Ольга Ивановна Шмальгаузен (1911-2008) Иван Иванович Шмальгаузен (1884 - 1963) Москва «Наука» 1988
Глава 9. В Зоологическом институте (1948-1963 гг.)
Работы по кибернетике и ее применению к регуляции формообразования
...В результате рассмотрения вопросов эволюционной теории с позиций кибернетики и теории информации, И. И. построил схему элементарного цикла эволюционного преобразования популяции и подразделил его на следующие этапы:
«1. Воздействие биогеоценоза на популяцию путем прямого и косвенного истребления ее особей (входной канал связи).
2. Сравнительная оценка вариантов особей (фенотипов) при этом истреблении и в их дальнейшем размножении. Естественный отбор фенотипов внутри популяции (преобразование популяции, а следовательно, и ее наследственной структуры).
3. Спаривание и размножение отобранных особей. Увеличение концентрации соответствующих генов в популяции (передача и усиление прямой, т. е. наследственной, информации).
4. Индивидуальное развитие по унаследованной программе с прямой регуляцией соответственно внешним факторам. Реализация новых вариантов особей - фенотипов (преобразование наследственной информации в обратную фенотипическую).
5. Воздействие популяции на биогеоценоз путем захвата жизненных средств (выходной канал связи со средой, несущей информацию о состоянии популяции, через активную жизнедеятельность ее особей). Борьба за существование (контроль)».
...
Таким образом, новый подход к изучению эволюционного процесса позволил И. И. точнее сформулировать понятия теории Дарвина и открыл возможность количественной оценки явлений. Этот подход также объясняет:
«1. Сложную организацию кода наследственной информации и необходимость точной передачи, защиту этого механизма против нарушающих влияний случайных внешних условий (шумов).
2. Необходимость стабильного, а в некоторых случаях автономного механизма трансформации наследственной информации в индивидуальном развитии.
3. Значение адекватной фенотипической информации в качестве условия контроля в биогеоценозе как над преобразованием кода наследственной информации, так и над эволюцией индивидуального развития.
4. Значение внешних факторов в качестве средств контроля признаков фенотипа и подразделение этих факторов на необходимые, или средства существования, и случайные (более или менее вредные), или шумы.
5. Значение структуры популяции и положения в ней отдельных вариантов для эффективного действия естественного отбора».
...В то же время авторы предисловия к сборнику статей Ивана Ивановича по кибернетическим вопросам биологии (1968) подчеркивают принципиальное значение его работ для развития дарвинизма: «Переводя теорию Дарвина на язык кибернетики, И. И. Шмальгаузен показал, что само преобразование органических форм закономерно осуществляется в рамках относительно стабильного механизма, лежащего на биогеоценотическом уровне организации жизни и действующего по статистическому принципу. Это и есть высший синтез идеи эволюции органических форм с идеей устойчивости вида и идеей постоянства геохимической функции жизни в биосфере. Так воедино оказались слитыми и вместе с тем поднятыми на новый современный уровень концепции Кювье, Дарвина и Вернадского».
...Уже находясь в больнице, Иван Иванович закончил писать книгу «Регуляция формообразования в индивидуальном развитии». Эта книга касается проблемы развития организма как целого, проанализированной И. И. еще в 30-е годы. Однако в ней проблема рассмотрена с позиций кибернетики (И. И. анализирует здесь только формообразовательные регуляции, оставляя в стороне физиологические). Он различает следующие принципы регулирования: «1. Развитие по программе, заданной наследственным материалом, т. е. внутренними факторами развития. 2. Развитие соответственно положению во внешней среде, т. е. в зависимости от внешних факторов. 3. Регуляция в собственном смысле, т. е. выправление уклонений и восстановление „нормальных“ соотношений при их нарушении. Последнее возможно лишь через посредство замкнутого цикла зависимостей, т. е. при наличии обратной связи между развивающейся частью и наследственной основой форм реагирования». Примером первого принципа развития является «мозаичное» или детерминированное развитие (асцидии, кольчатые черви, моллюски), которое обусловлено дифференциальным распределением различных цитоплазматических материалов яйца в процессе дробления, но и в этом случае возможны некоторые формообразовательные взаимодействия. Интересно, что у асцидий детерминированность развития сочетается с высокой способностью к регуляции у взрослых особей. Второй принцип наиболее ярко выражен у растений, хотя, как напоминает И. И., внешние факторы развития влияют на формообразование в той или иной степени у всех организмов. Наконец, в третьем случае унаследованная программа обладает сцособностью реагировать на изменения среды характерными для данного вида модификациями, лежащими в пределах его нормы реакций. Такая регуляция свойственна всем позвоночным животным и показана во второй главе книги на примере земноводных как наиболее изученных. Регуляцию с обратной связью И. И. считает эпигенетической надстройкой - результатом длительной эволюции организмов. Этот принцип регуляции включает в себя и оба первых типа прямой регуляции. Каждая система с обратной связью представляет собой замкнутый цикл. Такие циклы соединяются и охватываются циклами высшего порядка, образуя сложную самонастраивающуюся систему регуляции в организме.
…
Глава 10
Воспоминания современников
На заседании АН УССР по поводу 90-летия со дня рождения Ивана Ивановича выступила старейшая его ученица и сотрудница по Биологическому институту им. Ф. З. Омельченко Н. П. Бордзиловская. В переданном мне тексте выступления она пишет:
...20-е годы, когда Шмальгаузен появился в Киеве, были годами необыкновенного подъема, оживления научной жизни. Систематические семинары на кафедрах, посвященные широким вопросам, регулярные заседания Общества естествоиспытателей с интересными докладами всегда привлекали большое число научных работников разных специальностей. Между прочим, Иван Иванович был бессменным председателем Общества естествоиспытателей на протяжении почти всех лет его пребывания в Киеве. Сам Иван Иванович нередко выступал с докладами на заседаниях Общества - он тогда начал серию работ по проблемам роста.
...Вообще Иван Иванович любил всякое, так сказать, рукоделие. Например, он сам сконструировал маленький фотоаппарат для поездок. Сам сделал камеру, смонтировал соответствующие линзы. Этот аппарат великолепно работал, да и внешне не имел кустарного вида. И в лаборатории Иван Иванович легко включался во все технические дела; если видел, что кто-нибудь готовит инструментарий, он охотно принимал участие. Помню, как однажды перед Новым годом мы решили изготовить, выдуть стеклянные шары для елки. Елка тогда считалась религиозным пережитком, елочные игрушки не продавались. Вот мы и начали выдувать шары из стеклянных трубочек. Когда Иван Иванович увидел нашу «продукцию», он остался ею недоволен и сам принялся за дело. Надо отдать ему справедливость: его шары, действительно, оказались наилучшими.
…
Бывшая сотрудница Ивана Ивановича доктор биологических наук H. С. Лебедкина вспоминает:
...Летом 1961 г. Иван Иванович тяжко заболел - болезнь почек. После тяжелейшего состояния уремии, когда в течение почти двух месяцев он жил только на капельницах, положение несколько стабилизировалось. Но он остался лежачим больным, диета которого измерялась по граммам. До лета 1963 г. он лежал в больнице АН СССР, затем был выписан на два месяца, после чего опять попал в больницу в тяжелом состоянии и умер 7 октября 1963 г. За эти два года, находясь в тяжелейшем состоянии, понимая, что конец близок, Иван Иванович показал всем нам незабываемый пример величия и твердости духа. Он работал, торопясь закончить намеченное и написал за это время две книги: «Происхождение наземных позвоночных» и «Регуляция формообразования в индивидуальном развитии». Обе они вышли в свет уже после его смерти. Он писал лежа, на маленьких листках бумаги, почти без помарок. К вечеру к нему приезжал кто-нибудь из сотрудников, забирал написанное и отдавал перепечатанный вчерашний текст. Он по памяти называл фамилии нужных авторов, приблизительный год, и сотрудники - Т. П. Антипенкова, С. М. Эпштейн искали по библиотекам нужные работы. В то же время Иван Иванович давал консультации сотрудникам, интересовался ходом их работ, внимательно прочитывал их статьи. Даже осенью 1963 г. при катастрофическом ухудшении своего состояния он работал фактически почти до последнего дня».