(История современности. «ХиЖ» 2015 №12)
17 декабря родился Сергей Викторович Мейен (1935–1987). По этому случаю повторяем статью, написанную к 80-летию со дня рождения этого выдающегося советского палеонтолога и геолога, талантливого и оригинального философа.
Отец С.В. Мейена был ихтиологом, увлекался философией и разработал свою собственную философскую систему. В октябре 1941 года он был арестован по доносу и в 1942 году умер в лагере.
В школьные годы С.В. Мейен занимался в кружке при Палеонтологическом институте АН СССР, где общался со многими выдающимися палеонтологами. Кроме того, он окончил музыкальную школу по классу виолончели. В 1953–1958 годах учился на геологическом факультете МГУ, где специализировался по палеонтологии. С 1958 года до конца жизни работал в Геологическом институте АН СССР. С.В. Мейен занимался многими научными проблемами, но в центре его внимания была палеоботаника.
Эволюция растений
Исследуя распространение древних и современных растений по земному шару, С.В. Мейен сформулировал концепцию фитоспрединга. Согласно этой концепции, новые систематические группы растений возникали в тропиках и оттуда начинали свое путешествие по Земле. В экваториальных областях архаично устроенным растениям было трудно выжить: их вытесняли все более новые и более совершенные конкуренты. Поэтому архаичные формы перемещались во внеэкваториальные районы, куда валы миграции более совершенных видов еще не успели дойти. Этот вывод подтверждается палеоботаническим материалом. Независимо от С.В. Мейена аналогичные идеи высказал американский биолог Джеймс У. Валентайн.
Изучая разнообразие ископаемых голосеменных, С.В. Мейен создал четкую терминологию для описания их морфологических особенностей — в первую очередь особенностей строения органов размножения. Мейен предложил разделить эту группу на три ветви: гинкгообразные, саговникообразные, хвойные. Отличительным признаком, по которому можно судить о принадлежности современного или ископаемого растения к той или иной ветви, Мейен считал устройство семязачатков — структур, из которых образуются семена. У гинкгообразных семязачатки сплющены (радиальная симметрия второго порядка), у саговникообразных — округлые в поперечном разрезе, ау хвойных к округлому «первичному» семени с двух боков приросли другие структуры, в результате чего семязачатки кажутся сплющенными. Эти признаки жестко выдерживаются в соответствующих ветвях голосеменных.
В настоящее время семенные растения делят на пять групп: гинкгообразные, саговникообразные, хвойные, гнетумообразные, покрытосеменные. Все больше ботаников считают эти группы самостоятельными отделами, отказываясь от представлений о едином отделе голосеменных. В зоологии то же самое происходит с пресмыкающимися, которых многие исследователи делят на несколько классов. Похоже на то, что голосеменные и пресмыкающиеся — не систематические группы, а определенный уровень эволюционного развития, достигнутый представителями нескольких групп.
У покрытосеменных семязачатки такие же, как и у саговникообразных (но от голосеменных их отличает многое другое), а у гнетумообразных единства нет: у гнетума и вельвичии они округлые, у эфедры — сплющенные. Поэтому Мейен распределил гнетумообразных между гинкгообразными и саговникообразными. С этой точкой зрения согласны далеко не все ботаники.
Происхождение цветка
Интересовался С.В. Мейен и проблемой происхождения покрытосеменных растений. Со школьных уроков ботаники мы помним, что голосеменные — более древняя группа, и резонно было предположить, что покрытосеменные произошли от какого-то представителя голосеменных. У большинства покрытосеменных в цветках есть и тычинки, и пестики, то есть цветок обоеполый. А в спороносных колосках почти всех голосеменных — либо только микроспорангии с пыльцой, либо только мегаспорангии (семязачатки). Единственное исключение — вымершие беннеттиты, имевшие обоеполые спороносные колоски. Но, увы, женских мегаспорофиллов (чешуй, на которых сидят семена) у беннеттитов нет: семена сидят прямо на веточках. Поэтому беннеттиты — плохие кандидаты на роль предков покрытосеменных: ведь пестик должен был образоваться из сросшихся краями мегаспорофиллов.
Ботаники считали, что при образовании покрытосеменных мужские и женские спороносные колоски срослись. По гипотезе Адольфа Энглера и Рихарда Веттштейна, это произошло уже после появления покрытосеменных, то есть первые покрытосеменные имели однополые цветки. Согласно гипотезе Чарльза Бесси и Ханса Галлира, первые покрытосеменные уже имели крупные обоеполые цветки. В этом случае срастание мужских и женских спороносных колосков должно было произойти до появления новой группы.
С.В. Мейен предложил интересную альтернативную идею. Он полагал, что срастания спороносных колосков не было вообще, а в результате одной или небольшого числа мутаций семена стали развиваться на поверхности микроспорофиллов, то есть тычинок. Такие тычинки с разместившимися на их поверхности семенами перестали производить пыльцу и в ходе дальнейшей эволюции превратились в пестики. Если эта гипотеза верна, то беннеттиты можно вернуть в число кандидатов на роль предков покрытосеменных. Сам Мейен считал их кандидатуру весьма вероятной.
Однако исследование первичных структур ДНК голосеменных и покрытосеменных, проведенное уже после смерти Мейена, показало, что последний общий предок ныне живущих голосеменных не был предком покрытосеменных. Иными словами, линия, ведущая к покрытосеменным, отделилась от общего ствола раньше, чем разошлись линии, ведущие к разным группам современных голосеменных. А беннеттиты обособились от других голосеменных, по-видимому, недавно. Поэтому их кандидатура на роль предков покрытосеменных вновь стала сомнительной. На сегодня вопрос о возможных предках покрытосеменных остается открытым.
В 2000 году Майкл Фролих и Дэвид Паркер («Systematic Botany», 2000, 25, 2, 155—170) попытались подвести генетическую основу под гипотезу Мейена о переносе семязачатков на микроспорофиллы.
Свои взгляды на родственные связи и эволюцию семенных растений С.В. Мейен изложил в книге «Основы палеоботаники» (М.: Недра, 1987). В этой книге Сергей Викторович привел богатый материал об ископаемых растениях, который и сегодня будет интересен любознательному читателю.
От «коллекционирования марок» к диатропике
Помимо палеоботаники С.В. Мейен интересовался общей теорией систематики и теорией эволюции. В этих областях он придерживался весьма неортодоксальных взглядов.
Размышления над теоретическими проблемами систематики привели Мейена к мысли о необходимости специальной научной дисциплины, изучающей разнообразие в самых разных сферах: в неживой и живой природе, в языках, в искусстве и т.д. Эта дисциплина начала развиваться после смерти С.В. Мейена и получила название «диатропики» (термин ввел в 1990 году духовный ученик С.В. Мейена Ю.В. Чайковский).
Обычные научные дисциплины изучают объекты. А диатропика — ряды неодинаковых объектов, обладающих каким-то общим свойством. При этом она пытается вскрыть закономерности разнообразия объектов внутри рядов и черты сходства между разными рядами. Систематическую группу живых организмов С.В. Мейен рассматривал как ряд, члены которого — систематические группы низшего уровня.
Давайте рассмотрим конкретные примеры. Большинство представителей отряда грызунов — мелкие растительноядные животные. Их главная проблема — защита от хищников, и они защищаются разными способами. У дикобраза появляются иголки, белка поселяется на дереве, ондатра уходит в воду, мышь быстро размножается, крыса наращивает социальные навыки, необходимые для жизни в стае, и агрессивность, сурок и суслик прячутся в норе, а слепыш и цокор вообще переходят к жизни под землей. Но ведь сходные приспособления возникают ив других отрядах. У ежа появляются иголки, крот уходит под землю, выхухоль — в воду, кролик прячется в норе, древесный заяц, подобно белке, осваивает жизнь на дереве. У нас получается нечто вроде Периодической таблицы Д.И. Менделеева, в которой строки — это систематическое положение вида, а столбцы — приспособления к защите от хищников.
В 1974 году С.В. Мейен выдвинул идею использования в биологии периодических таблиц. Он отмечал, что периодичность в морфологии живых существ может быть связана не только с появлением сходных приспособлений в разных группах, но и просто с однотипной изменчивостью. На это указывал еще Н.И. Вавилов, формулируя закон гомологичных рядов наследственной изменчивости.
В реальной жизни для исследователя бывает доступной лишь часть ряда. Но и по этой части можно сделать заключения о тенденциях изменчивости и предсказания о неизвестных членах, входящих в этот ряд. Предсказания, разумеется, статистические: такие-то признаки у неизвестных членов ряда будут встречаться часто, а такие-то крайне маловероятны.
Исследования распределений типов семян с разным характером симметрии по группам голосеменных, проведенные С.В. Мейеном, показали, что представители одной группы имеют семена с однотипной симметрией. В эту закономерность не укладывается только эфедра, поэтому Мейен переместил эфедру в гинкгообразные.
С.В. Мейен ввел в систематику понятие «мерона» — некоего варьирующего в ряду признака. Например, конечность позвоночного животного может быть плавником, лапой, ластом, крылом, рукой. Наконец, у змей конечности исчезают вовсе.
Мейен показал, что в разных рядах мероны могут варьировать сходным образом. Такое сходство в варьировании меронов он назвал рефреном.
Понятию «мерон» С.В. Мейен противопоставил понятие «таксон» — сам ряд, в котором мы наблюдаем вариации мерона. Применительно к биологии таксон — большая группа живых организмов, объединенная общим свойством (как правило, предполагаемым родством). Мейен разработал новую методологию систематики живых существ — мероно-таксономический анализ, учитывающий не только общие признаки групп, но и закономерности внутригрупповой изменчивости.
Еще одна идея диатропики: ряд имеет ядро и периферию. В ядре должны находиться среднестатистические представители ряда, а на периферии — сильно отличающиеся от них формы. Некогда в отряде грызунов были звери размером с быка! Это — несомненная периферия, точно так же, как умеющие летать рукокрылые — периферия подкласса плацентарных млекопитающих.
Принадлежность членов ядра к своей систематической группе обычно не вызывает сомнений. А для того, чтобы включить в систематическую группу ее периферию, порой требуются специальные исследования. Сразу ведь и не поверишь, что животное величиной с быка — это грызун.
Представление о ядре и периферии по-новому ставит вопрос о типичных представителях систематической группы. В качестве такового разумно рассматривать существо, имеющее все или почти все признаки, характерные для большинства членов группы. Его изучение даст нам наибольшую информацию о группе в целом. И, что не менее важно, мысленно преобразуя типичного представителя, мы из его устройства сможем логически вывести устройство менее типичных. Разумеется, типичный представитель будет находиться в ядре группы.
С этой точки зрения можно ли считать пресноводную гидру типичным представителем кишечнополостных? Наверное, нет, хотя школьный курс зоологии и назначил ее на этот пост. Ведь в жизненном цикле гидры нет стадии медузы, характерной для многих кишечнополостных. Гидра явно находится на периферии группы, а на роль типичного представителя куда лучше подходит, например, обелия.
Можно ли считать изучаемого в школе печеночного сосальщика типичным представителем класса дигенетических сосальщиков? Тоже нет. Жизненный цикл дигенетических сосальщиков, как правило, включает в себя смену трех хозяев, а у печеночного сосальщика второй хозяин явно выпал. Точно так же и солитера нельзя назвать типичным представителем класса цестод, ибо из его жизненного цикла невозможно логически вывести жизненные циклы связанных с водой низших представителей этого класса.
На самом деле еще стоило бы обсудить, разумно ли в школьном курсе начинать изучение той или иной систематической группы с типичного представителя. Но коль скоро мы это делаем, представителя нужно выбирать грамотно.
Эрнест Резерфорд говорил, что все науки делятся на физику и коллекционирование марок. Под коллекционированием марок он понимал изучение разнообразия чего бы то ни было, что, по мнению великого физика, — удел второсортных наук, в которых нет никакой внутренней логики. Диатропика показала, что в основе «коллекционирования марок» тоже существует внутренняя логика, и поиск ее — в высшей степени увлекательное занятие. А зачастую (например, при анализе разнообразия химических элементов) за этой внутренней логикой стоит очень серьезная физика.
Основная идея С.В. Мейена, связанная с систематикой, заключалась в том, что теоретической основой систематики живых организмов должна стать общая наука о разнообразии.
Эволюция обретает направление
Активно интересовался Мейен и теорией эволюции. В этой области знаний существует множество направлений, приверженцы которых зачастую враждуют друг с другом. С.В. Мейен попытался интегрировать синтетическую теорию эволюции, принятую большинством ученых, с одной из противостоящих ей концепций — номогенезом.
Концепцию номогенеза выдвинул в начале 1920-х годов русский биолог и географ Л.С. Берг (1876–1950). По его мнению, исходный материал для эволюции — не разнонаправленные наследственные уклонения, а массовые изменения особей в одном направлении. Характер этих изменений и обеспечивает направление эволюции. При этом эволюционные изменения вовсе не обязательно будут приспособительными. В качестве аргумента в пользу своей точки зрения Л.С. Берг привел факты, свидетельствующие о появлении в разных группах сходных признаков, которые далеко не всегда могут быть интерпретированы как приспособления к одинаковым условиям.
Возможно ли такое с точки зрения синтетической теории эволюции? Да, возможно, если предположить, что массовые изменения особей не носят наследственный характер. Так, новые особенности поведения могут очень быстро распространяться в популяциях животных. Все читали о том, как конце 1940-х годов британские синицы научились друг у друга вскрывать бутылки с молоком.
Изменение поведения, вообще говоря, меняет полезность и вредность разных наследственных вариаций — и тем самым меняет направление естественного отбора. В ходе отбора под новую форму поведения подстраиваются морфологические и физиологические признаки. «Поведение — это разведка эволюции», — говорил по этому поводу преподаватель биологического факультета МГУ К.Н. Благосклонов.
Похоже на то, что эволюция состоит из двух стадий: быстрой и медленной. Во время быстрой стадии на ненаследственной основе появляются грубые черты новых приспособлений, а во время медленной стадии естественный отбор доводит их «до ума». Все это никак не противоречит синтетической теории эволюции.
В настоящее время мы можем представить себе лишь один механизм массового появления одинаковых наследственных изменений — вирусную эпидемию, при которой вирус переносит ген от одного организма к другому. Теоретически такое возможно, но насколько часто происходят такие события и какую роль в эволюции они играют, неизвестно.
Несомненно, однако, что наследственная изменчивость ограничена некими рамками. За всю историю млекопитающих среди них не появились организмы с зеленой шерстью, хотя она может быть выгодной. Очевидно, необходимые для этого наследственные вариации невозможны или очень маловероятны.
Идея об ограниченности наследственной изменчивости определенными рамками — несомненно, сильная сторона концепции Л.С. Берга. Но это обстоятельство никак не противоречит дарвинизму. Как писал еще до появления книги Берга «Номогенез» сподвижник Дарвина Томас Гексли: «Значение естественного отбора не потерпит ущерба, если даже в будущем окажется, что изменчивость ограниченна и предрешена в известных направлениях преимущественно перед прочими силою условий, врожденных тому существу, которое варьирует» (цитируется по: Л.С. Берг. Труды по теории эволюции. Л.: Наука, 1977).
С.В. Мейен настаивал на том, что наследственная изменчивость ограничена и что направления ее в значительной степени определяют эволюцию тех или иных групп. Ибо естественный отбор может работать только с теми вариациями, которые реально появляются.
Мейена интересовал вопрос, какие формы могут возникать в разных группах организмов, а какие — не могут. Возможность или невозможность он связывал с ограничениями наследственной изменчивости в соответствующей группе. Отсюда и его интерес к морфологии, которую он стремился сделать высокотеоретической наукой. Не отрицая роли естественного отбора, Мейен исследовал сырой материал, с которым отбор будет работать.
Вслед за А.А. Любищевым С.В. Мейен не стремился искать что-то полезное во всех без исключения морфологических структурах живых организмов. Он считал, что существуют самостоятельные закономерности эволюции форм, не сводимые к функциям, и что теория эволюции должна уметь не только задним числом объяснять устройство живых организмов, но и обладать предсказательной силой. Например, предсказывать существование еще не открытых организмов или прогнозировать будущее той или иной группы.
Мейен активно пропагандировал идею взаимодополняемости редукционистских и холистических подходов в биологии. Редукционисты, как известно, разбирают живые существа на отдельные части и из свойств частей пытаются понять, как устроено целое. А сторонники холистического подхода начинают с изучения свойств живого объекта в целом и, исходя из этого, пытаются понять, как должны быть устроены детали.
С.В. Мейен мечтал о создании будущей «неклассической биологии», которая сумеет теоретически объяснить накопленный биологами богатый фактический материал. Свои труды он воспринимал как камни в фундаменте этой биологии.
«В спорах рождается не истина, а только склока...»
Враждебность к тем или иным теориям была глубоко чужда С.В. Мейену. Он считал, что каждая новая теория — это новый взгляд на предмет изучения и, вместо того чтобы спешить с опровержениями, нужно попытаться найти в ней рациональное зерно, интегрировать ее в общую систему знаний. «В спорах рождается не истина, а только склока. Истина же рождается в работе», — говорил Мейен. Он был убежден, что развитие науки идет не за счет вытеснения одних теорий другими, а за счет их синтеза. Этим принципом он руководствовался в повседневной работе, тщательно анализируя разные, иногда, казалось бы, очень странные теории. Принцип сочувствия к чужим взглядам, в противовес принятой в научном сообществе борьбе идей и теорий, С.В. Мейен сформулировал в статье, опубликованной в сборнике «Пути в незнаемое. Вып. 13» (М.: Советский писатель, 1977).
Мейен не был верующим, но с уважением относился к религии, считая ее одним из хранилищ человеческой мудрости. А друзья и коллеги Сергея Викторовича считали его образцом христианской морали.
Открытость Сергея Викторовича по отношению к нетривиальным теориям нередко приводила к тому, что вокруг него крутилось немало молодых и не очень молодых людей, стремившихся «подергать старика Дарвина за бороду». Иногда из серьезных научных соображений, чаще — из тщеславия.
С.В. Мейен был активным популяризатором науки. До сих пор широкой известностью пользуется его научно-популярная книга «Следы трав индейских», посвященная палеоботанике.
Многие взгляды С.В. Мейена сложились в общении с таким незаурядным биологом, как Александр Александрович Любищев (1890–1962). В научных кругах А.А. Любищев пользовался славой еретика, что, впрочем, не мешало любознательным исследователям интересоваться его еретическими взглядами. Даниил Гранин написал о нем книгу «Эта странная жизнь».
У самого С.В. Мейена было много учеников — среди палеоботаников, и не только. Мейен был одним из важнейших «узлов» на пути движения идей в научном биологическом сообществе. Поэтому многие исследователи, даже не работавшие вместе с Мейеном, но общавшиеся с ним и испытавшие на себе влияние его идей, считают себя его учениками. Среди них такие яркие исследователи и мыслители, как К.Ю. Еськов, В.В. Корона, Ю.В. Чайковский.
С.В. Мейен умер после тяжелой болезни 30 марта 1987 года в возрасте всего 52 лет. Перед смертью он успел увидеть опубликованной свою фундаментальную книгу «Основы палеоботаники».
Кандидат биологических наук
С.В. Багоцкий
Купить номер или оформить подписку на «Химию и жизнь»: https://hij.ru/kiosk2024/
Благодарим за ваши «лайки», комментарии и подписку на наш канал
– Редакция «Химии и жизни»