Сегодня - 24.09.2020

Уроки эволюции

28 декабря 2015

Все биологические, технические, социальные системы развиваются по одним и тем же законам, и, подсматривая за «изобретательством» природы, можно узнать, как изменить к лучшему свою жизнь. Мы попробовали сделать это вместе с автором и ведущей видеоблога «Всё как у зверей» Евгенией Тимоновой на EUREKA!FEST.

 
— Что такое изобретательство? Ответ на требования среды, те изменения, которые мы должны в себе сделать для того, чтобы им соответствовать. Законы создания нового одинаковы для всех систем: и для биологических, и для технических, и для социальных – для каких угодно. Всё, что имеет способность к развитию, делает это по определенным законам, следующим из свойств всего сущего, — рассказывает Евгения. — Именно так объясняется огромное количество поразительных параллелей: мы смотрим на эволюцию животных — и видим в этом эволюцию человеческого социума, глядим на становление отдельного организма — и обнаруживаем, что он изменяется по тем же правилам, что и фотоаппарат. Такое количество семантических связей всего в мире, конечно, завораживает. Сегодня мы попробуем узнать, какие общие закономерности существуют и научиться их видеть в том, что нас окружает.
 
Евгения Тимонова
 
Хочешь жить, учись меняться
 
Любой из нас погружен в среду. Она никогда не бывает идеальной. Единственное место, в котором мы были бы лишены необходимости решать некие изобретательские задачи — это некий условный эдем. Если вы хотите жить в реальном мире, вы должны справляться с ними.
 
— Есть такая дисциплина как ТРИЗ — теория решения изобретательских задач. Она дает определенный набор методов, с помощью которых этот процесс создания нового можно активизировать, ускорить, сделать более эффективным (природа поступает так же, только без всяких умозрительных выкладок). В ТРИЗе существует несколько десятков стандартных направлений поиска решений и некий алгоритм, позволяющий значительно повысить КПД. И в этом выгодное отличие изобретательства человеческого от эволюционного. 
 
Природа пользуется одним единственным способом создания нового: перебором вариантов или, как его называют в народе, методом тыка. Эффективность такого подхода очень невысока, но зато у нашей прародительницы есть один ресурс, которого нет у нас — время. Среди огромного количества комбинаций, которые надо перебрать, рано или поздно отыщется нужная, идеальная для этих конкретных условий. 
 
Хотя перебор вариантов остается самым главным творческим методом природы, у нее существуют некоторые способы его ускорить и активизировать. Она включает режим «мозгового штурма», когда ситуация становится просто невыносимой. В условиях, приближенных к райским, действует стабилизирующий отбор, который будет отсекать все мутации, отдаляющие вас от вашего теперешнего состояния, по принципу «работает — не трогай». А если они становятся всё хуже и хуже, вам нужно меняться как можно быстрее.
 
— Недавно был проведен совершенно потрясающий по своему драматизму, масштабу и неповторимости эксперимент — пересыхание Аральского моря. Когда его водоснабжение стало катастрофически нарушаться, оно разделилось на два водоема — Большой и Малый Арал. В условиях постоянно нарастающей солености резко активизировался мутационный процесс. Изменчивость начала происходить просто фантастическими темпами. За десять лет образовывались совершенно новые виды моллюсков, заметьте — не простейших бактерий, а серьезных многоклеточных существ. 
 
Лет 20 ученые всего мира с замиранием сердца следили за тем, как эволюция происходит прямо у них на глазах. Поскольку водоемы никак друг с другом не сообщались, она шла там независимо, поэтому очень хорошо были видны общие закономерности: как, несмотря друг на друга, животные изменяются в схожих условиях схожим образом. В конце концов, соленость в одном из Аралов повысилась до такой степени, что вся фауна повымерла, и на этом эксперимент принято считать законченным. 
 
Ищи помощников

Тля

— В ТРИЗЕ существует еще один забавный прием: метод маленьких человечков. У вас есть некая техническая система — например, фотоаппарат. И вам нужно приспособить его к новым условиям. Главное, что следует сделать — включить ваше творческое воображение, оторваться от привычных представлений о реальности. Это сложно, так как мышление очень инертно. Один из способов решения проблемы: придумать, будто у вас есть неограниченное количество маленьких человечков, которых можно запустить в эту систему, и пусть они там всё сами сделают. 
 
В естественной эволюции происходит что-то похожее — таким инструментом пользуются, например, тли. Эти насекомые питаются соком растений — очень бедной по питательности субстанции, ничего, кроме сахаров, не содержащей. Выживать и даже процветать получается у тлей с помощью бактерий-симбионтов, которые обитают в их кишечнике и синтезируют из этих сахаров всё остальное, что нужно хозяину для безбедного существования. Ученые поставили эксперимент: перевели особей, питающихся растением одного вида, на другой — грубо говоря, с вишни на чертополох — и стали смотреть, что будет. Буквально за два-три поколения те адаптировались к новой пище. Выяснилось, что сами насекомые для этого, собственно, ничего не делали — изменялись бактерии, которые живут в их пищеварительном тракте: они с бешеной скоростью стали мутировать и буквально за пару тлиных поколений превратились в абсолютно другие. Таких примеров в природе более чем достаточно.
 
Самосовершенствуйся
 
Следующее универсальное правило развития технических, биологических и социальных систем называется «законом увеличения идеальности».
 
— Его прекрасно иллюстрирует пример леса. Во время каменноугольного периода отмирающая биомасса никуда не девалась — не было того количества организмов, которые бы редуцировали ее и включали обратно в обменный цикл. Именно поэтому у нас есть запасы каменного угля, в который превращались все эти папоротники. Что происходит в современном дождевом лесу? Там количество перерабатывающих биологические отходы организмов таково, что первые практически не успевают падать на землю. Даже почти нет почвы — лишь совсем тоненький слой, под которым начинается глина. Все обменные процессы ускорились, круговорот веществ в тропических регионах крутится, как «чертова карусель». Поэтому никакого каменного угля не остается. Как ни стыдно перед последующими поколениями, но это свидетельство того, что степень идеальности системы резко повысилась.
 
Дождевой лес
 
Примерно то же самое сделал морской червь олигохет. У него нет ни рта, ни ануса, ни кишечника, ничего похожего на пищеварительную систему, он обитает на морских глубинах, там, где мало даже кислорода, фактически без всего. Как ему это удается? У олигохета есть четыре бактерии-симбионта, выстроенные в своеобразную бактериальную многоножку. Они живут прямо под кожей червя, усваивают растворенный сероводород, прочие вещества, которые есть в воде, и синтезирует из этого всю органику. Действие организовано в виде цепочки: одни бактерии производят одно, это едят другие, создающие второе и так далее. А червь питается как ими, так и продуктами их жизнедеятельности, а сам в качестве отходов выделяет мочевину, которую потребляют его же бактерии. Всё это работает на полной самодостаточности.
 
Ориентируйся по ситуации
 
Еще один момент, который отличает эволюционное биологическое изобретательство от нашего человеческого социального: выгода любого решения должна быть здесь и сейчас. В природе не бывает «длинных» инвестиций в будущее. Твоя приспособленность, пригодность к размножению должна успеть реализоваться за время твоей жизни, иначе окажешься за бортом. Если это не работает сразу, то оно не работает вообще. Именно по указанной причине природа не стала создавать колесо: отдельные его части не нужны, не имеет смысла делать полколеса, на нем никуда не уедешь.
 
Однако, как отмечает Евгения Тимонова, в любом признаке нужно отличать функцию и эффект. То, что было создано для чего-то, не обязательно будет потом для него же и использоваться. 
 
— Представим: у тебя в руке вырос микроскоп, а потом ты понимаешь, что им отлично можно забивать гвозди. В твоей повседневной жизни это оказывается гораздо более важным навыком, чем работа с инструментом «по назначению». Тогда постепенно микроскоп трансформируется в хороший молоток. Так, ученые обнаружили существование в живой природе не просто колеса, а настоящего мотора: с роутером, со стартером, причем не у каких-нибудь сложных животных, а у бактерий — им оказался бактериальный жгутик. 
 
Подумав, как такое могло произойти, эволюционисты поняли: мотор возник в ходе случайных мутаций, вовсе не предназначенных для движения. Сначала в мембране бактерии образовалась пора, потом она стала регулируемой (пропускала в себя не всех, а избирательно). Затем белки адгезии начали склеиваться в жгутик, который крепил бактерию к субстрату, а после получил возможность свободно вращаться внутри кольца в мембране. Так вся эта штука стала работать и позволила своей владелице передвигаться из одного места в другое и находить области с большим количеством корма.
 
Будь мобильным
 
Другое общее для всех систем — динамизация. Ее важность хорошо просматривается на примере панцирных рыб — вымерших древних организмов, похожих на крышку от кастрюли, из которой торчит хвостик для маневров. 
 
Акула
 
Это были хорошо защищенные и ужасно неповоротливые существа. Последнее стоило им жизни. Примерно на середине расцвета вида стали появляться акулы. Они не трогали самих панцирных рыб (их невозможно достать — они защищены со всех сторон), но стали охотиться на их добычу, и таким образом с помощью пищевой конкуренции вытеснять этих водных хищников с эволюционной арены. Потому что основную опасность для нас представляют не враги, а наши более успешные конкуренты.
 
Объединяйся
 
— Другое общее правило — переход к надсистеме. В ТРИЗе это звучит так: на любом уровне развития любая техническая система способна образовывать комплексы с иными техническими системами и таким образом повышать свою эффективность.
 
Объединение организмов всегда увеличивает их приспособленность. Самый красивый пример такого скачка на новый уровень — история нашей клетки-прародительницы. В какой-то момент, когда бактерий в древнем мире оказалось столько, что конкуренция между ними стало чрезвычайно жестокой, преимущество получили те из них, которые образовали химеру. 
 
Это работает и на каких-то более простых механических уровнях. Например, адаптация стайных рыб, когда они могут собираться в единого боевого робота и таким образом либо пугать охотящихся на них существ, либо отвлекать их. У хищника возникает проблема выбора: если есть одна рыба, можно нацелиться и поймать ее, когда их много, непонятно, за что хвататься.
 
Знай, чего хочешь
 
В ТРИЗе есть понятие «идеальный конечный результат». Для того чтобы осознать, что ты хочешь от своего решения, надо представить, как оно должно выглядеть по достижении. Существует два способа воровать технические находки у природы. Первый: у вас есть некая задача, и вы просто копируете решение у флоры или фауны. Второй: вы видите в природе нечто потрясающее, великолепное и явно вам полезное, нужно просто придумать, как это приспособить к чему-то.
 
Например, с задачей снизить сопротивление среды для «водоплавающей» техники люди справились, посмотрев на хрящевых рыб, а именно — акул, чешуя которых организована в виде гребней, разрезающих воду и гасящих тем самым турбулентные завихрения. 
 
Не трать силы зря
 
Еще одна подсказка — переход на микроуровень. Зачем вкладывать в что-то огромные ресурсы, если можно ограничиться малозатратным, но оригинальным решением?
 
Мадагаскарская урания считается самой красивой бабочкой на свете. Однако единственный ее настоящий цвет — коричневый. Для создания своей потрясающей раскраски она использует не пигменты — они обходятся слишком дорого, а чешуйки, устроенные, как оптический кристалл. Посмотрев на уранию, люди разработали покрытие для облицовки поверхностей, устроенное таким же образом. 
 
Мадагаскарская урания
 
Или возьмем лотос. Этот цветок обладает мельчайшими восковыми шипами, с которых вода скатывается «как с гуся» и даже лучше. Он растет во всевозможных болотах, в грязи и остается абсолютно чистым. И из этой структуры человек извлек множество решений.
 
Пользуйся тем, что тебе дано
 
Еще одна штука, существующая и в ТРИЗе, и в природе — использование вещественно-полевых ресурсов. Вы находитесь в ограниченной ситуации, у вас есть какое-то окружение и нужно им пользоваться. Чем эффективнее будете это делать, тем выше ваш шанс на приспособленность и эффективное размножение.
 
— Такой подход хорошо демонстрируют клопы-водомерки, — рассказывает Евгения Тимонова. — Когда самец этого насекомого решает размножаться, он подплывает к самке и просто наскакивает на нее. Обычно такой номер у животных не проходит. Но у водомеров, если дама пытается сбросить незваного ухажера и как-то протестует, он начинает колотить лапами по воде, что привлекает рыбу. Она съест не его, а самку, которая снизу. Поэтому водомерке некуда деваться, кроме как покориться. 
 
Мандрил
 
Другой пример: примат мандрил. У него социальная структура такая: есть самый главный самец и подчиненные, спариваться права не имеющие. Альфа исполняет супружеский долг очень редко, потому что постоянно охраняет свой гарем от ухажеров. Его морда окрашена в яркие цвета, чтобы соперники видели — босс смотрит. Но невозможно уследить за всеми, поэтому зад альфы-мандрила полностью повторяет рисунок на его «лице».
 
Учись у эволюции
 
Присматриваться к эволюции сегодня становится модным. Недавно появилось направление «биоаналитический менеджмент» — специалисты исследуют бренд с точки зрения его места в «биосферной» структуре. Например, про экологическую нишу компании Форд сказали примерно следующее: «Вы — большая черепаха. И у вас сейчас кризис возраста — переход на другое питание. Вам нужно на какое-то время законсервироваться, а потом выйти на следующем уровне метаболизма». 
 
Сейчас на смену историческому подходу к менеджменту грядет эволюционный. Изучать дела давно минувших дней, конечно, очень увлекательно, но это не имеет прогностической ценности. А наблюдение за эволюцией позволяет понять, к развитию каких новых структур приведет наше сегодняшнее положение.
 
Евгения Тимонова закончила лекцию перефразированной цитатой известного ученого Феодосия Добржанского, который говорил: «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». 
 
— На самом деле вместо биологии сюда можно поставить практически любое слово. Ничто вообще не имеет смысла иначе, как в свете эволюции. И это – прекрасная новость!
 
Подготовила Диана Хомякова
 
Фото Василисы Петровой и из открытых источников
 
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (1 vote)
Поделись с друзьями: 

Система Orphus