Подножка от Невидимой Ноги. Колонка в КомпьютерреOnline #59

Донелла Медоуз (1941-2001)

Вона ж була основним автором роботи "За межами зростання", що вийшла через 20 років. Доповідь "Межі зростання. 30 років по тому", що з'явилася в 2004 році, вийшла вже після її смерті.

Під час створення другої з "Меж" Донелла Медоуз написала чернетку популярного тексту, що вводить у курс системного мислення. Багато років він ходив серед її колег у вигляді роздруківок. Після смерті Донелли її послідовники довели цю книгу до виходу у світ. Вичерпати феєрверк ідей із цього джерела я не зможу і тут обговорю лише один аспект.

Те, про що я розповідатиму, пов'язане з двома системними принципами. Перший - цілепокладання. "Найменш явна частина системи - її призначення або мета - справляє визначальний вплив на поведінку системи". Другий - ієрархічність. Системи складаються з підсистем, які самі є системами.

Системною мовою можна сказати, що "невидима рука", яка захопила Сміта, згадана в епіграфі, пов'язана з тим, що досягнення мети підсистем (окремих економічних гравців) сприяє успіху системи в цілому (економіки). На жаль, не всі системи влаштовані так вдало.

Медоуз наводить серію прикладів, коли "...люди, діючи раціонально для досягнення найкращих короткострокових результатів, у результаті отримують щось, що не радує нікого <...> Рибалки виловлюють надто багато риби і тим підривають джерело власного добробуту <...> Найбідніші верстви населення народжують на світ стільки дітей, що не можуть їх виростити".

Пам'ятаєте позаминулу колонку про горизонт планування? Приклади Медоуз можна розглядати і як сумні наслідки звуження горизонту планування. Із її книги я дізнався дотепну назву для цього феномену.

"Причину всього цього Герман Дейлі, економіст Світового банку, влучно назвав "невидимою ногою", а науково те саме явище називається обмеженою раціональністю - цей термін увів Герберт Саймон, лауреат Нобелівської премії з економіки".

Отже, "невидима нога" - наслідок звуженого горизонту планування. Але звуження це може бути не лише таким, що стосується часу. Головна його причина - нерозуміння функціонування вищестоящої системи. На рівні рибалок усе просто: "більше ловиш - більше риби". Парадоксальну реакцію "більше ловиш - менше риби" забезпечує вищестояща система: екосистема, частинами якої є і риба, і її споживачі. Невидима нога ховається не в неосяжному майбутньому, а у взаємозв'язках усередині системи. Невидима нога - наслідок субоптимізації, переважання цілей підсистеми над цілями системи.

Субоптимізацію я вже згадував у попередній колонці, коли говорив про те, що боротьба за престиж серед олігархів шкодить економіці країни. Але тут я хочу докладно розповісти про приклад субоптимізації (і невидимої ноги), у якому немає жодного раціонального планування і чітко видно конфлікт системи і її підсистеми.

Скоро десять років, як я займаюся проблемою гібридизації зелених жаб: ставкової (Pelophylax lessonae) і озерної (Pelophylax ridibundus). Як і люди, ці жаби мають по два геноми - комплекти хромосом: один від матері, інший - від батька. Геноми ставкової жаби позначаються L (за першою літерою видової назви), озерної - R. Далі я називатиму цих жаб просто LL і RR.

Представники цих видів можуть схрещуватися, продукуючи гібриди: LL×RR→LR. Особини LR називаються їстівними жабами (Pelophylax esculentus) і мають цілу низку дивовижних особливостей. Перша з них полягає в тому, що вони не передають своїм нащадкам суміш материнського і батьківського геномів, тобто якесь поєднання фрагментів L і R. У типовому для них випадку вони передають або геном R (так частіше буває в Західній Європі, або L (що типово для нашого регіону). Наш варіант пояснений на схемі.

Один з типових варіантів відтворення гібридів зелених жаб. У першому показаному на малюнку схрещуванні з'являються міжвидові гібриди. У всіх наступних вони відтворюють самі себе при схрещуванні з представниками одного з батьківських видів

Так-так, розумію, що схема непроста. У ній важливо те, що при схрещуванні гібридів з особинами батьківського виду все потомство складається з гібридів. Щоб цей процес міг тривати необмежено довго, гібриди і представники батьківського виду мають жити разом. Саме такі популяційні системи (популяціями їх не назвеш, адже всі особини в популяціях належать до одного виду) населяють ставки в районі, де я живу.

Нерестовий казан зелених жаб, що міститься прямо в межах міста Харкова. Самці RR мають темні резонатори, LR - світлі

А взагалі-то на попередній схемі показаний ще досить простий випадок. У зелених жаб є і гібриди з трьома наборами хромосом (їхнє відтворення згадувалося в цій колонці), і ще складніші популяційні системи. Докладніші відомості про цей гібридогенний комплекс є тут - в оглядовій статті, яку ми з моїм російським колегою публікували в журналі "Природа".

Одне з перших питань, що виникає в біологів, коли вони бачать якийсь складний феномен: "Навіщо?" Якщо в гібридних жаб розвинувся складний і незвичайний механізм відтворення, він мав підтримуватися добором. Раз так, гібриди в чомусь виявилися більш пристосованими, ніж батьківські види.

Остаточної відповіді на це питання немає ні в мене, ні в когось іншого. Очевидно, що гібридні жаби екологічно пластичніші за батьківські види. У них може відбуватися міжвидова рекомбінація - перенесення генетичної інформації від виду до виду і пошук оптимальних поєднань спадкових задатків. Використовуючи один з батьківських видів, вони можуть розселятися туди, де первинна міжвидова гібридизація неможлива. Так, у басейні Сіверського Дінця, де розташований Харків, узагалі відсутні жаби LL. Чому?

Повної відповіді на це питання немає. Особини LL безперервно виникають при схрещуванні гібридів один з одним і закономірно гинуть, не залишаючи потомства. Це якось пов'язано зі змінами, яких зазнає геном L під час передачі з покоління в покоління. Але якось геном L у басейн Сіверського Дінця все ж потрапив. Або особини LL у басейні Сіверського Дінця колись були, а потім зникли (наприклад, були витіснені гібридами), або їх там не було ніколи, а геном L туди принесли особини LR.

У популяційних системах, про які я розповідаю, особини відсутнього батьківського виду виявляються нежиттєздатними

Давайте уважніше розглянемо відносно просту популяційну систему, таку, як на відео. У ній є особини RR і гібриди, (L)R. Те, що геном L взято в дужки, показує, що саме він передається потомству клонально, без змін. Тут можливі три типи схрещувань: RR×RR→RR; (L)R×RR→(L)R; (L)R×(L)R→LL→†. Ви зрозуміли, до чого це призводить? Якщо розмноженню гібридів не перешкоджають жодні додаткові чинники, їхня частка в популяційній системі неминуче зростає, а після того, як вони витісняють особин батьківського виду, популяційна система гине.

Я вже писав про Іськів став у зв'язку з жабами, що його населяють. Жаби на ньому теж цікаві. У 1995-1996 році тут побував батрахолог із Тамбова Георгій Лада (він, до речі, захистив цього тижня докторську - вітаю!). Він знайшов тут чисту популяцію гібридних жаб, деякі з яких, імовірно, передавали геноми L, а інші - геноми R. У 2000 році цей став спустили, а в 2001-2002 почали відновлювати. Імовірно, у місцевій популяційній системі загубилася більшість клональних геномів і лишився тільки один їхній тип.

До чого це призвело, ми бачили в 2006 році. Поверхня ставу була вкрита сотнями надривно співаючих гібридних самців. Місцевих самок не було. З інших водойм до ставу іноді підходили поодинокі самки, в основному - RR.

Стать у жаб успадковується приблизно так само, як у людей. Позначимо геном із жіночою статевою хромосомою значком ^x, а з чоловічою - ^y. Більшість схрещувань в Іськовому ставу були такими: ♀^xR^xR × ♂(^yL)^xR → ♂(^yL)^xR.

Якщо гібридні жаби розмножуватимуться успішніше, ніж особини батьківського виду, популяційна система може, як в Іськовому ставу, опинитися на межі вимирання!

При схрещуванні гібридних самців з найімовірнішими в тих умовах самками все потомство знову складалося з гібридних самців! Популяційній системі загрожувала загибель.

На щастя, Іськову ставу пощастило. Через кілька років там з'явилися й інші гібридні жаби. Зараз популяційна система на ньому відновлюється; я сподіваюся, що ми відстежимо траєкторію її змін найближчими роками.

За допомогою моделей (на кшталт описаних тут) можна побачити, яка доля загрожувала Іськовому ставу.

Моделювання динаміки складу популяційної системи зелених жаб. У популяцію батьківського виду потрапили гібриди, які розмножувалися так успішно, що витіснили всіх представників батьківського виду і вимерли й самі разом із загибеллю популяційної системи

Як бачите, надто добре - теж погано. Щойно чисельність гібридних жаб у моделі рвонула вгору, вона отримала підніжку від невидимої ноги. Через вісімдесят з невеликим років модельна популяційна система зникла.

Я закінчую опис жаб'ячого прикладу. Як ви розумієте, Невидима Нога ставить підніжки найрізноманітнішим системам. А ось ще приклад навскидку: уривок цитати з тексту Юлії Латиніної: "...люди, які працюють в органах і не просто нічого не роблять, а які займаються тим, що зменшують внутрішній валовий продукт країни, які для того, щоб отримати 1 долар хабара, завдають 20 доларів збитків". Невидима Нога працює і там.

Що визначає, чи відчує система Невидиму Руку або Невидиму Ногу? Механізми її цілепокладання і структурні зв'язки у вищестоящій системі.

Простий приклад. Один керівник прагне вирощувати компетентних співробітників і наступників. Йому допоможе Невидима Рука. Інший, майже такий самий, зачищає простір навколо себе від реальних і потенційних конкурентів, оточуючи себе тими, на тлі кого добре виглядає сам. Рано чи пізно його (або його справу) наздожене Невидима Нога. Так-так, горизонт планування, і часовий, і ієрархічний, проявляється і тут. Невидима Рука діє там, де цілі системи і її підсистем узгоджені, Невидима Нога - там, де оптимізація підсистем суперечить оптимізації системи.

Тож випиймо за те, щоб нас оточували Невидимі Руки, а не Невидимі Ноги!