Этьен Жоффруа Сент-Илер: плохое доказательство хорошей идеи

С. В. Багоцкий,
кандидат биологических наук
«Химия и жизнь» №4, 2022

Этьен Жоффруа Сент-Илер

Пятнадцатого апреля 2022 года исполнилось 250 лет со дня рождения знаменитого французского биолога Этьена Жоффруа Сент-Илера (1772–1844), одного из предшественников Чарльза Дарвина. Он отстаивал идею происхождения всех животных от общего предка в знаменитом диспуте с Жоржем Кювье — и, к сожалению, проиграл.

Ламарк

Во Франции конца XVIII — начала XIX вв. было три выдающихся биолога: Жан-Батист Ламарк (1744–1829), Жорж Кювье (1769–1832) и Этьен Жоффруа Сент-Илер. Они вместе работали в парижском Национальном музее естественной истории, созданном в 1793 году. Точнее говоря, по предложению Ламарка, в Музей естественной истории решением Конвента был реорганизован Королевский ботанический сад. Ламарк руководил в нем кафедрой зоологии насекомых, червей и микроскопических животных (для них он сам предложил название «беспозвоночные»). Одним из двенадцати профессоров Музея в том же году стал и молодой Жоффруа Сент-Илер — он возглавил кафедру зоологии позвоночных. Годом позже Сент-Илер вступил в переписку с Жоржем Кювье, именно по его рекомендации того пригласили в Музей на должность ассистента. Оба занимались сравнительной анатомией животных и долгое время были единомышленниками. Но затем их пути и научные интересы разошлись. В немалой степени потому, что они были очень разными людьми.

Жорж Кювье каждое свое умозаключение подкреплял фактами, и это придавало его суждениям большой вес. Этьен Жоффруа Сент-Илер был склонен к полету фантазии, далеко не всегда обоснованному фактическим материалом. Об их старшем современнике можно сказать и то, и другое.

В 1809 году Жан-Батист Ламарк опубликовал книгу «Философия зоологии», в которой высказывал мысль, что разнообразие живых организмов есть результат длительной эволюции. Более того, он предложил механизм эволюции — развитие новых признаков «путем упражнения органов» и наследование таких признаков: «Если обстоятельства приводят к тому, что состояние индивидуумов становится для них обычным и постоянным, то внутренняя организация таких индивидуумов, в конце концов, изменяется. Потомство, получающееся при скрещивании таких индивидуумов, сохраняет приобретенные изменения». Научную общественность аргументы Ламарка не убедили. Высказывал он и другие взгляды, которые уже тогда считались эксцентричными и устаревшими, — в частности, предполагал возможность самозарождения просто устроенных живых организмов.

В то же время Ламарк был глубоким знатоком живой природы. Все помнят «Философию зоологии» и «ламаркизм», но не все знают, что известность и членство в Парижской академии наук ему принес трехтомник «Французская флора». Работая над ее переизданиями, Ламарк изобрел ключ-определитель — метод, позволяющий быстро установить видовое название и систематическое положение любого растения, даже в том случае, если вы его видите впервые. Определителями биологи пользуются и сегодня. Конечно, любитель растений с одного взгляда и без всяких подсказок узнает мать-и-мачеху, луговую герань и еще пятьдесят или сто видов. Но как насчет всех остальных? Возможно, кто-то уже описал вашу находку, но не перелистывать же все книги по ботанике, чтобы найти в них что-то похожее.

Жан-Батист Ламарк

Эту задачу решает определитель, или ключ — по сути, алгоритм из последовательных идентификационных шагов. Цепочки вопросов (очень много вопросов, целая книга), от самых общих — однодольное или двудольное растение, водное или наземное, травянистое или с одревесневшим стволом — до все более конкретных. Ответ на каждый вопрос нужно выбрать из предложенных вариантов и в зависимости от выбора перейти по указанному номеру к следующему вопросу; это действие повторять до тех пор, пока не получим точное название объекта. Составить определитель — работа для экспертов, но пользоваться им может любой старательный школьник или студент. Того, кто изобрел этот метод, трудно назвать фантазером.

Кювье

Жорж Кювье предпочитал изучать и анализировать факты, что позволило ему открыть новые горизонты в науке, — его называют отцом-основателем палеонтологии и сравнительной анатомии, — а также совершить революцию в систематике. Он описал тысячи новых видов, десятки новых родов вымерших животных. Мастодонт, древний гигантский ленивец мегатерий, летающий ящер птеродактиль — всех их ввел в науку Кювье.

Ископаемые остатки странных, ни на кого не похожих животных, например мамонтов, люди находили давно. Но именно Кювье понял две важные вещи. Во-первых, что это остатки вымерших организмов и, во-вторых, что рядом с этими остатками кости современных организмов не встречаются. Это давало основания думать, что чудища жили тогда, когда современных организмов не было. Кювье также был одним из первых, кто предположил, что в доисторические времена на Земле доминировали рептилии, а не млекопитающие.

Как человек верующий, Кювье попытался увязать эти факты с библейскими представлениями. Он предположил, что время от времени на Земле происходили страшные катастрофы, во время которых гибла большая часть существующих видов. А после этого Высший Разум творил новые виды, но не совсем такие, как раньше. Эта концепция получила название «теории катастроф». Анализируя остатки ископаемых животных, ученик Кювье Альсид д'Орбиньи (1802–1857) выдвинул гипотезу, что в истории Земли было 27 катастроф и 27 актов повторного творения. Эта идея противостояла подспудно формирующимся представлениям о биологической эволюции, предлагая им альтернативу, которая выглядела по меркам своего времени достаточно разумной.

Жорж Кювье

Кроме того, Кювье создал представление о планах строения животных. По его мнению, все животные были построены по одному из четырех планов — плану «позвоночных», «членистых», «моллюсков» и «лучистых». План позвоночных животных предполагал существование внутреннего скелета — позвоночника, расположенного над кишечником, и двух пар конечностей. План членистых, к которым Кювье отнес кольчатых червей и членистоногих, предполагал вытянутое тело, состоящее из члеников. К «моллюскам» были отнесены мягкотелые животные, не только моллюски в современном понимании, но и другие черви, кроме кольчатых. А лучистые — это животные с радиальной симметрией, такие как медузы, морские звезды и морские ежи.

В классификации, предложенной в XVIII веке Карлом Линнеем, высшей систематической единицей были классы: рыбы, гады, птицы, млекопитающие и другие. Кювье ввел более крупную систематическую единицу — ветвь, или, как сейчас говорят, тип. Их было четыре, по числу планов строения. Согласно Кювье, классы рыб, гадов, птиц и млекопитающих объединялись в тип позвоночных (в дальнейшем он стал подтипом типа хордовых, в который помимо животных, имеющих позвоночник, входят ланцетники и оболочники). Подробному анализу планов строения разных животных и их вариаций был посвящен фундаментальный труд Кювье «Лекции по сравнительной анатомии» (первое издание в пяти томах вышло с 1805 по 1812 гг.).

Жорж Кювье хорошо чувствовал связь между формой той или иной части тела животного и работой, которая она выполняет, а также взаимосвязи между разными частями тела. Кювье приписывается знаменитая фраза: «Дайте мне одну кость, и я восстановлю строение животного». Популярен анекдот о том, как студент решил напугать Кювье, нарядился чертом, пробрался в спальню профессора и пригрозил съесть его. «У тебя рога и копыта, ты травоядное и съесть меня не сможешь», — ответил Кювье. «Случай, конечно, вымышленный, но логику Кювье демонстрирует хорошо», — комментировал этот анекдот замечательный биолог Борис Медников, автор книги «Аксиомы биологии».

Рука и плавник

Этьен Жоффруа Сент-Илер родился 15 апреля 1772 года в городе Этампе близ Парижа, его семья принадлежала к «третьему сословию». В начале 1789 года он отправился в Париж изучать медицину, право и философию, но вскоре переключился на зоологию. Один из его наставников, священник, во время революции 1789 года попал в тюрьму, но благодаря показаниям Жоффруа был освобожден. Есть мнение, что именно дружеские связи в церковных кругах помогли ему получить место в Королевском ботаническом саду, впоследствии Музее естественной истории. В 1798 году Сент-Илер принимает участие в знаменитой египетской экспедиции Наполеона, куда отправились вместе с войсками более 150 ученых и художников — Комиссия наук и искусств. Во Францию он вернулся в 1802 году, был награжден орденом Почетного Легиона, членом Академии стал в 1807-м.

Рисунок знаменитого карикатуриста Гранвиля, изображающий Сент-Илера в виде обезьяны. На заднем плане Кювье. 1842

Жоффруа Сент-Илер занялся тематикой, которую деликатно обходил Кювье. Он задумался о том, почему у рыб, птиц и млекопитающих две пары конечностей, хотя они ведут совершенно разный образ жизни и по-разному эти конечности используют. Передний плавник рыбы, крыло птицы и рука человека не похожи друг на друга. И все-таки, согласно «плану строения», это один и тот же орган, только видоизменившийся. И Жоффруа Сент-Илер пришел к выводу, что рыбы, птицы и млекопитающие — родственники, унаследовавшие две пары конечностей от общих предков. Иными словами, он, как и Ламарк, пришел к выводу об эволюции.

Сент-Илер ввел понятие «аналогичных органов». Передние плавники рыбы, крылья птицы, передние лапы собаки — это аналогичные органы. Но крылья насекомых крыльям птицы не аналогичны. Этот термин не привился: английский зоолог и палеонтолог Ричард Оуэн (1804–1892) предложил называть такие органы гомологичными, аналогичными же теперь называются органы разного происхождения, выполняющие одну и ту же работу. Так, согласно современной терминологии, передние плавники рыбы, крылья птицы и руки человека — это гомологичные органы, а вот крылья птиц и насекомых — аналогичные.

Кювье считал, что Высший Разум создавал разные организмы по одному и тому же плану. Почему — вообще говоря, непонятно. Этьен Жоффруа Сент-Илер дал разумный ответ на этот вопрос, объяснив единый план строения происхождением от общего предка. Но здесь он чрезмерно увлекся, и это увлечение сослужило ему дурную службу.

Битва титанов

Если все виды животных по большому счету родственники, это значит, что за четырьмя планами строения, описанными Кювье, лежит один общий план. И Жоффруа Сент-Илер попытался этот план найти. Он сделал ряд смелых предположений, например, что позвоночные — это «вывернутые наизнанку» членистые. Ведь у позвоночных скелет внутри, а у многих членистых он снаружи. Что, если сегментированный панцирь насекомых — это гомолог позвоночника, а ребра — лапок? Не менее смелыми были и гипотезы о плане строения моллюсков. Большинство их достаточно фантастичны, чтобы быть забытыми, но одна из них по сей день будоражит умы исследователей.

Сент-Илер обратил внимание на то, что у членистых (кольчатых червей и членистоногих) кровь течет вперед по спинному сосуду, а назад по брюшному, у позвоночных — наоборот. У членистых нервный ствол расположен под кишечником, у позвоночных над кишечником. Эти и другие подобные признаки навели его на мысль, что в процессе эволюции позвоночные просто перевернулись брюхом кверху и спинная сторона стала брюшной, а брюшная спинной. Эту точку зрения до сих пор разделяет немало исследователей, в частности академик РАН Владимир Васильевич Малахов (род. 1951).

(Кстати, возможно, читателям будет интересно узнать, что сравнительно-анатомическая граница спинной и брюшной стороны тела человека проходит не там, где мы обычно думаем. Она находится в месте, где у наших предков отходит хвост. Поэтому с точки зрения сравнительной анатомии ягодицы человека находятся не на спинной, а на брюшной стороне тела.)

Жорж Кювье был убежденным противником идей Жоффруа Сент-Илера. Дебаты между ними на заседаниях Академии начались в 1830 году и продолжались около двух месяцев. Всего было 11 заседаний, открытых для публики, и вскоре они стали проходить при переполненном зале. Консерваторы поддерживали антиэволюциониста Кювье, либералы — эволюциониста Сент-Илера. И на этот раз прогресс проиграл.

Для Кювье не составило труда уличить коллегу в противоречиях и доказать нелепость большинства его предположений. Удивительно, но Жоффруа Сент-Илер, будучи сторонником теории эволюции, нанес ей немалый вред, так как пытался защищать правильную теорию негодными средствами — и тем ее дискредитировал. До ее триумфа оставалось почти 30 лет — книга Чарльза Дарвина «Происхождение видов» вышла в свет в 1859 году.

История науки знает и другие подобные примеры. В 1816 году врач Уильям Праут (1785–1850) обратил внимание на то, что отношение атомных весов многих элементов к атомному весу водорода описывается целыми числами. Отсюда он сделал вывод, что атомы каждого элемента сложены из определенного числа кирпичиков — атомов водорода. Эта идея пользовалась популярностью до тех пор, пока Йенс Якоб Берцелиус (1779–1848) не показал, что отношение атомного веса хлора к атомному весу водорода равно 35,54. От красивой гипотезы пришлось отказаться.

Но в ХХ веке оказалось, что Праут был почти прав. Атомы (точнее, атомные ядра) построены из двух сортов кирпичиков: протонов и нейтронов. Их масса практически одинакова, но протон несет положительный электрический заряд, а нейтрон электронейтрален. Атомный номер элемента определяется числом протонов, атомный вес — суммарным числом протонов и нейтронов. Поэтому возможно существование изотопов с одинаковым числом протонов, но разным числом нейтронов; хлор как раз и представляет собой смесь двух таких изотопов. Отвергнутая красивая гипотеза по большому счету оказалась правильной.

Теперь мы можем сказать, что прав был и Этьен Жоффруа Сент-Илер. Его гипотеза про общее происхождение всего живого была верной, только ее доказательства нужно было искать на молекулярном уровне, что, разумеется, было нереально в XIX веке. У всех существ от бактерий и архей до человека геном состоит из ДНК, и концепция LUCA (last universal common ancestor) — «последнего универсального общего предка», то есть прародителя всех клеточных форм жизни на Земле, теперь пользуется заслуженным уважением. «Общий план строения» все еще заметен в генах, которые обеспечивают важнейшие биологические функции, такие как копирование генома и синтез белков. А у кого где кишечник и нервный ствол, это детали.

Впрочем, вероятно, Сент-Илера порадовало бы открытие примитивных моллюсков моноплакофор, которые сохраняют элементы членистости — нечто близкое общему предку моллюсков и кольчатых червей. Эти моллюски были известны в ископаемом состоянии, но в 1952 году датская морская экспедиция поймала современного представителя этого класса, и сейчас известно около 30 их видов.

Надо отметить, что и после поражения Сент-Илера многие исследователи, например профессор Московского университета Карл Францевич Рулье (1804–1858), продолжали поддерживать теорию эволюции. Оставались сторонники и у его философского подхода. Сам Иоганн Вольфганг фон Гете считал диспут Кювье и Сент-Илера событием более важным, чем Июльская революция 1830 года, покончившая с режимом Реставрации. Сент-Илер, по его представлениям, двигался по пути от общего к целому, от идеи к ее конкретным проявлениям, что делало его подход исключительно ценным в глазах Гете.

Оноре де Бальзак (1799–1850) посвятил свой роман «Отец Горио» «великому и знаменитому Жоффруа де Сент-Илеру в знак восхищения его работами и гением». А в предисловии к «Человеческой комедии» заявил, что ее идея «родилась из сравнения человечества с животным миром», а писателя — с натуралистом. «Было бы ошибочно думать, что великий спор, вспыхнувший в последнее время между Кювье и Жоффруа Сент-Илером, основывается на научном открытии. Единство организмов уже занимало, но под другими названиями, величайшие умы двух предшествующих веков... Создатель пользовался одним и тем же образцом для всех живых существ. Живое существо — это основа, получающая свою внешнюю форму, или, говоря точнее, отличительные признаки своей формы, в той среде, где ему назначено развиваться. (...) Провозглашение и обоснование этой системы, согласной, впрочем, с нашими представлениями о божьем могуществе, будет вечной заслугой Жоффруа Сент-Илера, одержавшего в этом вопросе высшей науки победу над Кювье (...) В этом отношении Общество подобно Природе. Ведь Общество создает из человека, соответственно среде, где он действует, столько же разнообразных видов, сколько их существует в животном мире. Различие между солдатом, рабочим, чиновником, адвокатом, бездельником, ученым, государственным деятелем, торговцем, моряком, поэтом, бедняком, священником так же значительно, хотя и труднее уловимо, как и то, что отличает друг от друга волка, льва, осла, ворона, акулу, тюленя, овцу и т. д.». Вряд ли эта поддержка из лагеря «гуманитариев» помогла Сент-Илеру, но по крайней мере его теория, хотя и развитая в ламаркистском духе, вдохновила великого писателя.

Этьен Жоффруа Сент-Илер умер в 1844 году, не дожив 15 лет до выхода «Происхождения видов». Его сын Исидор Жоффруа Сент-Илер (1805–1861) тоже стал крупным биологом, и приобрел известность своими исследованиями поведения животных.