Старение. Почему эволюция убивает? - Петр Владимирович Лидский

Очевидно, что гипотезы такого типа бесполезны. Тем не менее они периодически встречаются в геронтологической литературе. Ученые иногда пытаются объяснить или переопределить старение через другие, не вполне четко определенные или не объясненные до конца понятия, такие как, например, жизненная энергия или регенеративная способность.

Объяснительная сила и фальсифицируемость

Успешная модель должна быть способна объяснить феномен и (в идеале) те его аспекты, которые другие модели объяснить не могут. Очевидно, она также не должна противоречить доказанным научным фактам. И, что еще важнее, модель должна быть фальсифицируема.

Принцип фальсификации, предложенный австрийским философом науки Карлом Поппером, гласит, что научная теория должна быть принципиально опровержима. Иначе говоря, чтобы теория могла считаться научной, должна существовать физическая возможность доказать ее несостоятельность. Объясним это на примере.

Давайте возьмем известную конспирологическую теорию о том, что к Земле из космоса приближается планета Нибиру, которая столкнется с нашей планетой и уничтожит все живое на ней. Эта модель не противоречит известным фактам — наука не может исключить существование небесного тела, движущегося где-то в космосе. Но есть ли гипотетическая возможность как-то опровергнуть эту теорию? Для этого нужно доказать, что планеты Нибиру нет. Это можно сделать, только изучив все пространство Вселенной и проверив все ее точки без исключения, что невозможно на существующем уровне развития технологий. Иначе говоря, эта теория не подразумевает возможность опровержения, следовательно, она не фальсифицируема, то есть ненаучна.

Теперь возьмем обратную теорию: планеты Нибиру не существует. Чтобы ее опровергнуть, нужно доказать, что планета Нибиру все-таки есть. Это несложно: если Нибиру реально врежется в Землю (или если мы хотя бы увидим ее в телескоп), мы совершенно точно будем знать, что она существует, и теория о несуществовании Нибиру будет опровергнута. Значит, эта теория фальсифицируема, то есть научна.

Такой подход касается и предсказаний. Любые теории — и научные, и ненаучные — умеют прогнозировать эффекты, которые еще не продемонстрированы. Если теория научна (то есть фальсифицируема), эти предсказания можно опровергнуть, а если она псевдонаучна — то нельзя.

Важно понимать, что возможность опровержения не означает необходимость это делать. Если теория соответствует истине, то опровержения не случится. Однако ключевой критерий состоит в том, что опровержение в принципе возможно.

Принцип фальсифицируемости довольно хорошо работает в физике, и поэтому попытки опровергнуть физическую модель считаются более ценными, чем работа над поиском подтверждающих ее фактов. Альберт Эйнштейн говорил о своей теории относительности:

«Никаким количеством экспериментов нельзя доказать теорию; но достаточно одного эксперимента, чтобы ее опровергнуть».

Однако в биологии такой подход следует применять с большей осторожностью. Например, какой эксперимент может доказать, что теория эволюции Дарвина неверна? Согласно этой теории, дети рождаются похожими на своих родителей, и те, кто обладает чертами, подходящими для данной экологической ниши, оставляют больше похожих на себя детей. В то же время эта теория не допускает наследования приобретенных признаков: например, животные, потерявшие хвосты, должны производить на свет детенышей с нормальными хвостами, независимо от того, полезны эти хвосты или нет. И наоборот, в геноме может произойти случайная мутация, нарушающая развитие хвоста. Потомство такого мутанта будет бесхвостым в нескольких поколениях, даже если хвост жизненно необходим для выживания.

Доказательство того, что приобретенные черты передаются по наследству, разрушит теорию эволюции. У животных с хорошо натренированными хвостами рождаются хвостатые детеныши, а у животных, которые ими почти не пользуются, — бесхвостое потомство. Да, это звучит как нонсенс. Однако в научной литературе есть такие примеры! Мыши, которым ученые давали нюхать лисью мочу, передавали эту информацию своему потомству на уровне эпигенетических модификаций ДНК.

Эпигенетические модификации означают, что к нуклеотидам — буквам, составляющим наш геном, — добавляются некоторые химические группы. Они не меняют того, как читаются буквы, но влияют на то, когда и как активируются гены.

Таким образом, стрессовое воздействие запаха лисы не изменяет порядок букв мышиной ДНК, но приводит к добавлению или удалению некоторых химических групп в этих буквах, что меняет экспрессию генов, в частности гена, участвующего в восприятии запаха. Более того, эти изменения передаются по наследству, и потомство мышей, нюхавших лисью мочу, очень чувствительно к этому запаху [13]. Это однозначный пример наследования приобретенных признаков. Опровергает ли это удивительное открытие теорию эволюции? Конечно же нет. Оно лишь демонстрирует сложность биологических систем, которая предполагает большое количество исключений. Однако если эти исключения чрезмерно обобщать, это направит нашу мысль по ложному пути.

Вот почему, когда дело доходит до общих теорий, биологи редко руководствуются принципом фальсифицируемости в его исходной формулировке. Если кто-то из них и обращается к Карлу Попперу в пылу биологической дискуссии, то это, скорее, следует воспринимать как признак интеллектуального отчаяния, а не как реальный аргумент.

Венгерский философ науки Имре Лакатос предложил модифицированный подход к фальсифицируемости, который гораздо лучше подходит для биологии. Согласно его идеям, теория имеет «ядро» и «защитный внешний слой». Если вновь открывшиеся факты противоречат теории, некоторые изменения могут произойти в ее защитном слое, чтобы привести теорию в соответствие с этими новыми фактами и защитить ее ядро. Если же внешний слой не может быть изменен для учета новых фактов, то это значит, что пришло время изменить или отвергнуть основную, базовую часть теории.

На примере мышей, нюхавших мочу лисицы, согласно методу Лакатоса, мы можем предположить, что наследование приобретенных эпигенетических модификаций является редким исключением из общего правила, в то время как в основном приобретенные черты не наследуются. Эта поправка в защитном слое позволяет согласовать новое наблюдение с эволюционной теорией Дарвина без необходимости изменения ее основных постулатов. Если же произойдет невозможное и эпигенетическое наследование приобретенных признаков будет обнаружено повсеместно, то это будет означать разрушение защитного слоя эволюционной теории и необходимость изменения ее ядра.

Слишком частые изменения во внешнем слое или добавление новых объектов, необходимых для объяснения новых наблюдений, которые не вписываются в парадигму, часто являются признаком ошибочности теории. В качестве примера можно привести геоцентрическую модель Вселенной. В начале XVI века астрономические наблюдения становились все более точными, и новые данные о ретроградном движении планет 9 уже не вписывались в геоцентрическую модель. Чтобы согласовать наблюдения с теорией, астрономы вводили эпициклы — дополнительные маленькие орбиты, по которым двигались планеты. Невидимые для астрономов центры этих маленьких орбит, в свою очередь, вращались по большим орбитам вокруг Земли. Перед тем как Коперник поставил Солнце в центр, геоцентрическая модель включала до шестидесяти эпициклов.

Этот