Он выброшен в этот мир беспомощным и вынужден теперь самостоятельно дышать, питаться, реагировать на разнообразные раздражения, испытывать всевозможные страдания, начиная с неудобного положения тела и кончая инфекциями, способными поражать и кожные покровы, и носоглотку, и другие органы. В этой «юдоли страданий» каждый пришелец из благодатного материнского лона вынужден с максимальной нагрузкой задействовать свои органы, вовлекать их в беспрестанную биологическую работу для выживания и оптимизации жизнедеятельности, тем самым способствуя их дальнейшему развитию.
Критические состояния возникают и в последующие периоды жизни человека. Среди них – кризис овладения двуногим передвижением, кризис овладения речью, кризис полового созревания, кризис половых взаимоотношений, кризис среднего возраста, кризис пожилого возраста и т. д.
Подобные же критические состояния много раз возникали и на протяжении всей истории земной жизни. Они сопровождались массовыми вымираниями живых организмов, исчезновением множества ранее процветавших видов, появлением разнообразных эволюционных инноваций.
Эволюционный смысл эмбриогенеза становится возможным более глубоко исследовать благодаря возникновению в конце XX века новой синтетической научной дисциплины – биологии развития, интегрирующей на междисциплинарной основе достижения экспериментальной эмбриологии и молекулярной биологии. В биологии развития новое дыхание получает биогенетический закон, разработанный в классической эволюционной биологии и поставленный под сомнение сторонниками геноцентризма.
Автор фундаментального учебно-справочного пособия по биологии развития Скотт Гилберт характеризует эту науку как самую широкую из всех биологических дисциплин. «Исследователь, работающий в этой области, – отмечает он, – не ограничен каким-либо иерархическим уровнем организации: транскрипция глобиновых генов или возникновение жабер у аксолотля могут в равной степени привлекать его внимание. В своих исследованиях он не ограничен какой-либо конкретной группой организмов или системой органов в организме. Можно сказать, что биология развития включает и интегрирует их все» (Гилберт С. Биология развития. В 3-х тт., т. 1 – М.: Мир, 1993 – 228 с., с. 7).
Наряду с интеграционной ролью биологии развития, Гилберт подчёркивает её роль и возможности в эволюционной биологии. «Единственный путь возникновения всего, – пишет он, – лежит через развитие, и биология развития – не что иное, как изучение каждой молекулы в клетке, клетки, ткани, органа и организма как функций времени. Теперь даже эволюцию рассматривают как функцию развития. Эволюция осуществляется путём наследственных изменений, происходящих в зародыше, и изменения, которые создали современную лошадь из её пятипалого предка – это изменения, происходившие в зародыше» (Там же).
Биология развития, опираясь на сравнительно-эволюционную эмбриологию, стремится внести свой вклад в решение проблематики, уходящей своими корнями в XIX век.
Гены как мобилизационные структуры осуществляют биологическую работу по формированию клеток и выработке белков. Остальное происходит в процессе эволюции клеток, их специализации и индивидуальной эволюции формирующегося организма.
24.7. Онтогенез и филогенез. Биогенетический закон
Проблема взаимоотношения индивидуального развития организма и эволюции жизни возникла ещё в додарвиновский период истории биологической науки. В 1821 г. немецкий эмбриолог И. Меккель сформулировал закон параллелизма, в соответствии с которым эмбриональное развитие каждого организма у высших животных проходит стадии, соответствующие взрослому состоянию ряда менее высокоорганизованных организмов.
Так, оплодотворённая яйцеклетка представляет собой одноклеточный организм, зародыш в период гаструляции воспроизводит строение кишечнополостных, рептилии в период органогенеза обретают жаберные щели, присущие взрослым рыбам, зародыши людей обрастают волосками – лануго, подобием шерсти, которая является характерной особенностью млекопитающих, необходимым органом покровов взрослых обезьян. Закон параллелизма, таким образом, констатировал возврат зародышевых состояний к строению более древних и примитивных форм взрослых организмов.
В 1828 г. Карл фон Бэр, как ему казалось, опроверг закон параллелизма, предложив вместо него целых две эмпирически отслеженные закономерности, которые он назвал законом зародышевого сходства и законом специализации развития. Закон зародышевого сходства заключался в констатации сходства между зародышами организмов, принадлежащих к разным классам животных, причём это сходство тем больше, чем к более ранним стадиям развития относится зародыш.
Закон специализации развития, тесно связанный с законом зародышевого сходства, состоял в констатации последовательности проявления у зародышей признаков принадлежности к определённому классу, затем отряду, семейству и наконец виду живых организмов с всё более выраженной специализацией этих признаков. Так, у зародыша человека вначале вырабатываются признаки хордового животного, затем позвоночного, далее – млекопитающего, вслед за этим – примата, и, наконец – человека.
Бэр не был эволюционистом и не видел в открытых им закономерностях эволюционного смысла. Напротив, он был движим вполне благочестивым устремлением раскрыть перед маловерными замысел Творца. Эволюционное объяснение закону параллелизма и закону зародышевого сходства дал Ч. Дарвин в «Происхождении видов». Дарвин показал, что закон параллелизма отражает этапы эволюции, а зародышевое сходство – общность происхождения от более примитивных предков.
Сходство ранних стадий зародышевого развития Дарвин объяснил тем, что изменения более поздних стадий происходят чаще. Согласно предложенному Дарвином принципу наследования в соответствующем возрасте, у потомков в определённом возрасте проявляются тенденции развития, возникшие у предков в этом же возрасте.
Не будучи эмбриологом, Дарвин чётко уловил общие тенденции эмбрионального развития и их эволюционный смысл. В 1865 г. в статье «За Дарвина» немецкий эмбриолог и натуралист Ф. Мюллер на примере ракообразных показал связь эмбрионального развития животных с эмбриональным развитием их предков.
В 1866 г. Эрнст Геккель подхватил идею Мюллера, обогатил её более широким эволюционным содержанием и изложил в виде учения о рекапитуляции (повторения, воспроизведения) в онтогенезе стадий развития, пройденных в филогенезе. Он же предложил термины «онтогенез» и «филогенез».
Геккель придал рекапитуляции статус биогенетического закона и рассматривал его в качестве одного из основных законов эволюции. Им была предложена классическая формулировка этого закона, согласно которой онтогенез является кратким и ускоренным повторением филогенеза, обусловленным физиологическими функциями наследственности (воспроизведения) и приспособленности (питания).
Биогенетический закон имел огромное значение для развития классической эволюционной биологии. Он явился наглядным подтверждением эволюционной теории, необходимым для её широкой популяризации и пропаганды, своего рода наглядным пособием и иллюстрацией при её преподавании. Он быстро вошёл во все учебники биологии, стал убедительным аргументов эволюционистов против замшелого креационизма и религиозного консерватизма. Для того, чтобы избавиться от предрассудков, навеянных давлением консервативных стереотипов, и перейти к заинтересованному восприятию идей свободомыслия, многим людям достаточно было заглянуть на иллюстрации, на которых были изображены зародыши рыб, амфибий, рептилий, приматов и человека на определённых стадиях их развития. Они обнаруживали столь явные черты сходства и рекапитуляции, что эволюционная суть этих изменений была ясна всякому непредвзятому человеку.
Очень важным было и то, что зародыш человека на ранних стадиях повторяет особенности рыб вплоть до образования выступов, похожих на жаберные щели, далее проходит стали амфибий и рептилий именно в том порядке, в каком это происходило в эволюции живой природы, а на стадии плода становится млекопитающим, воспроизводящим наиболее существенные особенности плода человекообразных обезьян. Подобные же примеры рекапитуляции характерны и для растений. Правда, у растений они проявляются значительно слабее из-за ограниченности эмбриональных дифференцировок.
В то же время очевидно, что рекапитуляция не является прямым повторением и воспроизведением филогенеза, а представляет собой видоспецифическое и целесообразное преобразование хода филогенетического развития. Рекапитуляция становится возможной именно потому, что онтогенетическое развитие в целом и его эмбриональная стадия в особенности крайне консервативны, они продолжают сохранять и воспроизводить все те особенности предковых форм, которые стали мобилизационными структурами в биологической работе по образованию и преобразованию ныне существующих форм. Биогенетический закон является наглядной иллюстрацией преемственности в развитии.
