15.9. Моделирование филогенеза

Нельзя поставить эксперимент при изучении макроэволюции; каждый такой опыт длился бы миллионы лет. Но можно смоделировать процесс макроэволюции на ЭВМ.

Серия интересных экспериментов по машинному моделированию эволюции членистоногих и хордовых была выполнена в России В.В. Меншуткиным и Б.М. Медниковым (рис. 15.17).

Рис. 15.17. Результаты моделирования хода эволюционного процесса (по Б.М. Медникову, 1979). После 100-кратного отбора вариантов от прототипа хордовых, похожего на ланцетника (наверху), в море и пресных водах «появились» разнообразные рыбообразные с челюстями и парными плавниками. Через 350 млн лет на сушу «вышло» первое существо. Через 1 млрд лет появился двуногий хищник с освобожденными передними конечностями. При повторных экспериментах на сушу «выходили» существа с тремя парами плавников, конечным результатом в этом случае были наземные шестиногие с освобожденными передними конечностями

В машинную память заложили описание прототипа хордовых животных, аналогичного дожившему до наших дней ланцетнику (рис. 15.17 верх), цифры внизу — «генотип», машинное описание 24 признаков «вида». Этот исходный вид мог преобразовываться в другие, причем изменчивость была неопределенной (по Дарвину). Прогрессивные (усложняющие) и регрессивные (упрощающие) изменения были равновероятными. Исключались крупные скачки, например внезапное возникновение хорошо развитого органа.

После каждого временного шага, приблизительно соответствовавшего 1 млн лет палеонтологической летописи, машина производила перебор получившихся вариантов, оценивая их по степени приспособленности. При этом аутсайдеры стирались из памяти ЭВМ («вымирали»), а их ячейки занимали новые «приспособленные». Так моделировались борьба за существование и естественный отбор. Период, соответствующий времени от кембрия до наших дней, занял в эксперименте 45 мин.

На рисунках, сделанных по результатам разных этапов эксперимента, слева — море, справа — пресные воды. Их разделяет мостик суши. Размеры возникающих существ даны в логарифмическом масштабе, в метрах. Исходный «праланцетник» (небольшой, порядка нескольких сантиметров в длину морской червеобразный организм с мускулатурой, хордой и спинным мозгом, но без головного мозга и черепа) через 100 шагов (100 млн лет) породил множество рыбообразных существ — в чешуе и костном панцире, крупных и мелких, хищников и мирных. Через 350 млн лет первый организм вышел на сушу, появились аналоги амфибий и рептилий и, наконец, млекопитающих. Через 1000 шагов на жизненную арену вышло странное существо — активный хищник с чрезвычайно высоким уровнем развития нервной системы, передвигающийся на двух ногах и имеющий освобожденные передние конечности.

Каждый новый машинный эксперимент при одинаковых исходных данных и неизменной программе давал различающиеся в деталях результаты. Например, в одном опыте рыбы вышли на сушу на трех парах плавников и в результате получились кентавры — четвероногие с освобожденными передними конечностями.

Первый вывод, который следует из этой серии экспериментов,— макроэволюция неповторима и непредсказуема в деталях. Второй вывод — для успешного протекания макроэволюции не обязательны разные потрясения вроде оледенений, горообразовательных процессов или космических катастроф. Они могут ускорить или замедлить эволюцию, могут влиять на направление эволюции, но они не являются причиной. Двигатель эволюционного процесса — отношение членов биосферы между собой (биотические факторы). И самый главный вывод — для макроэволюции достаточно дарвиновского принципа естественного отбора ненаправленных, случайно оказывающихся полезными в данных условиях изменений.

В настоящей главе были рассмотрены основные закономерности эволюции филогенетических групп и выделены первичные и вторичные формы и направления эволюции групп. Было показано, что к двум главным направлениям эволюции групп — арогенезу и аллогенезу — может быть сведено все многообразие направлений групповой эволюции. Рассмотрены конкретные темпы макроэволюции и формообразования и кратко охарактеризованы шесть эмпирических правил эволюции групп. Выяснение особенностей эволюции филетических групп в последнее десятилетие резко ускорилось благодаря использованию методов молекулярной биологии и генетики и возникшие при этом проблемы рассмотрены далее в гл. 20.

Предыдущая | Оглавление | Следующая