В чём польза Линнеевой систематики, и как её следует поменять.
Возможно, лучшие статьи рождаются из обсуждений. Недавно в комментариях под моей статьёй про кладистику один из читателей решил произнести похвальное слово традиционной Линнеевой систематике.
Тема зацепила и пошло разворачиваться рассуждение. Что из этого получилось, вы можете прочитать ниже.
Старая добрая система
В прежние времена, когда Европа была моложе, небесный свод голубее, а над ним плескались воды, что Бог отделил от вод земных на второй день творения, немногие интеллектуалы расставляли земных обитателей по ступеням лестницы природы (escala naturae). В её основании лежали минералы, дальше шли растения, ещё выше — черви и прочие ползучие твари, потом рыбы, гады, звери и птицы, люди и ангелы. На земле и на небе, в обществе и в природе царила жёсткая и понятная иерархия. Человеку в ней было отведено умеренно почётное место — во всяком случае оснований называть себя венцом творения у него не было.
Потом наступила эпоха Возрождения. Мыслители того времени додумались, что место человека особенное: он свободен, но существует во времени. Животные обусловлены в своих проявлениях. Ангелы в вечности как-то реализовали свою свободу выбора — так треть до сих пор отмыться не может. Но человек — избранный и может брать роль по себе. И он принялся это делать: ассортимент одобряемых занятий вырос неимоверно. В их числе оказалась и биологическая наука.
К XVIII столетию количество собранных фактов о живой природе настоятельно требовало наведения порядка. Эту задачу взвалил на себя шведский учёный Карл Линней. Он создал правила биологической систематики, которые мы знаем по учебникам: иерархию таксонов, правила именования видов — и провёл, в соответствии с этими правилами, классификацию известных в то время организмов.
Представления учёных XVIII века о возникновении мироздания, в основном, соответствовали Библии, поэтому исторического измерения систематика Линнея не имела. Это была именно морфологическая классификация. В её структуре, не особо скрываясь, проглядывала средневековая лестница природы, а ключевые понятия опирались на философию платонизма. Фактически существующие организмы подразделялись на группы, исходя из того, насколько они соответствуют идеям видов и более крупных таксонов. Напомню, что идеи у Платона — это не отвлечённые интеллектуальные представления, а первая и главная реальность, по отношению к которой материальный мир — лишь игра теней.
Прошло сто лет, и к нам явился Дарвин. Представления об эволюции, доселе умозрительные, получили крепкую основу в виде разумного и понятного механизма этой эволюции. Сразу же появилась идея, что систематика организмов должна отражать их родословие. Но ко времени Дарвина мир уже очень сильно изменился...
Пучины номинализма
Научные знания росли. Легко было построить лестницу природы из морских гадов, рыб, птиц и зверей. Расставить в столь же строгом порядке десятки таксонов оказалось гораздо сложнее. Уже ко времени Дарвина натуралисты видели, что позвоночные маршируют по пути прогресса двумя колоннами. Ну а когда они крепко занялись беспозвоночными, величественная, но аскетичная лестница Иакова окончательно превратилась в сад расходящихся тропок.
Более того, сам сад норовил исчезнуть. Во второй половине XIX века многие учёные уже были атеистами. В следующем столетии это мировоззрение стало в научной среде господствующим. Исчезла высшая инстанция, которая могла порождать объективные идеальные классификации. А если их нет, то чему тогда соответствуют таксоны?
Здесь возможны три пути. Первый, философский, состоит в построении учения о самодовлеющем мире идей, который формирует наш материальный мир. На этом направлении отметился целый ряд мыслителей, почему-то, в основном, немецкого происхождения, первым среди которых был, разумеется, Гегель.
Второй, практический, означает выбор в пользу номинализма. Номинализм, напомню, это направление средневековой схоластической философии, которое полагало, что имена и названия суть порождения нашего ума, которым в окружающем мире ничего непосредственно не соответствует. Натуралист номиналистских взглядов собирает классификацию под себя: исходя из целей и задач своей дисциплины и конкретного исследования. В пределе мы должны увидеть множество равноправных классификаций организмов. Систематика в таком мире превратится в смежную дисциплину на стыке биологии и наукометрии. Она будет определять предпочтительную классификацию на базе научного консенсуса: по количеству и авторитету исследователей, которые их используют.
И хотя авторские классификации действительно существуют — Грегори Пол с его очень своеобразным взглядом на систематику динозавров не даст соврать, — в целом такой подход не получил большого развития. Причины тому две. Во-первых, систематика — это огромная область, результат многолетнего труда сотен людей. Переделывать её — задача для большинства исследователей непосильная. Во-вторых же, биологи претендуют на познание объективной реальности, а такой реальности нужна объективная систематика.
Самая естественная классификация
Господствующей стала позиция, требующая, чтобы систематика отражала родственные связи организмов. Более столетия учёные совершенствовали методы сопоставления ныне живущих и ископаемых организмов, а в конце XX века им в руки попало два новых, мощнейших инструмента: вычислительные машины и методы анализа ДНК. Казалось бы, вот теперь мы сможем восстановить истинное родословие природы?
Так, да не так.
О проблемах и парадоксах кладистики я говорил в другом тексте, поэтому здесь сосредоточусь на выводах. Кладистическая методология, похоже, действительно помогает установить родственные связи живых организмов, но эти связи оказались, во-первых, контринитуитивными, а во-вторых, они дают существенно меньше сведений о механизмах эволюции, чем нам бы хотелось.
Как описывали естественную историю ещё полвека назад? Как величественное, поступательное движение по ступеням прогресса: от низших форм к высшим, от примитивным к более приспособленным.
Читатель представил здесь огромную лестницу? Да, это она и есть. Лестница природы.
Как естественная история выглядит сейчас? Как бразильский карнавал. Десять вариантов растений! Ещё больше грибов и протистов! Насекомые произошли от рачков, которые во всём похожи на многоножек, но не многоножки. И не смотрите на кольчецов, они стали членистыми сами. Млекопитающих разрабатывали в нескольких КБ, и только один проект приняли в серию. Вот птицы, а вот противоптицы, идентичные натуральным! И таких примеров — десятки!
Всё это, конечно, важно. Теперь мы точно знаем, что представления об эволюции, бытовавшие прежде, были чересчур упрощены. Но истинная история органического мира пока лишь открывается перед нами, и кладистическая систематика недостаточно помогает в понимании этого.
Диахроническая и синхроническая составляющие эволюции
Если вы уже заготовили помидоры, чтобы выразить своё мнение, уважаемый читатель, то поберегите их. Сейчас я объясню, чего, на мой взгляд, не хватает кладистической систематике.
В языкознании есть такие термины: синхрония и диахрония. Синхрония означает изучение языка как системы в его современном состоянии. Диахрония же сосредотачивается на поиске происхождения различных компонентов языка и их изменении во времени.
Если мы распространим эти понятия на эволюционную теорию в биологии (не вижу никакой причины этого не сделать), мы можем говорить о синхронический и диахронической составляющей в эволюции. Синхроническая составляющая показывает совокупность сил, которые действуют на эволюционирующую популяцию прямо сейчас. Если нас интересует специфика данного вида или таксона, мы можем иногда выделять в качестве таких сил факторы неживой природы и всегда должны учитывать в таком качестве влияние других организмов. Диахроническая составляющая описывает эволюционную историю таксона и спектр актуальных возможностей, который из неё проистекает.
Кладистическая систематика унаследовала от классической цель: установить родственные связи организмов — и максимально приблизилась к её разрешению. Видя результаты её работы, мы убеждаемся, что родословие, т.е. диахроническая составляющая, объясняет в эволюционном процессе не так уж и много. Сплошь и рядом родственные, но различные группы выбирают параллельные пути эволюции, зато потомки общего предка способны стремительно разойтись, изменившись до неузнаваемости. Это объясняют давлением отбора — и правильно объясняют, — но хочется подробностей.
Я полагаю, что биологическую систематику можно сделать более полезной, если включить в критерии классификации синхроническую составляющую. В этом случае определение таксона будет выглядеть так:
Таксон — это совокупность организмов, отличающихся общностью происхождения и эволюционного движения.
Данное определение позволяет уйти от строгой монофилии кладистики: для выделения таксона достаточно наличия у входящих в него организмов общего предка; самого этого общего предка включать необязательно. Пара- и даже полифилетические таксоны получают ту же валидность, что и монофилетические, пока (и только пока) их представители развиваются примерно в одной среде и приобретают схожие адаптации (т.е. выполняется критерий общего эволюционного движения).
Дополнительным бонусом систематики, которая строится по предложенным здесь критериям, является её очевидность. Диахроническая систематика обращает внимание на признаки, которые мало меняются под действием отбора и потому лучше указывают на родство. Это либо элементы общего плана строения, либо не самые заметные черты, которые мало влияют на жизнь организмов. Наоборот, синхроническая систематика должна опираться на важные, заметные и подверженные отбору признаки. Организмы, объединяемые в группы по сочетанию диахронического и синхронического критериев будут попросту внешне похожи.
Родство и комплементарность
Очевидным недостатком предложенной систематики по сравнению с господствующей ныне кладистикой будет, по крайней мере первое время, её больший субъективизм.
Это неизбежно. Кладистика, как тот большерогий олень, отточила мастерство в поиске родственных связей до предела, доступного на нашем уровне технологий. Чтобы сделать в познании шаг вперёд, надо несколько поубавить её совершенство, чтобы было куда поместить новые критерии, методики и инструменты. А покуда новые методы будет развиваться, учёным придётся покрывать возникающие белые пятна, руководствуясь собственным чувством прекрасного.
Но естественные науки требуют объективности. Чтобы методы синхронической систематики развивались в нужном направлении, мы должны хотя бы в общих словах сформулировать, какой результат мы хотим получить. И для этого следует ввести понятие комплементарности.
Комплементарность — это отношения между двумя или несколькими таксонами, которые взаимным влиянием определяют эволюционный путь друг друга.
Возьмём простой пример. В меловом периоде началась бурная радиация цветковых растений, которые стали привлекать насекомых в качестве опылителей. Растения стали приобретать адаптации, позволяющие обеспечить лучший перенос пыльцы и минимизировать затраты нектара. Насекомые учились забирать у цветов больше ресурсов. Одни виды специализировались на конкретных цветах, другие становились универсальными опылителями. Давление со стороны насекомых определяло эволюцию цветковых, давление цветковых определяло эволюцию насекомых — а результатом стало огромное разнообразие и тех, и других. Если мы правильно определим синхронические таксоны насекомых и цветковых, мы должны увидеть между ними соответствия. Эти соответствия я и называю отношениями комплементарности.
Разумеется, для выявления таких отношений многие таксоны придётся переопределить. Например, для такой группы, как китопарнокопытные, комплементарных таксонов нет и быть не может. Для неё не выполняется критерий единства эволюционного движения, следовательно задачу на выявление комплементарных связей поставить невозможно.
Открывающееся пространство для работы, признаюсь, внушает суеверный ужас. Для построения диахронической классификации некой группы организмов, нужно отлично в ней разбираться. Для построения синхронической классификации нужно отлично разбираться в нескольких группах организмов, а лучше — во всех сразу. Это явно выше сил человеческих. К счастью, теперь у нас есть компьютерные технологии. При их использовании задача учёных сводится к разработке протоколов описания организмов (что важно — скорее их фенотипов, чем генотипов), дабы сформировать Большие Данные (Big Data), с которыми сможет работать машина. В такой формулировке задача построения новой классификации представляется, по крайней мере, разрешимой.
В сетях матрицы
Кладистика замечательно справляется с задачей построения диахронической классификации. Задача построения синхронической классификации пока, насколько мне известно, не ставилась, а если и ставилась, то не воплощалась в реальных исследованиях. Накладывая одну классификацию на другую, мы получаем матричную классификацию, в которой таксоны отвечают и критерию общего происхождения, и критерию общего эволюционного пути — в соответствии с определением, предложенным выше.
Матричная классификация позволяет учитывать максимальное число признаков: как консервативных, так и быстро меняющихся под действием отбора. Благодаря этому таксоны, получающиеся в ней, должны выглядеть более "естественно" для непосвящённого наблюдателя.
С точки зрения Вечности
Раз уж мы провели историю на круг, можно и завершить его, вернув в картину Бога.
Библия вообще мало говорит о естественных науках, но как раз отношение к систематике там выражено ясно. А именно: Бог творит животных сам, а вот назвать их препоручает Адаму (Бытие 2:19-20). Иными словами, систематика — дело человеческое.
Бог же видит наши понятия и категории из Вечности, во всем протяжении их причин и следствий. А значит, в Его глазах, содержание термина "динозавры" зависит и от того, что думает ребёнок, который читает про этих динозавров книжку.
Разумеется, такие категории выходят за рамки любой научной дисциплины. Но что Бога точно беспокоит мало — так это границы, которые мы ставим между своими науками.
(C) Николай Килячков