Инопланетяне в классе:
фантастические существа
как инструмент в обучении биологии

Источник: The American Biology Teacher, 75 (4):257-261. 2013.

Рональд Алан Лопес Крус

Университет Атенео-де-Манила

Оригинал статьи на сайте Researchgate
Оригинал статьи в журнале

Перевод: П. И. Волков, 2020 г.

РЕЗЮМЕ

Существ из области научной фантастики и фэнтези можно использовать в качестве иллюстрации ключевых концепций и принципов в биологии. Эта статья описывает проект для курса общей зоологии университетского уровня, в котором студенты классифицируют, как минимум, до уровня типа, «животных» из вики-проекта «Пришельцы Вики» (Alien Species Wiki (2013)). Это онлайн-база данных существ из телевидения, фильмов, литературы и игр. Основными трудностями, с которыми столкнулись студенты, были чрезмерно фантастические способы гибридизации и применение механизмов классификации, основанных на реальной действительности, к вымышленным существам, но проект представляет собой полезное упражнение, раскрывающее творческие способности и знание диагностических особенностей, а также вызывающее восхищение от открытия новых, ранее необъяснимых типов физио-морфологии.

Ключевые слова: инопланетяне; научная фантастика; животные; таксономия; эволюция.

Эльфы и драконы из жанра фэнтези, инопланетяне из научной фантастики, вампиры и зомби из жанра ужасов приводили в трепет и очаровывали зрителей.

Феноменальный успех книг Дж. К. Роулинг о Гарри Поттере, фильмов «Властелин Колец» Питера Джексона и игры «Warcraft» компании Blizzard показал, что жанр фэнтези переживает значительный всплеск популярности во всех видах информационных ресурсов. В мирах, созданных для этих произведений и для других работ в жанре в фэнтези и родственных жанров, для научной фантастики и историй ужасов, на передний план выступают бесчисленные существа, населяющие эти миры. Эльфы и драконы из жанра фэнтези, инопланетяне из научной фантастики, вампиры и зомби из жанра ужасов приводили в трепет и очаровывали зрителей не только явной принадлежностью к иному миру, но и своей вымышленной физиологией. Поэтому неудивительно, что к таким публикациям, как книги о Гарри Поттере и «Спайдервик: Хроники», добавились полевые путеводители по обитателям соответствующих миров. Эпический научно-фантастический фильм «Аватар» Джеймса Кэмерона пошёл по похожему пути, когда была опубликована книга «Аватар: гид по выживанию для энтузиаста» (Avatar: An Activist Survival Guide), в которой обсуждается биология фауны и флоры Пандоры.

Эта тенденция совершенно не нова. В эпоху натуралистов-философов уже существовали трактаты о различных мифических существах вроде мантикоры, василиска и грифона, объясняющие их уникальную анатомию. Возможно, самый известный среди этих древних текстов – «Естественная история» Плиния Старшего. Конечно, преподаватели биологии могут взять пример из книги Плиния и воспользоваться огромным интересом, который многие студенты проявляют к чудищам, о которых читают, которых видят на экране, или с которыми сражаются для получения очков опыта. Помимо использования заинтересованности студентов, у изучения биологии фантастических существ есть три значительных преимущества. Во-первых, студенты могут расширить свой кругозор и оценить богатство «образцов» за рамками того, что они видят в лабораториях, или о чём читают в научных руководствах; они могут учиться и на популярной культуре тоже. Во-вторых, они получают возможность найти практическое применение своему творческому потенциалу и развить его. Маркс (Marks, 1978) привёл эти два фактора как преимущества использования научной фантастики при изучении биологии. В-третьих, они могут показать, насколько хорошо они усвоили основные биологические принципы, путём их применения к теоретическим анатомическим вариантам строения. Бикслер (Bixler, 2007) упоминает этот формат активного обучения как одно из преимуществ использования научной фантастики для преподавания эволюции.

* Автор говорит об английском варианте «Пришельцев Вики». В русском варианте страниц значительно меньше. Можно также порекомендовать дополнительно воспользоваться «Вукипедией» – Вики-проектом, посвящённым сериалу «Звёздные войны» и связанным источникам. В ней есть раздел, посвящённый животным вселенной «Звёздных войн». – прим. перев.

Здесь я представляю небольшой обучающий проект, который я сделал частью курса общей зоологии для студентов старших курсов. Он использует информацию из доступной онлайн базы данных видов инопланетян*, и проверяет, сколько материала студенты усвоили на уроках по систематике животных. В таблице 1 приводится перечень некоторых курсов по биологии и конкретных тем внутри них, при изучении которых можно получить пользу от использования существ из научной фантастики.

Общие сведения

Курсы сравнительной анатомии, по сути, представляют собой изучение эволюции структур и функций тела. Один из первых уроков обычно посвящён биологическому дизайну – биофизике и биомеханике форм животных из реального мира. Студенты в первую очередь узнают о возможностях и практических воплощениях типов биологических планов строения в условиях действия физических законов Земли. Например: почему гигантские животные вроде Годзиллы обладают невозможным строением? Почему слоны не могут летать? Основные рассматриваемые вопросы в этом отношении – это (1) закономерность отношения площади поверхности к объёму по мере того, как организм увеличивается в размерах, и (2) вес, который может сдвинуть с места и выдержать скелетная система. Хорошим примером, который можно было бы здесь привести, является песчаный червь с планеты Арракис из серии научно-фантастических книг «Дюна» Фрэнка Герберта. Утверждается, что песчаный червь 200-метровой длины должен обладать скелетной системой, состоящей из углеродных нанотрубок, чтобы она могла поддерживать его потрясающую воображение массу (Hechtel, 2008).

На уроке, посвящённом эволюции хордовых и позвоночных, студенты смогут увидеть, что морфология четвероногих, обладающих четырьмя конечностями – норма для ныне живущих позвоночных, а её происхождение следует искать в парных плавниках их лопастепёрых предков. В таком случае под вопросом оказывается осуществимость плана строения шестиногих животных («шестилапых») вроде пегасов, грифонов и драконов. Эволюционировали ли эти шестиногие существа от четвероногих предков? Составляют ли шестиногие существа монофилетическую группу? Здесь также можно стимулировать обсуждение более фантастических форм вроде кентавров.

Вопросы из области анатомии неизбежно затрагивают эволюцию этих уникальных видов, что, в свою очередь, ведёт к изучению их экологии. Использование примеров из популярной культуры было бы хорошей возможностью для преподавателей биологии предостеречь своих учеников от неверного понимания эволюции, что бывает довольно часто (Futuyma, 2009). Одна из самых существенных ошибок – представление эволюции в виде направленного процесса, стремящегося к какому-то совершенному плану строения (которым, как многие склонны думать, являемся мы, люди). Другая – то, что неупотребление особенности строения неизбежно приведёт в итоге к её утрате. Обе эти порочных интерпретации тонко задействованы в утверждении, что пролемур из «Аватара», этот примат, у которого две верхних пары конечностей (у него их шесть, как у многих представителей фауны Пандоры) не полностью слились, является эволюционным предшественником На'ви, обладающих четырьмя конечностями (Wilhelm & Mathison, 2009). Возможность этого существует, но следует указать на предлагаемое в данном случае упрощение. Видообразование – это особый аспект эволюции, который может значительно выиграть от примеров из области научной фантастики, и «Машина времени» Г. Дж. Уэллса с её элоями и морлоками представляет собой важнейший текст для этой цели (Bixler, 2007).

Экология организма оказывает влияние на его эволюционную судьбу. Виды, описанные в научно-фантастической литературе, несомненно, были сформированы своими уникальными окружающими средами – от физико-химических условий до других организмов, с которыми они сосуществуют. «Дюна», признанная одной из первых работ в области научной фантастики, широко включающей в свой сюжет экологию, в этом отношении представляет собой адекватный справочный материал. Более доступной и более знакомой нынешним студентам была бы Пандора из «Аватара» со своими биолюминесцентными растениями и жестоким хищничеством.

Более специализированный подход к организмам – это оценка их филогении с использованием в качестве основы виды, обитающие на Земле, и их филогенетические схемы. Определяя самые важные таксономические признаки у различных вымышленных видов, можно подтолкнуть студентов к предложению собственных схем классификации этих существ.

Таблица 1. Некоторые курсы и темы биологии со смежными вопросами.

Курс	Тема	Вопрос
Общая Биология	Происхождение жизни	Как могла зародиться жизнь в родном мире этого вида?
Общая Биология	Биологическое разнообразие	Куда можно было бы поместить этот вид в нашей схеме биологической классификации?
Сравнительная анатомия позвоночных	Биологический дизайн	Правдоподобно ли анатомическое строение вида в условиях физических законов Земли?
	Эволюция хордовых и позвоночных	К какой группе позвоночных принадлежит этот вид?
	Эволюция хордовых и позвоночных	Является ли план строения этого вида отклонением от типичного плана строения позвоночного?
	Эволюция систем органов	Как могла/и бы выглядеть система/ы органов данного вида, и как она/и могла/и бы работать?
Экология и эволюция	Экологические факторы как эволюционные силы	Какое влияние могла бы оказать экология этого вида на его эволюцию?
	Видообразование	Как смог этот вид развиться из предковых форм?
	Систематика	Где было бы место этого вида на существующей филогенетической схеме?
Генетика	Мутации	Какие генетические мутации могли бы сформировать уникальную анатомию этого вида?
Генетика	Генная инженерия	Какие методы генной инженерии (напр., сплайсинг, клонирование, и т.д.) использовались для создания этого вида?

Материалы и Методы

Цель этого проекта для занятий по общей зоологии состоит в том, чтобы проверить знание студентами таксономии животных, которую им преподавали до выполнения проекта. Студентам дали задание зайти на сайт Alien Species Wiki (2013) (http://aliens.wikia.com), который представляет собой доступную онлайн базу данных существ из научной фантастики в различных формах её источников. В настоящее время на сайте имеется свыше 1000 видов. Хотя они представляют различные биологические царства, беглый анализ покажет, что большинство видов здесь – животные. Группа учащихся выстраивает список животных в целях классификации. Проводя занятия по зоологии с двумя группами, насчитывающими в среднем по 27 студентов, я определил одной группе виды инопланетян, названия которых начинаются с букв от А до М, а другой группе – остальных. Потом каждая группа довольно равномерно распределила общее количество видов среди студентов.

Конечный результат проекта состоит из таблицы, показывающей выполненную классификацию (таблица 2), и круговой диаграммы, иллюстрирующий распределение видов среди признанных типов животных. Таблица должна включать следующую информацию: (1) название вида; (2) источник (то есть, книга, фильм, телевизионное шоу, и т. д.); (3) предположительная классификация (как минимум, до таксономического уровня типа); (4) обоснование классификации; и (5) имя студента, который классифицировал каждое из животных. Круговая диаграмма создаётся для того, чтобы продемонстрировать, какой тип больше всего представлен в базе данных. Хотя эта база данных далеко не полная, наблюдаемые тенденции могут давать хорошее указание на то, какой тип животных чаще всего изображается в жанре научной фантастики.

Из 1298 видов животных, с которыми работали две моих группы, 900 (69,3%) принадлежат к типу хордовых (Chordata), и фактически все они – из подтипа позвоночных (черепных) Vertebrata (Craniata); 207 (15,9%) – членистоногие, и 76 (5,9%) – моллюски. Интересно, что это три самых больших типа животных по количеству видов (Hickman et al., 2006). Оставшиеся 8,9% животных принадлежат к восьми другим крупным типам беспозвоночных, в частности, к Cnidaria (33, 2,5%) и Echinodermata (20, 1,5%), или же не классифицированы (9, 0,7%) из-за чрезвычайно запутанной морфологии. Вопрос, который можно было бы задать студентам в качестве завершающего момента синтеза – почему большинство видов в научной фантастике составляют хордовые или членистоногие. То факт, что гуманоидные позвоночные являются основным элементом научной фантастики, понятен из-за того, что мы легче ассоциируем себя с таким видом, и из-за более низкой стоимости их изображения в кино или на телевидении (Csicsery-Ronay, 2007).

Таблица 2. Некоторые примеры таблиц, составленных студентами.

Название инопланетянина	Источник	Тип	Подтип/Класс	Обоснование
(1) Ханонианский земляной угорь	“Star Trek” («Звёздный путь»)	Arthropoda	Myriapoda	«Они обладают суставчатыми придатками, а грудь покрыта толстым, похожим на панцирь экзоскелетом для защиты. Хотя они выглядят, как большие черви, у них есть ноги».
(2) Аганоф	«Звёздные войны»	Echinodermata	Asteroidea	«Имеются трубчатые ноги, используемые для ходьбы; признаки (нет ни головы, ни глаз, присутствуют радиальная симметрия и много рук)»
(3) Ядовитая пушка	Warhammer 20k	Arthropoda	–	«Есть видимые глоточные щели, с черепом, челюстью и парными придатками; есть эндоскелет и экзоскелет; есть дыхальца и специализированные суставчатые придатки; грызущее существо со специализированными ротовыми органами»
(4) Отродье Ктулху	«Хребты безумия»	Mollusca	Cephalopoda	«Голова похожа на осьминога»

Оценка результатов

После завершения проекта студентам предложили оценить его и оставить свои отзывы. Исследование оценили 20 человек (37%) при помощи соответствующих аккаунтов группы в Facebook. За ответы не давалось никаких поощрений вроде дополнительных баллов, потому что ответы были получены уже после выставления студентам итоговых оценок. В соответствии со шкалой Лайкерта студентов просили ответить, присвоив целое число баллов в пределах от 1 = «категорически не согласен» до 5 = «полностью согласен» следующим утверждениям: «проект доставил мне удовольствие» и «я считаю проект полезным». Средние оценки для утверждений составили 3,65 и 3,80 соответственно, и оценки обоих утверждений располагались в пределах от самой низкой – 2 до самой высокой – 5. Отзывы студентов показаны на рисунке 1.

В плане достижения познавательной цели, которая для студентов заключалась в применении приобретённого знания о таксономии животных, мини-проект оказался довольно успешным; средняя оценка для двух групп составила 88,4%, что эквивалентно B+ в схеме оценок нашего университета. Ошибки, снижавшие процент, возникали больше из-за отказа одной из групп следовать инструкциям, чем из-за ошибок в классификации. В той группе, средний балл которой составил 83,6% (B), в анализ было включено много видов инопланетян, которые были явно не животными (и которых сами студенты классифицировали как различные растительные формы жизни). Усвоение и понимание уроков, а также творческую интерпретацию усвоенных биологических принципов наглядно видно по обоснованиям, которые студенты дали своим классификациям, и четыре примера которых представлены в таблице 2.

Пример 1 – это классификация, которая включала более тщательную оценку доставшегося студенту существа. На страничке ханонианского земляного угря показано только изображение без сопровождающего описания. Несмотря на название животного и отсутствие характеристик, студент классифицировал его как членистоногое, а именно, как многоножку (таксон, включающий сороконожек и тысяченожек), из-за его панцирной и сегментированной внешности.

Классификация примера 2 – творческая. Запись в Wiki описывает аганофа как безголовое существо, которое, однако, ходит на многочисленных ногах, обособленных от больших конечностей, предположительно используемых животным для захвата пищи. Поверхностный осмотр прилагаемого изображения мог бы заставить подумать, что это странное безголовое ракообразное, но студент предпочёл интерпретировать многочисленные ходильные ноги как сходные с трубчатыми ножками, на которых передвигается типичное иглокожее вроде морской звезды. Отсутствие головы, вероятно, подтвердило основную диагностическую особенность, потому что именно этой особенностью иглокожие известны среди Bilateria.

Пример 3 – это явный пример ошибочной классификации. Собственное обоснование студента указывает на более логичную классификацию животного как хордового, многие представители которых также обладают суставчатыми придатками. Наличие экзоскелета и жвал – это недостаточно веское основание для классификации животного как членистоногого. Вместе с тем пример 4 – это слишком упрощённый подход, почти рефлекторное отнесение Отродья Ктулху к группе головоногих моллюсков просто потому, что «голова похожа на осьминога».

Оценки проставлялись соответствующим образом, хотя примеры вроде четвёртого не давали существенного снижения баллов из-за наличия в Wiki-проекте большого количества существ, которым была присвоена весьма очевидная таксономическая классификация (вроде тех, которые очень похожи на человека).

«Я в любом случае считаю его полезным, но среди всех этих инопланетян есть такие существа, которых было сложно поместить в какой-либо тип».
«Мини проект интересен, потому что он позволяет студентам выстроить связь между крутыми и знакомыми видами инопланетян и темами, которые мы усвоили на наших занятиях по общей зоологии».
«Я не получил от него удовольствия, потому что для меня это слишком чуждо и слишком нереалистично, и, возможно (без обид), слишком нестандартно. Предполагаю, что это была всего лишь проверка того, насколько хорошо мы знали, как классифицировать вид. И это, вероятно, было хорошим моментом. Именно поэтому я соглашаюсь, что он был полезен, потому что, имея в распоряжении лишь немногие особенности, мы прошли тест и попрактиковались в том, как их классифицировать. Являются ли инопланетяне животными, существуют ли инопланетяне вообще, и правильно ли нам будет классифицировать их в соответствии с типами внутри царства Animalia?»
«У меня просто нет уверенности в том, было ли это полезно, хотя думаю, было бы лучше, если бы нам позволили создать целое новое царство, или даже надцарство, потому что все они были слишком уж причудливыми и очень странными».
«Применять таксономические методологии к «инопланетным видам», которые мне встречались в разных видеоиграх и фильмах, было интересно. Единственная проблема заключается в том, что у некоторых видов инопланетян, включённых в список по данной нам ссылке, совсем нет wiki-страничек или относящейся к ним информации на самой wiki, поэтому иногда было трудно работать с видом, с которым раньше никто никогда не сталкивался».
«Хотя мини-проект действительно был интересен, у меня нет уверенности в том, насколько классификация инопланетных видов с предполагаемыми альтернативными эволюционными путями будет полезна для понимания таксономической системы, сформировавшейся, имея в качестве предпосылки земные пути эволюции. Возможно, если бы создание новых таксономических подразделений для классификации этих инопланетян поощрялось, этот проект смог бы стать более полезным в плане обучения».
«Он был полезен. Он заставил нас применять усвоенные уроки. И мне стали больше знакомы типы».
«Это определённо был новый и уникальный опыт. В действительности же, я никогда не задумывался о практической ценности этого проекта, поскольку здесь мы основываемся на вымышленных признаках. В основном я считал, что это будет лишь весёлое заключительное занятие в курсе лекций и нечто вроде «перерыва» среди обычных серьёзных и утомительных проектов».
«Мини-проект расширил мой кругозор в области биологии. Даже при том, что он состоял из несуществующих созданий, он действительно проверил мои навыки в таксономии».
«Распределение работы и обмен информацией между всеми участниками занятия были сложными и, вероятно, это должно осуществляться лучшим образом и более эффективно».
«Многие из инопланетян обладали смесью признаков различных типов, что делало классификацию более сложной».

Рисунок 1. Отзывы наших студентов о проекте.

Выводы

В свете увлечения многих студентов научной фантастикой в литературе, играх, кино и телевидении, существа из таких разнообразных источников могут быть очень полезными для иллюстрирования основных концепций и принципов в биологии. В частности, этот подход может принести большую пользу таксономии, потому что он позволяет студентам оценивать характеристики гипотетического организма и впоследствии классифицировать его на основе того, что они узнали об отличительных признаках разных таксонов. Доступные в Интернете базы данных вроде сайта Alien Species Wiki (2013) – это хорошая среда для такого рода обучения; выборка существ из произведений научной фантастики разнообразна и репрезентативна для многих таксонов. Студенты установили, что большой процент животных на сайте предположительно принадлежит к типу хордовых Chordata, подтипу позвоночных (черепных) Vertebrata (Craniata), что отчётливо свидетельствует о тенденции различных информационных ресурсов к использованию гуманоидных видов инопланетян. Последующее изучение может оценить, какие из крупных таксонов позвоночных (различные таксоны рыб, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие) лучше всего представлены среди них. Поверхностный обзор данных, представленный одной из групп в отношении их позвоночных, наводит на мысль о том, что чаще всего наблюдаются млекопитающие и рептилии.

По оценкам студентов можно сказать, что проект в целом доставляет удовольствие и кажется полезным, но основные препятствия для его ещё более положительного восприятия – это сложности (1) классификации с научной точки зрения животных с неправдоподобными комбинациями признаков, специфичных для разных таксонов, и (2) обоснование классификация вымышленных видов с использованием объектов реального мира и земных концепций и принципов. Несколько студентов дополнительно отметили, что они могли бы оценить проект выше, если бы для его завершения им было выделено больше времени; они ознакомились с проектом примерно за 3 недели до конца семестра.

Хотя проект в целом оказался успешным в плане достижения его обучающих целей, я рекомендую, приступать к нему непосредственно перед началом занятий по таксономии животных, и разрешить студентам исследовать возможность создания собственных таксонов с соответствующим обоснованием. Также важно было бы настроить студентов воспринимать проект ещё и как упражнение по развитию творческого потенциала, а не только биологических знаний. Разъясните им, что профессиональные биологи сталкиваются с почти такими же сложностями, когда открывают на Земле ранее неизвестные причудливые организмы, словно бросающие вызов известным схемам классификации.

Ссылки

Alien Species Wiki. (2013). [Online.] Available at http://aliens.wikia.com. Last accessed March 5, 2013.
Bixler, A. (2007). Teaching evolution with the aid of science fiction. American Biology Teacher, 69, 337–339.
Csicsery-Ronay, I., Jr. (2007). Some things we know about aliens. Yearbook of English Studies, 37, 1–23.
Futuyma, D. (2009). Evolution, 2nd Ed. Sunderland, MA: Sinauer Associates.
Hechtel, S. (2008). The biology of the sandworm. In K.R. Grazier (Ed.), The Science of Dune. Dallas, TX: BenBella Books, Inc.
Hickman, C.P., Jr., Roberts, L.S., Larson, A., I’Anson, H. & Eisenhour, D.J. (2006). Integrated Principles of Zoology, 13th Ed. New York, NY: McGraw-Hill.
Marks, G.H. (1978). Teaching biology with science fiction. American Biology Teacher, 40, 275–279.
Wilhelm, M. & Mathison, D. (2009). James Cameron’s Avatar: An Activist Survival Guide. New York, NY: HarperCollins.

Инопланетяне в классе: фантастические существа как инструмент в обучении биологии