Как же тогда случилось, что очень общее изменение мнения по поводу этого вопроса произошло как в Англии, так и в Германии в течение последних двух десятилетий прошлого века? Конечно, многие ботаники и зоологи продолжали придерживаться старой гипотезы, и большинство физиологов до сих пор, по-видимому, не делают четкого различия между морфологическими признаками, которые наследуются, и теми, которые приобретаются; но большинство биологов не колебались сделать вывод, что передача приобретенных признаков была не только недоказанным предположением, но даже теоретически немыслимой. В начале девятнадцатого века это убеждение почти стало догматически утверждаемым учением, и нельзя не заметить тон раздражения и нетерпения со стороны представителей зоологии, когда высказываются противоположные мнения. «Природа», — говорит сэр Э. Рэй Ланкестер, — «(и на этом конец) не использует приобретенные признаки в создании и поддержании видов по той простой причине, что она не может этого делать».
Не может быть сомнений в том, что вопрошание природы по поводу этого вопроса не было очень тщательным процессом. Догматическое отрицание передачи приобретенных признаков не было результатом исчерпывающего эксперимента и наблюдения, а было обусловлено скорее очень общим принятием в Англии и Германии гипотезы Дарвина о трансмутации видов посредством естественного отбора и гипотезы Вейсмана о непрерывности зародышевой плазмы.
Более новая гипотеза трансмутации была той, которая казалась адекватной для объяснения разнообразия форм жизни, так что было излишним призывать старую; хотя сам Дарвин признавал, что индивидуальное приобретение структурных модификаций может быть фактором в эволюционном процессе; и более двадцати лет после публикации «Происхождения видов» гипотеза Ламарка не отрицалась решительно натуралистами. В начале восьмидесятых годов, однако, Вейсман опубликовал свою книгу о зародышевой плазме, и блеск и конструктивная способность спекуляций, содержащихся в этой замечательной работе, а также аналогии, которые они предполагали между органическими и неорганическими явлениями, привлекли внимание биологов. Существенные части гипотезы Вейсмана, как она была впервые представлена миру, заключаются в следующем: очень рано в эволюции живого из неживого возникло много видов жизненной субстанции. Это были химические соединения большой сложности, способные накапливать и расходовать энергию и способные к неопределенному росту и размножению. Они были способны существовать в среде, которая была враждебна им и которая всегда стремилась к их растворению, и которая была способна модифицировать их природу и их способ реагирования, хотя она не могла уничтожить их. Эти элементарные жизненные субстанции сильно отличались от тех, которые мы знаем в мире сегодня. Они были голыми протоплазматическими агрегатами, недифференцированными на клеточные или ядерные плазмы, тем более на соматические и зародышевые ткани. Все их части были подобны, или, скорее, их субстанция была гомогенной. Но даже с эволюцией одноклеточного организма было инициировано глубокое изменение, ибо отныне одна часть живой сущности, ядро, стала заряженной функцией размножения, хотя она все еще продолжала осуществлять общий контроль над функциями внеядерной части клетки. Когда многоклеточное растение и животное стали эволюционировать, гетерогенность частей организма стала еще больше. Все клетки метазойного животного действительно содержат ядра, но эти структуры являются лишь функциональными центрами клеток: некоторые из последних являются сенсорными, другие моторными, другие ассимиляторными, другие экскреторными и так далее. Только в ядрах, которые формируют существенные части репродуктивных органов, репродуктивная функция сохраняется во всей своей полноте: только там протоплазма сохраняет все свойства, которыми обладала первобытная жизненная субстанция до того, как она стала гетерогенной, то есть до того, как развились ядро и цитоплазма. Когда часть первобытной жизненной субстанции стала уединенной в ядерной оболочке, она стала, в той мере, защищенной от действия физической среды, и когда организм стал состоять из многоклеточных тканей, эта уединенность стала более полной. Облаченная в одежды плоти, она была отныне защищена от потрясений среды, и она стала неизменной зародышевой плазмой. Но в течение очень долгого времени до этой эволюции тканей голая жизненная субстанция подвергалась действию внешних физических агентов, и она была модифицирована ими в очень многочисленные формы протоплазматической материи. Когда многоклеточные растения и животные были эволюционированы, существовало, следовательно, не одно, а много видов жизненной субстанции, и они сохранялись до сегодняшнего дня как неизменные зародышевые плазмы существующих организмов.
Вейсмановская гипотеза сегодняшнего дня, поддерживаемая и дополняемая, как она есть, вспомогательными гипотезами, не имеет такой же привлекательности для студента, как первоначальная и совершенно привлекательная спекуляция тридцатилетней давности. Аналогия, которую она тогда представляла со зрелой химической теорией материи, должна была быть почти неотразимой. Точно так же, как неопределенно многочисленные соединения химии являются лишь перестановками и комбинациями некоторых из восьмидесяти с лишним различных видов материи, так и все формы жизни являются комбинациями и перестановками некоторых из многих различных видов жизненной субстанции, которые возникли до эволюции многоклеточного организма. И точно так же, как химические элементы рассматривались (в 1883 году) как неизменные вещи, сохраняющие свою индивидуальность, даже когда они были ассоциированы вместе как соединения, так Вейсман и его последователи смотрели на различные виды жизненной субстанции, содержащиеся в хроматической материи ядра, как на неизменные и бессмертные живые сущности. Ассоциированные вместе неопределенно многочисленными способами посредством половой конъюгации, они могут выстраивать неопределенно изменчивые живые структуры, но они остаются индивидуализированными и лежащими бок о бок в зародышевых плазмах организмов, точно так же, как атомы, как предполагалось, лежали бок о бок в химической молекуле неорганического соединения.
Если бы эти спекуляции были истинными, изменение морфологии или функционирования, приобретенное телом, или соматоплазмой, никак не могло бы быть передано потомству организма, ибо по гипотезе зародышевая плазма не может быть затронута внешними изменениями, и только зародышевая плазма, содержащаяся в сперматозоиде мужского родителя или в яйцеклетке женского, формирует и строит тело потомства. Как будто этого было недостаточно, Вейсман и его последователи утверждали, что передаваемость соматического изменения зародышу немыслима. Почему? Потому что зародышевые клетки, по-видимому, просты: они являются лишь полужидкими протоплазматическими клеточными телами и ядрами, не отличающимися заметно от клеточных тел и ядер соматоплазмы (по гипотезе, следует отметить, разница глубока). Нет никаких структурных связей — никаких нервов, например, — которые соединяют вместе клетки телесных тканей с частями зародыша и передают изменения в первых последним. Как же тогда соматическое изменение могло повлиять на зародыш так, чтобы, когда последний развивался в организм, это конкретное изменение воспроизводилось? Теперь это могло показаться убедительным аргументом в 1883 году, но является ли он таким убедительным сегодня? Мы знаем, что клетки и ткани не являются изолированными частицами, но что все они соединены вместе протоплазматическими нитями. Мы знаем, что специализированные нервные ткани не являются необходимыми для передачи импульса от сенсорной к моторной поверхности, но что такой импульс может быть передан недифференцированной протоплазмой. Мы знаем, что нервные клетки и нервные волокна не являются структурно непрерывными друг с другом, но что импульс перепрыгивает через промежутки, так сказать. Мы знаем, что события, которые происходят в одной части тела млекопитающего, могут влиять на другие части посредством высвобождения химического вещества, или гормона, в кровоток. Было бы действительно странно, если бы логическая гипотеза, способная объяснить передачу конкретного изменения от сомы к зародышу, не могла быть разработана.
Но приобретенные признаки в конце концов не передавались. Так утверждали те, кто цеплялся за вейсманизм, — задача, безусловно, ненужная, если бы эта передаваемость была немыслимой. Мы не можем обсуждать свидетельства здесь, и нет необходимости делать это, поскольку все они рассматриваются в популярных книгах по наследственности. В этих книгах существует кажущийся консенсус мнений, который не должен влиять на читателя, незнакомого с зоологической литературой, и не должен скрывать тот факт, что многие зоологи и ботаники принимают противоположный вывод. Дискуссия очень утомительна, но мы можем извлечь из нее некоторые результаты положительной ценности. Несомненно, что было проведено очень мало убедительных и адекватных исследований: нельзя не заметить, что литература содержит количество споров, совершенно непропорциональное количеству проведенной на самом деле добротной экспериментальной и наблюдательной работы. Большинство экспериментов имеют дело с рассмотрением травматических поражений или увечий, и кажется доказанным, что такие дефекты не передаются, или, по крайней мере, передаются очень редко. Хвосты котят отрезали; уши терьеров купировали; а ноги и талии китайских и европейских дам сжимали, и все это на протяжении очень многочисленных поколений, однако эти дефекты не передаются от родителя к потомству. Этот вид свидетельств составляет основную часть того, что ортодоксальное зоологическое мнение привело в пользу веры в ненаследуемость приобретенных признаков, но действительно ли это важно? Что могло бы передаваться, так это полезная, целенаправленная модификация морфологии, или функционирования, или поведения, вызванная средой на протяжении ряда поколений — адаптация, а не вредное поражение. Существует мало убедительных свидетельств того, что такие адаптации наследуются, хотя любой, кто внимательно изучает существующие свидетельства, вряд ли скажет, что они точно не передаются. Передает ли, например, кузнец свои мускулистые плечи и руки своим сыновьям, или пианистка свои гибкие запястья и пальцы своим дочерям? В литературе нет наблюдений и экспериментов, достойных важности, придаваемой обсуждаемому вопросу.
Следует также отметить, что зародышевая плазма, безусловно, не является неизменной субстанцией, которую гипотеза постулировала изначально. Изменения во внешней физической среде могут, безусловно, влиять на нее; так, личинки, выведенные из животных, которые живут в ненормальных физических условиях (температура, влажность и т. д.), могут отличаться морфологически от личинок, выведенных из животных, принадлежащих к тому же виду, но живущих в нормальной среде. Последняя должна, следовательно, реагировать на зародышевую плазму, но среда, образованная телесными тканями, которые окружают зародышевые клетки, также может так реагировать: так, зародышевые клетки могут быть затронуты такими телесными изменениями, как различия в снабжении питательным веществом, например. Потомство может отклоняться от родительской структуры как результат структурных модификаций, приобретенных родителем в течение его собственной жизни, и, даже если дочернее отклонение не было того же характера, что и родительская модификация, его наследование было бы адекватной причиной некоторой степени трансмутации.
Однако, безусловно, трудно доказать, что организмы передают своему потомству те же виды отклонения от специфической структуры, которые они сами приобретают как результат действия среды. Даже если бы они передавали такие приобретенные отклонения, не кажется ясным, что этот вид наследования сам по себе был бы достаточной причиной разнообразия форм жизни, которое мы действительно наблюдаем в природе. Изменение морфологии действительно происходило бы, но мы ожидали бы найти незаметные градации формы, а не индивидуализированные виды. Давайте предположим, что ламарковское наследование действует в течение значительного времени на два или три изначально различных вида, населяющих изолированный участок земли, и давайте предположим, что мы исследуем вариации, происходящие среди всех организмов, которые доступны нашему наблюдению в отношении какого-либо одного переменного признака.
Диаграмма A представляет то, что, по-видимому, является результатом этого процесса трансмутации. Числа вдоль горизонтальной линии пропорциональны их расстоянию от o, начала координат, и представляют величину рассматриваемой вариации; а высота вертикальных линий представляет количество организмов, демонстрирующих каждую степень вариации. Мы ожидали бы обнаружить, что все вариации одинаково часты в своем появлении, но это не то, что на самом деле указывает изучение изменчивости в таком случае, как мы предположили, — случае животных, населяющих изолированную часть земли. То, что мы обнаружили бы, — это условия, представленные диаграммой B. Существовало бы два или более моды, то есть значения переменного признака, которые представлены большим количеством особей, чем любое другое значение вариации. Условия среды благоприятствуют особям, демонстрирующим эту вариацию, в большей степени, чем они благоприятствуют остальным.
Fig. 24.
То есть среда отбирает некоторые виды вариаций среди многих, которые демонстрируются, и это, конечно, существенная черта гипотезы трансмутации видов посредством естественного отбора вариабельных признаков. Организмы приходят в мир, будучи по-разному наделенными способностью воздействовать на среду, в которой они живут, или на среду, состоящую из их собратьев-организмов. Те, которые наиболее благоприятно наделены, живут дольше и имеют более многочисленное потомство, чем те, которые менее благоприятно наделены, и они передают это благоприятное наделение своему потомству. Среди потомства потомства могут быть такие, у которых благоприятная вариация еще более благоприятна, чем она была, когда она впервые появилась. Таким образом, вариации, которые отбираются, увеличиваются в количестве. Происходит элиминация слабейших. Идея в высшей степени ясна и проста и обладает большой степенью общности: она самоочевидна, говорит Дриш, имея в виду, что она не может быть опровергнута, ибо она, безусловно, не была ясно очевидна натуралистам до Дарвина и Уоллеса. Но, если мы не решим быть догматичными, мы вряд ли можем утверждать, что это вседостаточная причина для эволюционного процесса, и бесполезно пытаться минимизировать трудности гипотезы. Нелегко заставить ее объяснить происхождение инстинктов или тропизмов, или реституций и регенераций утраченных частей, или появление первых нефункциональных рудиментов органов, которые позже становятся функциональными и полезными. Действительно, возможно разработать правдоподобные гипотезы, объясняющие все эти вещи в терминах естественного отбора, но каждая такая вспомогательная гипотеза нагружает первоначальную и ослабляет ее в той мере.
Естественный отбор, конечно, не индуцирует и не вызывает вариации; они даны для его активности, и они являются материалом, на котором он оперирует. Какова же тогда природа отклонений от специфических типов морфологии, которые отбираются или элиминируются? Не те, которые индуцированы средой и переданы по своей природе и направлению потомству организмов, впервые демонстрирующих их. Не доказано, что такие вариации не происходят, и даже вероятно, что они происходят. Но мы можем сделать вывод, что частота их появления недостаточно велика, чтобы предоставить достаточный материал для естественного отбора. Также ясно, что обычно происходящие вариации, которые мы наблюдаем в любой большой группе организмов, собранных случайным образом, не являются единственным материалом для отбора; ибо мы видели, что экспериментальное разведение из таких вариаций не ведет к установлению стабильной расы или «разновидности». Тем не менее, некоторый эффект производится, и это может быть объяснено предположением, что наблюдаемые вариации на самом деле двух видов — флуктуирующие вариации, которые не наследуются, и мутации, которые наследуются. Небольшой наблюдаемый эффект обусловлен отбором только мутаций: это реальный эффект отбора, несомненная трансмутация специфической формы, но экспериментальные и статистические исследования, по-видимому, показывают, что отбор из вариаций, которые мы обычно наблюдаем, — слишком медленный процесс, чтобы объяснить существующие формы жизни.
Естественный отбор действует, следовательно, на мутации. Теперь кажется, что мы вынуждены признать существование двух категорий мутаций: (1) те стабильные модификации «единичного признака», которые мы называем «менделевскими признаками», и (2) те группы стабильных модификаций, к которым де Фриз применил термин мутации. Сначала кажется трудным увидеть, как постоянные модификации специфической формы могут быть вызваны передачей менделевских признаков, ибо эти признаки всегда передаются парами. Давайте возьмем конкретный случай — случай человека, у которого шесть пальцев на правой руке, и давайте предположим, что это был реальный, спонтанно появившийся признак или мутация, которая ранее не встречалась в родословной этого человека. Два контрастирующих признака были бы тогда переданы: (1) нормальная пятипалая рука и (2) шестипалая рука. Оба этих признака, как предполагается, присутствуют в одно и то же время в организации мужчин и женщин семьи, происходящей от этой особи, но один из них всегда латентен или рецессивен. Однако были бы особи, у которых присутствовал бы только один из признаков — либо нормальное, либо аномальное количество пальцев, но межбрачные связи с особями, принадлежащими к другому чистому штамму, немедленно привели бы снова к передаче контрастирующих признаков, или аллеломорфов, хотя брак с особью, принадлежащей к тому же чистому штамму, перенес бы нормальный или аномальный несмешанный признак в другое поколение. Но если бы обладание шестью пальцами давало несомненное преимущество, и если бы естественный отбор действительно действовал у цивилизованного человека в отношении передачи морфологических признаков, то стабильная разновидность (Homo sapiens hexadactylus, скажем) могла бы быть произведена его агентством. Мутации, которые мы рассматриваем при исследовании наследования чередующихся признаков, являются, следовательно, таким же материалом для естественного отбора, как и мутации, которые происходят среди обычных вариаций, демонстрируемых организмами в целом: но поскольку только один или два признака, по-видимому, подвержены этому способу передачи, процесс был бы настолько медленным, что был бы недопустим как исключительная причина эволюции.