Бесконечное число самых прекрасных форм. Новая наука эво-дево и эволюция царства животных

Эта довольно неприятная ситуация отражается и в других цифрах, характеризующих научную и математическую грамотность американцев, так что ответственность, вероятно, лежит на многих. На эту тему написано множество книг, специальные организации занимаются изучением проблемы научной безграмотности и ее причинами, так что я не буду тыкать пальцем в виновников. Единственный выход из создавшегося положения — просвещение. Поэтому лучше поговорим о том, что биологи и их союзники среди преподавателей всех уровней могут сделать для исправления ситуации, особенно в отношении теории эволюции.

В первую очередь необходимо настойчиво разъяснять, что теория эволюции — не просто раздел биологии, а фундамент всей этой отрасли знания. Биологию без теории эволюции можно сравнить с физикой без теории гравитации. Как нельзя объяснить структуру Вселенной, движение планет и спутников или приливы и отливы исключительно с помощью измерений, так нельзя объяснить биологию человека или биоразнообразие на нашей планете путем соединения тысяч отдельных фактов. Эволюция должна стать центральной объединяющей темой всех общих курсов и учебников по биологии.

Эво-дево может дополнить научную основу новыми, реальными, убедительными примерами. С момента возникновения современного синтеза эволюционный процесс обычно объясняли с помощью механизмов микроэволюции. Миллионам изучающих биологию говорили, что "эволюция — это изменение частоты встречаемости генов" (это подход популяционной генетики). Вдохновляет, не правда ли? Такой подход подразумевает использование математического аппарата и абстрактного описания генов, но уводит от бабочек и зебр или австралопитеков и неандертальцев.

Эволюция формы — главная тема в истории жизни на Земле, и отражается она как в окаменелостях, так и в биоразнообразии современных видов. Так давайте рассказывать об этом. Вместо "изменение частоты встречаемости генов" давайте скажем "эволюция формы — это результат изменения развития". Это в какой-то степени возврат к временам Дарвина и Гексли, когда эмбриология играла ключевую роль в развитии эволюционной мысли. Эмбриологический уклон в преподавании теории эволюции имеет несколько преимуществ.

Во-первых, от понимания того, как формируются сложные структуры при превращении яйца во взрослый организм, легко перейти к пониманию того, как накопление небольших изменений на протяжении длительного времени приводит к появлению все более разнообразных форм.

Во-вторых, мы теперь хорошо понимаем, как осуществляется контроль развития. Мы можем объяснить, что белки генов развития контролируют форму тела, что набор генов развития одинаковый у всех животных и что различия в форме определяются способом использования этих генов. Принцип происхождения новых признаков путем модификаций (развития) стал абсолютно ясен.

В-третьих, следует отметить огромное практическое преимущество видимых доказательств, предлагаемых эво-дево. Китайская пословица "лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать", которую я уже цитировал, особенно справедлива для обучения. Можно научить гораздо большему, комбинируя изображение и текст. Покажите студентам эмбрионы, кластеры Hox-генов, полоски, пятна и всю красоту создания формы животного. Эволюционная концепция сформируется сама собой.

Четвертое преимущество такого подхода в том, что он гораздо ближе сводит генетику и палеонтологию. Для детей динозавры и трилобиты — визитная карточка эволюции, большинство при виде их приходит в восторг. Покажите детям место этих существ на эволюционном древе от кембрийского периода до настоящих дней, и история жизни станет намного наглядней. Мир и вправду станет удивительным, если каждый школьник сможет в классе не только услышать об окаменелостях, но не раз подержать их в руках.

Я хотел бы внести еще несколько предложений. Чаще всего естественный отбор преподносят как что-то вроде сказки Киплинга про адаптацию: клювы вьюрков изменились потому, что пища стала другой, мотыльки потемнели из-за загрязнения воздуха и т.д. Но мне не кажется, что все хорошо представляют себе силу отбора небольших изменений, происходящего на протяжении сотен или тысяч поколений. Часто повторяемое выражение "выживает сильнейший" лучше описывает бой гладиаторов, чем тонкую работу естественного отбора, различающего едва заметные преимущества в выживаемости и плодовитости. Распространение благоприятных мутаций легко смоделировать и проиллюстрировать, и это помогает оценить временные рамки эволюционного процесса.