Демон Дарвина. Идея оптимальности - Горбань А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Представление о пространстве потенциальных возможностей генотипов X и о генотени на нем - необходимая предпосылка моделировния. Но такой формальный язык - не единственный и даже не самый необходимый для всестороннего изучения биологической эволюции. Право же, описывать возникшие в ходе эволюции приспособления легче и приятнее на другом, более содержательном языке.
“Цветковые растения “изобрели” средства привлечения и ориентации насекомого (подачу сигналов на расстоянии путем воздействие на зрение и обоняние) и целый комплекс приспособлений, чтобы заставить насекомое принять позу, при которой пыльца, локализованная (сосредоточенная -примеч. Авт.) на должном месте “своего” вида насекомого, попадает на рыльце. После этого в ход должны быть пущены аппараты, заставляющие насекомое прижаться к пылинкам и притом тем участком тела, которым оно только что касалось рыльца.
Настурция локализует пыльцу на нижней стороне груди шмеля. Шмель должен заметить цветок, сесть на посадочную площадку из нижних лепестков, привалиться грудью к пылинкам, засунув голову в свод, образованный сросшимися верхними лепестками и чашелистиками, вытянуть хоботок на полную длину и сосать нектар, наполняющий шпорец цветка. Но стоит шмелю нацелиться и сесть, как лепестки, снабженные тонкими ноготками, разъезжаются в стороны: шмель сам включил в действие аппарат, специально предназначенный для развода его ног. Насекомое вынуждено привалиться нижней стороной груди к пыльникам
60
цветка. Возвышающийся над входом в шпорец узорный свод мешает подойти к цветку с другой стороны, помимо предательской посадочной площадки. Но дотянуться до пыльников еще мало, устройство цветка настурции заставляет шмеля плотно прижаться к пыльникам. Нектар заполняет длинный шпорец настурции ровно настолько, чтобы добраться до него можно было бы только кончиком хоботка, распластавшись на цветке” [13, с. 180-181].
Тем не менее, если мы хотим изучать количественные закономерности эволюции, нужно переходить от качественных описаний к числам и другим математическим объектам. При этом теряется не только обаяние содержательного текста и биологических деталей. Много важной информации остается неформализованной. Правда, формализация не доходит до своих теоретических пределов, а останавливается гораздо раньше ввиду ограниченности возможностей исследователей и нехватки фактического материала. Понятно зачем нижние лепестки настурции снабжены тонкими ноготками и разъезжаются только после приложения определенного усилия. Но если это сцепление станет чуть прочнее и необходимое усилие увеличится на 0,01 грамма (или, наоборот, чуть слабее), то насколько ухудшится опыление? Сколько цветков останутся неопыленными ? Как это зависит от других условий? И это только самые простые вопросы.
Не вызывает сомнения, что каждое требуемое число можно получить. Трудно получить все необходимое: их много, а трудоемкость каждого велика. Кроме очевидного и неприемлемого для нас выхода - отказа от количественного языка - есть еще два. Во-первых, при создании общей картины можно действовать так, как будто все данные известны, все необходимые параметры найдены, и рассматривать свойства этой картины, не зависящие от точных значений параметров. Во-вторых, можно строить более или менее умозрительные примеры, задаваясь некоторыми значениями параметров. Это будут примеры эволюции существ из особого царства. На Земле точно таких как они нет и никогда не будет. Важно лишь, что их эволюция протекает (предположительно) по тем же законам, что и для обитателей Земли. Примеры этих матемазавров читатель найдет в следующей главе. Они-то под разными псевдонимами и населяют большинство работ по теории эволюции.
Но пусть нам задана генотень. Какие числа надо получить из описания организмов и среды (как вы помните, триединой), чтобы предсказать ее изменение? Ответ прост: надо указать вероятности рождения и гибели для всех генотипов.
Широко развито такое направление в моделировании: генетическая среда задается явно, а все остальное - как коэффициенты в формулах для вычисления вероятностей. Оно называется математической генетикой.
61
Краткое введение в эту науку дано в книге [86], а более подробное изложение с детальным изучением некоторых видов матемазавров - в [91]. Есть много и других руководств.
Итак, мы ввели множество потенциально возможных генотипов X и генотень биосферы в X - множество всех генотипов ныне живущих существ; сказали, что динамика генотениплохо выделяется из динамики биосферы и обсудили, что такое среда, влияющая на выживание и размножение. Продолжим формальное рассмотрение, введя в X расстояние и превратив его тем самым в метрическое пространство - так математики называют множество, между точками которого определено расстояние.
И Ч. Дарвин, и многие другие исследователи широко используют понятие “близкие формы”, “ближайшие формы”, “малые различия”, “небольшие наследственные вариации” и т.д. Попытаемся понять, какие различия следует считать малыми. Основной характеристикой существа с точки зрения теории эволюции является его успех в оставлении после себя потомства11), причем не только в первом поколении (дети), но и во втором (внуки) и далее - в достаточно большой последовательности поколений. Кроме существенных характеристик индивида и его среды обитания на число выживших потомков оказывает воздействие масса случайностей. Как всегда в таких случаях есть два набора величин, с помощью которых можно описывать ситуацию. Во-первых, набор вероятностных
