Цифровой журнал «Компьютерра» № 123

Линней понимал, что системы могут быть разными, и предложил их разделение на искусственные и естественные. В школьных учебниках вы можете прочесть, что естественные системы — это системы, отражающие родство организмов. Это позднее переосмысление, не соответствующее линнеевскому подходу. Искусственные системы, по Линнею, удобны для определения организмов, но отражают лишь их отдельные особенности. В отличие от них, естественная система должна отражать сущностное сходство организмов (если хотите, его можно трактовать как замысел Творца).

Не Дарвин первым понял, что сходство организмов является следствием их родства, но он первым осознал многие следствия из этого обстоятельства. Например, стало ясно, что, рассматривая структуры сходств и различий наблюдаемых животных, можно понять, какими путями шла их эволюция. Кстати, из этого следовало, что разнообразие организмов в одном важном отношении отличается от разнообразия столов, чулков и носков. Они связаны общностью происхождения и соотносятся друг с другом, как ветви одного дерева. Раз так, система организмов как способ описания их разнообразия должна коренным образом отличаться от системы большинства предметов. Именно после дарвиновской революции естественной системой стали считать ту, которая отражает родство классифицируемых объектов.

Вначале для построения эволюционных древ хватало полёта фантазии (особенно на этом поприще отличился немецкий дарвинист Эрнст Геккель), но со временем биологам захотелось большей доказательности. Тогда был осознан порочный круг в доказательствах. Следите: мы установили, что сходство — следствие родства. А как мы судим о родстве? На основании сходства. Нехорошо как-то получается.

Самый известный выход из этого логического круга предложила кладистика (точнее, филогенетическая систематика) — школа, основанная немецким энтомологом Вилли Хеннигом. Хенниг пошагово формализовал процедуру, в ходе которой по отдельным проявлениям сходства реконструируют родство. Гипотезу о наиболее вероятной эволюционной истории какой-то группы сторонники Хеннига строят на основании определённых принципов. Больше всего споров связано с двумя из них. Эволюция идёт самым экономным путём. Разветвления эволюционного древа происходят так: старый вид прекращает своё существование, а вместо него появляется два (именно два!) новых.

Почему в кладистике принимаются столь неоднозначные принципы? В каком-то смысле она ищет потерянные ключи не там, где их потеряла, а под фонарём, там, где удобнее искать. Если бы эволюция шла таким образом, нам было бы удобно её реконструировать. Раз так, примем, что эволюция шла таким образом...

Подробнее об отношении трёх школ в систематике и реконструкции эволюционных траекторий (эволюционной, нумерической и филогенетической) вы можете прочесть здесь, в моём старом тексте, написанном несколько лет назад для «Компьютерры». А в этой колонке для меня важно иное.

При использовании одних подходов приходится предполагать одну форму эволюционного дерева, при использовании других — другую. Если в системе организмов пытаются отражать их родство, то перестройка представлений о путях эволюции приводит к необходимости перестраивать систему! Это одна из причин, делающая споры о траекториях эволюции особенно жаркими.

Естественно, вначале сторонники кладистики работали ещё с классическими признаками организмов, в первую очередь с особенностями строения. На этом этапе они наломали много дров. Дело в том, что в эволюции тех признаков, которые связаны со строением и функциями организмов, сплошь и рядом наблюдается параллельное развитие. Требование из всех возможных траекторий развития выбирать самую экономную (ту, для которой предусматривается минимальное количество эволюционных изменений) приводит в таких условиях к частым ошибкам.

Можно я приведу утрированный пример? Дано: два старика. Требуется: установить, как они появились. Есть два варианта решения. Вариант А. Каждый из этих стариков был когда-то ребёнком, потом они независимо друг от друга взрослели и старели, параллельно проходя через сходные этапы своего жизненного пути. Вариант В. Был один ребёнок, который взрослел и старел, а потом разделился на двух стариков.

Парадокс в том, что если мы, следуя методологии кладистики, будем искать вариант с минимальным числом преобразований, нам надо будет выбрать вариант В.

_{Какой вариант происхождения двух стариков является более экономным (предусматривает меньшее число независимых событий)? Конечно, вариант В! В нём предусмотрено 5 переходов, а в варианте А — целых 8!}