О любви к простым объяснениям

Подход к описанию разнообразия объектов изучения у физика и у биолога существенно отличается. Физику важно увидеть за наблюдаемым разнообразием простые законы, действие которых скрадывается всяческими помехами.

Подход к описанию разнообразия объектов изучения у физика и у биолога существенно отличается. Физику важно увидеть за наблюдаемым разнообразием простые законы, действие которых скрадывается всяческими помехами. Для биолога разнообразие — не помеха, а суть. Авторы гипотезы, которой посвящена обсуждаемая статья, мыслят физически. Конечно, средняя температура тела у пациентов в госпитале (включая горячечное отделение и морг) может быть полезна для предварительной ориентировки, но биологу (или медику) интереснее температура отдельного пациента.

Широта подходов приводит к множеству недостаточно корректных утверждений. Вот несколько примеров, взятых из рассматриваемой статьи.

«Плотность популяции уменьшается с увеличением размеров ее представителей»? Кроме размеров, большое влияние на плотность популяции оказывает и тип питания (популяции растительноядных животных плотнее, чем популяции плотоядных), и интенсивность метаболизма (популяции гигантских галапагосских черепах, живущих весьма неторопливо, плотнее популяций коз, имеющих меньшие размеры, но большую «скорость жизни»). «Чем жарче окружающая среда, тем ниже плотность популяции, поскольку каждая особь потребляет ресурсы быстрее», а быстрее всех потребляют ресурсы млекопитающие и птицы, живущие в холодном климате.

«По мере продвижения от экватора к полюсу количество видов сокращается»? Приполярные области океана очень богаты водными животными. Берега Антарктики бедны видами, но зато воды возле нее обильны и разнообразны. Одна из причин этого — лучшая растворимость кислорода в холодной воде.

«Если бы икринка была бы тех же размеров и температуры, что и птичье яйцо, то будущему мальку потребовалось бы на развитие столько же времени, сколько будущему птенцу»? Те стадии жизненного цикла, которые большинство рыб и амфибий проходит в икринке, рептилии и птицы проходят в яйце. Жизнь — это не просто «генетическая система», и теория эволюции, «первоосновой» которой является генетика, показала свою редукционистскую ограниченность…

Данные об изменении интенсивности метаболизма с изменением размеров тела (те, где степенной показатель — 3/4) не опровергают простых геометрических закономерностей, гласящих, что поверхность тела пропорциональна квадрату его линейных размеров, а объем — кубу (со степенным показателем соотношения между этими параметрами 2/3). Речь попросту идет о разных зависимостях!

Для «физического» подхода в биологии характерен приоритет теоретизирования перед эмпирическим изучением. Например, вопрос, носят ли сети распределения в организмах фрактальный характер, лучше оценивать не по степенным закономерностям, а на основании анатомического изучения. Ответ известен давно: на разных уровнях строения этих систем проявляются одни и те же закономерности, то есть их характер близок к фрактальному. «С большой вероятностью можно ожидать, что больше новых видов появляется среди мелких организмов в теплых средах». Но если подойти к изучению этой проблемы с эмпирической точки зрения, выяснится, что наиболее интенсивная эволюция идет как раз в умеренных широтах. Впрочем, эта проблема (которой посвящена серьезная литература) вообще не имеет однозначного решения.

Утверждение, что с внесением температурной поправки метаболизм рептилий и млекопитающих оказывается одинаковым, не выдерживает никакой критики. Для живого организма важна не скорость метаболизма как таковая, а приспособление к среде (выживание и размножение). При понижении температуры одни организмы тормозят метаболизм, ожидая лучших времен и экономя ресурсы, а другие поддерживают его на постоянном уровне, не считаясь с затратами, — это принципиально разные стратегии приспособления.

Важность «логистики» для живых систем нельзя недооценить, но, увы, это лишь одна из многих тенденций, влияющих на разнообразие. Российский палеонтолог А. П. Расницын предложил гипотезу эволюционного компромисса, согласно которой любые параметры живой системы есть ситуационный компромисс между противоречащими друг другу тенденциями. Число степеней свободы такого компромисса очень велико.

Примером подобного компромисса может быть зависимость смертности от размеров и температуры для тех животных, гибель которых связана с прессом хищников. Старение на клеточном уровне тут ни при чем: для большинства животных старость — состояние, которое не успевает наступить. Но мы можем наблюдать только те пары хищник-жертва, которым удалось достичь стабильного компромисса между производством продукции в результате метаболизма жертв и ее потреблением в результате активности хищников.

Проблема коренится не в неверно выбранном показателе для расчетов, а в самом подходе. Не нужно тратить силы, определяя, с каким показателем степени продуктивность экосистем связана с массой тела — экосистемы состоят из тел, отличающихся на много порядков. Как убедительно Ян Козловский критикует гипотезу Брауна! Но предположение Козловского, что скорость метаболизма определяется длиной ДНК, ничуть не лучше. Автор этих строк немало сил потратил на поиск различий между диплоидными и тетраплоидными зелеными жабами. По длине ДНК они отличаются в два раза, а внешние проявления этого фактора исчезающе тонки и нестабильны.

Так что, подходы, наподобие описанного в статье, неплодотворны? Конечно, нет, они очень интересны. И если поиск универсального принципа, объясняющего все разнообразие жизни, поможет разглядеть еще один из множества определяющих это разнообразие факторов, можно будет считать, что Джеймс Браун и его соавторы работали не зря.