БИОЛОГИЧЕСКАЯ
СИСТЕМАТИКА ПЕРЕД ВЫБОРОМ
Кандидат биологических наук Александр МАРТЫНОВ,
Зоологический музей Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова
Все известные растения и животные имеют названия, но упоминая их в житейском разговоре, человек обычно не задумывается, о каком именно виде рыбы, моллюска или орхидеи идет речь. И мало кто представляет, какие порой драматические дискуссии
сопровождали историю биологической систематики, призванной классифицировать ныне живущие и давно вымершие организмы нашей планеты. Между тем эта наука - фундамент, на котором построена теория эволюции и основана современная биология.
Биологическая систематика никогда не относилась к числу простых дисциплин. Мы до сих пор с трудом представляем, что считать «основой», что «надстройкой», где причина и где следствие и почему не наоборот. Наша наука развивается как бы в двух ипостасях. С одной стороны, молекулярные систематики, не интересующиеся морфологией и онтогенезом*, но претендующие на построение системы и реконструкцию истории организмов лишь на основе статистических закономерностей (например, замены нуклеотидов ДНК в течение эволюции). С другой — классические систематики — практики, с середины XVIII в. вооруженные «методом двух названий», или биноминальным, позволяющим отнести каждый вид только к одному определенному роду.
Возможность разграничить группы организмов с помощью диагностических признаков, одинаково «про-
*Онтогенез — индивидуальный цикл любого организма, приводящий к устойчивому воспроизведению уже существующей его организации в ряду последующих поколений (прим. авт.).
читываемых» любым исследователем, делает биноминальный метод единственным реальным рабочим инструментом биолога-систематика. Достойных альтернатив ему пока нет. Действуя по принципу построения иерархий, известному еще средневековым схоластам, и впоследствии заимствованному выдающимся шведским натуралистом, иностранным почетным членом Петербургской АН (с 1754 г.) Карлом Линнеем для своей знаменитой «Системы Природы» (1735 г.), специалисты не только описали более миллиона современных видов флоры и фауны, но и проложили дорогу к идее эволюции. Ибо комбинативный способ формирования таксонов (определенных групп в классификации), конструирование их на первый взгляд «по собственному желанию», в конечном счете и привели к открытию реальных феноменов природы. Вооружившись «методом двух названий», студент, эксперт или же просто любитель природы в любой стране мира независимо друг от друга подтвердят существование двустворчатых моллюсков, многощетинковых червей или
Мировой океан хранит множество еще не известных науке видов, возможно «ключевых» для понимания эволюционной истории. Российское побережье Баренцева моря. Фото А. Мартынова и Т. Коршуновой
млекопитающих. Тут биологическая систематика не уступит точным наукам. Причем специалисты опираются на простые в сущности основы, не нуждаясь в сверхусложненных абстрактных подходах. И уместно вспомнить известное выражение выдающегося немецкого физика, лауреата Нобелевской премии по физике 1918 г., иностранного почетного члена АН СССР (с 1926 г.) Макса Планка о практичности любой хорошей теории.
Но как соединить «неподвижную», на первый взгляд, систематику с непрерывным эволюционным процессом, навести своего рода мосты между настоящим и прошлым? Попытки предложить тот или иной подход будоражат биологическую науку более 150 лет — с тех пор, как знаменитый английский ученый, иностранный член Петербургской АН (с 1867 г.) Чарльз Дарвин в 1859 г. показал: систематическую иерархию можно «конвертировать» в последовательность эволюционных событий, или «древо жизни».
«МОСТЫ» МЕЖДУ ПРОШЛЫМ И НАСТОЯЩИМ
Эта идея, великолепная на теоретическом уровне, встретила множество затруднений при попытках ее практического воплощения. Специалисты долго противились эволюционному подходу в отношении таксонов, но после 1859 г. так или иначе начался процесс его «просачивания» в систематику. Одним из основателей нового направления стал знаменитый немецкий биолог Эрнст Геккель с его работами «Общая морфология» (1866) и «Систематическая филогения» (18941896). Именно для обозначения процесса исторического развития «неподвижной» иерархии представителей органического мира он и предложил термин «филогения»*. Действительно, момент появления новых видов должен быть отражен в классификации, а соответствующее ему очередное ветвление «древа жизни» как раз и позволяет обосновать выработанную поколениями ученых на первый взгляд умозрительную иерархию признаков организмов. Вроде все просто. Однако для триумфа этого подхода потребовалось 100 лет!
В 1966 г. в США вышел перевод книги «Филогенетическая систематика» немецкого энтомолога Вилли Хеннига, рассматривавшего классификацию организмов как генеалогию: используя строгую систему аргументации, он связал «высшие» таксоны с их предко-выми видами и по сути внедрил идеи Дарвина и Гекке-ля в практику. Тогда родилось направление, ныне именуемое кладистикой (от греч. к1айв8 — «ветвь»). Идея Хеннига буквально «взорвала» профессиональное со-
*Филогения, или филогенез, — историческое развитие организмов (прим. авт.).
общество систематиков. По-видимому, столь долго копившееся раздражение биологов по поводу традиционной систематики привело к тому, что довольно скоро привычные представления о ней как о науке небольшого числа высокомерных экспертов или странных «паганалей» было подвергнуто самой серьезной ревизии. В систематику потянулись логики, философы, математики.
Стремительная самоорганизация новой концепции в 1970-1980-е годы, происходившая прежде всего в США, во многом необратимо изменила лицо нашей науки. С начала 1990-х годов классический подход к систематике с устоявшейся иерархией таксонов сделался непопулярным, многие исследователи целенаправленно рассматривали лишь отдельные признаки, подразумевая, что филогенетический анализ заново «соберет» более достоверную систему. Для демонстрации эволюционного процесса у разных групп организмов строили дихотомические схемы последовательного ветвления новых таксонов — «кладистические деревья». Беспрецедентный прорыв в массовой доступности компьютерных технологий 1990-х годов привел к очень быстрой дальнейшей формализации уже и так достаточно формальных кладистических методов и лавинообразному притоку компьютерных программ «для реконструкции» филогении. Теперь, спустя 15 лет, стало очевидно: несмотря на колоссальные усилия
Наука в России №3, 2011
Голожаберные моллюски-дориды, в том числе имеющие жаберную полость (5, 6):
1 - Adalaria jannae;
2 - A. olgae;
3 - Loy meyeni;
4 - Corambe obscura;
5 - Cadlina laevis;
6 - Onchimira cavifera. gc - жаберная полость, dg - дорсальные (спинные) жабры. Фото Т. Коршуновой
и А. Мартынова
старые проблемы сменились новыми, а определенности в области систематики и реконструкции путей эволюции не прибавилось.
Но вернемся в XX в. Разумеется, между работами Дарвина и Геккеля и книгой Хеннига не было «пустоты». Осмысление идеи эволюции как классическими систематиками, так и «новыми» биологами, ориентированными на изучение физиологии и экологии, оказалось сложным, противоречивым и привело к формированию менее строгого в своей основе и допускающего плюрализм мнений эволюционно-морфологичес-кого цикла исследования организмов. Значение отечественных научных школ при становлении этого направления трудно переоценить. В реконструкции эволюционных событий российские специалисты отводили значительную роль познанию онтогенеза ныне существующих видов и выяснению морфологических основ их адаптации к изменяющимся условиям среды.
В 1910 г. выдающийся морфолог и эмбриолог (академик с 1920 г.) Алексей Северцов обнародовал свою концепцию филэмбриогенезов, ставшую официальной доктриной русской и советской эволюционной морфологии. Суть ее заключалась в том, что изменения в индивидуальном развитии организмов любого
вида первичны по отношению к эволюционным изменениям последнего. А в 1920-х годах крупный сравнительный морфолог, профессор Пермского университета Владимир Беклемишев предложил рассматривать организм как морфопроцесс, в котором все стадии развития тесно взаимосвязаны. И теория Северцова, и концепция Беклемишева стали закономерным продуктом постбиогенетической эпохи, когда знаменитый закон Геккеля (онтогенез есть краткое повторение филогенеза) перестал ограничивать исследователей в их поиске новой теории.
Во второй половине XIX в. ученые разных стран (немецкий зоолог Фриц Мюллер, английский биолог Адам Седжвик и др.) постепенно пришли к пониманию того, что не филогенез причина онтогенеза, а с точностью до наоборот: онтогенез, в известном смысле, создает эволюцию. Однако форму законченной теории впервые в мировой науке эти воззрения приобрели в работе Северцова «Этюды по теории эволюции» (1912). Беклемишев в более поздних трудах (1944, 1964 гг.) подчеркивал: именно жизненный цикл вида является единицей сравнительной морфологии. Его взгляды разделили многие отечественные эмбриологи и эволюционные морфологи.
У офиур из типа иглокожих подвижность лучей-рук обеспечивает особая система, сравнимая только с позвоночным столбом у Vertebrate (группа позвоночных животных).
A - Ophiomastix mixta, найденный в ходе исследований в Российско-Вьетнамском тропическом центре. B - электронно-микроскопическое изображение руки Ophiomastix annulosa. Фото Т. Коршуновой и А. Мартынова
«ПРОТИВОЯДИЕ» ОТ ФОРМАЛЬНЫХ СХЕМ
Строго говоря, концепция цикличности природных процессов — органичная часть как многих философских и религиозных учений прошлого, так и современной науки. Ведь задолго до Беклемишева сходное определение задач морфологии дал крупнейший немецкий анатом, иностранный член Петербургской АН (с 1885 г.) Карл Гегенбаур, в 1859 г. писавший: «Морфология рассматривает организмы не только в их взрослом состоянии, но и во всех предшествующих состояниях развития». Сегодня любой биолог прекрасно осведомлен о различных циклах — клеточном, репликации ДНК, сезонных у растений и животных и, наконец, онтогенетическом (жизненно
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.