, проверяемые прогнозы оказались возможны.
Известны и обратные предсказания: если какая-то генетическая форма устойчиво распространяется в популяции, она должна давать своим обладателям какие-то выгоды. Натуралисты XVIII века впервые описали черную форму обычного хомяка, найденную в Башкирии. В последующие полтора века хомяки-меланисты встречались все западнее, но это происходило только в северной части ареала.
Исходя из этого, эволюционисты высказали гипотезу, что чёрные хомяки имеют какие-то преимущества в условиях низких температур, что и подтвердилось прямыми полевыми исследованиями: их смертность во время зимовок оказалась заметно ниже, чем у обычных.
2г. Неограниченность изменений
В таком виде это утверждение, конечно, надежно защищено от фальсифицируемости: трудно представить себе наблюдение или исход эксперимента, из которого следовало бы, что изменения под действием естественного отбора не могут быть сколь угодно велики.
Копья обычно ломаются вокруг того, могут ли они выйти за пределы вида. Однако проверка этого вопроса затруднена многозначностью понятий «вид» и «видовая норма». С давних пор аргументом в пользу селекционизма является разнообразие пород собак, заведомо выведенных отбором – если бы той-терьер и сенбернар попали в руки зоолога как добытые в природе дикие животные, он без колебаний отнес бы их к разным видам и даже разным родам.
На это оппоненты селекционизма привычно отвечают, что, тем не менее, собаки остаются единым видом, а значит, их разнообразие не выходит за пределы внутривидового. Понятно, что при столь произвольной трактовке понятий никакой experimentum crucis невозможен.
В этой связи интерес представляет работа генетика Дмитрия Беляева, который попытался вывести лис-чернобурок с круглогодичной способностью к размножению и отсутствием врожденного страха перед человеком.
Это удалось, но получившаяся «лиса совхозная» отличалась также и другими признаками: вислоухостью, укороченным и закрученным «баранкой» хвостом, пегой окраской. Ни у каких видов рода Vulpes такой комплекс признаков никогда не встречается, поэтому выход за пределы видовой (и даже родовой) нормы под действием исключительно отбора в данном случае очевиден.
Однако эту работу нельзя считать прямым фальсифицирующим экспериментом — иной результат не опроверг бы исходный тезис.
2д. Видообразование
Работ по экспериментальному видообразованию на сегодня довольно много. Случаи распадения единой популяции на нескрещивающиеся формы под действием разнонаправленного отбора зафиксированы в экспериментах и полевых наблюдениях над дрозофилами, рачками-бокоплавами, дрожжами, лососями и т. д.
Проблема, однако, осложняется тем, что неясно, насколько полученные таким образом формы можно считать видами. Вид — это не просто множество особей, способных к скрещиванию друг с другом, но прежде всего уникальная экологическая ниша. Следовательно, о создании нового вида в полном смысле слова можно говорить лишь тогда, когда созданная форма займет определенное место в какой-либо экосистеме.
Наибольшим успехом в «видотворчестве» можно считать опыты советского энтомолога Георгия Шапошникова на тлях, каждый вид которых способен питаться только одним видом растений. Тли, пересаженные со «своего» растения на близкородственное, через несколько десятков поколений утрачивали способность скрещиваться с исходным видом и приобретали сходство с тлями нового хозяина.
Характерно, что отбор в этом случае производил не непосредственно экспериментатор, а факторы контролируемой окружающей среды. Однако и эту работу трудно считать фальсифицирующим экспериментом: будь ее результаты иными, это не означало бы опровержения исходного тезиса.
Вообще проблема видообразования является центральной синтетической теории эволюции (СТЭ) – наиболее популярной и респектабельной сегодня версии селекционизма. За время своего существования СТЭ накопила немало наблюдений и экспериментальных данных, подтверждающих ее основные положения: феномен «кольцевых видов», тонкое и при этом воспроизводящееся разделение экологических ниш у близкородственных видов (вьюрки островов Тристан-да-Кунья и Галапагосских) и т. д.
Следует, однако, признать, что среди этого богатства данных нет ничего, что можно было бы счесть фальсифицирующим экспериментом. С другой стороны, из основных положений СТЭ следуют выводы, не находящие фактического подтверждения.
По «общеСТЭшным» соображениям, мелкие животные должны быть в среднем эволюционно лабильнее, чем крупные. В действительности все обстоит наоборот: видовой состав слонов и крупных копытных обновляется наполовину примерно за 200 тысяч лет, мелких млекопитающих – за 500 тысяч, насекомых – за 3 – 7 млн, одноклеточных диатомовых водорослей – за 15 млн лет.
У форм, размножающихся исключительно бесполым путем, не должно существовать видов или, по крайней мере, видовая норма должна быть гораздо менее жесткой, а границы между видами — условными (на самом деле жесткость видовых границ никак не связана с наличием или отсутствием полового размножения) и т. д.
Это заставляет ряд современных ученых-эволюционистов искать иные, не-синтетистские интерпретации селекционизма — но это же показывает принципиальную фальсифицируемость СТЭ и ее концепции видообразования.
2е. Макроэволюция
Вот тут с фальсифицируемостью совсем плохо. Процесс формирования крупных таксонов не поддается экспериментальному воспроизведению, а его прямое наблюдение в природе невозможно из-за огромного времени этих процессов.
У нас нет даже феноменов, которые мы могли бы считать «моментальными снимками» этого процесса или его проекцией в пространство, как кольцевые виды – в случае видообразования. Нам не известен на сегодня ни один таксон выше вида, пребывающий, хотя бы предположительно, на стадии образования.
Можно, конечно, считать «фальсифицируемостью» (и опровержением!) взглядов СТЭ на макроэволюцию регулярно обнаруживаемый палеонтологами параллелизм форм при возникновении крупных групп (наземных позвоночных, млекопитающих, цветковых растений, птиц, гоминид). Но фактически вся эта проблематика может быть рассмотрена в рамках микроэволюции и таким образом не имеет отношения к специфике макроэволюции.
Пожалуй, самой трудной и масштабной теоретической проблемой в этой области сегодня выглядит существование явного разрыва между микро- и макроэволюционным знанием.
Мы уже довольно много знаем о генах, их частотах и «поведении» в популяции, элементарных факторах эволюции, элементарных эволюционных событиях и, наконец, о видообразовании.
С другой стороны, мы также немало знаем о конкретной истории крупных групп, о смене флор и фаун в геологической истории Земли, о формировании ландшафтов и сообществ — и даже дерзаем предполагать некоторые общие закономерности этих процессов.
Но между двумя этими более-менее разведанными областями — пропасть. Мы ничего не можем сказать, например, какие изменения в каких генах древних рыб превратили их не слишком мощную, но стройную и логичную кровеносную систему в то чудовищное нагромождение компромиссов и двусмысленностей, которая зовется кровеносной системой амфибий.
Мы понятия не имеем, как могло случиться, что один и тот же ген сообщает клеткам дрозофилы, где у них «верх» и «низ», а зародышам рыб и амфибий — где у них будет «зад» и «перед». В лучшем случае мы более-менее убедительно можем объяснить, почему он пригоден для той и другой функции. Понятно, что при таком состоянии теории ждать от нее проверяемых прогнозов несколько преждевременно.
3. Отсутствие иных факторов эволюции
Этот тезис сам по себе фальсифицируем, его опровержением стало бы доказательство, что то-то и то-то не могло возникнуть как сумма изменений, каждое из которых было выгодно само по себе.
Обычно на эту роль предлагают какой-нибудь сложный орган — глаз, крыло, «химическую пушку» жука-бомбардира и т. п. Всякий раз предполагается, что этот орган полезен только в его конечном или, по крайней мере, сильно продвинутом состоянии, но при этом не мог возникнуть в результате одного случайного изменения.
Последнее обычно сомнений не вызывает, но вот что до первого, то всякий раз оказывается, что можно предложить, а часто и найти в ископаемом или сравнительном материале цепочку последовательных полезных изменений.
Этот материал написан коллегой Viggo Jackson и публикуется с любезного разрешения автора.
Спасибо всем, кто прочёл! Не забудьте поставить палец вверх и подписаться на канал .
Понравилось? Тогда можно почитать ещё:
