Критики эволюционной теории зачастую заявляют, что некоторые биологические структуры, например, мозг или глаз, слишком сложны, чтобы их возникновение можно было бы объяснить через естественный отбор. В ответ биологи предоставляют доказательства, что структуры с так называемой "нередуцируемой сложностью" могут возникать постепенно, шаг за шагом. Но новое исследование предложило иной способ их формирования.
Вместо того, чтобы возникать в результате усложнения, эти структуры, говорят исследователи Дэн Маккши и Вим Хордижк, могли развиться из сложных "заготовок", которые постепенно становились проще - эту концепцию авторы назвали "сложность путём вычитания" (complexity by subtraction). Эта идея подкреплена компьютерными моделями эволюции черепа, которые исследователи представили в апреле в журнале Evolutionary Biology.
Сторонники концепции разумного замысла обычно утверждают, что существуют структуры, слишком сложные для того, чтобы развиться постепенно. Например, человеческий глаз, или каскад реакций, заставляющий кровь сгущаться, или жгутик, который позволяет бактериям двигаться. Противники эволюционной теории утверждают, что эти структуры могут функционировать лишь при наличии всех компонентов по принципу "всё или ничего". Если что-то добавить или отнять - система перестаёт работать. Иными словами, какая польза от двух трети глаза или половины жгутика?
Большинство учёных в ответ на это обычно указывают на более примитивные версии якобы "нередуцируемых структур", которые существуют в природе и ныне - например, чашечковидные глаза у плоских червей. Другие демонстрируют, как такие структуры могли эволюционировать из своих предшественников постепенно, в течение миллионов лет. Простая глазоподобная стрктура - скажем, участок светочувствительных клеток на поверхности кожи - может эволюционировать в камероподобный глаз, которым пользуются люди и очень многие другие животные.
"Даже очень простые глаза с небольшим количеством элементов уже могут успешно функционировать: определить местонахождение источника света или различать тени", - говорит соавтор Дэн Маккши из Университета Дьюка.
В новом исследовании Маккши и Вим Хордижк предлагают альтернативу, называмую принципом "сложности путём вычитания". Что если вместо того, чтобы развиваться постепенно и последовательно, обзаводясь новыми генами, клетками, тканями или органами с течением времени, так называемые структуры «нередуцируемой сложности" формируются, постепенно лишаясь лишних частей, становясь более простыми и рациональными? Вспомните о естественных каменных арках, которые когда-то были скалами или грудами камней и сформировались в процессе выветривания.
"Вместо того чтобы продвигаться по крупицам от простого к сложному, вы начинаете со сложного, а затем отсеиваете ненужные части, упрощая и тем самым улучшая структуру," - говорит Маккши.
Компьютерная модель, которая использовалась Вимом Хордижком, поддерживает эту идею. В модели сложные структуры представлены массивом чёрных и белых ячеек. В этом классе моделей, известных как клеточные автоматы, ячейки могут приобретать черный и белый цвет в соответствии с определённым набором правил.
В компьютерной программе, которая имитировала процессы наследования, мутации, рекомбинации и воспроизведения, совокупностям из чёрных и белых ячеек задавалось выполнение определённой задачи. Чем лучше они её выполняли, тем больше была вероятность, что впоследствии они передадут признак следующему поколению. Таким образом, с течением времени новое поколение правил, согласно которым ячейки изменяли свой цвет, вытесняло старое. В самом начале возникающие узоры черных и белых ячеек были довольно сложными. Однако через несколько поколений некоторые правила "эволюционировали" и стали формировать из ячеек более простые чёрно-белые узоры, которые оказались эффективнее в решении проблемы.
Мы также видим подобные тенденции в природе, говорят исследователи. Недавние палеонтологические исследования показывают, что черепа позвоночных изначально были сложными, но постепенно упростились и стали более обтекаемыми. "Например, черепа ископаемых рыб состоят из костей различных форм, подобно головоломке," - рассказывает Маккши. "Мы наблюдаем сокращение числа типов костей черепа в эволюционном переходе от рыб к амфибиям, рептилиям и млекопитающим." В некоторых случаях кости черепа были утеряны, в других случаях соседние кости соединялись друг с другом в одну кость. Череп человека, например, имеет меньше костей, чем череп рыбы.
Компьютерное моделирование позволит ученым выяснить, как часто встречается "сложность путем вычитания". "Что нам нужно делать дальше, так это взять произвольную выборку сложных структур, проследить их эволюцию и посмотреть, каким путём шло их формирование (от простого к сложному или наоборот). Так мы сможем выяснить, существует ли общее правило или нет" - говорит Маккши.
http://phys.org/news/2013-04-alternative-life-complexity.html