В 1925 году штат Теннесси принял закон, запрещающий преподавателям государственных школ и университетов отрицать библейские учения о происхождении человека и преподавать теорию эволюции человека на низших формах животных. В том же году школьный учитель Джон Скоупс был осужден по этому закону по делу, получившему название «Обезьяний процесс». К сожалению, даже сейчас, почти столетие спустя, креационизм не исчез — его последователи с пеной у рта доказывают, почему эволюция невозможна, и даже пишут учебники по биологии. В сегодняшнем посте я разберу один из главных аргументов креационистов – «Такое сложное существо, как человек, не могло появиться случайно!»
Об умном дизайнере и виртуальных муравьях
Креационизм — это религиозная доктрина, которая утверждает, что все живые существа на Земле, включая людей, возникли в результате божественного акта творения. Креационисты отрицают эволюцию и полагают, что, например, не существует естественного отбора. Или что оно существует, но только в рамках «микроэволюции» — внутривидовой изменчивости.
Небольшое примечание: креационизм существует во многих различных формах. Самые дикие формы противоречат не только биологии, но и геологии, физике и даже истории («Земле всего 6 тысяч лет, потому что так написано в Ветхом Завете!»). Существуют «промежуточные» формы креационизма – его адепты настаивают на том, что из-за грехов мир деградирует. Подобный тезис, например, недавно сформулировал не кто-нибудь, а директор Отделения общей генетики РАН Александр Кудрявцев на конференции по богословию (!) он заявил, что до Великого Потопа , люди жили 900 лет. По мнению генетика, люди стали жить всё меньше из-за греха – хотя неясно, как это утверждение согласуется с тем фактом, что за последние 70 лет средняя продолжительность жизни в мире увеличилась на 26 лет (возможно, люди стали просить большего?Или это все - это результат научно-технического прогресса?)
Не все религиозные люди являются креационистами. Я знаю набожных учёных, которые не отрицают эволюцию. Например, знаменитый американский генетик Фрэнсис Коллинз — христианин, но не верит в «разумный замысел». Не так давно Коллинз участвовал в дебатах с Ричардом Докинзом – в ходе дебатов учёные сошлись во мнении, что эволюция – это факт и основа современной биологии. Но в то же время Коллинз считает, что эволюция — это инструмент, который Бог использовал для возникновения многообразия жизни на Земле (Докинз, конечно, не согласен с этим аргументом — и я тоже). Я ничего не имею против учёных, верящих в Бога, но мне не нравится, когда учёные отрицают научную картину мира. А еще говорят, что «без умного дизайнера сложность никогда бы не появилась».
Еще будучи студентом, я заинтересовался генетическим программированием. Это когда вы создаете эволюцию компьютерных программ, которые изменяются посредством случайных мутаций, постоянно отбирая те, которые лучше выполняют задачу. Я создал виртуальных муравьев с развивающейся нейронной сетью в качестве «мозга», который будет искать виртуальные «личинки». Если муравей нашел гусеницу и съел ее, он оставил несколько потомков. Поначалу мои муравьи лишь случайным образом и очень редко находили личинки. Но постепенно личинок стали находить всё больше и больше — и это наглядная демонстрация принципов естественного отбора по Дарвину: случайные мутации плюс отбор ведут к прогрессу и эволюции.
«Это противоречит второму началу термодинамики»
Среди биологов почти нет креационистов, но исключения все же есть. Однажды я поделился историей о виртуальных муравьях с двумя коллегами-биологами, руководителями лабораторий. К моему удивлению, они сказали: «Этого не может быть! Это нонсенс, это противоречит второму закону термодинамики». Видите ли, согласно этому закону энтропия (мера беспорядка в системе) в мире не должна уменьшаться. Но этот принцип применим ко всей Вселенной и изолированным системам внутри нее. Ничто не мешает энтропии уменьшаться на Земле – за счет ее увеличения в других местах, например, на Солнце. Благодаря солнцу растения могут производить сложные сахара из воды и углекислого газа. Потом мы едим растения, принимаем сложные углеводы – и упрощаем их, разлагаем на составляющие. Из-за этого мы создаём свои собственные сложные химические молекулы – и так устроена жизнь. Кстати, у Эрвина Шредингера есть замечательная книга на эту тему «Что такое жизнь?» В ней физик-теоретик очень подробно объясняет, почему эволюция не противоречит второму закону термодинамики.
Креационисты считают, что эволюция — это совершенно случайный процесс. Но у эволюции есть свои закономерности – и поэтому выживает не кто угодно, а наиболее приспособленные особи. Выживают те, кто может оставить потомство и передать свои гены следующему поколению. Да, в эволюции есть элемент случайности – и поэтому эволюция не пойдет по одному и тому же пути дважды. Если мы «перезагрузим» всю жизнь на Земле, то получим иную картину, чем сейчас.
Креационисты часто используют аргумент о часах в спорах с учёными. По их логике, если разобрать часы на части, затем положить детали в коробку и встряхнуть ее, часы не соберутся обратно. Да-да, именно так представляют себе эволюцию многие креационисты. Но на самом деле метафора часов должна выглядеть так: мы должны создать проточасы с признаками жизни – то есть они должны воспроизводиться, меняться от поколения к поколению и т д. При этом на наши воображаемые часы должен действовать отбор – так что часы, которые лучше всего показывают время, имели шанс передать гены следующему поколению. Кстати, блогер разработал компьютерную программу, в которой запустил разработку часов — они даже занимались сексом. В результате часы научились показывать и минуты, и секунды.
Жук, у которого есть бомба
Итак, для эволюции необходимы следующие компоненты:
-
Изменчивость – организмы должны меняться;
-
Наследственность – изменения должны передаваться из поколения в поколение;
-
Отбор – от наследственности зависит выживание и способность передавать свои черты дальше.
Важно, что эволюция идет маленькими шагами. Сложность не возникает в одночасье, поэтому любимый аргумент креационистов о глазах не работает. Креационисты говорят: «Глаз очень сложен, он не мог возникнуть сам по себе». Но глаз не появился из ниоткуда – он развивался постепенно, поэтапно. Даже одной светочувствительной клетки достаточно, чтобы дать организму эволюционное преимущество в виде способности отличать день от ночи. Большее количество этих клеток повысит чувствительность протоглаза, а изогнутая форма их расположения задаст направление зрению. Каждое последующее улучшение полезно – и все это достижимо небольшими шагами.
Еще один пример из «пособия» креационистов — жук-бомбардир, анус которого используется как огнемет (именно его так и бомбят!) Сторонники разумного замысла считают, что столь сложная живая «химическая фабрика» может действовать только "коллективно" всё и сразу. Иначе жука бы просто растерзали, мол, непонятно, как такое могло развиться!
Но в целом у многих членистоногих имеются промежуточные варианты такой системы защиты – и в целом понятно, как она развивалась. Основным топливом для «аппарата» бомбардира является гидрохинон. Но гидрохинон — это слегка модифицированный хинон, который используется в качестве секрета на внешнем слое кожи насекомых, чтобы затемнить его. В то же время сами хиноны отвратительны и неприятны для многих пожирателей членистоногих, поэтому некоторые жуки используют это вещество на своей поверхности в качестве защитного средства от хищников. Это снижает их вкусовую привлекательность. Кроме того, у жуков в задней части образовались углубления, где эти хиноны могли храниться в значительных количествах – чтобы нападающий в случае нападения проглотил побольше этой гадости. На следующем этапе появляются мышечные клетки, способные сжимать эту полость хиноном – и вы получаете более эффективное средство доставки – луч, поражающий расстояние. Кстати, известны жуки, которые выбрасывают не горящую жидкость, как это делают бомбардиры, а просто едкое химическое оружие.
И на последнем этапе, чтобы нагреть эту смесь, нужно добавить специальные ферменты – пероксидазу и каталазу. Но и здесь не нужно ничего придумывать: эти молекулы уже производятся клетками.
Обратите внимание: Почему смартфон быстро разряжается, что делать.
Просто нужно научиться производить их более эффективно и распределять в нужное время и в нужном месте. Таким образом, небольшими шагами мы получаем улучшение функции защиты в ходе эволюции.У креационистов есть и более «сложный» аргумент, включающий в себя как теорию вероятности, так и знания из области генетики. Это звучит так: «Эволюция — это случайность. Чтобы все совпало так, как нужно, требуется огромное количество времени. Но времени на построение генома путем случайного поиска не хватит – не только в истории планеты Земля, но даже в истории всей Вселенной».
Однажды мне прислали такое письмо:
"Я разговаривал с вашими коллегами из РАН, только это были философы из Отделения философии РАН - они считают вашу веру (атеизм) разновидностью религии, это просто факт - они не даже не обсуждаем это, я с ними согласен. <...>
Это не только мое мнение, это мнение науки, вашей РАН. Вы, как гомеопат, не хотите ничего слушать, если вопрос касается ваших убеждений. Наука опровергает такие псевдонаучные теории, как псевдотеория Дарвина, на нее уже давно плюют ученые разных наук, сплошные нестыковки... Теорию вероятностей я брал в универе на 4, это наука, она прямо опровергает атеистическое мракобесие».
А вот цитата с сайта Института креационных исследований:
«Предположим, что каждая мутация полезна или вредна с вероятностью 1/2. Элементарная статистическая теория показывает, что вероятность двухсот последовательных полезных мутаций составляет от 1/2 до двухсот, или один шанс из 1060. [...] Предположим, что на каждый из 1014 квадратных футов земной поверхности представляет собой миллиард мутирующих систем, и каждая мутация занимает всего полсекунды. Каждая система может пройти через 200 мутаций за 100 секунд, и если все остальное не поможет, можно начать все сначала.[..] Перемножив все эти числа, мы получим, что за всю историю Вселенной могло быть 1039 попыток собрать систему из 200 компонентов».
Другими словами, креационисты считают, что даже очень простая последовательность нуклеотидов в ДНК не может быть создана случайно за разумное время. В целом вывод верный: если смешивать нуклеотиды хаотично, мы никогда не получим геном какой-либо кишечной палочки. Это невозможно.
Сколько раундов нужно, чтобы угадать слово из 200 букв?
Но гены, опять же, не получаются путем случайного смешивания нуклеотидов в ДНК. Это лишь предполагают креационисты, плохо разбирающиеся в биологии и не понимающие, что эволюция требует естественного отбора, который не учитывается в подобных расчетах.
Почему эволюция не имеет смысла без естественного отбора? Представьте себе, что у меня в руках десять шестигранных игральных костей. Я их бросаю. Какова вероятность того, что я получу десять шестерок? Она очень мала (⅙ в десятой степени, что составляет около 17 миллиардных долей). Но я могу получить, например, три шестерки из десяти одновременно.
Что производит естественный отбор? Он выявляет полезные мутации, поскольку их носители с большей вероятностью выживут и передадут гены последующим поколениям. Поэтому, если сравнивать шестерку с полезной мутацией, мы откладываем три выпавших кубика шестерок. И в нашем примере мы бросаем оставшиеся семь кубиков. Предположим, что во второй раз, когда мы получим еще шесть, мы отложим и их. Теперь у нас на столе четыре шестерки. Вы можете повторить эксперимент дома и убедиться, что через пару минут все десять кубиков с шестерками будут лежать на вашем столе. Это не займет миллион попыток.
А теперь представьте, что вы играете в усложненную версию «Поля чудес», где вам нужно отгадывать не слово, а случайную последовательность из 200 букв, состоящую из всех букв русского алфавита. Всего существует 33 возможных комбинации в 200-й степени, что примерно в пять раз десять в 303-й степени.
Полностью угадать такое «слово» невозможно. А теперь представьте, что все буквы, которые встают на свои места, записаны Якубовичем (играющим в нашей метафоре роль естественного отбора). После первой попытки назвать слово вы, вероятно, угадаете шесть букв (200:33 ~ 6). После второго тура таких писем, видимо, будет уже двенадцать – и так далее.
Есть замечательная статья «Есть много времени для эволюции» математиков Герберта Уилфа и Уоррена Эванса. В публикации исследователи вывели теорему, из которой следует, что для слова длины L и алфавита размером K букв среднее количество раундов отгадывания этого слова (при наличии отбора) пропорционально K log(L)), а не K в степени L. Вот точная формула: log(L)/(Log(K/K-1)) + небольшое число, которым можно пренебречь. Если мы применим эту формулу к нашему примеру, всего за 172 раунда вы угадаете слово из 200 букв.
Мутации кишечной палочки
Есть знаменитый мысленный эксперимент об обезьяне, пытающейся напечатать на пишущей машинке «Войну и мир», случайно нажимая на клавиши. «Война и мир» — это около 3 миллионов символов, если считать и буквы, и пробелы. В распоряжении обезьянки 34 символа: все буквы русского языка и пробел. Очевидно, что не все время во Вселенной достаточно для самостоятельной публикации «Войны и мира». Но если все угаданные символы записаны, обезьяне понадобится всего около 500 попыток, чтобы переписать роман.
А теперь менее абстрактный пример – про кишечную палочку. Его геном содержит более 5 миллионов нуклеотидов ДНК. Все нуклеотиды делятся на четыре типа – A, T, G и C. Чтобы «угадать» геном кишечной палочки, нам нужно в среднем всего 54 раунда мутаций (один раунд перетасовывает весь геном, сохраняя угаданные позиции). Конечно, это не означает, что кишечная палочка имеет 54 стадии.
Как часто в природе регистрируется та или иная мутация? Команда исследователей потратила время на мониторинг популяций кишечной палочки на протяжении более 60 000 поколений, считывая бактериальные геномы каждые 500 поколений и отслеживая генетические изменения. За это время специалисты обнаружили в популяции около 70 фиксированных мутаций.
Кишечная палочка делится каждые 20 минут, а это означает, что ок. Ежегодно в популяции происходит 30,5 мутаций. Другими словами, чтобы накопить необходимое количество зарегистрированных мутаций, потребуется около 168 тысяч лет – это намного меньше возраста Земли. Как мы видим, времени для развития живых существ было достаточно.
Эволюционные принципы антенн
В то же время мы знаем, что перед эволюцией никогда не стояла задача получения генома современной кишечной палочки. Если бы мы «запустили» эволюцию жизни во второй раз, ничего похожего на кишечную палочку, вероятно, не появилось бы, а ее экологическая ниша (если бы она была) была бы занята другим существом – с другим генетическим материалом.
На нашей планете обитают от миллионов до триллионов различных микроорганизмов (оценки варьируются в зависимости от того, что считается видом и как оценивается разнообразие). Также много членистоногих и позвоночных. И эволюция «угадывает» любое осмысленное предложение – от утконоса и каштана до гриба и человека. Более того, у человека нет строго определенного генома: в среднем между нами около 3 миллионов генетических различий. Это значит, что даже одно слово можно написать по-другому.
Короче говоря, эволюция не пытается угадать конкретное слово, потому что правильные варианты — тележка и маленькая тележка. Задача эволюции не в том, чтобы создать человека или кишечную палочку. Что бы ни случилось, случается. И хотя эволюция основана на случайных мутациях, которые могут возникнуть в любом участке ДНК, работает она именно благодаря неслучайному компоненту – естественному отбору. Все так, как описал Дарвин.
Подводя итог: для появления сложных организмов не требуется разумного замысла. А принципы эволюции сейчас используются и при разработке химических молекул, и при селекции, и в различных компьютерных программах. Эволюция — это не просто гипотеза или идея, а рабочий инструмент.
Перешлите этот пост, написанный, кстати, по мотивам моего нового видео на YouTube, своим друзьям-творцам — им тоже пора развиваться. И напишите в поле для комментариев, какие темы вам еще интересны.
[мин]Научная поп-музыкаИсследованияНаукаЭволюцияYouTubeКреационизмКреационистыГенетикаАлександр ПанчинВидеоДлинный пост 138Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Вращайте барабан: почему заблуждаются креационисты.