А
МЕХАНИКО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ
ТЕОРИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ
КАРЛА ФОН НЕГЕЛИ
ВТОРОЕ ИЗДАНИЕ
ЧИКАГО ИЗДАТЕЛЬСТВО OPEN COURT PUBLISHING CO. 1914
Copyright, 1898
By THE OPEN COURT PUBLISHING CO.
CHICAGO
ПРЕДИСЛОВИЕ.
Г-н В. А. Кларк, будучи студентом-садоводом в Вермонтском университете, впервые предпринял критический разбор «Механико-физиологической теории эволюции» Негели в рамках своей обычной учебной программы на младших курсах. После полугодового изучения и подготовки краткой диссертации г-н Кларк настолько глубоко ознакомился с трудом Негели, что мне показалось целесообразным предложить ему продолжить это исследование на старшем курсе. Данная работа включала обширные переводы текста, в том числе «Резюме» Негели, которое, учитывая его труднодоступность для американских студентов, было отобрано для публикации. Работа была выполнена преимущественно г-ном Кларком, но проходила под моим непосредственным руководством, и я подверг весь материал окончательному пересмотру и редактированию. Те, у кого есть опыт подобной работы, знают, насколько невозможно избежать всех ошибок, и было бы любезно со стороны читателей, если бы они указали на любые недостатки, чтобы их можно было исправить.
Ф. А. ВО.
Вермонтский университет, 1 июля 1898 г.
МЕХАНИКО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ.
РЕЗЮМЕ.
В этом резюме я в целом буду придерживаться курса, обратного тому, который принят в моей основной работе. Я начну с примитивного, неорганизованного состояния материи и попытаюсь показать, как в ней возникло организованное мицеллярное вещество и как из этого мицеллярного вещества возникли организмы с их многообразными свойствами. Поскольку такой синтез организмов из известных форм материи и силы все еще далек от завершения, строго согласующегося с физическим законом, процесс становится понятным и очевидным только при точном знании предшествующего обсуждения. Хотя синтетический метод выявляет слабые стороны теории более отчетливо, чем аналитические исследования, я счел полезным представить его в таком виде, чтобы дать более ясное представление о механико-физиологической теории и одновременно проверить ее ценность.
1. ОБРАЗОВАНИЕ НЕОРГАНИЗОВАННЫХ ТЕЛ (КРИСТАЛЛОВ).
Когда разделенные и беспорядочно движущиеся молекулы любого вещества в растворе или в расплавленном состоянии переходят в твердую форму вследствие устранения причин разделения и движения (теплота или растворитель), они организуются в твердые массы, непроницаемые для жидкостей. Эти мельчайшие тела растут путем аккреции и, когда молекулярным силам позволено действовать беспрепятственно, принимают правильную внешнюю форму и внутреннюю структуру кристаллов. Количество кристаллов, их размер, изменения формы и рост — все это зависит от внешних условий.
2. ОБРАЗОВАНИЕ ЖИВЫХ ОРГАНИЗОВАННЫХ (МИЦЕЛЛЯРНЫХ) ТЕЛ.
Определенные органические соединения, среди них альбумин, не являются ни растворимыми, несмотря на их большое сродство к воде, ни плавкими, и поэтому образуются в мицеллярной форме. Эти соединения образуются в воде, где молекулы, возникающие в непосредственной близости друг от друга, организуются в зачаточные кристаллы, или мицеллы. Только те молекулы, которые образуются впоследствии и вступают в контакт с мицеллой, способствуют увеличению ее размера, в то время как другие, из-за своей нерастворимости, образуют новые мицеллы. По этой причине мицеллы остаются настолько малыми, что они невидимы даже под микроскопом.
Из-за своего большого сродства к воде мицеллы окружают себя толстой пленкой из нее. Притяжение этих мицелл к веществу своего рода ощущается за пределами этой пленки. Следовательно, мицеллы со своими пленками соединяются в твердые массы, пропитанные водой, если только другие силы не преодолевают притяжение и не восстанавливают мицеллярный раствор (как в случае с альбумином, клеем, камедью), где слабо движущиеся мицеллы проявляют тенденцию к слипанию в цепочечные и другие агрегаты. Очень часто встречаются, особенно в альбумине, полужидкие модификации, промежуточные по текучести между твердыми массами и мицеллярным раствором.
Внутреннее и внешнее строение мицеллярных тел существенно зависит от размера, формы и динамической природы их мицелл, поскольку эти факторы обусловливают первоначальное расположение мицелл и вставку в надлежащем порядке тех, что образуются позже. Внешние условия оказывают незначительное влияние на структуру и влияют на внешнюю форму главным образом постольку, поскольку они могут механически препятствовать свободному развитию.
Мицеллы альбумина или плазмы способны к величайшему разнообразию форм, размеров и химического состава, поскольку они происходят из несходных смесей различных альбуминовых соединений и, кроме того, смешаны с различными органическими и неорганическими веществами. По этой причине плазма ведет себя как химически, так и физически весьма разнообразно, и вследствие переменного отношения мицелл к воде плазма демонстрирует все степени мицеллярного раствора вплоть до довольно твердых масс.
3. САМОЗАРОЖДЕНИЕ. ЖИЗНЬ. РОСТ.
Если молекулярные силы объединены в неорганическом субстрате таким образом, что происходит самопроизвольное образование альбумина, то путем соединения мицелл возникают первичные плазменные массы самозарождения. Внутри этих плазменных масс производство альбумина протекает легче под влиянием их молекулярных сил, чем в окружающей жидкости. Следовательно, соединения, присутствующие в органическом субстрате и способные образовывать альбумин, предпочтительно входят в массы плазмы и путем интуссусцепции мицелл альбумина вызывают рост. Здесь жизнь существует в своей простейшей форме. (См. стр. 47.)
Самозарождение предполагает происхождение плазменных мицелл из молекул и, следовательно, не может быть вызвано растворами альбуминов или пептонов, поскольку они являются мицеллярными растворами. Жизнь предполагает интуссусцепцию плазменных мицелл; следовательно, она прекращается, как только расположение мицелл нарушается вредными воздействиями настолько, что процесс роста становится невозможным.
Результирующий организм должен быть совершенно простым, массой плазмы с еще не упорядоченными мицеллами, поскольку любая организация без предшествующей организующей деятельности немыслима. По этой причине известные организмы не могли возникнуть самопроизвольно; им должно было предшествовать царство более простых существ (Probien — суборганическое царство).
Рост масс плазмы продолжается до тех пор, пока условия питания благоприятны. Если они становятся неблагоприятными, наступает период покоя (латентная жизнь) или частичная или полная смерть, в зависимости от обстоятельств (таких как недостаток питательного материала, понижение температуры, относительное высыхание). Рост растений и животных есть не что иное, как продолжение роста, начатого в первичной плазме. Этот рост продолжается везде, где существует первичная плазма.
4. ЧАСТИЧНАЯ СМЕРТЬ ИНДИВИДА: РАЗМНОЖЕНИЕ.
Поскольку первичные массы плазмы продолжают бесконечно притягивать питательные материалы и использовать их для роста, питательные материалы расходуются в одном месте и в другом, и вещество, которое больше не питается, в значительной степени распадается. Теперь наступает общее состояние равновесия, при котором жизнеспособные плазменные массы продолжают прибавлять в росте ровно столько, сколько мертвой плазмы распадается и превращается обратно в исходные питательные материалы.
В первичном состоянии этот процесс балансировки является нерегулярным и случайным и остается таковым даже позже у многих низших организмов. Мало-помалу он становится филогенетически более регулярным, когда индивиды достигают более определенного размера и срока жизни, в то время как жизнеспособными остаются только отделенные от них зародыши. Это явление, известное как размножение, имеет двойное происхождение.
А. Части первичной плазмы, которые вырастают до более значительных размеров как мягкие, полужидкие массы, распадаются под механическим воздействием внешних обстоятельств на меньшие части неопределенного числа и размера. Это типизирует нерегулярное и случайное размножение низшего порядка.
У потомства первичной плазмы деление постепенно становится все более регулярным в результате возрастающей организации вещества и, особенно, в результате образования оболочки вокруг него, пока, наконец, в микроскопически малых массах, которые теперь называются клетками, деление на две части всегда появляется после того, как эти массы вырастают, возможно, до удвоенного своего первоначального размера. После деления две половины отделяются друг от друга и представляют собой независимых индивидов.
В дальнейшем ходе филогенеза деление клеток на две части происходит регулярно. Но клетки остаются соединенными друг с другом и образуют многоклеточных индивидов, которые увеличиваются путем деления клеток и которые временами на низших стадиях делятся через регулярные промежутки времени на меньших индивидов, возможно, даже в конце концов на отдельные клетки, но от которых периодически отделяются клетки, развивающиеся как зародышевые клетки в новых многоклеточных индивидов.
Б. Другое явление, которое появляется в первичной плазме или ее непосредственном потомстве, — это смерть большей части плазмы при определенных неблагоприятных условиях питания, в то время как меньшая часть продолжает питаться за ее счет и в этом случае остается жизнеспособной в течение периода покоя.
У потомства это явление постепенно становится свободным образованием клеток, которое происходит перед стадией покоя или перед смертью многих одноклеточных и многоклеточных организмов и которое образует зародышевые клетки из части содержимого родительских клеток.
Образование зародышевых клеток путем деления клеток (А) или путем свободного образования клеток (Б) является размножением организма. Зародышевые клетки — это элементы, в которых продолжаются жизнь и рост родительского индивида.
5. МОРФОЛОГИЯ ИДИОПЛАЗМЫ В ЦЕЛОМ.
Большая часть неупорядоченной, мягкой и гомогенной первичной плазмы, которая растет путем интуссусцепции, становится водянистой сомаплазмой с неупорядоченными и легко подвижными мицеллами. Меньшая часть превращается в ходе филогенеза в идиоплазму, в которой в определенных благоприятных точках мицеллы, накапливающиеся под влиянием молекулярных сил, организуются в группы путем сходных ориентаций и, следовательно, образуют тела с меньшим содержанием воды и большей плотностью. Каждое тело идиоплазмы состоит первоначально только из одной группы мицелл, которая, однако, неизбежно распадается с возрастающими добавлениями на несколько групп. Из-за динамического влияния групп мицелл на их собственный рост они становятся отчасти более отчетливыми и более определенно разделенными, отчасти снова дифференцированными путем новой нерегулярной интуссусцепции. Этот филогенетический процесс продолжается бесконечно, посредством чего комбинация сил производит новую конфигурацию и, наоборот, посредством чего новая конфигурация производит новую комбинацию сил, так что тело идиоплазмы лишь приобретает постоянно возрастающую сложность конфигурации под действием внутренних сил — то есть под действием молекулярных сил мицелл альбумина, под влиянием которых происходит рост. Это составляет автоматический процесс совершенствования, или прогрессию идиоплазмы, и энтропию органического вещества. (См. стр. 47.)
Описанный выше филогенетический процесс совершенствования идиоплазмы, который действует через внутренние причины, едва ли затрагивается различиями в питании и климатическими условиями, влияющими на питание. С другой стороны, все те внешние силы, которые действуют как стимулы в течение длительного периода времени неизменным образом, имеют очень заметное влияние на интуссусцепцию мицелл в идиоплазме и на молекулярные процессы, происходящие среди мицелл. Действие стимулов определяет конкретную структуру групп мицелл, добавляемых под руководством процесса совершенствования. Таким образом, конфигурация идиоплазмы становится постоянно все более сложной и в то же время принимает локальную адаптацию, соответствующую внешним условиям. Это составляет адаптацию идиоплазмы.
6. ФУНКЦИЯ ИДИОПЛАЗМЫ В ЦЕЛОМ.
Неупорядоченные мицеллы альбумина самозародившейся плазмы еще никоим образом не превосходят неорганизованное состояние, из которого они возникли, за исключением того, что под влиянием их молекулярных сил образование подобных новых мицелл альбумина происходит легче. Но поскольку под дальнейшим действием молекулярных сил образуются идиоплазматические тела с группами сходно ориентированных мицелл, молекулярные силы этих мицелл суммируются в молярные силы, и тем самым вводятся новые химические процессы; пластические продукты образуются из плазменных и неплазменных материалов, и вводятся молярные движения. И поскольку идиоплазматические тела образуются под влиянием внешних стимулов, их пластические продукты всегда появляются с определенным характером адаптации к окружающей среде.
Затем, по мере того как идиоплазматическое тело становится постоянно более сложным в дальнейшем ходе филогенеза и состоит из большего числа групп мицелл, отличающихся друг от друга, организмы становятся более сложными и дифференцируются на большее число частей, поскольку каждая группа мицелл идиоплазмы производит свой специфический эффект в отношении внутренней структуры, внешней формы и функции.
7. ДЕТЕРМИНАНТЫ: ИХ ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИСЧЕЗНОВЕНИЕ.
Поскольку конкретный кластер или группа мицелл идиоплазмы производит конкретное явление в организме, первый обозначается как детерминанта (Anlage, см. стр. 49) последнего. Таким образом, организм должен содержать в своей идиоплазме по крайней мере столько детерминант, сколько различных явлений в его наследственном онтогенезе; и если в нем появляются новые явления, в идиоплазму должны были быть предварительно введены новые кластеры мицелл, или ориентация и расположение уже присутствующих кластеров должны были быть изменены. Формирование такой детерминанты, касается ли оно совершенствования организма или его адаптации к окружающей среде, всегда протекает очень медленно и, как правило, не имеет эффекта до своего завершения. Следовательно, наряду с совершенными детерминантами идиоплазма всегда содержит растущие и неполные детерминанты.
Если филогенетическая линия попадает под влияние других внешних условий и других внешних стимулов, чем те, которые до сих пор действовали на нее, в идиоплазме филогенетически появляется новое и соответствующее расположение мицелл. В то же время другие адаптационные детерминанты остаются либо нетронутыми, либо новая детерминанта формируется за счет родственных детерминант, которые уже присутствуют и которые могут в конце концов полностью исчезнуть. Следовательно, наряду с растущими и полными детерминантами идиоплазма всегда содержит также ослабленные и исчезающие детерминанты. Из того факта, что филогенетическая раса неоднократно оказывается в различных внешних условиях, она может в конце концов объединить в своей идиоплазме большое число развивающихся, зрелых и исчезающих адаптационных детерминант. Это число заметно увеличивается, если в результате скрещивания происходит слияние родственных идиоплазм.
8. ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО МОРФОЛОГИИ ИДИОПЛАЗМЫ.
Поскольку в филогенетическом развитии плазмы более плотная идиоплазма дифференцируется от более жидкой сомаплазмы (§ 5), первая имеет тенденцию по своей природе принимать сетчатое расположение. Нити этой сети состоят, в соответствии с их происхождением, из параллельных рядов мицелл, простирающихся в длину. Эти ряды мицелл объединены в более или менее сложные расположения, так что поперечное сечение нити представляет конфигурацию идиоплазмы.
Каждый онтогенез (индивид) начинается в мельчайшей зародышевой клетке, в которой содержится небольшое количество идиоплазмы. При делениях клеток, посредством которых растет организм, идиоплазма делится на столько частей, сколько имеется отдельных клеток, в то время как она постоянно увеличивается в количестве в соответствующей степени. Онтогенетическое увеличение идиоплазмы происходит путем роста нитей в длину — то есть путем интеркаляции мицелл в каждом ряду клеток нитей, которые тем самым растут в длину, не меняя конфигурации поперечного сечения. Соответственно, каждая нить идиоплазмы содержит все детерминанты, которые конкретный индивид унаследовал в зародышевой клетке, и каждая клетка организма идиоплазматически квалифицирована стать зародышевой клеткой нового индивида. Будет ли эта квалификация реализована, зависит от природы сомаплазмы. У низших растений эта способность принадлежит каждой отдельной клетке; у высших растений многие клетки утратили ее; в животном царстве ею обладают в целом только клетки, нормально выделенные как бесполые или половые репродуктивные клетки.
Продолжающееся филогенетическое формирование нитей идиоплазмы происходит путем роста в поперечном сечении, которое содержит сумму всех детерминант и меняется в целом только тогда, когда интеркалируются новые ряды мицелл. Но ряды мицелл идиоплазмы тесно примыкают друг к другу, в соответствии с их толщиной, так что только редко новые ряды могут войти, и тогда только в тех определенных местах, где сцепление менее сильное и, следовательно, преодолевается. Сцепление варьируется нерегулярно, потому что конфигурация поперечного сечения, сообразно своему происхождению, никогда не бывает регулярной; разрушительные напряжения вызываются неравномерным ростом в длину отдельных рядов мицелл. Динамические влияния оказывают решающее воздействие на сцепление и разрушительные напряжения. Группы мицелл уже полученной конфигурации осуществляют эти динамические влияния друг на друга; и эти динамические влияния могут быть модифицированы стимулами извне.
Идиоплазма постоянно меняет свою конфигурацию с ростом в последовательных онтогенезах, но сравнительно очень медленно, так что она делает незначительный шаг вперед от зародыша одного поколения к зародышу следующего. Суммирование этих приращений продвижения через всю линию эволюции представляет собой историю расы организма, поскольку последняя связана только своей идиоплазмой в непрерывной преемственности с мицеллярным началом своей расы.
9. ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ФУНКЦИИ ИДИОПЛАЗМЫ.