«История живой машины: Обзор современных биологических представлений о механизме, управляющем явлениями жизнедеятельности»

Анатомические. — Третий источник этой истории получен из фактов сравнительной анатомии. Существенной чертой этого предмета является факт, что животные и растения показывают отношения. Этот факт является одним из самых очевидных и в то же время одним из самых наводящих на размышления фактов биологии. Он был признан с самого начала изучения животных и растений. Нельзя быть даже самым поверхностным наблюдателем, не видя, что определенные формы показывают большое сходство друг с другом, в то время как другие гораздо более непохожи. Группировка животных и растений в отряды, роды и виды зависит от этого отношения. Если две формы похожи во всем, кроме какой-то незначительной детали, они обычно помещаются в один род, но в разные виды, в то время как если они показывают большее несходство, они могут быть помещены в отдельные роды. Таким образом, группируя формы согласно их сходству, животное и растительное царства классифицируются в группы, подчиненные группам. Принцип отношения, т.е. фундаментальное сходство структуры, проходит через все животное и растительное царство. Даже животные, наиболее непохожие друг на друга, показывают определенные точки сходства, которые указывают на отношение, хотя, конечно, отдаленное.

Факт такого отношения слишком очевиден, чтобы требовать больше слов, но его значение должно быть указано. Когда мы говорим об отношении среди людей, мы всегда подразумеваем историческую связь. Два брата тесно связаны, потому что они произошли от общих родителей, в то время как два двоюродных брата менее тесно связаны, потому что их общая точка происхождения была дальше в прошлом. Более широко мы говорим об отношении индоевропейских рас, подразумевая тем самым, что в истории человека эти расы имели общую точку происхождения. Мы никогда не говорим о каком-либо реальном отношении объектов, если при этом мы не подразумеваем историческую связь. Мы, следовательно, оправданы в интерпретации явных отношений организмов как указывающих на историю. Особенно мы оправданы в этом заключении, когда обнаруживаем, что отношения, которые мы проводим между типами жизни, существующими сейчас, идут параллельно истории этих типов, как она открыта нам окаменелостями и в то же время раскрыта изучением эмбриологии.

Этот предмет сравнительной анатомии включает рассмотрение того, что называется гомологией, и, возможно, конкретный пример может быть поучительным как в иллюстрации, так и в качестве предложения курса, который природа принимает в конструировании своих машин. Мы говорим об руке обезьяны и крыле птицы как о гомологичных, хотя они удивительно различны по внешнему виду и приспособлены к различным обязанностям. Они называются гомологичными, потому что они имеют сходные части в сходных отношениях. Это можно увидеть на рис. 47 и 48, где будет видно, что каждая имеет одни и те же кости, хотя в крыле птицы некоторые из костей были слиты вместе, а другие потеряны. Их сходство указывает на отношение, но их несходство говорит нам, что отношение отдаленное, и что их общая точка происхождения должна была быть довольно далеко в истории. Теперь, если мы проследим историю этих двух видов придатков, как показано нам окаменелостями, мы обнаружим, что они приближаются к общей точке. Руку можно легко проследить до ходячего придатка, в то время как крыло птицы, с помощью некоторых интересных соединительных звеньев, может аналогичным образом быть прослежено до придатка с пятью пальцами, все свободные и используемые для ходьбы. Рис. 49 показывает одно из этих соединительных звеньев, представляющее самый ранний тип птицы, где пальцы и кости руки были все еще отчетливыми, и все же целое формировало настоящее крыло. Таким образом, мы видим, что общая точка происхождения, которая предлагается сходствами между рукой и крылом, не является просто воображаемой, ибо летопись окаменелостей показала нам путь, ведущий к этой точке происхождения. Целое говорит нам далее, что метод природы в производстве хватательного или летательного органа был здесь не в том, чтобы построить новый орган, а в том, чтобы взять тот, который до сих пор использовался для других целей, и медленными изменениями модифицировать его форму и функцию, пока он не был приспособлен к новым обязанностям.

FIG. 47.—The arm of a monkey, a prehensile appendage.

FIG. 48.—The arm of a bird, a flying appendage. In life covered with feathers.

FIG. 49.—The arm of an ancient half-bird half-reptile animal. In life covered with feathers and serving as a wing.

Значение этих источников истории. — Реальная сила этих источников доказательств приходит к нам только тогда, когда мы сравниваем их друг с другом. Они согласуются самым замечательным образом. История, как она раскрыта окаменелостями, и та, что рассказана эмбриологией, согласуются друг с другом, и они находятся в тесной гармонии с историей, как ее можно прочитать из сравнительной анатомии. Если бы археологи нашли в разных странах и совершенно не связанные друг с другом две или более различных записи о потерянной нации, вера в реальное существование этой нации была бы непреодолимой. Когда исследования в Ниневии, например, выкапывают таблички, которые дают историю древних наций, и когда оказывается, что среди наций, таким образом упомянутых, есть некоторые с теми же именами и имеющие те же факты истории, что и те, которые упомянуты в Библии, абсолютно невозможно избежать заключения, что такая нация с такой историей действительно существовала. Два независимых источника записи не могли быть ложными в отношении такого дела, как это.

Теперь наши источники доказательств для этой истории живой машины оказываются именно такого рода. У нас есть три независимых источника доказательств, которые настолько совершенно отличаются друг от друга, что между ними почти нет сходства. Один написан в породах, один в кости и мышце, в то время как третий записан на эфемерных и меняющихся страницах эмбриологии и метаморфоза. И все же каждый рассказывает одну и ту же историю. Каждый рассказывает об истории этой машины от простых форм к более сложным. Каждый рассказывает о ее все большем и большем дифференцировании труда и структуры по мере прохождения периодов времени. Каждый рассказывает о растущей сложности и возрастающем совершенстве организмов по мере прохождения последовательных периодов. Каждый рассказывает нам об общих точках происхождения и расхождения от этих точек. Каждый рассказывает нам, как более сложные формы возникли как результаты изменений в и модификаций более простых форм. Каждый показывает нам, как отдельные части организмов были увеличены или уменьшены или изменены в форме, чтобы приспособить их к новым обязанностям. Каждый, короче говоря, рассказывает одну и ту же историю постепенного построения живой машины медленными шагами и через долгие века времени. Когда эти три источника истории так точно согласуются друг с другом, так же невозможно не верить в существование такой истории, как невозможно не верить в существование древней хеттской нации после того, как ее история была рассказана нам двумя различными источниками записи.

Теперь все это очень уместно для нашего предмета. Мы пытаемся узнать, как эта живая машина, с ее удивительными возможностями, была построена. История, которую мы очертили, несомненно, является историей построения этой машины, и знание того, что эти сложные машины были произведены как результат медленного роста, имеет для нас величайшее значение. Это знание дает нам в самом начале некоторое представление о природе сил, которые были в работе. Оно говорит нам, что в поиске этих сил мы должны искать те, которые действовали постоянно. Мы должны искать силы, которые производят свои эффекты не внезапными добавлениями к сложности машины. Они должны быть постоянными силами, чей эффект в любое время сравнительно незначителен, но чей общий эффект заключается в увеличении сложности машины. Они должны быть силами, которые производят новые типы через модификацию старых. Мы должны искать силы, которые не приспосабливают машину для ее будущего, а только для ее настоящей потребности. Каждый шаг в истории был полным животным с его собственными полностью развитыми силами. Мы не должны ожидать найти силы, которые планировали совершенную машину с самого начала, ни силы, которые были заняты конструированием частей для будущего использования. Каждый шаг в построении машины был сделан для блага машины в конкретный момент, и силы, которые мы должны искать, должны, следовательно, быть только такими, которые могут приспособить организмы для его настоящих потребностей. Иными словами, ничего не было произведено в этой машине с целью быть развитым позже во что-то ценное, но все части, которые были произведены, являются ценными во время их появления. Мы должны, короче говоря, искать силы, постоянно в действии и всегда стремящиеся в одном и том же направлении большей сложности структуры.

Возможно ли обнаружить эти силы и понять их действие? До современного развития эволюции на этот вопрос без колебаний был бы дан отрицательный ответ. Сегодня, под влиянием теории происхождения, стимулированной, в первую очередь, Дарвином, на вопрос многие ответят с такой же готовностью утвердительно. Во всяком случае, мы научились за последние сорок лет распознавать некоторые из факторов, которые были в работе в конструировании этой машины. Мы должны обратиться, следовательно, к рассмотрению этих факторов.

Силы в работе в построении живой машины. — Есть три первичных фактора, которые лежат в основе всего процесса. Они —

1. Размножение, которое сохраняет тип из поколения в поколение.

2. Изменчивость, которая модифицирует тип из поколения в поколение.

3. Наследственность, которая передает признаки из поколения в поколение.

Каждый должен быть рассмотрен сам по себе.

Размножение. — Размножение является первичным фактором в этом процессе машиностроения, наследственность и изменчивость являются просто фазами размножения. Живая машина развилась естественными процессами, все другие машины — искусственными методами. Размножение — это единственный существенный момент различия между живой машиной и другими, который сделал их построение естественными процессами возможностью. Что, тогда, есть размножение? Размножение во всех случаях в основе простое деление. Рассматриваем ли мы растение, которое размножается почками, или одноклеточное животное, которое просто делится на две равные части, или более крупное животное, которое размножается яйцами, мы находим, что во всех случаях фундаментальной чертой процесса является деление. Во всех случаях организм делится на две или более частей, каждая из которых становится со временем подобной оригиналу. Более того, когда мы прослеживаем это деление дальше, мы находим, что во всех случаях оно должно быть отнесено к делению клетки, как мы описали в предыдущей главе. Яйцо — это одна клетка, которая произошла от родителя путем деления одной из клеток в теле родителя. Почка — это просто масса клеток, которые все возникли от родительских клеток путем деления. Фундамент размножения, таким образом, во всех случаях — клеточное деление. Теперь этот процесс деления зависит от свойств клетки. Во-первых, это результат ассимиляционных сил клетки, ибо только через ассимиляцию клетка может увеличиться в размере, и только по мере увеличения в размере она может получить пропитание для клеточного деления. Во-вторых, это зависит, как мы видели, от механизма тела клетки, и особенно ядра и центросомы. Эти структуры регулируют клеточное деление, и, следовательно, размножение всех животных и растений. Мы не можем, следовательно, найти никакого объяснения размножения, пока мы не объяснили механизм клетки. Фундаментальная черта машиностроения природы, таким образом, основана на механизме ядра и центросомы органической клетки.

Помимо простого факта, что оно сохраняет расу, наиболее важной чертой, связанной с этим размножением, является его удивительная плодовитость. Поскольку оно является результатом деления, оно всегда имеет тенденцию увеличивать потомство в геометрической прогрессии. В простейшем случае, случае одноклеточных животных, клетка делится, давая начало двум животным, каждое из которых делится снова, производя четыре, и эти снова, давая восемь, и т.д. Скорость этого размножения иногда невообразима. Она зависит, конечно, от интервала времени между последовательными делениями, но среди низших организмов этот интервал иногда составляет не более получаса, результатом чего является то, что один индивидуум мог бы дать начало в течение двадцати четырех часов шестнадцати миллионам потомков. Это, несомненно, крайний случай, но среди всех низших животных скорость очень велика. Среди более крупных животных процесс более сложен; но здесь тоже есть та же тенденция к геометрической прогрессии, хотя интервалы между последовательными размножениями могут быть довольно длинными и нерегулярными. Но она всегда настолько велика, что если позволить ей прогрессировать беспрепятственно с ее нормальной скоростью, потомство стало бы через несколько лет настолько многочисленным, что вытеснило бы другую жизнь из существования. Даже медленно размножающийся слон, если позволить ему размножаться беспрепятственно в течение семисот пятидесяти лет, произвел бы девятнадцать миллионов потомков — скорость увеличения, явно несовместимая с продолжением существования других животных.

Здесь, тогда, у нас есть фундамент метода природы построения животных и растений высших классов. В механизме клетки она имеет силу размножения, которая производит увеличение в геометрической прогрессии, далеко выходящее за пределы возможности поверхности земли поддерживать.

Наследственность. — Потомство, которое возникает этими процессами деления, подобно друг другу и подобно родителю, от которого они произошли. Это сущность того, что называется наследственностью. Его значение в процессе машиностроения очевидно сразу. Это сохраняющая сила, которая сохраняет формы, уже произведенные, и делает возможным для каждого поколения строить на структурах более ранних. Без него каждое поколение должно было бы начинать заново с начала, и ничего не могло бы быть достигнуто. Но поскольку этот принцип приводит каждого индивидуума к тому же месту, где стоят его родители, и таким образом всегда строит потомство в машину, подобную родителю, это делает возможным для последовательных поколений продвигаться. Наследственность, таким образом, подобна силе памяти, или, еще лучше, подобна изобретению печати в развитии цивилизации. Это запись прошлых достижений. Посредством печати каждая эпоха способна извлечь выгоду из открытий предыдущей эпохи, и без нее развитие цивилизации было бы невозможно. Таким же образом наследственность позволяет каждому поколению извлечь выгоду из достижений своих предков в процессе машиностроения, и таким образом посвятить свои собственные энергии продвижению.

Факт наследственности достаточно очевиден. Всегда было ясно признано, что ребенок имеет признаки своих родителей, и это убеждение настолько хорошо засвидетельствовано, что не нуждается в доказательстве. Это все еще вопрос, какие именно признаки могут быть унаследованы и какие влияния могут повлиять на наследование. Есть много озадачивающих проблем, связанных с наследственностью, но факт наследственности — один из фундаментных камней биологической науки. На нем должны быть построены все теории, которые смотрят в сторону объяснения происхождения живой машины.

Этот фактор наследственности мы снова должны проследить до механизма клетки. Мы видели на предыдущих страницах доказательства удивительной природы хромосом клеток. Мы не можем претендовать на то, чтобы понять их, но они должны быть необычайно сложными. Мы видели доказательство того, что эти хромосомы, вероятно, являются физической основой наследственности, поскольку они являются единственными частями каждого родителя, которые передаются последующим поколениям. С этими различными фактами клеточного деления и клеточного оплодотворения в уме мы можем достичь очень простого объяснения фундаментальных черт наследственности. Ниже приводится очерк наиболее широко принятого взгляда на наследственный процесс.

Признавая, что хромосомы являются физической основой наследственной передачи, мы можем представить себе передачу наследственных признаков примерно следующим образом: Как мы видели, оплодотворенное яйцо содержит равное число хромосом от каждого родителя (рис. 42). Теперь, когда эта оплодотворенная клетка делится, каждый из стержней расщепляется вдоль, половина каждого входит в каждую из двух клеток, возникающих из клеточного деления. Из этого метода деления хромосом следует, что дочерние клетки были бы эквивалентны друг другу и эквивалентны также неразделенному яйцу. Если исходные хромосомы содержали потенциально все наследственные черты, переданные от родителя к ребенку, хромосомы каждой дочерней клетки будут содержать сходные наследственные черты. Если, следовательно, исходное оплодотворенное яйцо обладало силой развития во взрослую особь, подобную родителю, каждая из дочерних клеток должна была бы аналогично обладать силой развития в подобную взрослую особь. И таким образом каждая клетка, которая возникает как результат такого деления, должна обладать сходными признаками, пока этот метод деления продолжается. Но через некоторое время в развитии яйца возникает дифференциация среди дочерних клеток. Они начинают приобретать различные формы и различные функции. Это мы можем только верить, что является результатом дифференциации в их хроматиновом материале. В клеточном делении хромосомы больше не расщепляются на эквивалентные половины, но некоторые признаки распределяются некоторым клеткам, а другие — другим клеткам. Те клетки, которые должны осуществлять пищеварительные функции, когда они сформированы, получают хроматиновый материал, который особенно управляет ими в выполнении этой пищеварительной функции, в то время как те, которые должны производить сенсорные органы, получают другую часть хроматинового материала. Таким образом, взрослая особь строится по мере того, как клетки получают различные части этого наследственного вещества, содержащегося в исходных хромосомах. Исходные хромосомы содержали все наследственные признаки, но по мере того, как развитие продолжается, они постепенно распределяются среди дочерних клеток, пока не сформируется взрослая особь.

Из этого метода деления будет видно, что каждая клетка взрослой особи не содержит всех признаков, скрытых в исходных хромосомах яйца, хотя каждая содержит часть, которая могла быть получена от каждого родителя. Считается, однако, что часть исходного хроматинового материала не становится таким образом дифференцированной, но остается полностью неизмененной по мере развития индивидуума. Этот хроматиновый материал может увеличиваться в количестве путем ассимиляции, но он остается неизмененным в течение всего роста индивидуума. Таким образом, следует, что взрослая особь будет содержать, наряду со своим дифференцированным материалом, определенное количество исходной физической основы наследственности, которая все еще сохраняет свои исходные силы. Этот недифференцированный хроматиновый материал изначально обладал силами производства нового индивидуума, и, конечно, он все еще обладает этими силами, поскольку он оставался в состоянии покоя без изменения. Далее, будет следовать, что если этот спящий недифференцированный хроматин должен начать активность и произвести нового индивидуума, новый индивидуум, таким образом произведенный, был бы идентичен во всех признаках тому, который действительно развился из яйца, поскольку оба индивидуума произошли бы от кусочка того же хроматина. Ребенок был бы подобен родителю. Это было бы верно независимо от того, насколько этот недифференцированный материал должен увеличиваться в количестве путем ассимиляции, пока он оставался неизмененным по характеру, и из этого следует, что каждый индивидуум носит с собой определенное количество недифференцированного хроматинового материала во всех отношениях идентичного тому, из которого он развился.

Теперь, распределена ли эта недифференцированная зародышевая плазма, как мы теперь будем ее называть, по всему телу или собрана в определенных точках, несущественно для нашей цели. Несомненно, что части ее находят свой путь в репродуктивные органы животного или растения. Таким образом, мы видим, что часть хроматинового материала в яйце первого поколения развивается во второе поколение, в то время как другая часть его остается в состоянии покоя в этом втором поколении, в конечном итоге становясь хроматином его яиц и сперматозоидов. Таким образом, каждое яйцо второго поколения получает хромосомы, которые пришли непосредственно из первого поколения, и таким образом будет следовать, что каждое из этих яиц будет иметь идентичные свойства с яйцом первого поколения. Следовательно, если одно из этих новых яиц развивается во взрослую особь, оно произведет взрослую особь, точно подобную второму поколению, поскольку оно содержит хромосомы, которые абсолютно идентичны тем, из которых возникло второе поколение. Таким образом, нет никакой трудности в понимании, почему второе поколение будет подобно первому, и поскольку процесс просто повторяется снова в следующем размножении, третье поколение будет подобно второму, и так далее, поколение за поколением. Изучение прилагаемой диаграммы сделает это ясным.

Иными словами, мы имеем здесь простое понимание по крайней мере некоторых особенностей наследственности. Это объяснение заключается в том, что часть хроматинового материала, или зародышевой плазмы, передается из поколения в поколение и временно хранится в ядрах репродуктивных клеток. В течение жизни особи эта зародышевая плазма способна увеличиваться в объеме, не меняя своей природы, и таким образом продолжает расти и передаваться из поколения в поколение, всегда будучи наделенной способностью развиваться в новую особь при надлежащих условиях, и, конечно, когда она дает начало новым особям, все они будут одинаковыми. Мы можем таким образом легко понять, почему ребенок похож на своих родителей. Это происходит не потому, что ребенок может наследовать непосредственно от родителя, а скорее потому, что и ребенок, и родитель произошли в результате развития двух частиц одной и той же зародышевой плазмы. Этот факт передачи наследственного вещества из поколения в поколение известен как теория непрерывности зародышевой плазмы.

Таков, по-видимому, по крайней мере отчасти, механизм наследственности. Это понимание делает зародышевое вещество вечным и непрерывным и объясняет, почему последующие поколения похожи друг на друга. Оно, правда, не объясняет, почему особь наследует признаки от своих родителей, но объясняет, почему она похожа на них. Хотя биологи до сих пор спорят по многим проблемам, связанным с наследственностью, все сегодня согласны с тем, что этот принцип непрерывности наследственного вещества должен быть основой всех попыток понять механизм наследственности. Но совершенно очевидно, что весь этот процесс является функцией клеточного механизма. Поэтому, хотя идея непрерывности зародышевого вещества значительно упрощает нашу проблему, мы должны признать, что мы снова возвращаемся к тайнам клетки. Пока мы не сможем более полно объяснить клеточную машину, мы должны признать свою неспособность решить фундаментальный вопрос о том, почему особь похожа на своих родителей.

FIG. 50.—Diagram illustrating the principle of heredity.

A представляет собой яйцеклетку морской звезды. Из одной половины, незаштрихованной части, развивается морская звезда следующего поколения, B. Другая распределяется без изменений в яичниках, ov, особи B. Из этих яичников возникает следующая яйцеклетка, A', со своей зародышевой плазмой. Эта зародышевая плазма, очевидно, идентична той, что была в A, поскольку она является лишь частицей той же самой плазмы, переданной через особь B. При развитии следующего поколения процесс повторяется, и, следовательно, B' будет похожа на B, а третье поколение яйцеклеток будет идентично первому и второму. Недифференцированная часть зародышевой плазмы, таким образом, просто передается от одного поколения к следующему.

Но совершенно очевидно, что размножение и наследственность, как мы их до сих пор рассматривали, не смогут объяснить медленную модификацию машины; ибо в соответствии с изложенными до сих пор фактами каждое поколение было бы точно таким же, как предыдущее, и не было бы шансов для развития и изменений от поколения к поколению. Если особь — это просто раскрытие способностей, которыми обладает частица зародышевой плазмы, и если эта зародышевая плазма просто передается из поколения в поколение, то последующие поколения должны по необходимости быть идентичными. Но живая машина была построена путем изменений в последующих поколениях, и, следовательно, очевидно, что необходим какой-то другой фактор. Этот фактор — изменчивость.

Изменчивость. — Изменчивость — это принцип, который вызывает модификацию типа. Наследственность, как только что было объяснено, сделала бы все поколения одинаковыми. Но нет ничего более определенного, чем то, что они не одинаковы. Факт изменчивости очевиден со всех сторон, ибо нет двух одинаковых особей. Последующие поколения отличаются друг от друга в том или ином отношении. Птицы различаются длиной клюва или пальцев; бабочки — окраской; собаки — размером, формой и окрасом; и так далее, в бесконечной категории. Растения и животные в природе повсеместно демонстрируют вариации в величайшем изобилии. Именно эти вариации должны служить нам фундаментом тех изменений, которые постепенно создали живую машину.

В самом факте этих вариаций нет сомнений, и этот вопрос не должен нас задерживать. У каждого было слишком много опыта, чтобы просить доказательств. Однако относительно природы вариаций есть несколько моментов, которые следует рассмотреть, поскольку они очень уместны для нашей темы. Во-первых, мы должны заметить, что эти вариации бывают двух видов. Существует класс вариаций, с которыми особь рождается, так что они присутствуют с момента рождения. Говоря, что эти вариации врожденные, мы не обязательно имеем в виду, что они внешне заметны при рождении. Ребенок может унаследовать от родителей признаки, которые не проявляются до взрослого возраста. Например, ребенок может унаследовать цвет волос своего отца, но этот цвет не заметен при рождении. Он проявляется только в более позднем возрасте, но тем не менее является врожденным признаком. Таким же образом мы можем иметь много врожденных вариаций среди особей, которые не проявляются до взрослого возраста, но тем не менее являются врожденными. Потомство одних и тех же родителей может демонстрировать явные различия, хотя они находятся в сходных условиях, и такие различия, конечно, присущи самой природе особи. Такие вариации называются врожденными вариациями.

Существует, однако, второй класс вариаций, которые не являются врожденными, а возникают в результате некоторых условий, влияющих на последующую жизнь особи. Самыми крайними примерами такого рода являются увечья. У некоторых людей только одна нога, потому что другая была потеряна в результате несчастного случая. Здесь мы имеем вариацию, приобретенную в результате обстоятельств. Кузнец отличается от других представителей своей расы исключительно развитыми мышцами рук; но здесь, опять же, большие мышцы были выработаны в результате использования. Европеец, живший под тропическим солнцем, имеет потемневшую кожу, но эта кожа, очевидно, потемнела под воздействием солнца и сильно отличается от темной кожи темнокожих рас людей. В таких случаях мы имеем вариации, возникшие у особей в результате воздействия на них внешних влияний. Они не являются врожденными, а вторично приобретаются каждой особью. Мы называем их приобретенными вариациями.

Не всегда возможно провести различие между этими двумя типами вариаций. Часто встречается признак, относительно которого невозможно определить, является ли он врожденным или приобретенным. Если ребенок рождается под тропическим солнцем, как мы можем сказать, была ли его темная кожа результатом прямого воздействия солнца на его собственную кожу или это наследственность от его темнокожих родителей? Мы могли бы предположить, что на это можно ответить, взяв похожего ребенка, воспитав его вдали от тропического солнца и посмотрев, останется ли его кожа темной. Однако этого было бы недостаточно; ибо если бы у такого ребенка затем развилась белая кожа, мы не могли бы знать, не была ли эта более светлая кожа результатом прямого отбеливающего эффекта северного климата на кожу, которая в противном случае была бы темной. Иными словами, окончательный ответ здесь дать нельзя. Однако наша цель не в том, чтобы пытаться различать эти два вида вариаций, а просто признать, что они существуют.

Нашей следующей задачей должен быть поиск объяснения этих вариаций. С приобретенными вариациями у нас нет особых проблем, поскольку они легко объясняются как результат прямого воздействия окружающей среды на животных. Одной из фундаментальных характеристик живой протоплазмы (используя это слово сейчас в самом широком смысле) является ее крайняя нестабильность. Она настолько нестабильна, что любое возмущающее влияние будет воздействовать на нее. Если два сходных одноклеточных организма поместить в разные условия, они становятся непохожими, поскольку их нестабильная протоплазма непосредственно подвергается воздействию окружающих условий. У высших животных процесс, естественно, немного сложнее; но и здесь они легко объясняются как часть функции машины. Одно из приспособлений машины таково, что когда какой-либо орган используется больше обычного, вся машина реагирует таким образом, чтобы направить больше крови к этому особому органу. Результатом является изменение в питании органа и соответствующая вариация у особи. Таким образом, приобретенные вариации — это просто функции действия машины.

Врожденные вариации, однако, не могут получить такого объяснения. Будучи врожденными, они не могут быть вызваны условиями, влияющими на особь, а скорее чем-то, влияющим на зародышевую плазму, из которой она произошла. Природа зародышевой плазмы контролирует природу особи, и врожденные вариации, следовательно, должны быть обусловлены ее вариациями. Но не так легко понять, как эта зародышевая плазма может подвергаться вариации. Условия, окружающие особь, будут влиять на ее тело, но трудно поверить, что они будут влиять на зародышевое вещество. Действительно, трудно понять, как какие-либо внешние условия могут оказывать влияние на этот зародышевый материал, если он не является активной частью тела, а просто хранится внутри него для будущего использования при размножении. Как могут какие-либо изменения в окружающей среде особи оказать влияние на этот спящий материал, хранящийся внутри нее? Но если мы правы, рассматривая этот зародышевый материал в репродуктивных телах как основу наследственности и направляющую силу в развитии, то из этого следует, что единственный способ, которым могут возникнуть врожденные вариации, — это некоторые вариации в зародышевой плазме. Если бы ребенок развился из зародышевой плазмы, идентичной той, из которой развились его родители, он унаследовал бы идентичные признаки; и если существуют какие-либо врожденные вариации по сравнению с родителями, они должны быть обусловлены некоторыми вариациями в зародышевой плазме. Иными словами, чтобы объяснить врожденные вариации, мы должны объяснить вариации в зародышевой плазме.

Теперь существует два метода, с помощью которых мы можем предположить, что эти вариации в зародыше могут возникнуть. Первый — это прямое влияние на зародышевую плазму определенных неизвестных внешних условий. Жизненное вещество организмов всегда очень нестабильно, и, как мы видели, приобретенные вариации вызваны внешними влияниями, непосредственно воздействующими на него. Теперь, наследственный материал — это тоже жизненное вещество, и для нас вполне возможно представить, что этот зародышевый материал также подвержен влияниям условий, окружающих его. То, что такие вариации действительно происходят, кажется почти несомненным, хотя мы не знаем, какие именно влияния могут их вызвать. Если зародышевая плазма полностью хранится внутри репродуктивной железы, она, безусловно, находится в таком положении, что лишь незначительно подвержена влиянию окружающих условий, которые воздействуют на животное. Мы легко можем понять, что использование органа, такого как рука, повлияет на него таким образом, что вызовет изменения в его протоплазме, но мы вряд ли можем представить, что такое использование руки вызовет какое-либо изменение в наследственном веществе, которое хранится в репродуктивных органах. Внешние условия, таким образом, могут легко влиять на тело, но не так легко на зародышевый материал. Даже если такой материал распределен более или менее по всему телу, а не ограничен репродуктивными железами, как некоторые полагают, трудность едва ли уменьшается. Эта трудность понимания того, как зародышевая плазма может подвергаться влиянию внешних условий, привела одну школу биологов к отрицанию того, что она подвержена каким-либо вариациям со стороны внешних условий, и, следовательно, к тому, что всякая модификация зародышевой плазмы должна исходить из какого-то другого источника. Вероятно, однако, никто сегодня не придерживается этой позиции, и общепринято мнение, что зародышевая плазма может в некоторой степени изменяться под воздействием внешних условий. Конечно, если такие вариации действительно происходят в зародышевой плазме, они станут врожденными вариациями следующего поколения, поскольку следующее поколение является раскрытием зародышевой плазмы.

Второй метод, с помощью которого могут возникнуть вариации зародышевой плазмы, по-видимому, имеет большее значение. Он основан на том факте, что, по крайней мере у всех высших животных и растений, каждая особь имеет двух родителей вместо одного. В нашем изучении клеток мы видели, что механизм клетки таков, что в обычном процессе размножения требуется объединение зародышевого материала от двух разных особей для создания клетки, которая может развиться в новую особь. Как мы видели, яйцеклетка избавляется от половины своих хромосом, чтобы получить равное количество от мужского родителя; и таким образом оплодотворенная яйцеклетка содержит хромосомы, а следовательно, и наследственный материал от двух разных особей. Теперь, это половое размножение встречается очень широко в органическом мире. Среди некоторых низших форм одноклеточных организмов оно неизвестно, но у большинства других какая-то форма такого объединения является универсальной. Теперь, здесь, очевидно, есть богатая возможность для врожденных вариаций; ибо видно, что каждая особь происходит не из зародышевого материала, идентичного тому, из которого произошел любой из родителей, а из части этого материала, смешанного с таким же количеством от другого родителя. Теперь, два родителя никогда не бывают в точности одинаковыми, и поэтому зародышевая плазма, которую каждый вносит в потомство, не будет в точности одинаковой. Потомство, таким образом, будет результатом раскрытия части зародышевой плазмы, которая будет отличаться от той, из которой развился любой из его родителей, и эти различия приведут к врожденным вариациям. Половое размножение, таким образом, приводит к врожденным вариациям; и если врожденные вариации необходимы для эволюции живой машины — а мы вскоре увидим основания полагать, что это так, — мы обнаружим, что половое размножение — это устройство, принятое для выявления таких врожденных вариаций.

Наследование вариаций. — Причина, по которой врожденные вариации необходимы для эволюции живой машины, достаточно ясна. Мимолетные вариации не могут оказать никакого влияния на эту машину, ибо они исчезли бы вместе с особью, у которой они появились. Чтобы они могли оказать какое-либо влияние на процесс построения машины, они должны быть постоянными; или, другими словами, они должны наследоваться из поколения в поколение. Только если такие вариации передаются по наследству, они могут быть добавлены к структуре развивающейся машины. Поэтому мы должны спросить, наследуются ли вариации.

Что касается врожденных вариаций, здесь не может быть никаких трудностей. Сам факт того, что они врожденные, показывает нам, что они были вызваны вариациями в зародышевой плазме, и как таковые они должны передаваться не только следующему поколению, но и всем последующим поколениям, пока зародышевая плазма снова не изменится. Эта зародышевая плазма передается из поколения в поколение со всеми своими вариациями, и поэтому вариации будут постоянно добавлены к машине. Врожденные вариации, таким образом, являются средством постоянной модификации организма, и их действием, как мы должны в значительной степени полагать, происходила эволюция на протяжении веков.

С приобретенными вариациями дело обстоит совсем иначе. Мы легко можем понять, как влияния, окружающие животное, могут воздействовать на его органы. Увеличение размера мышц руки кузнеца в результате использования мы понимаем достаточно легко. Но с нашим пониманием механизма наследственности мы не можем увидеть, как такой эффект может распространиться на следующее поколение. Только орган, непосредственно подвергшийся воздействию, модифицируется внешними условиями. Приобретенные вариации появятся в той части тела, на которую повлияли измененные условия. Но зародышевая плазма внутри репродуктивных желез, насколько мы можем видеть, не подвержена влиянию повышенного использования, например, в мышцах руки. Зародышевый материал происходит от родителей, и если он просто хранится в особи, как может приобретенная вариация повлиять на него? Если особь потеряет конечность, ее потомство не останется без соответствующей конечности, ибо наследственный материал находится в репродуктивных органах, и невозможно поверить, что потеря конечности может удалить из наследственного материала в репродуктивных железах именно ту часть зародышевой плазмы, которая была предназначена для формирования конечности. Точно так же, если зародышевая плазма просто хранится в особи, невозможно представить какой-либо способ, которым она может быть затронута условиями вокруг особи таким образом, чтобы объяснить наследование приобретенных вариаций. Если приобретенные вариации не влияют на зародышевую плазму, они не могут наследоваться, и если зародышевая плазма — это лишь частица протоплазматического вещества, передаваемая из поколения в поколение, мы не можем поверить, что приобретенные вариации могут повлиять на нее.

Из таких соображений возникли два совершенно разных взгляда среди биологов; и, хотя наша цель не в том, чтобы разбираться в спорных пунктах, эти взгляды настолько важны для нашей темы, что о них необходимо кратко упомянуть. Один класс биологов тесно придерживается уже изложенного взгляда и настаивает по этой причине, что приобретенные вариации не могут ни при каких условиях наследоваться. Они настаивают на том, что все наследственные вариации являются врожденными и, следовательно, обусловлены прямыми вариациями в зародышевой плазме, и что все случаи кажущегося наследования приобретенных вариаций допускают иное объяснение. Другая школа столь же настойчиво утверждает, что существуют многочисленные примеры наследования приобретенных признаков, утверждая, что эти доказательства настолько сильны, что требуют их принятия. Следовательно, этот класс биологов настаивает на том, что объяснение наследственности, данное как простая передача из поколения в поколение зародышевой плазмы, не является полным, и что, хотя это, несомненно, основа наследственности, она должна быть модифицирована каким-то образом, чтобы допустить наследование приобретенных признаков. Нет вопроса, который вызывал бы такой широкий интерес в биологическом мире за последние пятнадцать лет, как этот вопрос о наследовании приобретенных признаков. Примерно до 1884 года вопрос серьезно не поднимался. Наследственность была известным фактом, и считалось, что, хотя врожденные признаки наследуются чаще, приобретенные признаки также могут часто передаваться из поколения в поколение. Факты, которые мы отметили относительно непрерывности зародышевой плазмы, за последние пятнадцать лет привели многих биологов к отрицанию возможности последнего. Дебаты, которые возникли, продолжались энергично и не могут считаться завершенными в настоящее время. Один результат этих дебатов ясен. Было показано вне всякого сомнения, что, хотя наследование врожденных признаков является правилом, наследование приобретенных признаков во всяком случае необычно. В настоящее время многие натуралисты склонны думать, что баланс доказательств указывает на то, что при определенных условиях некоторые виды приобретенных признаков могут наследоваться, хотя это все еще оспаривается другими. В эту дискуссию мы не можем здесь вдаваться. Причина упоминания об этом, однако, очевидна. Мы ищем метод природы построения машин. Совершенно ясно, что вариации среди животных и растений являются фундаментом последовательных шагов вперед, сделанных в этом машиностроении, но, конечно, только такие вариации, которые могут быть переданы потомству, могут служить какой-либо цели в этом развитии. Если, следовательно, окажется, что приобретенные признаки не могут наследоваться, то мы больше не сможем рассматривать прямое влияние окружения как фактор в машиностроении. У нас тогда не останется ничего, кроме врожденных вариаций, вызванных половым союзом, или прямой вариации зародышевой плазмы как фактора прогресса. Если, однако, окажется, что приобретенные признаки могут даже изредка наследоваться, то прямое воздействие окружающей среды на особь послужит решительной помощью в нашей проблеме.

Здесь, таким образом, перед нами факторы, которые были вовлечены в построение живой машины руками природы. Размножение поддерживает существование постоянно активного, нестабильного, легко модифицируемого организма как основы, на которой можно строить. Изменчивость постоянно предлагает новые модификации типа, в то время как наследственность гарантирует, что модификации, произведенные в машине влияниями, которые вызывают вариации, будут постоянно закреплены.

Метод машиностроения. — Естественный отбор. Метод, с помощью которого эти факторы работали вместе для построения живых машин, легко понять в его общих аспектах, хотя многие детали еще не решены. Общие факты, связанные с эволюцией животных, являются общеизвестными. Нам не нужно делать ничего, кроме как обрисовать предмет, поскольку он хорошо понят всеми. Основой метода является естественный отбор, который действует в этом машиностроении примерно следующим образом:

Закон размножения, как мы видели, производит новых особей с необычайной быстротой, и в результате рождается больше особей, чем может найти пропитание в мире. Следовательно, лишь немногие из потомства любого животного или растения могут прожить достаточно долго, чтобы в свою очередь произвести потомство. Многие должны умереть, чтобы немногие могли жить; и поэтому существует постоянная борьба среди родившихся особей за пищу или за место в мире. В этой борьбе за существование, конечно, слабейшие пойдут ко дну, в то время как те, кто лучше всего приспособлен к своему месту в жизни, будут теми, кто получит пищу, будет жить и воспроизводить свой род. Это, во всяком случае, верно среди низших животных, хотя к человечеству этот закон почти не применяется. Теперь, среди родившихся особей не будет двух в точности одинаковых, поскольку вариации универсальны, многие из которых являются врожденными и, таким образом, рождаются вместе с особью и передаются по наследству. Совершенно ясно, что те животные, которые имеют вариацию, делающую их немного лучше приспособленными к борьбе, будут теми, кто будет жить и, следовательно, производить потомство, в то время как те, кто не имеет такого преимущества, будут теми, кто умрет. Мы можем предположить, например, что некоторые из особей имели более длинные шеи, чем в среднем. Во время нехватки пищи эти особи могли бы получить пищу, до которой короткошеие особи не могли дотянуться. Следовательно, во времена голода выживали бы длинношеие особи. Теперь, если бы эта особенность была врожденной вариацией, она была бы уже представлена в зародышевой плазме, и, следовательно, она наследовалась бы следующим поколением. Поскольку короткошеие особи в значительной степени уничтожались бы в этой борьбе за пищу, из этого следовало бы, что следующее поколение было бы немного лучше приспособлено, чем предыдущее, поскольку все они унаследовали бы эту тенденцию к длинной шее. Несколько поколений затем увидели бы исчезновение всех особей, которые не проявляли ни этого, ни какого-либо другого соответствующего преимущества, и таким образом удлиненная шея была бы добавлена постоянно как часть машины. Когда пришло это время, эта особенность больше не давала бы своим обладателям никакого преимущества перед соперниками, поскольку все обладали бы ею. Теперь, следовательно, какая-то новая вариация таким же образом определяла бы, какие животные должны жить, а какие умереть в борьбе, и со временем новая модификация была бы добавлена к машине. И таким образом этот процесс продолжается, одна вариация за другой добавляется, пока машина медленно не строится во все более и более сложную структуру, всегда активную, но с постоянно возрастающей эффективностью. Конструкция является естественной. Смешивание зародышевой плазмы при половом размножении или другие факторы производят врожденные вариации; естественный отбор, воздействуя на многочисленное потомство, отбирает лучшие из новых вариаций, а наследственность сохраняет и передает их потомству.

Все исследователи любой школы признают силу этого принципа и рассматривают естественный отбор как эффективный фактор в машиностроении. Это, вероятно, самый фундаментальный из внешних законов, которые направляли этот процесс. Существуют, однако, некоторые другие законы, которые сыграли более или менее подчиненную роль. Главными из них являются влияние миграции и изоляции, а также прямое влияние окружающей среды. Каждый из этих законов имеет свою школу сторонников, и каждому из них его сторонники отвели главную роль в процессе машиностроения.

Миграция и изоляция. — Производство различных типов машин, несомненно, облегчалось миграциями животных и изоляцией различных групп потомков друг от друга с помощью различных естественных барьеров. Вариации, которые происходят в организмах, настолько велики, что иногда они приводили бы к аномальным структурам, если бы не тот факт, что половое размножение постоянно стремится уменьшить их. В открытой местности, где животные и растения свободно скрещиваются, обычно случается, что особи с определенными особенностями будут спариваться с другими без таких особенностей, и потомство, следовательно, унаследует особенность не в увеличенной, а в уменьшенной степени. Это постоянное скрещивание особей будет стремиться предотвратить формирование многих модификаций в машине, которые начинают возникать благодаря вариациям. Теперь, совершенно очевидно, что если некоторые такие особи с особой вариацией мигрируют на новую территорию или окажутся изолированными от своих родственников, которые не имеют подобных вариаций, эти особи будут вынуждены скрещиваться друг с другом. Результатом будет то, что следующее поколение, возникшее таким образом от двух родителей, каждый из которых проявляет одну и ту же вариацию, будет проявлять ее также в равной или увеличенной степени. Миграции и изоляции, таким образом, будут стремиться закрепить в машине вариации, которые инициируют половой союз или другие влияния. Теперь, в истории земной поверхности было много изменений, которые способствуют такой миграции и изоляции, и этот фактор, несомненно, сыграл более или менее важную роль в построении машин. Насколько большую роль, мы не можем сказать, да и нет необходимости для нашей цели решать это; ибо во всех этих случаях машиностроение было лишь результатом наследственной передачи врожденной вариации при определенных специфических условиях. Фундаментальный процесс тот же, что мы уже рассматривали, вопрос лишь в деталях его работы.

Прямое влияние окружающей среды. — Под этим заголовком у нас есть предмет большой важности. Несомненным фактом является то, что окружающая среда оказывает очень решительное влияние на машину. Эти прямые эффекты окружающей среды очень позитивны и весьма разнообразны. Тропическое солнце темнит кожу человека; холодный климат замедляет рост растений; недостаток пищи приводит к карликовости всех животных и растений, и можно было бы выбрать сотни других подобных примеров. Другой класс подобных влияний — это те, которые производятся использованием и неиспользованием. Вне всякого вопроса, использование органа стремится увеличить его размер, а неиспользование — уменьшить его. Схватки животных друг с другом стремятся увеличить их силу, бегство от врагов — их беговые способности и т. д.

Теперь все эти эффекты являются прямыми модификациями машины, и если они передаются следующим поколениям так, чтобы стать постоянными модификациями, они будут важнейшими факторами в машиностроении. Если, с другой стороны, они не передаются по наследству, они не могут иметь никакого постоянного эффекта. Мы имеем здесь, таким образом, снова проблему наследования приобретенных признаков. Мы уже отмечали неопределенность, окружающую этот предмет, но почти всеобщая вера в наследование таких признаков требует, чтобы мы обратились к нему снова. Неясно, оказывают ли такие прямые эффекты какое-либо влияние на потомство, и поэтому имеют ли они какое-либо отношение к этому машиностроению. Тем не менее, существует много фактов, которые сильно указывают в этом направлении. Например, изучая историю семейства лошадиных, мы обнаруживаем, что изначально пятипалое животное начало все больше и больше ходить на среднем пальце, таким образом, что этот палец получал все больше и больше использования, в то время как внешние пальцы использовались все меньше и меньше. Теперь, что такая привычка произвела бы эффект на пальцы в любом поколении, очевидно; но, по-видимому, это влияние распространялось из поколения в поколение, ибо, если проследить историю животных, обнаруживается, что внешние пальцы становились все меньше и меньше с течением веков, в то время как средний становился соответственно больше, пока, наконец, не была произведена лошадь с одним пальцем только на каждой ноге. Теперь, вот линия происхождения или машиностроения в прямой линии эффектов использования и неиспользования, и кажется очень естественным предположить, что модификация была произведена прямым эффектом использования органов. Существует много других подобных примеров, где линия машиностроения была вполне параллельна эффектам использования и неиспользования. Если, следовательно, приобретенные признаки могут наследоваться в какой-либо степени, мы имеем в прямых влияниях окружающей среды важный фактор в машиностроении. Этот прямой эффект условий, по-видимому, настолько очевиден, что одна школа биологов находит в нем главную причину вариаций, которые происходят, говоря нам, что условия, окружающие организм, производят изменения в нем, и что эти вариации, передаваясь последующим поколениям, составляют основу развития машины. Если этот фактор полностью исключен, мы вынуждены вернуться к естественному отбору врожденных вариаций как единственному виду вариаций, которые могут постоянно влиять на модификацию машины.

Сознание. — Возможно, здесь стоит упомянуть еще один фактор в этой проблеме, поскольку он сравнительно недавно был выдвинут на первый план. Этот фактор — сознание со стороны животного. Среди растений и низших животных этот фактор не может иметь значения, но сознание, безусловно, встречается среди высших животных. Когда именно или как оно появилось — это вопросы, на которые нет ответа, и, возможно, никогда не будет. Но сознание, после того как оно однажды появилось, стало контролирующим фактором в развитии машины. Не следует понимать это так, что животные имели какое-либо сознание развития своего тела или что они предпринимали какие-либо сознательные усилия, чтобы модифицировать его развитие. Это не всегда понималось правильно. Часто предполагалось, что утверждение о том, что сознание оказывает влияние на развитие животного, означает, что животное предпринимало сознательные усилия для развития в определенных направлениях. Например, было высказано предположение, что тигр, осознавая преимущество полосатости, имел желание обладать полосками, и это желание вызвало их появление. Это абсурд. Сознание было фактором в развитии машины, но косвенным. Сознание ведет к усилию, а усилие имеет прямое влияние на развитие. Например, животное осознает голод, и это ведет к усилиям с его стороны получить пищу. Его усилия получить пищу могут привести к миграции или к принятию новых видов пищи, или к конфликтам с различными видами соперников, и все эти усилия являются мощными факторами в определении направления развития. Сознание, опять же, может привести некоторых животных к получению удовольствия от общества друг друга или к осознанию того, что в совместной ассоциации они имеют защиту от общих врагов. Такое сознание породит социальные привычки, а социальные привычки являются очень мощным фактором в определении направления, в котором будут стремиться унаследованные вариации; не, возможно, потому, что оно влияет на сами вариации, а скорее потому, что оно определяет, какие вариации среди многих будут сохранены, а какие отвергнуты естественным отбором. Сознание может привести антилопу к осознанию того, что у нее нет шансов в схватке со львом, и это побудит ее бежать. Привычка к бегству тогда развила бы силу бегства, не потому, что антилопа желала такой силы, а потому, что животные с вариациями, которые давали увеличенную силу бегства, были бы теми, кто избежал льва, в то время как более медленные умерли бы без потомства. Таким образом, сознание косвенно, хотя и не прямо, привело бы к удлинению ног животного и к укреплению его беговых мышц. Вне всякого сомнения, этот фактор сознания был фактором немалого значения в развитии высших типов органических машин. Мы пока можем лишь смутно понимать его действие, но впредь он должен считаться одним из влияний в эволюции живой машины.

Но, в конце концов, это лишь вопросы метода действия некоторых хорошо продемонстрированных, фундаментальных факторов. Будь то путем естественного отбора, или путем наследования приобретенных признаков, вызванных окружающей средой, или путем эффекта изоляции групп особей, машиностроение всегда производилось одним и тем же способом. Машина, либо через прямое влияние окружающей среды, либо в результате полового объединения зародышевой плазмы, показывает вариацию по сравнению со своими родителями. Эта вариация оказывается ценной для своего обладателя, который живет и передает ее постоянно потомству. Таким образом, шаг за шагом, одна часть добавляется к другой, пока машина не вырастет в сложно адаптированную структуру, которую мы называем животным или растением. Это был метод природы построения машин, основанный на трех свойствах, которыми обладает живая клетка — размножении, изменчивости и наследственности.