Спроектована адаптивність: активне відстеження навколишнього середовища пояснює схожі функції

Послідовники Дарвіна, схоже, не соромляться приймати абсолютно суперечливі пояснення одного й того самого явища. Коли різні групи організмів мають майже однакові ознаки, еволюціоністи вважають це переконливим доказом походження від спільного предка. Але коли схожі риси не можуть бути зумовлені спільним походженням, вони вважають це настільки ж переконливим доказом еволюції. Це називається «подвійним мисленням» в класичному романі Джорджа Орвелла «1984», де зображено вигаданий тоталітарний режим, який хитро використовує неправильні терміни або оманливі перевизначення як засіб контролю мислення.

Щоб розібратися з еволюційною «двозначністю», потрібно бути дуже уважним. Той факт, що багато організмів мають дуже схожі ознаки, які не успадковуються, насправді є сильним доказом проти еволюції, вказуючи натомість на інформацію, яка лежить в основі спільного дизайну.¹ Тому еволюціоністи винайшли конвергентну еволюцію, уявну конструкцію, вигадану для порятунку їхньої теорії від суперечливих спостережень.² Наприклад, вони стверджують, що здатність до ехолокації, загальна для деяких кажанів та китів, якимось чином розвинулася конвергентно шляхом ідентичних генетичних змін в обох групах, а також в результаті конвергентної еволюції.³

Саме тут потрібно уважно стежити за тим, як еволюціоністи перекидають кульку в своїй грі в наперстки. Одна перестановка переміщує кульку між протилежними механізмами «дивергентної» й «конвергентної» еволюції, що необхідно для пояснення подібних рис в різних істот. Потім відбувається складніша перестановка. Спочатку еволюціоністи використовують конвергентну еволюцію в традиційному розумінні як магічний термін для пояснення існування неспадкових подібностей, які еволюція не може пояснити в інший спосіб. Потім вони змінюють значення терміна «конвергентна еволюція» – уявний процес, який неможливо спостерігати, – на той, що містить повторювані (ба більше, передбачувані) моделі подібності, які можна спостерігати.

Але, як ми вже бачили в цій серії статей про спроектовану адаптивність, ці закономірності насправді краще інтерпретувати як результати роботи вроджених систем істот, а не як результати якогось містичного еволюційного процесу. Окремі популяції схожих і навіть різноманітних істот знову й знову швидко та незалежно виробляють одні й ті самі ознаки для розв'язання подібних екологічних завдань. Це спостереження може наштовхнути на гіпотезу, яку можна перевірити, про те, що ці істоти мають загальну програму, яка спрямовує виробництво специфічних ознак, придатних для певних умов.

Однак замість того, щоб розглядати вроджені здібності істот, еволюціоністи вішають свій капелюх на всемогутнього агента природи, званого тиском добору, як каталізатора адаптації. Це, поряд зі звичним приписуванням «конвергентної еволюції» до неспадкової схожості, затуманює їхнє розуміння ситуації й закриває очі на альтернативні пояснення. Коли тиск добору буде викрито як метафору, що вводить в оману й лежить в основі конвергентної та більше дивергентної еволюції, тоді дим розвіється й відкриються життєво важливі елементи механізму безперервного відстеження навколишнього середовища (CET – continuous environmental tracking). Цей механізм дає змогу істотам безперервно відслідковувати зміни довкілля в міру розв'язання завдань і заповнення нових ніш.

Тиск добору – це метафора, а не реальний тиск

Еволюціоністи підходять до адаптації з позицій екстерналістської парадигми, згідно з якою активне середовище з часом формує плани тіла пасивних організмів.⁴ Відповідно, вони вигадали поняття сили, званої тиском добору, що діє на популяцію. За словами Джеррі Койна, еволюціоністи вважають, що тиск добору справляється із завданням формування організмів у різноманіття життя й що він може легко пояснити широко розповсюджену картину невспадкованих подібних ознак:

«Однак еволюція пояснює цю закономірність, посилаючись на добре відомий процес, званий конвергентною еволюцією. Він дійсно досить простий. Види, що живуть в подібних місцях проживання, зазнають подібного тиску добору з боку навколишнього середовища, тому вони можуть виробити схожі адаптації, або конвергентну еволюцію, внаслідок якої вони будуть виглядати та поводитися дуже схоже, навіть якщо вони не пов'язані один з одним».⁵

Як і Койн, більшість еволюційних біологів рідко уявляють собі адаптивні процеси окремо від тиску добору. Цей тиск знайшов власне життя в еволюційній літературі, яка розглядає його як реальну силу, що рухає форму організмів до більшої різноманітності. Еволюціоністи бачать, що він виконує велику адаптивну роботу, але ця переконливо проста розповідь вводить в оману. «Тиск добору» – це всього лише метафора. Жоден з них ще не було науково оцінено. Єдине місце, де він «спостерігається», – це уявні візуалізації.

Уважне прочитання опису тиску добору Ернста Майра показує, що не зовнішній тиск, а внутрішні системи організму продукують ознаки, які можуть розв'язувати або не розв'язувати проблеми довкілля, що призводить до збільшення або зменшення цих ознак в популяціях.

В еволюційних дискусіях часто стверджується, що «тиск добору» призвів до успіху або усунення певних характеристик. Еволюціоністи тут використовують термінологію з фізичних наук. Звісно, мається на увазі, що послідовна відсутність успіху певних фенотипів [ознак організму] та їх усунення з популяції призводить до спостережуваних змін в популяції. Слід пам'ятати, що використання таких слів, як сила чи тиск, є суворо метафоричним, і що з добором не пов'язано жодної сили чи тиску, як це має місце при обговоренні в фізичних науках.⁶

З точки зору логіки, еволюціоністам потрібно щось, щоб відбракувати випадковість мутацій. Уявлення про зовнішній тиск, що змушує популяцію рухатися спрямованим шляхом, подібно до агента природи і має базову правдоподібність. Однак використання еволюціоністами метафоричного тиску добору заважає їм прийти до точних наукових пояснень. Покійний еволюціоніст Роберт Рід проникливо заперечував проти привнесення містики в біологію й скаржився, що «тиску добору сучасні біологи надають метафоричного творчого сенсу. Творчий тиск відбору не тільки зайвий... [це] уявна зовнішня сила», й неодарвіністам «слід було б бичувати себе за тиск добору».⁷ Він зазначив:

«Дійсно, мова неодарвінізму настільки недбала, що слова "божественний план" можна замінити на "тиск добору" в будь-якій популярній роботі в біологічній літературі без найменшого порушення логічного потоку аргументів».⁷

Пізніше Рід назвав його просто «метафоричним зовнішнім агентом».⁸

Еволюційний сценарій, що включає тиск добору й конвергенцію, обґрунтовано розглядають як ілюзорну розповідь, побудовану шляхом накладання метафор на безліч вдалих збігів. Проте Джонатан Лосос із Гарварду нещодавно вигукнув: «Останніми роками вчені виявили конвергенцію практично у всіх типах ознак, які ви можете собі уявити».⁹ Якщо метафорична зовнішня сила не може бути причиною, то чим можна пояснити спостереження за тим, як безліч організмів швидко, незалежно й неодноразово виробляють схожі ознаки для розв'язання одних і тих самих типів екологічних проблем? В книзі Лососа пропонується тільки тиск добору, який він представляє як «сильний агент природного добору».¹⁰ Але чи може бути так, що вроджені механізми, які ще не отримали повного опису, дають змогу організмам відстежувати зміни навколишнього середовища? Давайте розглянемо кілька прикладів.

Передбачувані ознаки для різних змій в подібних нішах

Хоча пітони й удави відносяться до констрикторів (від лат. constricto – стискати, будь-яка змія, що вбиває свою жертву шляхом здавлювання), це абсолютно різні змії. Наприклад, удави виношують живе потомство, а пітони відкладають яйця. Еволюціоністи вважають,Малюнок 1. Удави й пітони незалежно й багаторазово розвивають безліч подібних ознак, включно з текстурою й кольором шкіри, формою очей, розміром та формою голови, які найбільше підходять для заповнення п'яти різних екологічних ніш. що їхні предки розійшлися між 63 й 96 млн років тому.

Генетик ICR доктор Джеффрі Томкінс повідомив про результати дослідження Скотта Кеога, згідно з якими пітони й удави незалежно й неодноразово розвивали схожі риси, придатні для конкретних екологічних ніш.¹¹ Дані Кеога за 1073 екземлярами тварин, які становлять більше 80% видів, показують, що пітони й удави, які мешкають на деревах, набагато більше схожі один на одного, ніж будь-яка зі змій схожа на один зі своїх видів, які живуть під землею (див. малюнок 1).¹²

Кеог визначив, що в удавів та пітонів є окремо виражені ознаки текстури й кольору шкіри, форми очей, розміру та форми голови, які підходять для проживання в п'яти різних нішах: дендроїдній (дерева), напівдендроїдній, наземній, напівводній та напівпідземній (підземній). Ці риси були настільки специфічними й повторюваними для певних умов, що їх назвали «передбачуваними» – нетипове слово для випадкової еволюції.

В дослідженні не було зафіксовано жодних мутацій, які б заглушали або активували гени. Також не вивчалась загибель «менш пристосованих» змій порівняно з «більш пристосованими», й жоден «тиск» не було визначено кількісно. Кеог виявив змій з ознаками, вже пристосованих до певних ніш, однак він каже:

«Ми показали, що сильний селективний тиск, пов'язаний з використанням середовища проживання, призвів до чудової й повсюдної екоморфологічної конвергентної еволюції серед пітонів, [та] удавів... до цієї повторюваної еволюції одних і тих самих морфологій».¹²

Але до яких висновків він дійшов би, якби його дослідження не були збиті зі шляху цим метафоричним поясненням? Хіба не розумно дослідити, чи можуть пітони й удави мати схожі сенсори для умов довкілля та схожі внутрішні логічні механізми «якщо – то», що контролюють вираження ознак, тож вони ж і продукують схожі реакції, які відповідають певним нішам?

Тварини повторюють експресію специфічних ознак для колонізації подібних ніш

Лабораторія Хопі Хекстр в Гарварді спеціалізується на вивченні білоногих хом'ячків (Peromyscus maniculatus) в різних середовищах проживання. Нещодавно її команда показала, що «від короткохвостого предка, що мешкає в преріях» для «географічно віддалених популяцій» по всій Північній Америці, тварини, які живуть в преріях, мають більш короткі хвости порівняно з іншими, чиї «більш довгі хвости неодноразово еволюціонували в аналогічному лісовому середовищі існування». Цікаво, що довші хвости являли собою збільшення як кількості, так і довжини хвостових хребців (див. малюнок 2), і що «варіації цих ознак контролюються окремими генетичними локусами». Окрім того, механізми, що лежать в основі цього повторюваного явища, не були «стохастичними [випадковими] процесами», а свідчення «вказують на подібні механізми подовження хвоста в східних й західних лісових популяціях».¹³Малюнок 2. Показові рентгенівські фотографії хвостів білоногих хом'ячків чотирьох підвидів виду Peromyscus maniculatus, які показують однаково короткий хвіст у східних й західних популяцій, що мешкають в преріях, і довший хвіст, завдяки збільшенню довжини та кількості хребців, у популяцій, що мешкають в лісах. Довший хвіст розвинувся незалежно в лісових підвидів.

З точки зору причинно-наслідкового зв'язку, дослідники вважають, що «більш ймовірно, що тиск екологічного добору призвів до незалежної еволюційної появи цих двох морф у різних лініях maniculatus»,¹³ хоча в них немає таких самих задокументованих даних, що підтверджують їхній висновок, як у Скотта Кеога. З огляду на те, що довжина хвоста мишей, які мешкають в лісах, мабуть, контролюється аналогічними, повторюваними, невипадковими механізмами в незалежних популяціях, може виявитися корисним провести дослідження біомеханічних переваг довгохвостих мишей в лісах, вроджених біомеханічних сенсорів й програмування розвитку довших хвостів.

CET може замінити конвергентну еволюцію й тиск відбору

Дослідницька програма, заснована на дизайні та орієнтована на організм, не бажає апелювати до метафор як до причин, та не задовольняється вірою у випадковий збіг обставин. В нашій наступній статті ми розглянемо приклади, що демонструють певний зв'язок між механосенсорами та внутрішнім зворотним зв'язком, який контролює експресію певних генів як під час ембріонального розвитку, так і в дорослому стані. Результатом є прояв специфічних ознак, які дають змогу цим істотам чітко відстежувати зміни навколишнього середовища – відповідно до моделі CET. Застосувавши інженерну причинність до кількох прикладів, серпанок містики «тиску добору» розсіється, й ми побачимо істот, які активно відстежують зміни довкілля й адаптуються відповідним чином – саме так, як задумав їхній Творець.