Ричард Докинз

Слепой часовщик. Как эволюция доказывает отсутствие замысла во Вселенной

Моим родителям

RICHARD DAWKINS

THE BLIND WATCHMAKER. WHY THE EVIDENCE OF EVOLUTION REVEALS A UNIVERSE WITHOUT DESIGN

© Richard Dawkins, 1996, 1987, 1986. All rights reserved

© А. Гопко, перевод на русский язык, 2015

© Liz Pyle, иллюстрации

© Е. Наймарк, предисловие, 2015

© Фонд Дмитрия Зимина “Династия”, издание на русском языке, 2015

© А. Бондаренко, оформление, 2015

© ООО “Издательство АСТ”, 2015

Издательство CORPUS ®

Безупречная четкость

Предисловие к русскому изданию

Перед вами одна из самых знаменитых книг Ричарда Докинза “Слепой часовщик”. Книга была написана в середине 1980-х годов, прекрасно известна всем, кто хоть как-то интересовался эволюцией мироздания, была переведена на многие языки, получила несколько солидных премий, завоевала… признана… удостоена и пр., и пр. Поэтому нет сомнений, что читатель держит в руках стоящую книгу. Может возникнуть другой вопрос: не является ли книга Докинза анахронизмом, будет ли она интересна и полезна современному русскому читателю?

С тех пор как был написан оригинал, прошло около 30 лет. Для современной биологии это весьма большой срок. Так, в научных работах редки ссылки на статьи 1990-х годов, а уж 1980-е стали почти ископаемыми (правда, полезными); хорошим тоном считаются ссылки на работы последних двух-трех лет, не более. И дело тут не в отсутствии уважения к авторам пенсионного возраста, а в том, что биология за это время стала совсем другой, с другими методами и задачами. Вспомним, что во время написания “Слепого часовщика” умели различать хромосомы, картировать отдельные гены на них; теперь масштаб генетического разрешения — это отдельные нуклеотиды, составляющие гены со всеми их интронами и экзонами. Вспомним, что слепому часовщику было известно очень небольшое разнообразие мягкотелых ископаемых древности — теперь же это излюбленный материал в работе палеонтологов, именно на его основе реконструируются древнейшие этапы жизни; более того, мы вовсю разбираемся с археями, целым царством (точнее, доменом), с которым часовщик только успел познакомиться. Слепой часовщик оперировал линнеевскими морфологическими таксонами, присматриваясь осторожно к кладистике, вдохновленный возможностями первых, довольно задумчивых персональных компьютеров. Сегодня за секунды строятся эволюционные деревья на основе аминокислотных или нуклеотидных последовательностей отдельных белков, генов, целых геномов. Иными словами, “Слепой часовщик” был адресован тому, позавчерашнему читателю с позавчерашними вопросами, и более того, воспитанному в традициях западной науки.

Но все дело в том, что книга поднимает сложные и важные проблемы, актуальные до сих пор. Мы продолжаем рассуждать в рамках все той же парадигмы — эволюционного развития живого, а она столь же необходима современной биологии, как и 30 лет назад. Эволюционная биология продолжает рассматривать те же вопросы, что и прежде, порой находя неожиданно новые подходы. Именно эти насущнейшие вопросы эволюционной биологии предлагаются вниманию читателя.

Что мы понимаем под сложным объектом, сложностью вообще и почему нас должно интересовать определение сложности? Как понимать “случайность” в работе естественного отбора и так ли случайна эта случайность? Это ключевые вопросы первых двух глав. Нужно отметить, что случайность изменений в качестве сырого материала для естественного отбора вызывает наибольшие психологические трудности для восприятия эволюционной концепции в целом. Докинз решительно и остроумно помогает отделить реальные (научные) трудности от психологических, направляя мысль в содержательное русло.

Глава 3 отправляет нас в страну смоделированных биоморф, и там мы узнаем, на что способны долгие (НЕМЫСЛИМО долгие) пошаговые изменения. Как выясняется, почти на все. Так что пусть читателя не смущает примитивность докинзовских первых моделей (наш искушенный читатель знает, что за 30 лет научились моделировать и аккуратнее, и реалистичнее, и гораздо, гораздо быстрее). Урок все же поучителен — невидимые микромасштабные изменения способны на чудеса невероятного. Даже камни проползают по пустыне сотни метров, ежедневно толкаемые слабейшим трением тонкого утреннего льда!

В 4-й главе мы вместе с автором задумываемся об эволюционных маршрутах — случайны ли они или предопределены тем или иным образом? Докинз приводит интересные примеры конвергентной эволюции, которая строит сходные формы и приспособления из разного (неродственного) подручного материала. Но сегодняшний читатель имеет прекрасную возможность детальнее и глубже взглянуть на это явление — с позиций генетических механизмов конвергенции. Тридцать лет назад конвергенция виделась как конечное число возможных морфологических сочетаний, речи не было о ее генетической базе. Современные генетики нашли примеры разных конвергенций: и тех, которые возникли за счет сходных генетических изменений из-за ограниченного числа возможных жизнеспособных генетических комбинаций, но также возникших за счет разных генетических изменений вследствие, напротив, большого выбора возможных комбинаций. Стоит восхититься решительностью прежних эволюционистов, взявшихся за столь сложное явление. Имеет огромное значение, что Докинз показал его важность для всей конструкции эволюционной теории, встроив конвергенцию в общий ее скелет. Конвергенция, между прочим, неизменно выявляется на самых ранных стадиях становления крупных групп животных и растений, так что мимо нее теперь никак не пройти эволюционисту.

В чем отличие биологического размножения от формирования неживых объектов (глава 5)? Не правда ли, это почти философский, вневременной вопрос. Но если к нему присоединить очевидное продолжение: “Как оно вообще могло возникнуть в природе?”, то он приобретает естественно-научный оттенок и становится принципиально решаемым. Докинз обрисовывает тот этап научного поиска, когда предлагались первые содержательные подходы к поискам ответа. Об этом непременно стоит напомнить даже и тем, кто уже знает, какие из этих подходов дали результат, а какие нет и какие биохимические игроки оказались ключевыми для появления эффективной репликации.

Как создается в природе скоординированная сложность, изящно подлаженные друг к другу свойства (главы 6 и 7)? Классические механизмы, призванные это объяснить, найдутся во всех учебниках. Но сочетание их блестящего изложения и сильных примеров встретишь только здесь, в “Слепом часовщике”.

Для нас сегодняшних будет интересна и поучительна 9-я глава. В ней эмоционально и довольно-таки непоследовательно (с точки зрения неподготовленного читателя) излагается критика теории прерывистого равновесия. Нас учили, что теория прерывистого равновесия объясняет, как виды появляются за счет изолирующих барьеров, аллопатрически, и что скорость эволюции вида в разных частях ареала и в разное время не остается постоянной, иногда эволюция идет очень быстро, иногда медленно, быстрые изменения трудно отследить по палеонтологической летописи; новый вид, появившись где-то на краю ареала старого вида, может быстро его сменить. Эта теория изначально базировалась на тщательнейше проработанном примере эволюции глаз у представителей одного любопытного рода трилобитов Phacops. Позже появилось множество других, не менее интересных примеров, подтверждающих эту теорию. Что же в этой теории так расстроило Докинза? Имея базовую информацию о теории прерывистого равновесия, мы не можем этого понять. И Докинз нам этого не объясняет, потому что и у него, и у англоязычных читателей в 1980-е годы была другая базовая информация. Ее можно реконструировать по некоторым абзацам главы (или прочитать в интернете). Теория прерывистого равновесия утверждает неравномерность темпов эволюции. Это утверждение было интерпретировано не слишком продуманными популярными статьями в СМИ так, что концепция медленных постепенных эволюционных изменений неверна, поэтому ДАРВИН БЫЛ НЕПРАВ! СМИ подняли шумиху по этому поводу, договорившись до того, что теория Дарвина опровергнута. Тихие одиночные голоса ученых (не стоит смешивать масштабы микро— и макропроцессов, прерывистое равновесие — это о палеонтологии, а не о генетике и т. д.), утонули в мощном потоке громогласных газет, радио— и телепередач. Эмоциональный голос Докинза со страниц “Слепого часовщика” прозвучал решительно и громко. Но, чтобы сделать его убедительнее, пришлось принизить значение концепции прерывистого равновесия на фоне общей теории эволюции. Мол, для всей теории прерывистое равновесие — это так, ерунда, небольшой кусочек мозаики. Возможно, с позиций масштаба эволюционной теории так и есть, но подобное уничижение может привести к другой крайности — отрицанию или недооценке прерывистого равновесия. Для русского читателя, который совершенно не знаком с теми полузабытыми баталиями между западными СМИ и эволюционистами по поводу прерывистого равновесия, такая возможность совсем не исключена — в особенности с учетом докинзовского авторитета. Между тем прерывистое равновесие — это полезный инструмент, объясняющий обширный круг эволюционных явлений. У нас уже имеется свой собственный печальный опыт дискредитации истинных и полезных фактов, якобы противечащих утверждению о постепенности эволюционных изменений. В годы лысенковщины критики вменяли в вину Н. И. Вавилову отрицание дарвинизма за (кто бы мог сейчас подумать!) гомологические ряды. По мнению оппозиции, дискретность изменчивости наследуемых признаков противоречила идее постепенных мельчайших, не видимых глазу изменений. Как сложилась судьба “антидарвиниста” Вавилова, нам прекрасно известно. Из этих двух примеров — для нас в первую очередь Вавилова, а для западной школы — теории прерывистого равновесия очевидно, насколько опасно для науки смешивать или даже заменять осмысленное содержание яркими лозунгами или сиюминутными целями СМИ или политиков.

Ну и наконец, последняя, 11-я глава разбирает возможные альтернативные теории становления сложных и разнообразных живых существ. Скажете, за 30 лет люди поумнели, поняли, что критика дарвиновской эволюции строилась на незнании фактов и на ложных философских посылах, а теперь-то все наконец разъяснилось? Нет, эта глава исключительно актуальна и сегодня. Аргументация антидарвинистов все та же, факты, которыми они оперируют, — те же, философия неизменна. Поэтому ясно, что дело тут не в недостатке информации, а в чем-то более существенном для человеческой натуры. Что же, Докинз блестяще разъясняет схемы идеологий своих оппонентов и предлагает остроумные практические приемы, как нельзя более востребованные в современном обществе.

Сегодня, приступая к “Часовщику”, важно осознавать, в чем основное его достоинство, та суть, которая позволяет смело назвать книгу нужной и современной. Это ясно очерченные проблемы, в рамках которых вопросы поставлены исключительно четко. Эта безупречная четкость подбадривает разум, вселяет надежду, что ответы имеются даже на самые трудные вопросы. Ответы на них могут быть какими угодно — устаревшими или ошибочными либо, напротив, содержательными и провидческими, — они, безусловно, интригующи (ради них, собственно, и написана книга), но не принципиальны. Ответы будут видоизменяться, углубляться, расширяться вместе с самой биологией, а вот вопросы останутся теми же, приобретая по мере поступления информации новые смысловые оттенки.

Остается лишь позавидовать тем, кто приступает к этой книге: им предстоит захватывающее интеллектуальное приключение, к тому же русский перевод передает выразительную легкость оригинального стиля, что тоже будет немало способствовать удовольствию.

Елена Наймарк, доктор биологических наук

Предисловие

Эта книга написана в твердом убеждении, что наше с вами существование некогда представляло собой величайшую из тайн, но больше таковой не является, поскольку тайна разгадана. Разгадали ее Дарвин и Уоллес, пусть даже мы еще будем в течение некоторого времени добавлять примечания и уточнения к найденной ими отгадке. Я взялся за написание этой книги, потому что был удивлен, узнав, какое множество людей, по-видимому, ничего не подозревают не только о существовании элегантного и красивого решения наисложнейшей из задач, но и зачастую, как это ни невероятно, о наличии задачи как таковой!

Речь идет о феномене сложного устройства. Мой компьютер, с помощью которого я пишу эти слова, вмещает около 64 килобайт (один байт соответствует одному печатному знаку). Компьютер был специально разработан и осознанно изготовлен. Ваш мозг, с помощью которого вы понимаете мои слова, — это сеть, состоящая из нескольких десятков миллионов килонейронов. Почти каждая нервная клетка из этих миллиардов имеет более тысячи “электропроводов”, соединяющих ее с другими нейронами. Более того, если перейти на молекулярно-генетический уровень, то каждая из более чем триллиона клеток организма содержит примерно в тысячу раз больше точно закодированной цифровой информации, чем весь мой компьютер. Сложность живых организмов сопоставима с изящной рациональностью их внешнего строения. Если кому-то не очевидно, что такое обилие сложности просто криком кричит, требуя объяснения, тогда я сдаюсь. Впрочем, поразмыслив, не сдаюсь, ведь одна из задач этой книги — передать хотя бы часть изумления сложностью живых организмов тем, кто прежде ее не замечал. Но, после того как я вас заинтригую, моей следующей задачей будет рассеять тайну, дав ей объяснение.

Объяснение — непростое искусство. Объяснять можно так, что читателю будут понятны слова, или так, что он прочувствует предмет нутром. Чтобы добиться последнего, иногда недостаточно просто выложить голые факты. Порой приходится становиться адвокатом и перенимать адвокатские приемы. В отличие от других книг по дарвинизму, многие из которых великолепно написаны, информативны и, безусловно, стоят прочтения, эта книга — не бесстрастный научный трактат. Она далека от непредвзятости и, должен сознаться, местами написана с таким пылом, который в профессиональном научном журнале сочли бы неуместным. Разумеется, ее назначение — просвещать, но, помимо этого, еще и убеждать и даже — ведь нет никакой самонадеянности в том, чтобы четко обозначить свои цели, — вдохновлять. Я хочу поразить читателя тем, какой на первый взгляд леденящей душу тайной является наше существование, и в то же время передать ему всю радость от осознания того факта, что у тайны этой имеется элегантное объяснение, вполне нам доступное. Вдобавок мне хотелось бы убедить читателя не только в том, что дарвинистский взгляд на мир оказался верным, но и в том, что это единственная из известных теорий, которая в принципе способна прояснить тайну нашего существования, что делает эту теорию вдвойне убедительной. Мы можем обоснованно полагать, что дарвиновское учение справедливо не только для нашей планеты, но и для любой точки во вселенной, где только будет обнаружена жизнь.

Но прошу не путать меня с профессиональными адвокатами в одном отношении. Юристам и политикам платят за то, что они предоставляют свой ораторский пыл и красноречие в пользование тому человеку или той стороне, чьих взглядов они внутренне могут и не разделять. Я никогда так не делал и делать не буду. Я могу быть не прав, но к истине отношусь трепетно и никогда не буду говорить того, что не считаю верным сам. Помню свое потрясение, когда я посетил дискуссионный клуб одного университета, где проводились дебаты с креационистами. На ужине после дебатов мне отвели место возле молоденькой женщины, которая только что произнесла относительно убедительную речь в защиту креационизма. Она явно не могла быть креационисткой, и потому я попросил ее сознаться, зачем она это сделала. Она откровенно сообщила мне, что просто-напросто тренировалась в умении вести дискуссию и сочла более сложным и полезным упражнением выступить в защиту той точки зрения, которую не разделяет. Известно, что в университетских дискуссионных клубах распространена практика, когда спорщикам попросту сообщается, на чьей стороне они будут выступать. Их собственные убеждения в расчет не идут. Я в свое время немало потрудился на неприятном поприще публичных дискуссий, поскольку верил в правоту тех утверждений, которые меня просили поддерживать. Но, выяснив, что для членов дискуссионных клубов эти утверждения — всего лишь повод поиграть, я решил отклонять все последующие приглашения на подобные мероприятия, поощряющие неискреннюю пропаганду в тех спорных вопросах, где на карту поставлена научная истина.

По причинам, не вполне мне ясным, дарвинизм нуждается в защите больше, чем аналогичным образом установленные истины из других областей науки. Многие из нас не имеют никакого представления о квантовой теории или о специальной и общей теориях относительности, но само по себе это же не заставляет нас отрицать эти теории! А дарвинизм, в отличие, к примеру, от “эйнштейнизма”, как будто бы считается законной добычей для критиков с любым уровнем невежества. Мне кажется, что одну из проблем дарвинизма верно подметил Жак Моно: каждый думает, что понимает его. Эта теория и в самом деле замечательно проста: на фоне почти всего, что есть в физике и математике, она как будто доступна даже ребенку. Если кратко, то она состоит в том, что неслучайное размножение в сочетании с наследственной изменчивостью приводит к таким последствиям, которые, если времени для их накопления достаточно, оказываются весьма далеко идущими. Но у нас есть все основания считать такую простоту обманчивой. Насколько бы простой эта теория ни казалась, не будем забывать, что впервые до нее додумались только Дарвин и Уоллес в середине XIX столетия, через 200 лет после “Начал” Ньютона и через 2 тыс. лет после того, как Эратосфен вычислил размер Земли. Как могло случиться, что эта простейшая мысль не пришла в голову ни одному из мыслителей такого масштаба, как Ньютон, Галилей, Декарт, Лейбниц, Юм или Аристотель? Почему она была вынуждена дожидаться двух натуралистов викторианской эпохи? Что было не так с философами и математиками, которые упорно отказывались ее замечать? И почему столь могущественная идея до сих пор c таким трудом укладывается в массовом сознании?

Как будто человеческий мозг был специально устроен таким образом, чтобы неверно понимать дарвинизм и находить его неправдоподобным. Взять хотя бы проблему “случая”, зачастую усугбляемую эпитетом “слепой”. Подавляющее большинство нападок на дарвинизм исходят от людей, которые с прямо-таки неприличным упорством держатся за ошибочную точку зрения, будто в дарвиновской теории речь идет только о шальной случайности и ни о чем более. А поскольку сложное устройство живых существ — это воплощенная антитеза случайности, то, приравняв дарвинизм к случайности, нетрудно отмести его вовсе! Одной из моих задач будет разрушить устойчивый миф, что дарвинизм — это теория “случая”. Другая причина, в силу которой мы предрасположены не верить Дарвину, кроется, возможно, в том, что наши мозги устроены так, чтобы иметь дело с событиями, происходящими в совершенно иных временных масштабах, чем те, что характерны для эволюционных преобразований. Мы хорошо оснащены для восприятия процессов, длящихся секунды, минуты, годы, самое большее — десятилетия. Дарвинизм же — это теория о накопительных процессах, настолько медленных, что для их завершения требуются тысячи и миллионы десятилетий. По отношению к величинам такого порядка все наши интуитивные представления о том, что возможно, а что нет, оказываются неверными. Наш тонко настроенный аппарат скептицизма и личная теория вероятностей при расширении границ дают осечку, поскольку они были отлажены (эволюцией, как это ни забавно), чтобы эффективно функционировать в пределах срока жизни, длящейся несколько десятков лет. Чтобы вырваться из тюрьмы привычных временны´х рамок, воображение должно как следует поработать. И я ему в этом посодействую.

Третья причина, из-за которой наши мозги не расположены к дарвинизму, в том, что мы сами — превосходные творцы. Наш мир переполнен шедеврами инженерной мысли и произведениями искусства. Мы твердо приучены к тому, что сложное и изящное устройство свидетельствует о заранее пробдуманном хитроумном замысле. Это, возможно, наиболее веская причина для свойственной большинству когда-либо живших на свете людей веры в ту или иную форму сверхъестественного божества. Дарвину и Уоллесу потребовался грандиозный рывок воображения, чтобы вопреки всякой интуиции увидеть и другой способ (гораздо более правдоподобный, стоит лишь понять его), которым сложное устройство может возникать из первозданной простоты. Рывок настолько значительный, что и сегодня многие не решаются его сделать. Главная задача данной книги — помочь читателю совершить этот рывок.

Само собой, любой автор надеется, что влияние его книг будет долговременным, а не мимолетным. Однако любому защитнику своей точки зрения приходится не только излагать ее непреходящие аспекты, но и отвечать своим современникам, защищающим другие точки зрения — противоположные или кажущиеся таковыми. Существует опасность, что некоторые из таких дискуссий, какими бы острыми ни были они сейчас, спустя десятилетия будут выглядеть безбожно устаревшими. Нередко отмечают тот парадокс, что первое издание “Происхождения видов” убедительнее, чем шестое. Это связано с тем, что Дарвин чувствовал себя обязанным отвечать в последующих изданиях своей книги на современную ему критику, которая теперь кажется до такой степени неуместной, что ответы на нее только затрудняют понимание, а порой даже вводят в заблуждение. И все же соблазну проигнорировать те злободневные нападки, которые считаешь пустой данью моде, поддаваться нельзя — из соображений вежливости по отношению не столько к самим критикам, сколько к их читателям, которые в противном случае останутся сбитыми с толку. И хотя у меня есть свое собственное мнение по поводу того, каким главам моей книги суждено будет в конечном итоге потерять актуальность по этой причине, судить об этом должен сам читатель — и время.

Я с огорчением узнал, что некоторые (к счастью, немногие) из моих друзей-женщин воспринимают использование безличного мужского местоимения как пренебрежение по отношению к ним. Если бы на самом деле было нужно кем-то пренебрегать (к счастью, это не так), то я охотнее пренебрег бы мужчинами, но, когда я однажды робко попытался обратиться не к абстрактному “читателю”, а к “читательнице”, одна феминистка обвинила меня в снисходительном высокомерии: оказывается, я должен был говорить “читатель или читательница”, “он или она”, “его или ее”. Так легко рассуждать тем, кто не заботится о стиле, но писатель, не заботящийся о стиле, не заслуживает читателей ни мужского, ни женского пола. Здесь я возвращаюсь к общепринятым правилам употребления английских местоимений. Я могу называть своего читателя “он”, но думаю о нем в мужском роде не более, чем француз считает свой стол женщиной. В действительности, как мне кажется, я чаще мысленно обращаюсь к читательницам, чем к читателям, но это мое личное дело, и мне было бы неловко узнать, что оно сколько-нибудь отражается на том, как я изъясняюсь на своем родном языке.

Личным делом являются и мои причины для благодарности. Рассчитываю на понимание тех, кому не смог отдать должное. Издатели не видели смысла скрывать от меня имена референтов (а не рецензентов — да простят меня многие американцы моложе 40, настоящие рецензенты критикуют книгу только после публикации, когда автору уже мало проку от их замечаний), и советы Джона Кребса (уже не в первый раз), Джона Дюранта, Грэма Кернса-Смита, Джеффри Левинтона, Майкла Руза, Энтони Холлэма и Дэвида Пая принесли мне немалую пользу. Ричард Грегори любезно раскритиковал главу 12, от полного изъятия которой окончательный вариант книги только выиграл. Марк Ридли и Алан Графен, более не являющиеся, даже формально, моими учениками, служат вместе с Биллом Гамильтоном примером для подражания в компании коллег, с которыми я обсуждаю эволюцию, и приносят мне пользу своими идеями практически каждый день. Все трое, а также Памела Уэллс, Питер Аткинс и Джон Докинз, оказали мне услугу, сделав критический разбор отдельных глав. Сара Банни внесла массу исправлений, а Джон Гриббин обнаружил грубую ошибку. Алан Графен и Уилл Аткинсон консультировали меня по компьютерным вопросам, а агентство компании Apple Macintosh на кафедре зоологии любезно предоставило свой лазерный принтер для распечатки биоморф.

В очередной раз хочу сказать спасибо Майклу Рождерсу, теперь работающему в издательстве Longman, за нескончаемую энергию, с которой он преодолевает любые трудности. Он и Мэри Каннейн из издательства Norton мастерски умели надавить на газ (когда речь шла о моем боевом духе) и ударить по тормозам (когда дело касалось моего чувства юмора), если это было необходимо. Частично эта книга была написана во время творческого отпуска, любезно предоставленного мне кафедрой зоологии и Новым колледжем. Ну и наконец, хочу выполнить долг, о котором следовало бы вспомнить и в двух предыдущих книгах, а именно поблагодарить оксфордскую систему образования и всех моих студентов, которых я в течение многих лет обучал зоологии, совершенствуя свои скромные навыки в таком сложном искусстве, как умение объяснять.

Ричард Докинз

Оксфорд, 1986 г.

Глава 1

Объясняя самое невероятное

Мы, животные, являемся наиболее сложно устроенными объектами в известной нам Вселенной. Конечно же, та Вселенная, которую знаем мы, — это только крошечный кусочек настоящей Вселенной. На других планетах могут встречаться объекты, устроенные еще сложнее, и не исключено, что некоторым из них уже известно о нашем существовании. Но для мысли, которую я излагаю здесь, это неважно. Сложные объекты, где бы они ни находились, заслуживают того, чтобы их объясняли совершенно по-особому. Нам хочется понять, как они возникли и почему так сложны. Я собираюсь продемонстрировать, что объяснение окажется в общих чертах одним и тем же для любых сложных объектов из любого уголка Вселенной: и для нас с вами, и для шимпанзе, и для червей, и для дубов, и для космических монстров. При этом оно не подходит для “простых” вещей, к которым я отношу, например, скалы, облака, реки, галактики и кварки. Они — предмет изучения физики. А шимпанзе, собаки, летучие мыши, тараканы, люди, черви, одуванчики, бактерии и пришельцы из других миров находятся в ведении биологии.

Разница заключается в степени сложности устройства. Биология — наука о замысловатых предметах, выглядящих так, как будто они были разработаны для какой-то цели. А физика изучает простые вещи, непохожие на заранее спроектированные. На первый взгляд может показаться, что под эту классификацию не подходят рукотворные механизмы, такие как компьютеры или автомобили. Они сложно устроены и, несомненно, разработаны с определенной целью, но при этом не являются живыми и состоят из металла и пластмассы, а не из плоти и крови. В этой книге они однозначно будут считаться биологическими объектами.

Тут читатель может спросить: “Да, но являются ли они биологическими объектами на самом деле?” Слова — наши слуги, а не хозяева. Мы можем использовать одно и то же слово в разных значениях для разных целей. В большинстве поваренных книг омары помещены в раздел “Рыба”. Зоологи могут тут хвататься за сердце, уверяя нас, что омары могли бы называть “рыбой” людей на куда более законных основаниях, поскольку людям рыбы приходятся значительно более близкой родней, нежели омарам. Раз уж речь зашла об омарах и о законности: я слышал про одно судебное разбирательство, где решался вопрос, кем считать омаров, насекомыми или животными (от этого зависело, имеют ли люди право варить их живьем). С точки зрения зоологии омары — определенно не насекомые. Подобно насекомым или нам с вами, они животные. Не стоит выходить из себя из-за того, что разные люди употребляют слова по-разному (хотя в своей частной жизни я запросто могу выйти из себя по поводу людей, которые варят омаров живыми). Кулинарам или юристам бывает необходимо использовать слова в особых, специальных значениях, так же как и мне в этой книге. И неважно, являются ли автомобили и компьютеры “на самом деле” биологическими объектами. Принципиально тут то, что, обнаружив на какой-либо планете объекты такого уровня сложности, мы без колебаний можем заключить, что на ней существует (или существовала) жизнь. Машины — это непосредственный продукт жизнедеятельности; свою сложность и организованность они взяли от живых существ и свидетельствуют о наличии на планете жизни не менее красноречиво, чем окаменелости, скелеты или трупы.

Я сказал, что физика — наука о простых вещах, и это тоже поначалу может вызвать недоумение. Физика кажется сложным предметом, потому что физические понятия воспринимаются нами с трудом. Наши мозги были предназначены для того, чтобы понимать охоту и собирательство, поиск партнера и выращивание потомства — мир объектов среднего размера, перемещающихся в трехмерном пространстве на небольших скоростях. Мы плохо оснащены для восприятия очень маленького и очень большого: явлений, длящихся несколько пикосекунд или гигалет; частиц, не имеющих местоположения; сил и полей, которые мы не можем увидеть или потрогать и о существовании которых знаем только потому, что они влияют на те вещи, которые мы в состоянии увидеть или потрогать. Мы считаем физику сложной потому, что она трудна для нашего понимания, и потому, что книги по физике полны зубодробительной математики. Но тем не менее объекты, которые изучает физика, в основе своей просты. Это облака газа или мельчайших твердых частиц, это глыбы однородной материи — например, кристаллы с их почти бесконечно повторяющейся атомной структурой. У них отсутствуют замысловато устроенные рабочие детали — по крайней мере по биологическим меркам. Даже такие крупные физические объекты, как звезды, образованы довольно-таки ограниченным набором составляющих, организованных более или менее бессистемно. Поведение физических, небиологических объектов настолько простое, что его можно описать при помощи существующего математического аппарата — вот почему в книгах по физике полно математики.

Книги по физике могут быть сложны, но, подобно компьютерам и автомобилям, книги — результат деятельности биологических объектов: человеческих мозгов. Предметы и явления, описываемые в книге по физике, проще, чем одна-единственная клетка из организма ее автора. А клеток таких у автора триллионы, многие из них непохожи друг на друга, и вместе они выстраиваются в причудливый и точнейший механизм, способный написать книгу. (Триллионы у меня американские, как и все единицы исчисления, которыми я пользуюсь; один американский триллион — это миллион миллионов, один американский миллиард — это тысяча миллионов.) Наш мозг приспособлен иметь дело с крайними степенями сложности не больше, чем с экстремальными размерами и прочими труднопостижимыми предельными значениями физических величин. Никто пока еще не придумал математику, которая могла бы полностью описать структуру и поведение такого объекта, как физик или хотя бы как одна из его клеток. Все, на что мы способны, — это понять некоторые общие принципы того, как функционируют живые объекты и почему они вообще существуют.

С этого-то мы и начали. С вопроса, почему существуем мы и другие сложные объекты. И теперь у нас есть возможность, даже не зная всех подробностей того сложного устройства, о котором идет речь, в общих словах дать ответ на этот вопрос. По аналогии, большинство из нас не знает в деталях, как работает самолет. Даже его создателям, возможно, это не вполне ясно: специалисты по двигателям не понимают всех тонкостей устройства крыла, а специалисты по крыльям имеют лишь расплывчатое представление о двигателях. Специалисты по крыльям не понимают даже крыльев со всей полнотой математической точности: то, как поведет себя крыло в условиях турбулентности, они могут предсказать только после испытания опытного образца в аэродинамической трубе или после компьютерного моделирования — подобными вещами занимается и биолог, изучающий животное. Но, каким бы неполным ни было наше понимание работы авиалайнера, в общих чертах процесс его возникновения понятен всем. Авиалайнер был спроектирован людьми на чертежных досках. Затем по этим чертежам другие люди изготовили детали, затем еще больше людей (с помощью других изготовленных людьми машин) привинчивали эти детали, приклепывали их, приваривали и приклеивали — каждую на свое место. Самолет построили люди, и потому в процессе его возникновения нет ничего принципиально непостижимого для нас. Методичное соединение частей в соответствии с целенаправленным замыслом — это нечто нам известное и понятное из собственного опыта, хотя бы только благодаря детскому конструктору.

Ну а как насчет наших организмов? Подобно самолету, каждый из нас является машиной, только гораздо более сложной. Были ли мы тоже спроектированы на чертежной доске, были ли наши части собраны воедино искусным механиком? Ответ: нет. Это неожиданный ответ, и он стал известен и понятен нам всего лишь около сотни лет назад. Когда Чарльз Дарвин впервые объяснил суть дела, многие люди не захотели или не смогли понять его. Я сам категорически отказывался верить в дарвиновскую теорию, когда, будучи ребенком, впервые о ней услышал. На протяжении всей истории человечества вплоть до середины ХIХ в. почти каждый твердо верил в противоположное — в теорию Разумного Создателя. Многие по-прежнему в нее верят — возможно, потому что правильное, дарвиновское, объяснение нашего существования все еще, как это ни удивительно, не является постоянным предметом в программе всеобщего образования. Разумеется, его сплошь и рядом понимают неверно.

Часовщика для заглавия этой книги я позаимствовал из знаменитого трактата, написанного богословом XVIII столетия Уильямом Пейли. Его труд “Естественная теология, или Доказательства существования Бога и Его атрибутов, собранные из наблюдений за природой”, опубликованный в 1802 г., представляет собой самое известное изложение так называемого телеологического доказательства — неизменно наиболее впечатляющего из аргументов в пользу бытия Бога. Я безмерно восхищаюсь этой книгой, поскольку ее автор сделал для своего времени то же самое, что я стараюсь сделать сейчас. Ему было что сказать, он страстно в это верил и не пожалел сил, чтобы растолковать свою мысль со всей возможной ясностью. Он испытывал должное почтение перед живой природой и понимал, что ей требуется объяснение совершенно особого типа. Единственной — правда, довольно крупной — его ошибкой было само объяснение. Его решение задачи было традиционно религиозным, но он изложил его четче и убедительнее, чем кто бы то ни было прежде. Истинной разгадке, которая была совершенно иной, пришлось дожидаться одного из наиболее революционно мыслящих людей всех времен — Чарльза Дарвина.

Пейли начинает свою “Естественную теологию” со знаменитого пассажа:

Если, пересекая пустошь, я споткнусь о камень и меня спросят, откуда тут этот камень взялся, я мог бы вопреки всему, что знаю, ответить: он лежал здесь всегда. И было бы непросто выявить всю абсурдность такого ответа. Но предположим теперь, что я подобрал с земли часы и кто-то спрашивает, как они оказались на этом месте. Исходя из всего, что я знаю, здесь мне было бы трудно представить себе тот же самый ответ, который я дал в прошлый раз, — что эти часы всегда тут находились.

Здесь Пейли проводит различие между природными физическими объектами, такими как камни, и преднамеренно созданными объектами, такими как часы. Далее он пространно описывает ту точность, с которой все шестеренки и пружины в часах подогнаны друг к другу, и то хитроумие, с которым они собраны в единый механизм. Если мы найдем на пустоши предмет, подобный часам, то, даже не зная, каким образом он возник, только лишь из точности и сложности его устройства мы будем вынуждены заключить,

что у часов непременно должен был быть создатель; что когда-то должен был существовать мастер или мастера, те, кто собрал эти часы ради той задачи, которую они теперь выполняют, — кто-то, кто постиг их устройство и придумал, как ими пользоваться.

Никто, находясь в здравом уме, не будет спорить с таким выводом. Пейли, однако, настаивает на том, что именно этим, в сущности, занимается атеист, созерцающий творения природы, поскольку:

…любое свидетельство продуманности, любое проявление замысла, какие имеются в часах, видны и в творениях природы — с той лишь разницей, что в случае природы они несопоставимо, неизмеримо многочисленнее и значительнее.

Пейли доказывает свою мысль, красочно и благоговейно описывая внутреннее устройство механизмов жизни. Начинает он с человеческого глаза — примера, который впоследствии любил использовать Дарвин. На протяжении этой книги мы тоже будем регулярно к нему обращаться. Пейли сравнивает глаз с инструментом, выполненным по чертежу, например с телескопом, и приходит к заключению, что “глаз был создан для того, чтобы видеть, на основании в точности тех же доказательств, в силу которых телескоп был создан, чтобы помогать зрению”. У глаза, как и у телескопа, должен был быть разработчик.

Доводы Пейли изложены с искренним пылом и демонстрируют прекрасную осведомленность автора в современной ему биологии, но они ошибочны — изумительно, великолепно ошибочны. Аналогия между телескопом и глазом, между часами и живым организмом неверна. Вопреки очевидному единственным часовщиком природы являются слепые силы физики — хотя и приложенные очень особенным образом. Настоящий часовщик способен к предвидению: он разрабатывает шестеренки и пружины и продумывает их взаимное расположение, держа в уме будущую цель. Естественный отбор — слепой, бессознательный, автоматический процесс, открытый Дарвином и объяснивший нам существование и кажущуюся преднамеренной форму всех живых существ, — не держит в уме никакой цели. У него нет ни сознания, ни самосознания. Он не планирует будущего. Он не обладает проницательностью, не видит наперед, он вообще ничего не видит. Если и можно сказать, что в природе он играет роль часовщика, то часовщик этот — слепой.

Я объясню все это и много чего еще. Но вот чего я не буду делать, так это принижать то изумление перед живыми “часами”, которое так вдохновляло Пейли. Напротив, у меня такое ощущение, что Пейли мог бы позволить себе и больший восторг, и я попытаюсь проиллюстрировать это. Когда речь заходит о священном трепете перед живыми “часами”, тут я не уступлю никому. И я чувствую себя более солидарным с его преподобием Уильямом Пейли, нежели с одним прославленным философом, хорошо известным своими атеистическими взглядами, с которым я однажды обсуждал эту тему за ужином. Я сказал, что не представляю себе, как можно было быть атеистом до 1859 г., когда было опубликовано “Происхождение видов” Дарвина. “А как же Юм?” — возразил мне философ. “Каким образом Юм объяснял организованную сложность живого?” — спросил я. “Никаким, — ответил мне философ. — Почему это должно требовать какого-то отдельного объяснения?”

Пейли понимал, что такое объяснение необходимо. Понимал это и Дарвин. Подозреваю, что в глубине души это понимал и мой собеседник философ. Как бы то ни было, моей задачей будет показать эту необходимость. Что же касается самого Давида Юма, то говорят иногда, будто бы великий шотландский философ опроверг телеологическое доказательство за 100 лет до Дарвина. Но на самом деле Юм только критиковал ту логику, по которой кажущееся наличие замысла в природе служило положительным доказательством существования Бога. Он не предложил никакого альтернативного объяснения этой видимости замысла, а оставил вопрос открытым. Додарвиновский атеист мог бы вслед за Юмом сказать что-то вроде: “Мне нечем объяснить сложность биологических структур. Я знаю лишь, что Бог — это плохое объяснение, так что придется нам ждать и надеяться, пока кто-нибудь предложит идею получше”. Не могу отделаться от ощущения, что такая позиция, несмотря на свою логическую безупречность, должна была оставлять человека слегка неудовлетворенным, и хотя атеизм логически был возможен и до Дарвина, именно Дарвин сделал его интеллектуально полноценным. Мне хочется думать, что Юм согласился бы с этим, однако некоторые из его высказываний свидетельствуют о том, что он недооценивал красоту и сложность устройства биологических объектов. Юный естествоиспытатель Чарльз Дарвин мог бы рассказать ему об этом кое-что, но Юм был уже 40 лет как мертв, когда Дарвин записался в его университет в Эдинбурге.

Я так много говорил о сложности и о кажущемся замысле, как будто значение этих слов очевидно. В каком-то смысле так оно и есть — большинство людей имеют интуитивное представление о том, что такое сложность. Но эти понятия — сложность и замысел — столь важны для данной книги, что я обязан подобрать более точные слова, чтобы передать наше ощущение, будто в сложности и кажущейся преднамеренности устройства есть нечто особенное.

Так что же такое сложный объект? Как его распознать? В каком смысле утверждение, что часы, авиалайнер, уховертка или человек сложны, а луна проста, является верным? Первое непременное свойство сложного объекта, какое может прийти в голову, — это неоднородность строения. Розовый молочный пудинг или бланманже просты в том смысле, что, разделив их надвое, мы получим две порции, имеющие одинаковое внутреннее устройство; другими словами, бланманже — предмет однородный. А автомобиль — предмет неоднородный: в отличие от бланманже практически любая “порция” автомобиля будет отличаться от других “порций”. Две половинки автомобиля — это не автомобиль. Отсюда следует почти неизбежный вывод, что сложный объект в противоположность простому состоит из множества частей более чем одного типа.

Подобная неоднородность или “многочастность” — условие, возможно, необходимое, но отнюдь не достаточное. Многие объекты образованы большим количеством составных частей и имеют гетерогенное внутреннее устройство, не будучи при этом сложными в том смысле, какой я вкладываю в это слово. Например, Монблан состоит из множества различных пород, сваленных в одну кучу таким образом, что, где бы вы ни провели линию разреза, два получившихся куска всегда будут различаться по своему внутреннему строению. У Монблана мы видим ту неоднородность состава, которой не обладает бланманже, но тем не менее Монблан не является сложным в биологическом значении слова.

Давайте подойдем к нашей задаче определения сложности с другой стороны — воспользуемся математическим понятием вероятности. Попробуем, к примеру, следующее определение: сложный объект — это нечто, чьи составные части расположены таким образом, что объяснить их взаимное расположение одной только случайностью было бы затруднительно. Позаимствую сравнение у одного выдающегося астронома: если вы возьмете детали самолета и побросаете их в кучу, вероятность собрать исправный “Боинг” будет исчезающе мала. Детали авиалайнера можно соединить миллиардами различных способов, и только один из них, или очень немногие, действительно даст авиалайнер. Разрозненные “детали” человека можно соединить друг с другом даже еще большим количеством способов.

Такой подход к определению сложности кажется вполне перспективным, но кое-чего по-прежнему не хватает. Можно возразить, что существуют миллиарды способов побросать друг на друга части Монблана и только один из них — Монблан. Так в чем же тогда та разница, которая делает авиалайнер и человека сложными, а Монблан простым? Любая давно существующая комбинация частей уникальна и — задним числом — так же невероятна, как и любая другая. Свалка во дворе мастерской по утилизации старых самолетов уникальна. Двух идентичных свалок быть не может. Если вы станете сваливать куски самолетов в кучи, то шансы дважды получить одно и то же взаимное расположение фрагментов несильно отличаются от вероятности собрать таким путем работающий авиалайнер. Так почему бы нам не считать мусорную кучу, Монблан и луну такими же сложными, как самолет или собака, раз любой из названных объектов представляет собой “невероятное” сочетание атомов?

Кодовый замок моего велосипеда имеет 4096 возможных комбинаций. Все они одинаково “невероятны” в том смысле, что если вы покрутите колесики замка случайным образом, то появление любой конкретной комбинации цифр из 4096 возможных будет в равной степени немыслимым. Я могу бесцельно крутить колесики, потом смотреть на получившийся номер, каким бы он ни был, и восклицать: “Поразительно! Шансы появления именно этого номера составляли всего лишь 4096 к 1! Маленькое чудо!” Это будет равносильно тому, чтобы считать определенное расположение камней, образующих гору, или металлических деталей на свалке “сложным”. Но из всех 4096 уникальных комбинаций по-настоящему интересна только одна, 1207, — единственная, которая открывает замок. Уникальность комбинации 1207 видна не только задним числом — она была заранее предусмотрена производителем. Если, покрутив колесики случайным образом, вы с первого раза попадете на 1207, то вы сможете украсть велосипед, и это будет выглядеть как маленькое чудо. Если у вас получится наугад открыть кодовый замок банковского сейфа, то это будет выглядеть как очень большое чудо, поскольку шансы такого события составляют один на много миллионов, и в этом случае вы сможете украсть целое состояние.

В нашей аналогии угадывание кода, открывающего банковский сейф, равносильно сборке “Боинга-747” путем беспорядочного разбрасывания кусков металла. Из всех миллионов уникальных и, рассуждая ретроспективно, невероятных комбинаций кодового замка только одна открывает его. Точно так же из всех миллионов уникальных и — задним числом — невероятных куч металлолома только одна — или очень немногие — сможет взлететь. Уникальность той комбинации, которая взлетает, или той, которая открывает сейф, видна нам не только ретроспективно. Она была предопределена заблаговременно. Производитель замков установил данную комбинацию и сообщил ее управляющему банком. Способность к полету — это тоже такое свойство авиалайнера, которое мы устанавливаем заранее. Видя в воздухе самолет, мы можем быть уверены, что он не был собран методом беспорядочного сваливания деталей в кучу, потому что нам известно, что у случайной конгломерации запчастей шансы взлететь слишком ничтожны.

Если мы рассмотрим все возможные способы взгромоздить друг на друга скалы, из которых состоит Монблан, верно, что лишь один из них будет тем Монбланом, что мы знаем. Но этот известный нам Монблан получил свое название ретроспективно. Любой из множества способов свалить различные минералы в одну кучу тоже считался бы горой и мог бы быть назван Монбланом. В том конкретном Монблане, который мы видим, нет ничего особенного, ничего предопределенного заранее, ничего подобного взлету авиалайнера или распахивающейся дверце сейфа и вываливающимся из него богатствам.

Что же будет эквивалентно распахивающейся дверце сейфа или летящему самолету в случае живого организма? Ну, иногда в буквальном смысле то же самое. Ласточки летают. Как мы уже видели, летающий аппарат соорудить не так-то просто. Если вы возьмете все ласточкины клетки и соедините их вместе случайным образом, то на уровне наших повседневных реалий вероятность того, что получившийся в результате объект будет летать, вполне можно принять за ноль. Не все живые существа летают, но тогда они делают что-то другое, столь же невероятное и точно так же предопределенное. Киты не летают, но зато они плавают и приспособлены к этому не хуже, чем ласточки к полету. Вероятность того, что случайное скопление китовых клеток сможет плавать (не говорю уже о том, чтобы плавать так же быстро и ловко, как кит), пренебрежимо мала.

Тут бдительный философ с острым орлиным взглядом (у орлов очень хорошее зрение; вы не сможете изготовить орлиный глаз, соединяя хрусталики и фоторецепторы случайным образом), начнет бормотать что-нибудь насчет порочного круга в рассуждениях. Ласточки летают, но не плавают, а киты плавают, но не летают. Определяя успех нашей случайной конгломерации клеток как способность плавать или летать, мы делаем это задним числом. Предположим, мы условились определять этот успех как способность к X (не уточняя, что именно означает X), до тех пор пока не свалим все клетки в кучу. Такая случайным образом получившаяся куча может оказаться, подобно кроту, эффективной машиной для рытья или будет хорошо лазать по веткам, как обезьяна. Она может мастерски заниматься виндсерфингом, или собирать промасленную ветошь, или передвигаться по постоянно уменьшающимся окружностям, чтобы в конце концов исчезнуть. Этот список можно было бы продолжать до бесконечности. Или нет?

Если бы список в самом деле можно было продолжать до бесконечности, тогда в замечании нашего воображаемого философа была бы доля истины. Если бы только, слепив любую случайную комбинацию материи, мы могли бы задним числом увидеть, что получившийся результат годится для чего-нибудь, тогда я действительно смухлевал насчет кита и ласточки. Но биологи предъявляют своим объектам гораздо более конкретные требования, чем просто “годиться для чего-нибудь”. Чтобы мы могли назвать объект животным или растением, он должен как минимум быть способен жить каким-либо способом (а точнее, он или хотя бы некоторые представители его вида должны быть в состоянии дожить до собственного размножения). Справедливо, что существует немало способов поддержания жизни: можно летать, плавать, скакать с ветки на ветку и т. д. Но, как бы ни были многообразны способы быть живым, на свете, безусловно, неизмеримо больше способов быть мертвым — или, вернее, неживым. Вы можете объединять клетки друг с другом случайным образом снова и снова в течение миллиардов лет, но у вас ни разу не получится такого сочетания, которое смогло бы, пусть плохо, летать или плавать, рыть или бегать — выполнять какое угодно действие, которое хотя бы отдаленно напоминало поддержание себя в живом состоянии.

Моя аргументация была довольно длинной и развернутой, так что теперь самое время вспомнить, с чего мы, вообще говоря, начали. Мы искали точных слов для объяснения того, что мы имеем в виду, когда называем нечто сложным. Пытались ухватить особенность, общую для людей, кротов, дождевых червей, авиалайнеров и часов, но отсутствующую у бланманже, луны и Монблана. Ответ, к которому мы пришли, таков: сложные объекты обладают тем или иным предопределенным свойством, приобрести которое благодаря чистой случайности было бы крайне маловероятно. В случае живых организмов это предопределенное качество можно в каком-то смысле назвать “профессионализмом” — в чем бы он ни заключался: в способности к полету, вызывающему завистливое восхищение у авиаконструктора, или в чем-то более общем. Например, в умении избегать гибели или распространять свои гены при размножении.

Умение избегать гибели — это свойство, на котором стоит остановиться поподробнее. Будучи предоставлено самому себе, тело стремится прийти в состояние равновесия с окружающей средой. Именно это случается с телом после смерти. Измерив какой-либо показатель живого организма, например температуру, кислотность, содержание воды или электрический заряд, вы, как правило, обнаружите, что результат ваших измерений существенно отличается от соответствующего показателя среды. Как известно, наши тела обычно теплее своего окружения, и в холодном климате им приходится тратить много усилий на поддержание этой разницы. Когда мы умираем, эта работа прекращается, разница начинает выравниваться, и в конечном итоге температура нашего тела оказывается той же, что и у окружающей нас среды. Не все животные так усиленно избегают температурного равновесия со своим окружением, но все они проделывают какую-нибудь подобную работу. Например, в засушливых местностях животные и растения стараются поддерживать определенный уровень содержания жидкости в своих клетках, борясь с естественной утечкой воды в сухой внеш ний мир. Если они не справятся с задачей, то погибнут. Говоря в общем, если бы живые организмы активно не сопротивлялись, они в конечном итоге слились бы с окружающей средой. И это как раз то, что ожидает их после смерти.

За исключением искусственных механизмов, которые мы уже договорились считать почетными членами живого мира, никакие неживые существа подобной работы не проделывают. Они не сопротивляются силам, стремящимся привести их в равновесие с окружающей средой. Монблан, бесспорно, существовал довольно долго и какое-то время еще, вероятно, просуществует, однако он ничего для этого не делает. Когда камень под действием силы тяготения приходит в состояние покоя, он остается лежать где лежит. Для того чтобы удержать его на месте, никакой работы совершать не требуется. Монблан существует и будет существовать до тех пор, пока не выветрится или не будет разрушен землетрясением. Он не принимает мер по ремонту неисправностей; упав, он не поднимется снова, как это сделало бы живое существо. Он просто подчиняется обычным законам физики.

Значит ли это, что живые существа законам физики не подчиняются? Разумеется, нет. Нет никаких причин полагать, будто бы в живой материи законы физики попраны. Здест нет ничего сверхъестественного, никакая “жизненная сила” не противостоит фундаментальным силам природы. Имелось в виду только то, что, наивно применяя законы физики сразу ко всему живому телу, вы навряд ли слишком преуспеете в объяснении его поведения. Организм — объект сложный, состоящий из множества частей, и, чтобы понять его поведение, необходимо применять физические законы к частям, а не к целому. Тогда обнаружится, что поведение всего тела — результат взаимодействия его частей.

Возьмем, к примеру, законы движения. Если вы подбросите в воздух мертвую птицу, она опишет изящную параболу — точь-в-точь как сказано в учебниках физики, — после чего упадет на землю и останется там лежать. Она будет вести себя так, как должно себя вести твердое тело, обладающее определенной массой и определенным аэродинамическим сопротивлением. Но если вы подбросите в воздух живую птицу, то она не станет описывать параболу и неподвижно лежать на земле. Она улетит и, возможно, ни разу не приземлится по эту сторону границы графства. Причина этого в том, что у птицы работают мышцы — они борются с гравитацией и другими физическими силами, воздействующими на целостный организм. Внутри каждой клетки мышц законы физики соблюдаются, в результате чего мышцы приводят в движение крылья таким образом, что птица остается в воздухе. Птица не нарушает законов тяготения. Сила тяжести не перестает тянуть ее вниз, однако крылья выполняют активную работу (повинуясь законам физики, действующим в мышцах) и позволяют птице лететь, несмотря на земное притяжение. Нам может показаться, что птица бросает вызов физическому закону, только если мы настолько наивны, что относимся к ней просто как к бесструктурному куску материи, который столько-то весит и в такой-то мере преодолевает сопротивление воздуха. Поведение всего этого тела будет нам понятно лишь тогда, когда мы вспомним, что внутри него имеется множество деталей, каждая из которых подчиняется законам физики, действующим на ее уровне. Разумеется, это не является исключительной особенностью живых существ. Такие рассуждения применимы и ко всем машинам, созданным человеком, а потенциально и к любому сложному, многосоставному объекту.

Это приводит меня к теме, обсуждением которой я собираюсь завершить данную главу, получившуюся весьма философской, — к вопросу о том, что следует считать объяснением. Мы уже увидели, что будет здесь подразумеваться под сложным объектом. Но какого рода объяснение нас удовлетворит, если мы поинтересуемся, как работает сложно устроенная машина или живой организм? Ответ будет именно тем, к которому мы пришли в предыдущем абзаце. Если мы хотим понять, как работает искусственный аппарат или живой организм, нам нужно изучить его составные части и то, каким образом они взаимодействуют друг с другом. Если существует некий сложный объект, еще нами не понятый, мы сможем объяснить его через его более простые детали, уже доступные нашему пониманию.

Если я спрашиваю у инженера, как работает паровой двигатель, то мне вполне ясно, какого рода ответ меня удовлетворил бы. Если мне ответят, что данный механизм приводится в действие “движущей силой”, то меня, как и в свое время Джулиана Хаксли, это вряд ли впечатлит. Если же мой инженер начнет утомлять меня рассуждениями о том, что целое больше, чем сумма его частей, я прерву его, сказав: “Не надо мне про это, расскажите, как оно работает”. Что мне на самом деле хотелось бы услышать — это рассказ о том, каким образом составные части двигателя взаимодействуют друг с другом, обеспечивая работу двигателя в целом. Изначально я был бы готов выслушать объяснение, оперирующее довольно крупными компонентами, внутреннее строение и поведение которых сами по себе могут быть очень сложными и — на тот момент — необъясненными. Элементы, на основе которых будет построено такое изначально удовлетворительное объяснение, могут называться “топка”, “котел”, “цилиндр”, “поршень”, “центробежный регулятор”. Мой инженер мог бы сказать мне (пока что без дополнительных разъяснений), какую задачу выполняет каждый из этих компонентов. На данном этапе я удовлетворился бы этим и не стал задавать вопросов о том, каким образом каждый компонент делает свою конкретную работу. Приняв за данность то, что они свою работу выполняют, я теперь смогу понять, как их взаимодействие приводит в движение весь механизм.

Разумеется, затем я волен спросить: а как работают отдельные части? Приняв как факт, что центробежный регулятор управляет интенсивностью подачи пара, и использовав этот факт для понимания работы двигателя в целом, теперь я обращаю свое любопытство к самому центробежному регулятору. Мне хочется найти объяснение, каким именно образом он выполняет свои задачи, — объяснение, оперирующее его собственными составными частями. Внутри компонентов имеется иерархия субкомпонентов. Поведение компонентов на каждом конкретном уровне мы объясняем взаимодействием субкомпонентов, внутреннее устройство которых временно принимаем на веру, и уходим вглубь по иерархической лестнице до тех пор, пока не дойдем до частиц столь простых, что в нашей повседневной жизни нам нет нужды задаваться вопросами по их поводу. Например, правы мы или нет, но в большинстве своем мы вполне удовлетворены тем, что существуют твердые железяки, и готовы использовать их в качестве простейших единиц для объяснения состоящих из них более сложных механизмов.

Физики-то, конечно, свойства железяк на веру не принимают. Они задаются вопросом, отчего те твердые, и спускаются по иерархической лестнице еще на несколько этажей, вплоть до элементарных частиц и кварков. Но для большинства из нас жизнь слишком коротка, чтобы так углубляться. Обычно, какой уровень сложной организации ни возьми, для получения удовлетворительного объяснения достаточно сойти на один-два этажа вниз и не более. Устройство автомобиля объясняют при помощи таких понятий, как цилиндры, карбюраторы и свечи зажигания, пусть даже каждый из этих компонентов и занимает вершину пирамиды объяснений на более низких уровнях. Но вы сочтете меня несколько высокопарным, если, отвечая на вопрос, как работает автомобиль, я начну рассуждать о законах Ньютона и о термодинамике. И уж полнейшим невеждой я буду выглядеть в ваших глазах, если в ответ заговорю об элементарных частицах. Хотя абсолютно верно, что в основе основ работы автомобиля лежит взаимодействие элементарных частиц, все равно куда практичнее объяснять эту работу взаимодействием между поршнями, цилиндрами и свечами зажигания.

Действия компьютера можно объяснить в терминах взаимодействий между полупроводниковыми электронными схемами, работу которых, в свою очередь, физики объясняют при помощи элементов более низких уровней. Но на практике во многих случаях попытка постичь поведение целого компьютера на любом из этих уровней будет пустой тратой времени. Электронных схем слишком много, так же как и соединений между ними. В объяснении, которое нас удовлетворит, количество взаимодействий должно быть достаточно небольшим, чтобы их можно было удержать в голове. Вот почему, желая разобраться, как работает компьютер, мы для начала предпочтем объяснение, в котором участвует где-то с полдюжины главных подкомпонентов: память, процессор, внешнее запоминающее устройство, блок управления, регулятор каналов ввода-вывода и т. д. Затем, разобравшись во взаимосвязях между этими основными компонентами, мы, возможно, поинтересуемся внутренним устройством каждого из них. Вероятно, только инженеры соответствующего профиля углубляются до уровня устройства логических операций AND или NOR. И только физики погружаются еще глубже, на уровень поведения электронов в полупроводниковом материале.

Для тех, кто любит всякие “измы”, мой подход к пониманию того, как все работает, вероятно, стоит назвать “иерархическим редукционизмом”. Если вы читаете модные журналы для интеллектуалов, то вы могли заметить, что понятие “редукционизм” сродни понятию “грех” — его противникам достаточно лишь упомянуть его, не поясняя. В определенных кругах назвать себя редукционистом — это все равно что признаться в поедании маленьких детишек. Но как на самом деле детишек никто не ест, точно так же в действительности никто и не является редукционистом в каком угодно значении этого слова, против которого стоило бы восставать. Этот вымышленный редукционист — всеми осуждаемый и существующий лишь в воображении своих оппонентов — пытается объяснить сложные вещи непосредственно через наименьшие их составные части, а в самых крайних формах данного мифа — даже просто как сумму этих частей. Иерархический же редукционист для объяснения любого сложного объекта, на каком бы конкретном уровне организации тот ни находился, использует объекты, расположенные только на одну ступень ниже, которые, вероятно, и сами по себе достаточно сложны и нуждаются в подразделении на собственные составляющие, и т. д. Любому ясно — хотя и считается, будто мифический пожирающий детишек редукционист это отрицает, — что для верхних уровней такой иерархии подходят объяснения, совершенно не похожие на те, которые годятся для более низких уровней. Именно поэтому автомобили лучше объяснять на уровне карбюраторов, а не кварков. Однако иерархический редукционист полагает, что кабюраторы можно объяснить, прибегнув для этого к более мелким единицам …, которые объясняются с помощью более мелких единиц …, которые в конечном счете объясняются поведением мельчайших из элементарных частиц. В этом смысле редукционизм — просто синоним искреннего желания разобраться, как что работает.

Мы начали этот заключительный раздел с вопроса, какого рода объяснение сложных объектов могло бы нас удовлетворить. Только что мы рассмотрели этот вопрос с точки зрения механизма “как он работает?” и пришли к выводу, что поведение сложного объекта должно объясняться в терминах взаимодействий между его составными частями, рассматриваемыми в виде следующих друг за другом уровней некоей организованной иерархии. Но существует еще и вопрос другого рода: каким образом сложный объект вообще мог возникнуть? Этот вопрос будет подробно разбираться на протяжении всей книги, и потому сейчас я не буду особенно многословен. Скажу только, что здесь подходит тот же самый общий принцип, который применялся для понимания механизмов работы. Сложный объект — это то, что мы не склонны воспринимать как нечто само собой разумеющееся, поскольку он слишком “невероятен”. Он не мог появиться на свет в силу единичной случайности. Мы будем объяснять его возникновение постепенными, накапливающимися, пошаговыми преобразованиями более простых исходных объектов, достаточно примитивных для того, чтобы возникнуть случайно. Как “перепрыгивающий через уровни” редукционизм не годится для объяснения механизмов работы и должен уступить место пошаговому движению вниз по иерархической лестнице, точно так же и процесс возникновения сложного объекта мы не можем представить как один шаг. Нам нужно снова прибегнуть к серии маленьких шажков, на сей раз следующих друг за другом во времени.

Свою изумительно написанную книгу “Творение” оксфордский физхимик Питер Аткинс начинает так:

Я приглашаю ваш разум в путешествие. Это путешествие будет всеобъемлющим, оно приведет нас к самым границам пространства, времени и человеческого понимания. По пути я докажу вам, что на свете нет ничего непостижимого и что все необычайно просто… Значительная часть Вселенной вовсе не нуждается в объяснении. Например, слоны. Если молекулы научились соперничать друг с другом и создавать другие молекулы по своему образу и подобию, то придет срок, и слоны и прочие похожие на них существа начнут расхаживать по окрестностям.

Аткинс полагает, что эволюция сложных объектов, являющаяся предметом данной книги, неизбежна, если обеспечить подходящие физические условия. И он задается вопросом, каковы минимальные необходимые физические условия, каков тот минимум проектных работ, который пришлось бы сделать очень ленивому Создателю, с тем чтобы дальше наблюдать, как в один прекрасный день возникнет Вселенная, а затем слоны и прочие сложные вещи. Со своих позиций ученого-физика Аткинс приходит к ответу, что Создатель мог позволить себе быть безгранично ленивым. Те исходные элементы, которые нам необходимо постулировать, чтобы понять возникновение всего на свете, либо состоят в буквальном смысле из ничего (по мнению некоторых физиков), либо (согласно другим физикам) так предельно просты, что даже близко не требуют для себя чего-то столь возвышенного, как преднамеренный акт Творения.

Аткинс говорит, будто слонам и прочим сложным объектам вовсе не требуется никакого объяснения. Но это потому, что он физик и принимает биологическую теорию эволюции на веру. Он не то чтобы отказывает слонам в объяснении, просто его устраивает, что есть биологи, которые занимаются объяснением слонов, для чего принимают на веру некоторые факты из физики. Таким образом, его задача как ученого-физика — подтвердить, что мы вправе использовать эти факты без доказательства. Что он успешно и делает. Я же биолог и нахожусь в обратной ситуации. Факты физики, факты из мира простоты, я использую как данность. И не моя забота, если по поводу понимания некоторых из этих фактов сами физики еще не пришли к согласию. Мое дело при помощи простых понятий, уже освоенных или как раз осваиваемых физиками, объяснять слонов и мир сложных объектов. Физика интересуют первопричины и основополагающие законы природы. А биолога интересует сложность. Биолог пытается объяснить на языке простых объектов то, как сложные объекты работают и как они возникли. Он может считать свою задачу выполненной, когда доходит в своих объяснениях до понятий настолько простых, что вправе с чистой совестью сдать их на руки физикам.

Я отдаю себе отчет в том, что моя характеристика сложного объекта — “нечто, отличающееся статистической невероятностью, определяемой не только задним числом” — может показаться чересчур оригинальной. Так же как и то, что я назвал физику “изучением простоты”. Если вы предпочитаете определять сложность каким-то иным образом — я не против и готов продолжать разговор, приняв ваше определение. Что для меня действительно имеет значение, так это то, что, как бы мы ни называли статистическую-невероятность-определяемую-не-только-задним-числом, это важное свойство, которое необходимо объяснять особенным образом. Свойство, характеризующее биологические объекты и противопоставляющее их физическим. То объяснение, к которому мы придем, не должно отрицать законов физики. Оно и будет опираться только на них и ни на что другое. Но физические законы будут здесь применяться неким особым способом — таким, о котором обычно не говорится в учебниках по физике. Этот особый подход — дарвиновский. Его квинтэссенцию я изложу в главе 3, когда буду говорить о накапливающем отборе.

А пока что я собираюсь вслед за Пейли привлечь внимание к тому, насколько грандиозна предстоящая нам задача — объяснить невероятную степень сложности биологических объектов, а также красоту и изящество их устройства. Глава 2 представляет собой развернутое обсуждение одного конкретного примера — “радара” у рукокрылых, открытого через много лет после Пейли. А здесь, в настоящей главе, я разместил изображение глаза (рис. 1) — ах, как бы понравился Пейли электронный микроскоп! — вместе с двумя последовательными увеличениями отдельных участков. В верхней части рисунка можно увидеть весь глаз в разрезе. При таком увеличении глаз выглядит как оптический прибор. Сходство с фотоаппаратом очевидно. Диафрагма радужки отвечает за постоянное изменение апертуры, или f-числа. Хрусталик — линза, причем не единственная, а часть сложной системы линз — та, что обеспечивает фокусировку. Наведение на резкость осуществляется сжиманием хрусталика при помощи мышц (а у хамелеонов — перемещением его взад-вперед, как и в камерах, созданных человеком). Изображение отбрасывается на сетчатку, расположенную сзади, и возбуждает там фотоэлементы.

Рис. 1

В средней части рис. 1 изображен маленький участок сетчатки под увеличением. Свет падает слева. На светочувствительные клетки (фотоэлементы) он попадает не сразу. Они залегают в глубине и смотрят в противоположную сторону от него. Позже мы еще вернемся к этой странной особенности. В первую очередь свет попадает на слой ганглиозных клеток, образующих своего рода “электронное соединение” между “фотоэлементами” и головным мозгом. На самом деле, прежде чем транслировать информацию в мозг, ганглиозные клетки производят ее первичную обработку, весьма сложную, чего слово “соединение” не вполне отражает. Справедливее было бы назвать их “периферийным компьютером”. Провода от ганглиозных клеток идут вдоль поверхности сетчатки к так называемому слепому пятну, где они ныряют вглубь, формируя зрительный нерв — “магистральный кабель”, ведущий к мозгу. В этом “электронном соединении” участвует около 3 млн ганглиозных клеток, которые собирают информацию примерно от 125 млн фотоэлементов.

В самой нижней части рисунка одна такая клетка-фотоэлемент, палочка. Рассматривая ее тончайшее устройство, не упускайте из виду, что вся эта сложность повторяется в сетчатке каждого глаза 125 млн раз. А если говорить об организме в целом, то счет структурам, сопоставимым по сложности с той, что вы видите, пойдет уже на триллионы. Сто двадцать пять миллионов — число фотоэлементов в сетчатке — это примерно в 5 тыс. раз больше числа наименьших различимых точек на качественной журнальной фотографии. Складчатые мембраны в правой части палочки — это то, что, собственно говоря, и улавливает свет. Их слоистая структура позволяет клетке более эффективно улавливать фотоны — элементарные частицы, из которых состоит свет. Если фотон не попал на первую мембрану, он может попасть на вторую, и т. д. Вследствие этого существуют глаза, способные заметить единичный фотон. Самым высокочувствительным фотоэмульсиям, какие только есть в распоряжении у фотографов, требуется в 25 раз больше фотонов для того, чтобы зафиксировать световую точку. Объекты, что расположены в средней части клетки и напоминают лепешки, — это главным образом митохондрии. Они встречаются не только в фоторецепторах, но и в большинстве других типов клеток. Каждая митохондрия — это целое химическое предприятие, где в процессе производства сырья, пригодного для извлечения энергии, происходит переработка более 700 различных веществ. Для этого вдоль поверхности причудливо сложенной внутренней митохондриальной мембраны выстраиваются длинные, пересекающиеся друг с другом конвейеры. Округлое тело в левой части рис. 1 — это ядро. Оно тоже присутствует во всех растительных и животных клетках. Как мы увидим в главе 5, в каждом ядре хранится цифровая база данных, где закодировано больше информации, чем во всех 30 томах Британской энциклопедии, вместе взятых. И это относится к каждой клетке, а не к совокупности клеток организма.

Палочка, изображенная в нижней части рисунка, — это одна-единственная клетка. Общее число клеток организма (человеческого) составляет около 10 трлн. Когда вы поедаете бифштекс, это равносильно уничтожению более 100 млрд копий Британской энциклопедии.

Глава 2

Превосходное устройство

Естественный отбор — это слепой часовщик. Он слеп, поскольку не заглядывает в будущее, не просчитывает последствий, не исходит из какой-либо цели. Однако живые результаты естественного отбора ошеломляют нас видимостью замысла — как будто их смастерил знаток своего дела — и создают поразительную иллюзию продуманности и целенаправленности. Задача данной книги — разрешить этот парадокс удовлетворительным для читателя образом, а задача настоящей главы — еще больше удивить читателя тем, насколько велика эта иллюзия замысла. Мы рассмотрим один конкретный пример и убедимся, что если вести речь о сложности и красоте устройства, то Пейли сказал ничтожно мало.

Орган или тело можно назвать хорошо сконструированными, если они обладают некими свойствами, которые им мог бы придать толковый инженер ради выполнения какой-то осмысленной задачи: полета, плавания, зрения, питания, размножения — или, говоря более широко, для выживания и распространения генов организма. И вовсе не обязательно, чтобы их устройство было самым лучшим, какое только может придумать инженер. Зачастую то, что является пределом возможностей одного инженера, удается превзойти другому — особенно если этот другой инженер живет в эпоху более развитых технологий. Но любой инженер способен распознать объект, который был, пусть даже и плохо, разработан для какой-то цели, а в большинстве случаев и понять, какова была эта цель, просто исходя из строения этого объекта. В главе 1 мы занимались по большей части философскими сторонами вопроса. Сейчас же я собираюсь изложить один конкретный, основанный на фактах пример, который, я уверен, способен поразить любого инженера, — а именно рассказать о сонаре (“радаре”) летучих мышей. Я буду идти по пунктам и каждый раз начинать с формулировки той или иной проблемы, стоящей перед живой машиной. Затем я буду рассматривать возможные варианты решения этой проблемы, какие могли бы прийти в голову разумному инженеру, а в заключение рассказывать о том решении, которое было принято природой на самом деле. Разумеется, этот конкретный пример взят просто для иллюстрации. Инженер, которого впечатлят летучие мыши, наверняка будет впечатлен и другими бесчисленными примерами устройства живых объектов.

Перед летучими мышами стоит проблема: как ориентироваться в темноте? Они охотятся по ночам и не могут использовать свет, чтобы обнаруживать добычу и не натыкаться на препятствия. Вы, возможно, скажете, что эта трудность надуманная и что ее легко избежать, просто поменяв свои привычки и охотясь днем. Однако дневная экономика и без того интенсивно эксплуатируется другими существами, например птицами. Поскольку имелись способы добывать себе хлеб насущный и ночью, а все альтернативные дневные профессии были уже заняты, то естественный отбор благоприятствовал тем летучим мышам, которые смогли преуспеть в ремесле ночной охоты. Кстати говоря, эта ночная деятельность уходит своими корнями, вероятно, к предкам всех нас, млекопитающих. Скорее всего, в те времена, когда в дневной экономике господствовали динозавры, нашим предкам-млекопитающим удавалось выжить, только кое-как перебиваясь по ночам. Лишь после необъяснимого массового вымирания динозавров около 65 млн лет назад наши предки получили возможность выглянуть на свет дневной в хоть сколько-нибудь заметных количествах.

Но вернемся к летучим мышам. Перед ними стоит инженерная задача: находить дорогу и добычу в темноте. Летучие мыши — не единственные, кто сталкивается сегодня с этой трудностью. Очевидно, что ночные насекомые, которые служат летучим мышам добычей, сами тоже должны как-то ориентироваться в пространстве. Глубоководным рыбам и китам перепадает мало света что днем, что ночью — или не перепадает вовсе. Это связано с тем, что солнечные лучи не могут проникать далеко в толщу воды. Рыбы и дельфины, живущие в чрезвычайно мутной воде, не имеют возможности видеть, поскольку, хотя свет там и есть, его загораживают и рассеивают взвешенные частички мути. Множеству других современных животных также приходится обеспечивать свое существование в условиях, когда использование зрения затруднено или невозможно.

Если бы инженеру было нужно решить проблему маневрирования в темноте, какие варианты он стал бы рассматривать? Первое, что могло бы прийти ему в голову, — это создать источник света, использовать нечто вроде фонарика или прожектора. Самостоятельно производить свет способны светляки и некоторые глубоководные рыбы (обычно при помощи бактерий), но процесс этот, судя по всему, крайне энергоемкий. Светляки излучают свет, чтобы привлечь партнеров для спаривания. Это не требует чрезмерных энергетических затрат: в ночной темноте самка видит с определенного расстояния точечные огоньки самцов, когда те попадают в поле ее зрения. Но для того, чтобы использовать свет для ориентировки, энергии требуется несоизмеримо больше, так как в этом случае глаза должны улавливать каждую крохотную порцию света, отражающуюся от каждой детали окружающей обстановки. Таким образом, тот источник света, который используется в качестве освещающих дорогу фар, должен быть значительно ярче, чем тот, что служит сигнальным маяком для других существ. Как бы то ни было, в расходе энергии тут дело или в чем другом, но положение дел, по всей видимости, таково, что, за возможным исключением некоторых жуткого вида глубоководных рыб, никто из животных, кроме человека, не использует искусственное освещение для ориентировки.

О чем еще мог бы подумать наш инженер? Ну, слепые люди иногда обладают способностью, которая может показаться сверхъестественной, — чувствовать препятствия на своем пути. Она была названа “лицевым зрением”, так как, по словам самих слепых, это ощущение несколько сродни прикосновениям к лицу. Помнится, как-то сообщалось об одном полностью слепом мальчике, который, используя “лицевое зрение”, с хорошей скоростью объезжал свой квартал на трехколесном велосипеде. Эксперименты показали, что на самом деле это “лицевое зрение” ничего общего с прикосновениями к лицу не имеет, хотя ощущения могут отражаться на переднюю часть лица, подобно отраженным (фантомным) болям в ампутированной конечности. В действительности же, как оказалось, ощущения эти приходят через уши. Слепые люди, даже не осознавая этого, для обнаружения препятствий используют эхо своих шагов и прочих звуков. Еще до того, как это выяснилось, инженеры уже создавали приборы, работающие на том же принципе, — к примеру, чтобы измерить глубину моря под кораблем. Стоило изобрести эту методику, как ее применение разработчиками оружия для обнаружения подводных лодок стало только вопросом времени. В ходе Второй мировой обе воюющие стороны во многом полагались на такие устройства — например, на те, что известны под кодовыми названиями Asdic (британское) и Sonar (американское), а также на использующие сходную технологию системы Radar (американская) и RDF (британская), которые улавливают эхо не звуковых, а радиосигналов.

Первооткрыватели сонара и радара не знали об этом, но теперь всему миру известно, что рукокрылые, а точнее естественный отбор, работавший над рукокрылыми, отладили этот метод на десятки миллионов лет раньше, и их “радар” обеспечивает распознавание объектов и навигацию столь великолепно, что инженеру остается лишь неметь от восхищения. Если подходить формально, то говорить о “радаре” у летучих мышей некорректно, так как они не используют радиоволны. Это скорее сонар. Однако математические теории, лежащие в основе радара и сонара, очень сходны, и наше научное понимание подробностей того, что происходит у летучих мышей, достигнуто во многом благодаря применению к ним теоретических основ работы радара. Американский зоолог Дональд Гриффин, которому мы в значительной степени обязаны открытием сонара у рукокрылых, придумал термин “эхолокация”, призванный объединить все механизмы наподобие сонара или радара — как используемые животными, так и созданные человеком. На практике же это слово стало применяться главным образом по отношению к сонару у животных.

Неверно говорить о летучих мышах так, будто все они одинаковы. Это все равно что говорить о собаках, львах, горностаях, медведях, гиенах, пандах и выдрах сразу одним скопом только потому, что все они относятся к хищникам. Различные группы рукокрылых используют сонар совершенно по-разному, и похоже, что они “изобрели” его порознь и независимо, — точно так же, как британцы, немцы и американцы независимо друг от друга изобрели радар. Не все рукокрылые используют эхолокацию. Крыланы, обитающие в тропических областях Старого Света, хорошо видят и ориентируются только при помощи зрения. Тем не менее представители одного или двух видов крыланов, например Rousettus, способны находить дорогу в полной темноте, когда глаза, как бы хороши они ни были, бессильны. Они пользуются сонаром, хотя и более топорным по сравнению с тем, что встречается у летучих мышей меньшего размера, хорошо знакомых нам, жителям умеренных широт. Rousettus во время полета громко и ритмично щелкает языком и ориентируется в пространстве, измеряя промежуток времени от каждого щелчка до его эха. Немалая доля щелчков Rousettus слышна и нам (из этого по определению следует, что они относятся к звукам, а не к ультразвукам; ультразвук — это тот же звук, только слишком высокий для человеческого уха).

Теоретически чем выше звук, тем более точным будет сонар. Низкие звуки характеризуются большей длиной волны, что не позволяет различать объекты, расположенные поблизости друг от друга. Поэтому если система наведения ракеты ориентируется при помощи эха, то в идеале, при отсутствии каких-либо особых ограничивающих условий, ракета будет испускать звуковые волны очень высокой частоты. Большинство летучих мышей действительно пользуются чрезвычайно высокими звуковыми сигналами — слишком высокими, чтобы люди могли их услышать, то есть ультразвуковыми. В отличие от Rousettus, который с помощью неспециализированных и относительно низких звуков устраивает себе небольшое эхолокационное приложение к хорошему зрению, мелкие рукокрылые, судя по всему, представляют собой куда более эффективные аппараты для эхонавигации. Вероятно, от их крохотных глазенок проку в большинстве случаев немного. Они живут в мире эха, и возможно, их мозг использует эхо для создания образов сродни зрительным, хотя мы вряд ли в состоянии “представить себе”, на что эти образы могут быть похожи. Шумы, производимые летучими мышами, не просто чуть-чуть выше тех, что можем услышать мы, как, например, ультразвуковой свисток для собак. Во многих случаях они несоизмеримо выше любой ноты, какую мы когда-либо только могли услышать или хотя бы вообразить. Кстати говоря, не слышим мы летучих мышей на свое счастье, ибо орут они так оглушительно, что спать под этот звук было бы невозможно.

Они словно самолеты-разведчики, ощетинившиеся сложнейшей аппаратурой. Их мозги — тонко настроенные компактные устройства, начиненные фантастической миниатюрной электроникой и оснащенные замысловатым программным обеспечением, расшифровывающим сигналы из мира эха в режиме реального времени. Их мордочки зачастую искривлены, как у горгулий, и кажутся отвратительными, если не принимать во внимание то, чем они являются на самом деле — это безупречные конструкции, позволяющие посылать ультразвук в любом нужном направлении.

Хотя мы и неспособны слышать ультразвуковые импульсы этих животных, некоторое представление о происходящем можно получить благодаря машине-переводчику — так называемому детектору летучих мышей. Этот прибор принимает ультразвуковые сигналы через специальный микрофон и превращает каждый импульс в щелчок или гудок, который мы можем услышать через наушники. Если мы придем с таким детектором на поляну, где кормится летучая мышь, мы будем слышать, когда производится тот или иной сигнал, хотя как “звучат” эти сигналы на самом деле, мы все равно не узнаем. Если наша летучая мышь — это представитель повсеместно распространенной группы ночниц Myotis, в обычном режиме исследующий участок своей охоты, то нам будет слышно бубнящее щелканье, примерно десять щелчков в секунду. Это темп стандартного телетайпа или ручного пулемета “Брен”.

Предполагается, что когда летучая мышь таким образом курсирует по окрестностям, ее картина мира обновляется десять раз в секунду. Наша же с вами картина мира обновляется, по-видимому, непрерывно — до тех пор пока мы держим свои глаза открытыми. Представить себе, каково это — иметь картину мира с прерывистой корректировкой, мы можем, используя стробоскоп в ночное время. Это иногда делается на дискотеках и бывает довольно зрелищно. Танцующий человек выглядит как ряд сменяющих друг друга неподвижных изваяний. Очевидно, что чем более высокую частоту миганий мы установим, тем больше то, что мы видим, будет похоже на нормальное “непрерывное” изображение. Стробоскопическое “взятие зрительных проб” с частотой десять раз в секунду будет почти в той же степени, что и “непрерывное” зрение, годиться для многих повседневных целей, но не для того, чтобы поймать мяч или насекомое.

Однако эта частота пробная, используемая летучей мышью при обычном крейсерском полете. Как только ночница замечает насекомое и начинает лететь наперехват, частота ее щелчков возрастает. Импульсы издаются быстрее, чем пули в пулеметной очереди, и вблизи летающей мишени доходят до 200 за секунду. Чтобы это сымитировать, мы должны будем разогнать наш стробоскоп так, чтобы его вспышка мигала в два раза чаще, чем происходят циклические перепады сетевого напряжения, заметные при работе ламп дневного света. Понятно, что в видимом мире, “пульсирующем” со столь высокой частотой, мы будем в состоянии пользоваться нашим зрением без затруднений даже для игры в сквош или в настольный теннис. Если мы допускаем, что мозг рукокрылых выстраивает образы, аналогичные нашим зрительным, то исходя только из частоты импульсов можно предположить, что картина мира, получаемая летучей мышью с помощью эха, не менее подробна и “непрерывна”, чем видимая нами. Разумеется, это не означает отсутствия других причин, в силу которых она может быть менее детализованной.

Тут может возникнуть вопрос: раз летучие мыши способны поднимать “частоту взятия проб” до 200 импульсов в секунду, почему же они не поддерживают ее постоянно на этом уровне? Раз у их “стробоскопа” имеется, как мы видим, “тумблер” частоты, почему же не держать его всегда “повернутым на максимум”, чтобы восприятие мира было настолько четким, насколько это возможно, — на случай любых непредвиденных обстоятельств? Одна из причин заключается в том, что такая высокая частота сигналов годится только для объектов, находящихся поблизости. Если импульс будет совсем уж “наступать на пятки” своему предшественнику, то он смешается с его эхом, возвращающимся от удаленной мишени. Даже если это не проблема, существуют, вероятно, и серьезные экономические причины для того, чтобы не поддерживать частоту импульсов постоянно на максимуме. Производить громкие ультразвуковые сигналы дорого. Это касается и расхода энергии, и износа голосового и слухового аппаратов, а также, возможно, и “машинного времени”. Мозг, занятый обработкой 200 отдельных эхо в секунду, может не изыскать “резервной мощности”, чтобы подумать о чем-нибудь еще. Даже “дежурный” уровень десять импульсов в секунду — это, вероятно, дорогое удовольствие, но все же куда меньшая роскошь по сравнению с максимальным, равным 200 импульсам в секунду. Отдельно взятая летучая мышь, которая резко повысит “дежурную частоту”, израсходует столько дополнительной энергии и т. п., что это не окупится более тонкой отлаженностью сонара. Когда в непосредственной близости от летучей мыши нет никаких движущихся объектов, кроме нее самой, то нет никакой необходимости обновлять картинку чаще, чем раз в десятую долю секунды, потому что за это время изображение меняется несильно. Если же поблизости появляется другой движущийся объект, к примеру летящее насекомое, которое крутится, уворачивается и пикирует, отчаянно стараясь избавиться от преследователя, то дополнительные выгоды летучей мыши оправдывают и, более того, превосходят увеличение издержек. Разумеется, данный анализ затрат и выгод целиком и полностью предположителен, но что-то подобное имеет место почти наверняка.

Инженеру, который приступает к разработке эффективного сонара или радара, очень скоро придется столкнуться с затруднением, вытекающим из необходимости делать импульсы чрезвычайно громкими. А они должны быть громкими, поскольку, когда звук распространяется, его волновой фронт имеет форму бесконечно увеличивающейся сферы. Интенсивность сигнала распределяется, в известном смысле “разбавляется” на всю поверхность этой сферы. Площадь поверхности любой сферы пропорциональна квадрату ее радиуса. Таким образом, по мере того как звуковая волна распространяется, а сфера растет, в каждой отдельной ее точке интенсивность сигнала ослабевает пропорционально не расстоянию от источника (т. е. радиусу), а квадрату этого расстояния. Это значит, что, удаляясь от своего источника (в данном случае от летучей мыши), звук стихает довольно быстро.

Когда этот “разбавленный” звук сталкивается с каким-либо объектом, например с мошкой, он отскакивает от нее рикошетом. Этот отраженный звук, в свою очередь, тоже идет увеличивающимся сферическим фронтом. По тем же причинам, что и в случае с исходным звуком, он ослабевает пропорционально квадрату расстояния от мошки. Когда сигнал в виде эха возвращается к летучей мыши, он ослаблен пропорционально не расстоянию от нее до мошки и даже не квадрату этого расстояния, а скорее квадрату квадрата, четвертой степени. Иными словами, он очень, очень тихий. Эту проблему можно отчасти решить, если направлять звук при помощи некоего подобия мегафона, но для этого летучая мышь уже должна знать направление, в котором находится ее мишень. Как бы то ни было, если летучей мыши требуется получать хоть сколько-нибудь заметное эхо от удаленных объектов, то ее исходный писк должен, несомненно, быть очень громким, а ухо — инструмент, который улавливает эхо, — высокочувствительным к очень тихим звукам. Как я уже упоминал, летучие мыши, в самом деле зачастую вопят как резаные, обладая при этом тончайшим слухом.

И тут возникает затруднение, способное обескуражить инженера, который взялся бы за разработку машины, похожей на летучую мышь. Раз микрофон, или ухо, обладает такой высокой чувствительностью, значит, ему грозит нешуточная опасность быть серьезно поврежденным своими же оглушительно громкими исходящими сигналами. Бесполезно бороться с этой проблемой, уменьшая силу звука, — тогда эхо будет слишком слабым, чтобы его можно было уловить. А против этой проблемы будет бесполезно бороться увеличением чувствительности микрофона (уха) — ведь оно лишь сделает его более уязвимым для повреждения исходящими сигналами (пусть даже они и станут чуточку слабее). Эта дилемма неизбежно следует из огромной разницы в интенсивности между исходящим сигналом и его эхом — разницы, неумолимо навязываемой нам законами физики.

Какой еще выход мог бы прийти в голову нашему инженеру? Когда разработчики радара времен Второй мировой столкнулись с этой проблемой, решение, на которое они натолкнулись, было названо ими “радаром с автоматизированной передачей и приемом”. Этот радар посылал достаточно мощные импульсы, которые вполне могли бы повредить высокочувствительные антенны, ожидающие слабых отраженных сигналов. Но схема “автоматизированной передачи и приема” временно отключала принимающую антенну непосредственно перед испусканием сигнала, а затем снова включала ее — так, чтобы она успела уловить эхо.

Рукокрылые отладили технологию “автоматизированной передачи и приема” давным-давно — вероятно, за миллионы лет до того, как наши с вами предки спустились с деревьев. А работает она так. В ушах у летучих мышей, так же как и у нас, звук передается от барабанной перепонки к сенсорным “клеткам-микрофонам” по мостику из трех миниатюрных косточек, названия которых соответствуют их форме и переводятся с латыни как “молоточек”, “наковальня” и “стремечко”. Надо сказать, что соединение и расположение этих трех косточек в точности таково, каким бы сделал его звуковой инженер, чтобы решить проблему согласования сопротивлений, но это другая история. Сейчас нам важно то, что у некоторых летучих мышей к стремечку и к молоточку подведены хорошо развитые мускулы. Когда они сокращаются, эффективность передачи звука через косточки падает — как если бы вы заглушили микрофон, пальцем придавив вибрирующую диафрагму. При помощи этих мышц рукокрылые способны временно выключать свои уши. Каждый раз непосредственно перед тем, как произвести исходящий звуковой импульс, летучая мышь сокращает эти мускулы, отключая таким образом уши и защищая их от повреждения громким сигналом. Затем мускулы расслабляются, и уши возвращаются в режим максимальной чувствительности — как раз вовремя, чтобы уловить вернувшееся эхо. Такая система переключения передачи и приема имеет смысл, только если координация во времени выверена с точностью до мгновения. Летучая мышь Tadarida способна поочередно сократить и расслабить эти мышцы-выключатели 50 раз в секунду, сохраняя абсолютную синхронность с пулеметными очередями исходящих ультразвуковых импульсов. Это чудо слаженности сравнимо с хитроумным изобретением, использовавшимся на некоторых истребителях в Первую мировую войну. Их пулеметы стреляли “сквозь” пропеллер — частота выстрелов была так тщательно скоординирована с его вращением, что пули неизменно пролетали между лопастями, не задевая их.

Затем наш инженер мог бы задуматься о следующей проблеме. Раз принцип работы сонара основан на измерении продолжительности паузы между звуком и его эхом — прием, которым, очевидно, пользуется Rousettus, — то издаваемым звукам следовало бы, по всей вероятности, быть отрывистыми, стаккато. Долгий, протяжный звук может не успеть закончиться к моменту возвращения эха и, даже будучи отчасти приглушен мускулами автоматического переключения передачи и приема, помешать восприятию. Действительно, может показаться, что в идеале импульсы рукокрылых должны быть чрезвычайно короткими. Однако чем короче звук, тем сложнее сделать его достаточно мощным, чтобы произвести хоть сколько-нибудь приемлемое эхо. Похоже, законы физики ставят нас перед необходимостью еще одного неприятного компромисса. Искусным инженерам тут могли бы прийти в голову два решения, и они действительно пришли им в голову при встрече с аналогичной проблемой — только опять-таки это было в ходе разработки радара. Какое из данных двух решений предпочтительнее, зависит от того, что важнее измерить: дальность (на каком расстоянии от прибора находится объект) или скорость (насколько быстро объект перемещается относительно прибора). Первое решение известно специалистам по радиолокации как “чирплет-радар”.

Сигналы радара можно представить как серию импульсов, однако каждый импульс характеризуется так называемой несущей частотой, которая аналогична “высоте” звука или ультразвука. Как мы знаем, крики летучих мышей повторяются с периодичностью, равной десяткам или сотням в секунду. Несущая частота каждого из этих импульсов измеряется десятками и сотнями тысяч повторяющихся циклов в секунду. Другими словами, каждый импульс — это высокий, пронзительный визг. Точно так же и каждый сигнал радара представляет собой “визг” радиоволн, отличающийся высокой несущей частотой. Особенностью чирплет-радара является то, что на протяжении каждого его “взвизгивания” несущая частота не является неизменной, а “взмывает” или “сползает” приблизительно на октаву. Если вам нужен эквивалентный звуковой образ, то представьте себе, что во время каждого импульса радар как бы присвистывает от удивления. Преимущество чирплет-радара перед радаром с фиксированной высотой импульсов состоит в следующем. Неважно, закончился исходящий “присвист” к моменту возвращения своего эха или еще нет. Их все равно не перепутаешь. Ведь эхо, улавливаемое в каждый конкретный момент времени, будет отражением более ранней части сигнала и потому иметь отличную от него частоту.

Разработчики человеческого радара извлекли немалую пользу из этой остроумной методики. А есть ли доказательства в пользу того, что летучие мыши тоже ее “открыли”, как это было с автоматизированной передачей и приемом? Ну, вообще-то многие виды рукокрылых действительно издают крики, высота которых постепенно снижается примерно на октаву. Такие “присвистывающие” сигналы называются частотно-модулированными (frequency modulated, FM). Казалось бы, это именно то, что нужно, чтобы воспользоваться принципом чирплет-радара. Тем не менее имеющиеся на сегодняшний день факты говорят о том, что летучие мыши используют этот метод не для того, чтобы отличать эхо от исходного сигнала, а для более тонкой задачи — чтобы отличать одно эхо от другого. Летучая мышь живет в мире эха, которое доносится от близких объектов, дальних объектов и от объектов, находящихся на всевозможных промежуточных расстояниях. Все эти звуковые отражения ей необходимо рассортировать. Если издавать плавно понижающиеся “присвистывания”, то можно провести четкую сортировку по высоте. Эхо, вернувшееся наконец от удаленного объекта, будет “старше”, чем эхо, которое в тот же момент пришло от объекта, расположенного поблизости. А значит, высота первого эха будет больше. Услышав несколько отраженных сигналов сразу, летучая мышь может положиться на простое практическое правило: чем звук выше, тем объект дальше.

Вторая идея, которая могла бы прийти в голову умному инженеру, особенно если он заинтересован в определении скорости движущейся мишени, — это сыграть на явлении, которое физики называют допплеровским смещением. Также его можно было бы назвать “эффектом скорой помощи”, поскольку наиболее известный его пример — это резкое падение высоты звука сирены у машины скорой помощи, после того как она промчится мимо нас. Допплеровское смещение наблюдается во всех случаях, когда источник звука (или света, или любых других волн) и его получатель движутся друг относительно друга. Для большей простоты представим себе, что источник звука неподвижен, а слушатель перемещается. Допустим, фабричная сирена непрерывно гудит на одной ноте. Звук распространяется вовне в виде идущих одна за другой волн. Эти волны невидимы, они из уплотненного воздуха. Но если бы их можно было увидеть, то они были бы похожи на концентрические окружности, расходящиеся по поверхности спокойного пруда от брошенных камешков. Представьте, что мы бросаем туда камешек за камешком, так что волны образуются непрерывно. Если в какой-нибудь точке этого пруда поставить на якорь игрушечную лодочку, то она будет ритмично подниматься и опускаться по мере прохождения под ней волн. Частота покачиваний лодочки аналогична высоте звука. Теперь давайте вообразим, что вместо того, чтобы стоять на якоре, наша лодочка плывет через пруд по направлению к центру, где возникают расходящиеся волны-окружности. Она по-прежнему будет покачиваться вверх-вниз, встречаясь с идущими друг за другом волнами. Но теперь, направляясь к источнику волн, она будет сталкиваться с ними чаще. Частота ее покачиваний будет выше. Когда же она минует источник волн и направится к противоположному берегу, частота, с которой она покачивается, очевидным образом уменьшится.

По тем же причинам, если мы будем мчаться на мотоцикле (желательно бесшумном) мимо гудящей фабричной сирены, то, пока мы приближаемся к фабрике, звук будет завышенным — фактически наши уши будет “накрывать” звуковой волной чаще, чем если бы мы просто сидели на одном месте. Из этих же рассуждений следует, что, когда наш мотоцикл проедет мимо фабрики и начнет от нее удаляться, высота звука понизится. Если мы остановимся, то услышим сигнал такой высоты, какая она есть на самом деле, — промежуточная между двумя значениями с допплеровским сдвигом частоты. Получается, что, зная точную высоту тона сирены, теоретически возможно вычислить, с какой скоростью мы движемся по направлению к ней или от нее. Для этого надо просто сравнить слышимую высоту звука с ее известным нам “настоящим” значением.

Этот принцип точно так же действует, когда источник звука перемещается, а слушатель неподвижен. Потому мы и можем наблюдать его в случае со скорой помощью. Ходят довольно неправдоподобные россказни, будто бы сам Кристиан Допплер, чтобы продемонстрировать свое открытие, нанял духовой оркестр, который играл на открытой грузовой платформе, несущейся по рельсам мимо изумленной публики. Что действительно важно, так это относительное движение, и, покуда речь идет о допплеровском эффекте, нам все равно — источник звука перемещается мимо уха или ухо мимо источника звука. Если два поезда едут в противоположных направлениях со скоростью 125 миль в час каждый, то для пассажира, находящегося в одном из них, свисток другого поезда должен резко понизить высоту в результате особенно значительного допплеровского смещения, поскольку относительная скорость будет составлять целых 250 миль в час.

Эффект Допплера используется и в полицейских портативных радарах — “ловушках для лихачей”. Неподвижно установленный прибор посылает радиолокационные сигналы вдоль дороги. Радиоволны отскакивают назад от приближающихся автомобилей и регистрируются приемным устройством. Чем быстрее движется машина, тем сильнее допплеровский сдвиг частоты. Сравнивая исходящую частоту с частотой возвращающегося эха, полицейские, а точнее их автоматизированная аппаратура, могут вычислить скорость каждой машины. Раз полиция освоила эту методику для ловли дорожных нарушителей, то можем ли мы надеяться, что и рукокрылые пользуются ею для измерения скорости насекомых, на которых охотятся?

Ответ будет — да. Давно известно, что мелкие летучие мыши, называемые подковоносами, издают не отрывистые щелчки и не нисходящие глиссандо, а продолжительные монотонные возгласы. Говоря “продолжительные”, я имею в виду — продолжительные по меркам рукокрылых. Эти “возгласы” все равно длятся менее десятой доли секунды. И, как мы дальше увидим, нередко в конце каждого возгласа к нему добавляется еще и нисходящее “присвистывание”. Но для начала просто представьте себе, как подковонос, непрерывно издавая ультразвуковой шум, на высокой скорости приближается к неподвижному объекту — скажем, к дереву. В связи с таким направлением движения летучей мыши звуковые волны ударяются о дерево с повышенной частотой. Если бы в дереве был спрятан микрофон, то по той причине, что животное приближается, он бы “слышал” звук с допплеровским завышением тона. В дереве нет микрофона, но точно таким же образом будет завышен тон у отражающегося от дерева эха. Итак, поскольку волны эха струятся от дерева обратно, то получается, что летучая мышь летит им навстречу. Следовательно, при восприятии летучей мышью высоты звучания эха происходит еще один допплеровский сдвиг в сторону завышения. Перемещение летучей мыши приводит к своего рода двойному допплеровскому эффекту, величина которого является точным показателем скорости движения животного относительно дерева. Сравнив высоту своего крика с высотой возвращающегося эха, летучая мышь (а точнее, встроенный в ее мозг “бортовой компьютер”) имела бы теоретическую возможность вычислить, насколько быстро она приближается к дереву. Пусть это ничего не сказало бы ей о том, как далеко от нее это дерево находится, тем не менее полученная информация сама по себе была бы очень ценной.

Если отражающий эхо объект — не неподвижное дерево, а перемещающееся насекомое, рассчитать последствия допплеровского эффекта будет труднее, однако летучая мышь будет по-прежнему иметь возможность вычислить относительную скорость своего движения по направлению к мишени — нет сомнений, что сложной управляемой ракете, какой является охотящаяся летучая мышь, эта информация крайне необходима. На самом деле некоторые рукокрылые придумали штуку поинтереснее, чем просто вопить на одной высоте и измерять высоту возвращающегося эха. Вместо этого они тщательно подстраивают высоту исходящих криков таким образом, чтобы высота эха после сдвига по Допплеру поддерживалась на неизменном уровне. Приближаясь со все возрастающей скоростью к движущемуся насекомому, они постоянно меняют высоту своих сигналов, все время добиваясь именно той частоты, какая нужна для того, чтобы сохранять высоту эха неизменной. Такая изобретательная уловка позволяет поддерживать эхо на той высоте звука, к которой уши этих летучих мышей наиболее чувствительны, что немаловажно, учитывая, насколько это эхо слабое. Следовательно, получить информацию для вычисления допплеровского эффекта животное может, следя за тем, на какой частоте ему сейчас нужно кричать для поддержания фиксированной высоты эха. Я не знаю, используется ли это ноу-хау в каких-либо рукотворных приборах, будь то сонары или радары. Но, коль скоро летучим мышам принадлежит пальма первенства во всех самых удачных решениях в данной области техники, готов биться об заклад, что используется.

Хотя может показаться, что два этих, весьма различных подхода — оценка допплеровского смещения и “чирплет-радар” — пригодны каждый для своих, особых целей, в действительности одни группы рукокрылых специализируются на первом, а другие — на втором из них. Некоторые, впрочем, пытаются, по-видимому, преуспеть и там и там, присоединяя FM-“присвистывание” к концу (или иногда к началу) протяжного “клича”, имеющего постоянную высоту. Еще один любопытный трюк, используемый подковоносами, связан с движениями их больших ушных раковин. В отличие от других летучих мышей подковоносы совершают частые взмахи ушами попеременно вперед и назад. Можно предположить, что такие дополнительные резкие перемещения звукоулавливающей поверхности относительно мишени модулируют эффект Допплера, сообщая дополнительную полезную информацию. Когда ухо делает взмах по направлению к мишени, кажущаяся скорость приближения к ней возрастает. Когда же оно отводится в противоположном направлении, все происходит наоборот. Мозгу летучей мыши “известно” направление взмахов каждого уха, и в принципе ему ничто не мешает пользоваться получаемой таким образом информацией для произведения необходимых вычислений.

Вероятно, самая серьезная из проблем, стоящих перед рукокрылыми, — это опасность непреднамеренных “помех”, создаваемых криками других летучих мышей. Однако, как показали эксперименты, сбить летучую мышь с толку мощными искусственными ультразвуковыми сигналами на удивление непросто. Впрочем, задним числом понимаешь, что это можно было предвидеть. Летучие мыши должны были научиться избегать помех еще давным-давно. Многие виды рукокрылых имеют привычку отдыхать, скапливаясь в огромных количествах в пещерах, где наверняка стоит оглушительная какофония из многочисленных ультразвуков и их эха, что, однако, не мешает летучим мышам легко порхать в полной темноте, не натыкаясь ни на стены пещеры, ни друг на друга. Каким же образом животное умудряется следить за собственным эхом, не путая его с эхом, создаваемым другими летучими мышами? Первое, что тут пришло бы в голову инженеру, — это некая разновидность частотного кодирования: каждая летучая мышь, подобно радиостанции, могла бы иметь свою собственную, личную частоту. Возможно, до некоторой степени это и так, но истинное положение дел, несомненно, сложнее.

Почему рукокрылые не “глушат” друг друга своими криками, не вполне ясно, но опыты, в которых им пытались “запудрить мозги”, дают нам любопытную подсказку. Оказывается, летучую мышь можно обмануть, если проигрывать ей запись ее собственного крика, но с задержкой. Другими словами, нужно фальшивое эхо ее собственных криков. Если аккуратно отрегулировать электронную аппаратуру, которая производит задержку этого фальшивого эха, то можно даже заставить летучую мышь пытаться сесть на “фантомную” поверхность. Полагаю, для нее это равносильно тому, чтобы смотреть на мир через линзу.

Не исключено, что у рукокрылых есть нечто, что мы могли бы назвать “фильтром странности”. Каждое последующее эхо, вызванное собственными криками летучей мыши, формирует такую картину мира, которая логична с точки зрения предшествовавшей картины, построенной на основании предыдущих отраженных сигналов. Если мозг летучей мыши услышит эхо крика другой летучей мыши и попытается поместить его в картину мира, которую он только что выстроил, получится бессмыслица. Создастся впечатление, будто все предметы вокруг стали внезапно разбегаться в разных случайных направлениях. Но предметам реального мира такое безумие несвойственно, а значит, мозг может спокойно проигнорировать подобное эхо как фоновый шум. Если же человек-экспериментатор будет подавать летучей мыши искусственное “эхо” ее сигналов с запозданием или, наоборот, преждевременно, то такие ложные звуки будут иметь смысл в рамках той картины мира, которую эта летучая мышь уже себе построила. Они являются правдоподобными в контексте своих предшественников, и потому “фильтр странности” их пропускает. Согласно им, окружающие предметы меняют свое местоположение совсем чуть-чуть, а это объектам реального мира вполне свойственно. Мозг летучей мыши твердо уверен в том, что мир, изображаемый эхом одного сигнала, должен либо ничем не отличаться от мира, нарисованного предыдущими звуковыми отражениями, либо отличаться от него незначительно. Например, преследуемое насекомое может слегка переместиться.

У философа Томаса Нагеля есть знаменитая статья, которая называется “Каково быть летучей мышью?”. Речь в ней идет не столько о рукокрылых, сколько о философской проблеме постижения того, “каково” это — быть кем-то, кем мы не являемся. Тем не менее для философа летучая мышь — пример чрезвычайно удачный, поскольку предполагается, что ощущения летучей мыши, ориентирующейся при помощи эхолокации, являются чем-то особенно чуждым для нас и отличным от наших ощущений. Можно почти с полной уверенностью сказать, что для того, чтобы почувствовать себя летучей мышью, без толку идти в пещеру, орать там, греметь кастрюлями, специально замерять продолжительность паузы до появления эха и на основании этого высчитывать, далеко ли до стены.

Все это соответствует тому, что чувствует летучая мышь, не более, чем следующее описание соответствует тому, как мы видим цвет. Возьмите прибор, измеряющий длину волны света, попадающего вам в глаз. Если она длинная — вы видите красный, а если короткая — фиолетовый или синий. Так уж вышло, и это научный факт, что у света, который мы называем красным, длина волны больше, чем у света, который мы называем синим. В нашей сетчатке включаются те или иные рецепторы — воспринимающие красный или синий — в зависимости от длины световой волны. Но понятие “длина волны” не играет ни малейшей роли в нашем субъективном восприятии цвета. То, “каково” это — различать красный и синий цвета, никоим образом не помогает нам узнать, в каком случае длина волны больше. Когда она для нас действительно важна (что бывает редко), мы должны ее просто помнить или (как обычно поступаю я) заглянуть в справочник. Аналогичным образом летучая мышь узнает местоположение насекомого, используя то, что мы называем эхом. Но когда она замечает насекомое, то думает о времени задержки эха наверняка не больше, чем мы с вами думаем о длинах волн, когда воспринимаем синий или красный цвет.

Да, в самом деле, если бы я был поставлен перед необходимостью попытаться сделать невозможное — представить себе, на что похоже быть летучей мышью, — то я предположил бы, что для летучих мышей ориентировка с помощью эха является во многом тем же самым, чем зрение для нас. Мы с вами животные, воспринимающие мир почти полностью через зрение, и потому вряд ли в состоянии осознать, какое непростое это дело. Предметы находятся “там-то”, и нам кажется, что там мы их и “видим”. Подозреваю, однако, что на самом деле мы видим искусную компьютерную модель, выстраиваемую мозгом на основании информации, приходящей извне, но преобразованной им так, чтобы ею было можно пользоваться. То, что снаружи является различиями в длине световой волны, компьютерная модель у нас в голове перекодирует в “цветовые” различия. Форма и прочие признаки трансформируются точно таким же образом, принимая вид, с которым удобно иметь дело. Наши с вами зрительные ощущения очень сильно отличаются от слуховых, но это никак напрямую не связано с физическими различиями между светом и звуком. И свет, и звук в конечном итоге переводятся соответствующими органами чувств в одни и те же нервные импульсы. По физическим свойствам нервного импульса невозможно определить, какую информацию он несет — о свете, о звуке или о запахе. Зрительные, слуховые и обонятельные ощущения так сильно отличаются друг от друга только потому, что нашему мозгу удобнее использовать разные типы внутренних моделей для мира зрительных образов, мира звуков и мира запахов. Мы используем зрительную и слуховую информацию различным образом и для разных целей — вот почему зрение и слух такие разные, а вовсе не непосредственно потому, что свет и звук — это различные физические явления.

Но летучая мышь использует звуковую информацию во многом для той же самой цели, для которой мы используем информацию зрительную. Она определяет местоположение предметов в трехмерном пространстве (и постоянно обновляет информацию об этом) с помощью звуков, так же как мы делаем это с помощью света. Следовательно, ей нужна такая внутренняя компьютерная модель, которая могла бы создавать образы, отражающие перемещение объектов в трехмерном пространстве. Суть здесь в том, что те формы, которые примет субъективный опыт животного, будут свойством его внутренней компьютерной модели. Эта модель конструируется в процессе эволюции исходя из того, насколько она годна для создания полезных внутренних представлений, безотносительно физической природы поступающих извне стимулов. Летучим мышам нужна такая же внутренняя модель для отображения местонахождения предметов в трехмерном пространстве, что и нам с вами. Тот факт, что их внутренняя модель формируется при помощи эха, а наша — при помощи света, не имеет отношения к делу. И та и другая внешняя информация будет на своем пути к мозгу преобразована в одинаковые нервные импульсы.

Итак, мое предположение состоит в том, что летучие мыши “видят” примерно так же, как и мы, пусть даже физический посредник, через который происходит преобразование внешнего мира в нервные импульсы, у них и совершенно иной: ультразвук, а не свет. Возможно, они даже могут испытывать ощущения, которые мы называем цветовыми, — эти ощущения не отсылают к физике и длине волн, но они отражают разнообразие внешнего мира и играют для летучих мышей ту же функциональную роль, какую цвет играет для нас. Кто знает, может быть, тонкая текстура поверхности у их самцов такова, что эхо, отскакивающее от нее, производит на самок впечатление роскошной окраски — этакий звуковой аналог брачного наряда райской птицы. И я подразумеваю под этим не просто какую-то расплывчатую метафору. Нет ничего невозможного в том, чтобы самка летучей мыши субъективно воспринимала самца, скажем, ярко-красным — точно так же, как я воспринимаю фламинго. Ну или, по меньшей мере, восприятие летучей мышью своего брачного партнера может отличаться от моего зрительного восприятия фламинго не больше, чем мое зрительное восприятие фламинго отличается от того, как фламинго видится другому фламинго.

Дональд Гриффин рассказывает, что было, когда в 1940 г. он и его коллега Роберт Галамбос впервые сообщили потрясенным участникам зоологической конференции о своем открытии эхолокации у рукокрылых. Скептицизм одного прославленного ученого сопровождался таким негодованием, что:

…он схватил Галамбоса за плечи и стал его трясти, попутно возмущаясь, что мы, конечно же, просто не могли иметь в виду такую дикость. Радар и сонар в то время еще относились к особо секретным военным разработкам, и мнение, будто летучие мыши способны на что-то, хотя бы отдаленно напоминающее недавние успехи электронной техники, оказалось для многих не только поразительно неправдоподобным, но и неприятным.

Этого знаменитого скептика легко понять. В таком нежелании поверить есть что-то очень человеческое. А точнее говоря, именно человеческое оно и есть. Именно из-за того, что наши собственные, человеческие чувства неспособны к тому, что по плечу рукокрылым, нам так тяжело поверить в это. Нам трудно представить себе, что то, что мы можем понять только на уровне искусственной аппаратуры или математических вычислений на бумаге, маленькое животное способно производить в своей голове. Однако математические расчеты, объясняющие основы зрения, будут точно так же сложны и труднопостижимы, но при этом ни для кого не составляет труда верить в то, что маленькие зверьки способны видеть. Причина таких двойных стандартов у нашего скептицизма весьма проста: видеть мы можем, а к эхолокации неспособны.

Я представляю себе мир, в котором ученое собрание существ, напоминающих летучих мышей и полностью слепых, ошеломлено известием о том, что животные, называемые людьми, способны, как это ни странно, использовать для ориентировки недавно открытые неслышимые лучи, называемые “световыми”, пока что являющиеся предметом сверхсекретных военных разработок. Эти в остальном непримечательные создания почти абсолютно глухие (на самом деле они в какой-то мере способны слышать и даже издавать немногочисленные неуклюже медленные, низкие и однообразные звуки, но используют эти урчания только для примитивных целей — например, для общения друг с другом — и, по-видимому, неспособны обнаруживать даже самые крупные объекты с их помощью). Вместо этого у них есть высокоспециализированные органы, так называемые глаза, для восприятия “световых” лучей. Основным источником этих лучей является солнце, и людям, что примечательно, удается использовать сложные отражения, отбрасываемые предметами при попадании на них солнечных лучей. У них имеется хитроумное устройство — “хрусталик”, — форма которого как будто бы математически рассчитана таким образом, чтобы направлять эти бесшумные лучи на пласт клеток, известный как “сетчатка”, где формируется точный образ, однозначно соответствующий взаимному расположению предметов окружающего мира. Каким-то непостижимым способом клетки сетчатки делают свет, с позволения сказать, “слышимым” и передают эту информацию в мозг. Наши математики показали, что если правильно выполнять довольно сложные расчеты, то безопасное перемещение в пространстве при помощи этих световых лучей теоретически возможно. И это будет так же эффективно, как и при помощи обычного ультразвука, а в некоторых отношениях даже более эффективно! Но кто бы мог подумать, что примитивные люди способны производить подобные вычисления?

Эхолотирование у летучих мышей — всего лишь один из тысяч примеров, на которых я мог бы пояснить свою мысль о превосходном устройстве. Животные производят такое впечатление, будто они были спроектированы искушенным в теории и поднаторевшим в практике физиком или инженером, однако нет никаких оснований предполагать, что сами рукокрылые знакомы с теорией и понимают ее в том же смысле, в каком ее понимает физик. Летучую мышь можно сравнить с полицейским радаром-ловушкой, а не с человеком, который его изобрел. Проектировщик детектора скорости понимал теоретические основы допплеровского эффекта, и это понимание выражалось в математических уравнениях, выписанных на бумаге во всех подробностях. Понимание создателя воплощено в устройстве прибора, но сам прибор не понимает того, как он работает. В состав прибора входят электронные элементы, которые соединены друг с другом таким образом, чтобы автоматически сличать две разные частоты радиоволн и переводить результат в удобные для использования единицы — мили в час. Совершаемые при этом вычисления сложны, но вполне по силам маленькой коробочке, начиненной современными электронными компонентами, если их правильно соединить друг с другом. Разумеется, осуществил это соединение (или по крайней мере разработал его схему) сложно устроенный и обладающий сознанием мозг, однако в непосредственной работе коробочки никакой обладающий сознанием мозг не участвует.

Благодаря знакомству с электронной техникой мы подготовлены к тому, чтобы согласиться: не имеющие сознания механизмы могут вести себя так, как будто они разбираются в сложных математических понятиях. Эта мысль полностью правомерна и тогда, когда речь идет о работе живых механизмов. Летучая мышь — это машина, электронное содержимое которой соединено таким образом, чтобы мускулы крыльев наводили ее на насекомых. По тому же принципу и неразумная управляемая ракета преследует самолет. До этих пор наша интуитивная аналогия с техникой была корректна. Однако знакомство с техникой подготовило нас и к тому, чтобы в возникновении сложно устроенных машин видеть руку разумного и целеустремленного создателя. В случае живых механизмов эта вторая, основанная на интуиции аналогия ошибочна. Их “проектировщиком” был бессознательный естественный отбор, слепой часовщик.

Я надеюсь, что эти истории из жизни летучих мышей вызывают в читателях такое же благоговение, какое они вызывают во мне и наверняка вызвали бы в Уильяме Пейли. В одном отношении наши с ним цели совпадают. Я не хочу, чтобы читатель недооценивал необычайные творения природы и то, каких сложных объяснений они требуют. И хотя во времена Пейли об эхолокации у рукокрылых еще не было известно, она подходит для его целей не хуже любого из приведенных им примеров. Пейли растолковывал свою мысль, приумножая примеры. Он прошелся по всему нашему организму — от головы до пальцев ног, — показывая, как каждая мельчайшая деталь каждой его части напоминает внутреннее устройство великолепно сработанных часов. Мне очень хотелось бы поступить точно так же, ведь тут можно рассказать немало удивительных историй, а рассказывать истории — моя слабость. Но на самом деле нет никакой необходимости плодить примеры. Одного-двух вполне достаточно. Весьма вероятно, что гипотеза, способная объяснить навигацию у летучих мышей, сможет объяснить все что угодно в мире живого, а если объяснение Пейли неверно хотя бы для одного из приведенных им примеров, то количеством дела уже не поправишь. Его гипотеза состояла в том, что “живые часы” были в буквальном смысле сконструированы и созданы искусным часовщиком. Наша современная гипотеза утверждает, что эта работа была проделана естественным отбором, причем постепенно, эволюционным путем.

Сегодняшние богословы отнюдь не так прямолинейны, как Пейли. Они не показывают пальцем на сложные живые механизмы, заявляя, что те, подобно часам, несомненно были придуманы неким создателем. Вместо этого наблюдается тенденция указывать на них со словами, что, дескать, “невозможно поверить”, будто такая сложность или такое совершенство могли развиться в результате естественного отбора. Читая подобные высказывания, я всегда испытываю желание написать на полях: “Говори за себя”. В недавно вышедшей книге “Вероятность Бога”, написанной епископом Бирмингемским Хью Монтефиоре, можно найти немало примеров такого подхода (только в одной главе я насчитал 35). До конца настоящей главы я буду пользоваться примерами из этого сочинения, поскольку оно представляет собой искреннюю и честную попытку уважаемого и образованного автора привести теологию природы в соответствие с новыми данными. Говоря “честную”, я имею в виду честную. В отличие от некоторых из своих коллег-богословов епископ Монтефиоре не боится утверждать, что вопрос о том, существует Бог или нет, — это типичный вопрос факта. Он не разменивается на хитрые уловки типа “христианство — это образ жизни; вопрос о существовании Бога больше не стоит, он не более чем мираж, навеянный реалистическими иллюзиями”. Некоторые части его книги посвящены физике и космологии, и не в моей компетенции их комментировать; отмечу разве, что, судя по всему, в качестве источников он использовал работы настоящих физиков. Ах, если бы он поступил так же и в отношении биологических разделов! Увы, тут он предпочел обратиться к трудам Артура Кестлера, Фреда Хойла, Гордона Рэттрей-Тейлора и Карла Поппера. Епископ верит в эволюцию, но не считает естественный отбор подходящим объяснением для того направления, которое эволюция приняла (отчасти в связи с тем прискорбным обстоятельством, что, как и многие другие, ошибочно представляет себе естественный отбор “случайным” и “бессмысленным”).

Он вовсю использует то, что можно определить как Убеждение Личным Недоверием. По ходу одной из глав мы встречаем следующие фразы в указанном порядке:

…С позиций дарвинизма тут, видимо, нет объяснения… Не проще будет объяснить… Трудно согласиться… Нелегко согласиться… Равным образом затруднительно объяснить… Я не думаю, что будет легко признать… Я с трудом могу себе представить… Я нахожу трудным для понимания… Такое объяснение не кажется правдоподобным… Не представляю себе, каким образом… Многие сложности поведения животных неодарвинизм, по-видимому, объяснить не в состоянии… Нелегко постичь, как такое поведение могло возникнуть посредством одного лишь естественного отбора… Это невероятно… Как мог столь сложный орган возникнуть в ходе эволюции?.. Нелегко увидеть… Трудно увидеть…

Как отмечал еще Дарвин, Убеждение Личным Недоверием чрезвычайно неубедительно. В некоторых случаях такой подход опирается на обычное невежество. Например, один из фактов, который епископ находит трудным для понимания, — это окраска белого медведя.

Если говорить о маскировке, то она не всегда легко поддается объяснению с неодарвинистских позиций. Раз белые медведи господствуют в Арктике, значит, у них не было видимой необходимости обзаводиться белой маскировкой.

Стоит перевести:

Лично мне, сидящему в своем кабинете, никогда не бывавшему в Арктике, никогда не видевшему белого медведя в дикой природе и воспитанному на классической литературе и богословии, с ходу не приходит в голову, какую пользу могут извлечь белые медведи из своей окраски.

В данном конкретном случае было сделано допущение, что маскировка нужна только тем животным, на которых кто-то охотится. Что было при этом упущено из виду, так это то, что хищникам тоже полезно, когда добыча их не замечает. Белые медведи нападают на тюленей, отдыхающих на льду. Если тюлень заметит медведя на достаточно далеком расстоянии, он улизнет. Я подозреваю, что наш епископ мгновенно справится с возникшим затруднением, если представит себе, как бурый гризли на снегу пытается подкрасться к тюленю.

Опровергнуть доводы насчет белого медведя оказалось едва ли не слишком просто, но в некотором очень важном смысле не в этом суть. Даже если самый крупный в мире авторитет не может объяснить какое-то поразительное биологическое явление, это не значит, что оно необъяснимо. Многие тайны, остававшиеся неразрешимыми в течение веков, в конце концов получили объяснение. Если уж на то пошло, большинство современных биологов не найдут для себя затруднительным объяснить в терминах теории естественного отбора любой из 35 епископских примеров, хотя и не всегда это будет так же просто, как в случае с белым медведем. Но мы не собираемся состязаться в находчивости. Даже если найдется какой-то пример, который мы не сможем объяснить, не стоит сразу же делать грандиозные выводы только лишь на основании факта нашей личной неспособности. От этого еще Дарвин нас очень убедительно предостерегал.

У обращения к Личному Недоверию есть и более серьезные вариации — не те, что вытекают попросту из невежества и недостатка сообразительности. Одна разновидностей этого довода откровенно эксплуатирует то чувство крайнего удивления, которое мы все испытываем, когда сталкиваемся с чрезвычайно сложными устройствами наподобие навигационного оснащения у летучих мышей. В этом случае подразумевается как нечто не подлежащее сомнению, что такое чудо просто не могло возникнуть путем естественного отбора. С разрешения автора епископ цитирует высказывание Г. Беннетта о паутине:

Невозможно представить, чтобы человек, который в течение многих часов наблюдал за их работой, не уверился бы в том, что ни современные пауки, ни их предки не могли быть архитекторами этой сети, не счел бы абсурдным предположение, что она возникала шаг за шагом, посредством случайных изменений. Это все равно что предположить, будто сложные и точные пропорции Парфенона возникли путем сваливания в кучу кусочков мрамора.

Это вовсе не невозможно. Это именно то, во что я твердо верю — притом что и с пауками, и с паутинами немножко знаком.

Далее епископ переходит к человеческому глазу, задаваясь риторическим вопросом (подразумевающим отсутствие ответа): “Как мог столь сложный орган возникнуть в ходе эволюции?” Это не аргумент, а просто признание в собственном недоверии. По моему мнению, такое интуитивное недоверие, которое мы все склонны испытывать, когда речь заходит о том, что Дарвин называл органами исключительной сложности и совершенства, имеет двойную основу. Во-первых, нам не хватает интуитивного понимания того, какое необъятное время имеется в распоряжении у эволюции. Большинство из тех, кто сомневается в естественном отборе, готовы признать, что он может приводить к незначительным изменениям наподобие темной окраски, выработавшейся у многих бабочек после промышленной революции. Но, соглашаясь с этим, затем они указывают на то, сколь малы такие изменения. Епископ подчеркивает, что темная бабочка не является новым видом. Не спорю, изменение небольшое, никакого сравнения с эволюцией глаза или эхолокации. Но в то же время бабочкам понадобилась для этого всего лишь сотня лет. Срок в 100 лет кажется нам большим, потому что он длиннее нашей жизни. Но для геолога это примерно в тысячу раз меньше, чем отрезки, которыми он обычно оперирует!

Глаза не сохраняются в виде окаменелостей, и потому мы не знаем, сколько времени потребовалось нашему глазу на то, чтобы выработать свои нынешние сложность и совершенство из ничего, но на это у него было несколько сотен миллионов лет. Подумайте для сравнения об изменениях, произведенных человеком за куда более короткий срок при селекции собак. За какие-то сотни, самое большее тысячи, лет был проделан путь от волка до пекинеса, бульдога, чихуахуа и сенбернара. Ах, это все еще собаки? Они не стали новой “разновидностью”? Ну, если игры с подобными словами действуют на вас успокаивающе, то да, всех этих животных можно назвать собаками. Просто подумайте о сроках. Давайте все время, которое было потрачено на то, чтобы вывести эти породы собак от волка, представим как один-единственный шаг. Какое расстояние в этом масштабе нам нужно преодолеть, чтобы вернуться к Люси и ее сородичам — древнейшим ископаемым предкам человека, несомненно ходившим на двух ногах? Ответ будет — около 2 миль. А сколько нужно идти назад, чтобы добраться до самого начала эволюции на Земле? Для этого вам придется протопать все расстояние от Лондона до Багдада. Вообразите себе всю совокупность изменений, сопровождавших превращение волка в чихуахуа, а затем помножьте ее на количество шагов от Лондона до Багдада. Это даст вам некоторое наглядное представление о масштабе тех преобразований, которые мы можем ожидать от настоящей, естественной эволюции.

Вторая причина, почему нам кажется неправдоподобной эволюция таких сложных органов, как глаз человека или ухо летучей мыши, — это наше интуитивное обращение к теории вероятностей. Епископ Монтефиоре приводит цитату из К. И. Рейвена о кукушках. Кукушки откладывают свои яйца в гнезда к другим птицам, оказывающимся невольными приемными родителями. Подобно огромному количеству биологических адаптаций эта кукушечья адаптация является множественной. К паразитическому образу жизни кукушек приспосабливает сразу несколько их особых черт. Например, самкам кукушек свойственно откладывать яйца в чужие гнезда, а птенцам — выбрасывать из гнезда потомство хозяина. Обе эти повадки обеспечивают успех кукушечьему паразитизму. Рейвен продолжает:

Очевидно, что каждое отдельно взятое условие здесь крайне необходимо для успеха всего целого. Само по себе оно бесполезно. Весь opus perfectum должен был возникнуть одновременно. Но, как мы уже установили, вероятность такой последовательности случайных совпадений пренебрежимо, ничтожно мала.

В принципе подобные доводы вызывают большее уважение, чем те, что основаны на голых и ничем не подкрепленных сомнениях. Измерение статистической невероятности предположения — это правильный первый шаг при оценке его правдоподобия. Мы и сами будем неоднократно обращаться к этому подходу на страницах данной книги. Но надо уметь им пользоваться! В рассуждениях Рейвена имеется две ошибки. Во-первых, хорошо знакомое и изрядно поднадоевшее приравнивание естественного отбора к так называемой случайности. Мутации действительно случайны, а вот естественный отбор — совсем наоборот. Во-вторых, это попросту неправда, будто “каждое условие само по себе бесполезно”. Неправда, что все идеальное целое обязательно должно было быть завершено одномоментно. Неправда и то, что для успеха этого целого так уж необходима каждая составная часть. Простенькие, примитивные, недоработанные глаз, ухо, сонар, кукушечий паразитизм и т. п. — это лучше, чем полное их отсутствие. Совсем без глаз вы полностью слепы. А с наполовину готовым глазом вы, может, и не разглядите хищника как следует, но по меньшей мере сможете определить общее направление его движений. И эта разница может оказаться вопросом жизни и смерти. Подробнее на эту тему мы потолкуем в следующих двух главах.

Глава 3

Накопление небольших изменений

Итак, живые существа столь невероятны и столь превосходно “продуманны”, что не могли возникнуть случайно. Тогда каким же образом они возникли? Ответ, по Дарвину, таков: путем постепенного, пошагового преобразования простейших первопричин; из зачаточных элементов, которые были достаточно просты для того, чтобы возникнуть случайно. Каждое очередное изменение в ходе постепенного эволюционного процесса было достаточно простым по сравнению с непосредственным предшественником и потому могло произойти спонтанно. Однако, подумав о том, каким сложным по сравнению с примитивным исходным материалом оказался конечный результат, понимаешь, что вся совокупность последовательных шагов была процессом далеко не случайным. Двигателем накопления изменений является неслучайное выживание. Задача этой главы показать, на что способен накапливающий отбор — явление, не имеющее со случайностью ничего общего.

Прогуливаясь по галечному пляжу, вы можете заметить, что галька лежит не беспорядочно. Мелкие камешки обычно группируются в виде обособленных полос, тянущихся вдоль пляжа, а более крупные — отдельно от них. Они сортировались, распределялись, отбирались. Какое-нибудь прибрежное племя могло бы удивиться такому свидетельству продуманности и упорядоченности мира и сложить миф, который объяснял бы этот феномен, скажем, волей Великого Духа, живущего на небесах, чей разум склонен к аккуратности и порядку. Мы снисходительно улыбнулись бы на такое суеверие и объяснили бы, что на самом деле порядок здесь навели слепые силы физики — в данном случае морские волны. Волнам несвойственно иметь цели и намерения, их разум не склонен к аккуратности — у них вообще нет разума. Они просто приносят энергию, которая разбрасывает гальку по пляжу, а мелкие и крупные камни по-разному реагируют на такое воздействие и потому оказываются на разном расстоянии от воды. Из беспорядка возникла малая толика порядка, и ничей разум этого не планировал.

Волны и галька образуют простую систему, автоматически генерирующую неслучайность. Таких систем в мире полным-полно. Наипростейший пример, приходящий мне в голову, — это дыра. Через дыру проходят только те предметы, которые меньше ее. Это значит, что если изначально вы располагаете неким случайным набором объектов над дырой, а также некоей силой, которая перетряхивает эти объекты случайным образом, то через некоторое время объекты выше и ниже дыры будут рассортированы отнюдь не бессистемно. Пространство под дырой будет иметь тенденцию содержать в себе объекты меньше дыры, а пространство над дырой — те объекты, которые превосходят ее по размерам. Конечно же, люди давным-давно научились извлекать выгоду из этого простого принципа генерирования неслучайности, лежащего в основе такого полезного приспособления, как сито.

Наша Солнечная система представляет собой стабильное и организованное объединение планет, комет и всяческих обломков, вращающихся вокруг Солнца, и предположительно является одной из многих подобных систем во Вселенной. Чем ближе к Солнцу находится космическое тело, тем с большей скоростью оно должно двигаться, чтобы противостоять силе гравитации и оставаться на устойчивой орбите. Для любой отдельно взятой орбиты существует только одна скорость, с которой можно лететь, не сходя с этой орбиты. Двигаясь с любой другой скоростью, тело либо умчится далеко в космос, либо перейдет на другую орбиту, либо рухнет на Солнце. Взглянув на планеты Солнечной системы, мы с вами увидим, что — ну надо же! — каждая из них перемещается вокруг Солнца с той самой скоростью, которая необходима, чтобы оставаться на орбите. Благословенное чудо дальновидного замысла? Нет, просто еще одно природное “сито”. Очевидно, что все вращающиеся вокруг Солнца планеты, которые мы наблюдаем, должны двигаться по своим орбитам именно с нужной скоростью, иначе бы мы их там не видели, поскольку их бы там не было! Но точно так же очевидно и то, что в этом нет никакого доказательства сознательного замысла. Перед нами просто еще одна разновидность сита.

Подобное примитивное отсеивание само по себе ни в коей мере не является достаточным для объяснения той высочайшей степени упорядоченности, какую мы видим в живых организмах. Давайте вспомним аналогию с кодовым замком. Тот уровень неслучайности, который может быть достигнут простым отсеиванием, можно с натяжкой приравнять к открытию кодового замка с кодом из одной цифры — такой легко может быть открыт исключительно наудачу. То же, что мы можем наблюдать в живых системах, аналогично громадному кодовому замку с практически бесконечным числом угадываемых цифр. Произвести биологическую молекулу типа гемоглобина (красного кровяного пигмента) путем простого “просеивания” — это было бы равносильно тому, чтобы взять все аминокислотные “строительные блоки” для гемоглобина, встряхнуть их и надеяться, что молекула гемоглобина соберется сама собой. Везение, которое тут потребуется, долж но быть просто невообразимым — вот почему Айзек Азимов и прочие так любят приводить этот пример в качестве убойного аргумента.

Молекула гемоглобина состоит из четырех аминокислотных цепочек, переплетенных между собой. Возьмем только одну из них. Она образована 146 аминокислотами. В живых организмах обычно встречается 20 разных типов аминокислот. Число способов, которыми можно соединить 20 различных элементов в цепь длиной в 146 звеньев, невероятно велико; Азимов назвал его “гемоглобиновым числом”. Его несложно подсчитать, но вот вообразить затруднительно. Первым звеном из 146 может оказаться любая из 20 допустимых аминокислот. Вторым тоже. Следовательно, для цепочек, состоящих из двух звеньев, количество возможных вариантов равняется 20 × 20, то есть 400. Число возможных типов цепочки из трех звеньев будет 20 × 20 × 20, что равняется 8000. Чтобы узнать, сколько может быть построено различных цепочек из 146 звеньев, надо 146 раз помножить двадцатку саму на себя. Полученное число будет ошеломляюще громадным. Миллион — это единица с шестью нулями. Миллиард (1000 миллионов) — это единица с девятью нулями. А искомое нами число — “гемоглобиновое число” — это (приблизительно) единица со 190 нулями после нее! И только один из этого множества вариантов — наш гемоглобин. Вот сколь ничтожен шанс получить его благодаря удачному стечению обстоятельств. А ведь молекула гемоглобина — это лишь крохотная частица сложнейшего устройства. Совершенно очевидно, что само по себе простое отсеивание даже близко не в состоянии порождать ту степень упорядоченности, какую мы видим в живых организмах. Отсеивание — важный фактор при формировании сложной организации живого, но это далеко не все, что требуется. Нужно что-то еще. Чтобы объяснить, что же именно, мне необходимо провести разграничение между “одноступенчатым” и “накапливающим” отбором. Все те примитивные разновидности сита, которые мы пока что рассматривали в этой главе, представляют собой примеры одноступенчатого отбора. А живые организмы являются результатом накапливающего отбора.

Принципиальное различие между двумя этими видами отбора состоит в следующем. При одноступенчатом отборе отбираемые или сортируемые объекты — будь то камешки на пляже или что-то другое — отбираются раз и навсегда. А при отборе накапливающем они “размножаются” — ну или каким-то иным способом результаты одного отсеивания оказываются материалом для другого, следующего отсеивания, результаты которого опять “проходят через сито”, и так далее до бесконечности. Объекты подвергаются отбору или систематизации в течение многих следующих друг за другом “поколений”. Итоги отбора в одном поколении являются отправной точкой для отбора в следующем поколении, и так много поколений подряд. Использовать тут слова “размножаться” и “поколение”, обычно применимые к живым организмам, вполне естественно, ведь живые организмы — это самый типичный пример объектов, участвующих в процессе накапливающего отбора. В реальности они могут оказаться даже единственным таким примером, но пока я предпочел бы воздержаться от категоричных заявлений.

Порой игра ветра придает облакам форму легкоузнаваемых предметов. Много раз публиковалась фотография, сделанная одним пилотом-любителем: нечто похожее на глядящий с неба лик Иисуса. Все мы видели облака, которые были на что-нибудь похожи, например на морского конька или на улыбающуюся рожицу. Эти изображения возникают путем одноступенчатого отбора — другими словами, благодаря однократному совпадению, — и потому большого впечатления они не производят. Сходство знаков зодиака с животными, в честь которых они были названы, — Скорпион, Лев и т. п. — не более интересно, чем предсказания астрологов. Оно не ошеломляет нас в той же степени, что и биологические адаптации, возникающие в результате накапливающего отбора. Увидев, сколь схожа листовидка с листом, или встретив богомола, выглядящего как соцветие из розовых цветочков, мы описываем эти явления как необычайные, поразительные и захватывающие дух. А если облако похоже на хорька, то для нас это разве что слегка занятно и едва ли стоит того, чтобы обращать внимание собеседника. Более того, мы вполне можем изменить свое мнение насчет того, на что это облако больше всего похоже.

ГАМЛЕТ. Видите вы вон то облако в форме верблюда?

ПОЛОНИЙ. Ей-богу, вижу, и действительно, ни дать ни взять верблюд.

ГАМЛЕТ. По-моему, оно смахивает на хорька.

ПОЛОНИЙ. Правильно: спинка хорьковая.

ГАМЛЕТ. Или как у кита.

ПОЛОНИЙ. Совершенно как у кита[1].

Не знаю, кто именно первым обратил наше внимание на то, что обезьяна, бессмысленно лупящая по пишущей машинке, смогла бы, имей она достаточно времени, напечатать полное собрание сочинений Шекспира. Ключевая фраза тут, разумеется, “имей она достаточно времени”.

Давайте слегка облегчим задачу нашей обезьяне. Пусть ей надо будет напечатать не полное собрание сочинений, а всего лишь коротенькое предложение Methinks it is like a weasel (“По-моему, оно смахивает на хорька”), и, чтобы облегчить задачу еще больше, мы дадим ей для этого упрощенную клавиатуру, содержащую только 26 букв (заглавных) и клавишу пробела. Сколько же времени на это потребуется?

В выбранном предложении 28 знаков. Давайте будем считать, что обезьяна как бы делает серию дискретных “попыток”, каждая из которых состоит из 28 ударов по клавиатуре. Если она правильно набирает нужную фразу — эксперимент окончен. Если нет — мы даем ей новую “попытку” 28 раз нажать на клавиши. Я не знаком ни с одной обезьяной, но, к счастью, моя 11-месячная дочь представляет собой хорошо зарекомендовавший себя в деле генератор беспорядка, и она с готовностью (даже, может быть, излишней) согласилась взять на себя роль обезьянки-машинистки. Вот что она набрала на компьютере:

UMMK JK CDZZ F ZD DSDSKSM

S SS FMCV PU I DDRGLKDXRRDO

RDTE QDWFDVIOY UDSKZWDCCVYT

H CHVY NMGNBAYTDFCCVD D

RCDFYYYRM N DFSKD LD K WDWK

JJKAUIZMZI UXDKIDISFUMDKUDXI

Однако у нее много дел и без того, так что я был вынужден запрограммировать компьютер так, чтобы он сам имитировал печатающего младенца или обезьяну:

WDLDMNLTDTJBKWIRZREZLMQCO P

Y YVMQKZPGJXWVHGLAWFVCHQYOPY

MWR SWTNUXMLCDLEUBXTQHNZVJQF

FU OVAODVIKDGXDEKYVMOGGS VT

HZQZDSFZIHIVPHZPETPWVOVPMZGF

GEWRGZRPBCTPGQMCKHFDBGW ZCCF

И так далее, и тому подобное. Вычислить, через какое время имеет смысл ожидать, что компьютер (или младенец, или обезьяна) случайно наберет METHINKS IT IS LIKE A WEASEL, нетрудно. Давайте прикинем общее число возможных фраз нужной нам длины, которые обезьяна, или младенец, или компьютер могли бы случайно набрать. Принцип расчета будет тот же самый, что и для гемоглобина, и результат получится таким же огромным. На месте первой буквы может оказаться любая из имеющихся 27 (давайте считать пробел тоже “буквой”). Таким образом, шансы, что обезьяна в качестве первой буквы поставит нужную нам M, составляют 1 из 27. Вероятность того, что правильными окажутся первые две буквы ME, будет равна вероятности правильного попадания на вторую букву E (1 из 27) при условии, что первая буква, M, уже оказалась верной — то есть 1/27 × 1/27 или 1/729. Вероятность получить первое слово, METHINKS, соответствует 1/27 для каждой из восьми составляющих его букв, иначе говоря, 1/27 × 1/27 × 1/27 … и т. д., всего восемь раз, то есть 1/27 в 8-й степени. Вероятность же написать правильно всю фразу из 28 знаков составляет 1/27 в 28-й степени, что означает число 1/27, помноженное само на себя 28 раз. Это очень маленькие шансы, где-то 1 к 10 000 миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов. Ждать нужной фразы придется, мягко выражаясь, очень-очень долго. Что уж говорить о полном собрании сочинений.

Вот и все, на что способен одноступенчатый отбор случайных изменений. А как насчет накапливающего отбора, намного ли он будет эффективнее? Очень намного — возможно, больше, чем мы в состоянии вообразить, хотя если подумать, то это покажется почти что очевидным. Мы снова воспользуемся нашей компьютерной обезьянкой, но внесем в программу одно существенное изменение. Как и в предыдущий раз, компьютер начинает со случайной 28-буквенной последовательности:

WDLDMNLTDTJBKWIRZREZLMQCOP

А затем приступает к “селекции”. Он воспроизводит эту бессмысленную фразу несколько раз подряд, но с определенной вероятностью случайной ошибки — “мутации” — при копировании. Далее компьютер изучает получившиеся бессмысленные фразы — “потомство” исходной — и выбирает среди них ту, которая хоть сколько-нибудь больше других походит на искомое METHINKS IT IS LIKE A WEASEL. В данном случае среди следующего “поколения” победительницей оказалась такая фраза:

WDLTMNLTDTJBSWIRZREZLMQCO P

Не то чтобы явное улучшение! Но алгоритм продолжает выполняться, теперь уже эта фраза “производит” мутантное “потомство”, из которого выбирается новый “победитель”. Десять поколений спустя фраза, оставляемая “на племя”, выглядела так:

MDLDMNLS ITJISWHRZREZ MECS P

А по прошествии 20 поколений она была такой:

MELDINLS IT ISWPRKE Z WECSEL

К этому времени предубежденному взгляду уже начинает мерещиться сходство с нужной фразой. Спустя 30 поколений никаких сомнений не остается:

METHINGS IT ISWLIKE B WECSEL

Сороковое поколение отделяет от цели всего одна буква:

METHINKS IT IS LIKE I WEASEL

Цель была окончательно достигнута в 43-м поколении. Второй заход компьютер начал с фразы:

Y YVMQKZPFJXWVHGLAWFVCHQXYOPY, —

прошел через следующие промежуточные стадии (я снова привожу только каждое десятое поколение):

Y YVMQKSPFTXWSHLIKEFV HQYSPY

YETHINKSPITXISHLIKEFA WQYSEY

METHINKS IT ISSLIKE A WEFSEY

METHINKS IT ISBLIKE A WEASES

METHINKS IT ISJLIKE A WEASEO

METHINKS IT IS LIKE A WEASEP —

и достиг конечной фразы в поколении 64. В третий раз он начал так:

GEWRGZRPBCTPGQMCKHFDBGW ZCCF —

и пришел к METHINKS IT IS LIKE A WEASEL за 41 поколение направленной “селекции”.

Какое именно время потребовалось компьютеру для достижения цели — не имеет значения. Если вам интересно, в первый раз он справился с задачей, пока я выходил пообедать. То есть где-то за полчаса. (Читатели, увлекающиеся компьютерами, сочтут это неоправданно долгим. Причина в том, что программа была написана на бейсике — компьютерной разновидности детского лепета. Когда я переписал ее на паскале, выполнение заняло 11 секунд.) В таких делах компьютеры несколько проворнее обезьян, но на самом деле разница не принципиальна. Что действительно существенно, так это разница между сроком, потребовавшимся для накапливающего отбора, и тем промежутком времени, который потребовался бы для достижения той же самой цели тому же самому компьютеру, работающему точно с такой же скоростью, но методом одноступенчатого отбора: около миллиона миллионов миллионов миллионов миллионов лет. Это более чем в миллион миллионов миллионов раз больше сегодняшнего возраста Вселенной. Лучше даже будет сказать так: по сравнению с тем временем, которое понадобится обезьяне или компьютеру, чтобы случайно набрать нужную фразу, нынешний возраст вселенной — пренебрежимо малая величина, столь малая, что наверняка попадает в пределы погрешности, допускаемой нами в наших приблизительных вычислениях. А компьютеру, работающему тоже наугад, но при ограничивающем условии накапливающего отбора, для выполнения той же задачи потребуется срок, вполне доступный простому человеческому пониманию: от 11 секунд до времени, необходимого, чтобы пообедать.

Итак, отличие накапливающего отбора (когда любое усовершенствование, каким бы незначительным оно ни было, служит фундаментом для дальнейшего строительства) от одноступенчатого (когда каждая новая “попытка” начинается “с чистого листа”) очень велико. Если бы эволюционный прогресс опирался на одноступенчатый отбор, это вряд ли привело бы хоть к чему-нибудь. Если бы, однако, слепым силам природы удалось каким угодно образом создать условия, благоприятные для накапливающего отбора, то последствия оказались бы необыкновенными и изумительными. Собственно говоря, именно это произошло на нашей планете, а сами мы принадлежим к числу самых недавних из таких последствий — и едва ли не самых необыкновенных и изумительных.

Забавно, что расчеты наподобие того, который я привел для “гемоглобинового числа”, все еще используются в качестве аргументов против дарвиновской теории. По-видимому, те, кто так делает, будучи зачастую квалифицированными специалистами в своей области — астрономами или кем угодно еще, искренне думают, что дарвинизм объясняет устройство живых организмов одной лишь случайностью, пресловутым “одноступенчатым отбором”. Убеждение, будто дарвиновская эволюция “случайна”, не просто неверно. Оно диаметрально противоположно истине. В дарвиновском рецепте используется лишь крупинка случайности, а основной ингредиент — это накапливающий отбор, который по сути своей неслучаен.

Облака не способны участвовать в процессе накапливающего отбора. Не существует такого механизма, посредством которого они могли бы производить выводки подобных себе дочерних облаков. Если бы такой механизм был, если бы облако, похожее на хорька или на верблюда, могло стать родоначальником клана облаков примерно той же формы, тогда у накапливающего отбора появился бы шанс приняться за дело. Разумеется, облака порой распадаются на части и образуют “дочерние” облака, но для накапливающего отбора этого недостаточно. Необходимо также, чтобы “потомство” любого отдельно взятого облака было похоже на своего “родителя” больше, чем на любого из более далеких “предков” в “популяции”. Некоторым из философов, заинтересовавшихся в последние годы теорией естественного отбора, этот ключевой момент явно непонятен. Далее нужно, чтобы вероятность выживания облака и производства им собственных копий как-то зависела от его формы. Возможно, в некоей далекой галактике такие условия возникли и по прошествии достаточного количества миллионов лет дали начало воздушной, бестелесной форме жизни. Из этого мог бы выйти неплохой научно-фантастический роман — под названием, скажем, “Белое облачко”, — но для наших нынешних целей компьютерная модель с обезьяной и Шекспиром более наглядна.

Хотя наша модель “обезьяна/Шекспир” и годится для демонстрации отличий одноступенчатого отбора от накапливающего, в некоторых важных отношениях она неудачна и может ввести в заблуж дение. Например, в каждом поколении направленной “селекции” мутантное “потомство” оценивалось по критерию соответствия далекому идеалу — фразе METHINKS IT IS LIKE A WEASEL. В жизни же все иначе. У эволюции нет долгосрочных стремлений. Сколько бы человеческое тщеславие ни лелеяло абсурдную идею, будто наш вид и есть конечная цель творения, не существует ни отдаленной цели, ни окончательного совершенства, которое могло бы послужить мерилом для отбора. В реальной жизни критерии для отбора всегда краткосрочны — это либо простое выживание, либо, в более общем смысле, репродуктивный успех. Если по прошествии геологических эпох свершается то, что задним числом выглядит как движение к некоей далекой цели, это всегда побочный результат сиюминутного отбора, действовавшего в течение многих поколений. “Часовщик”, коим является накапливающий естественный отбор, не видит будущего и не ставит перед собой никаких долгосрочных задач.

Принимая это во внимание, мы можем изменить нашу компьютерную модель. Также мы можем приблизить ее к реальности и в других аспектах. Буквы и слова — это проявления сугубо человеческой природы, так что лучше пускай наш компьютер рисует картинки. Возможно, нам даже удастся увидеть, как изображения на экране благодаря накапливающему отбору мутантных форм приобретают очертания, напоминающие животных. Мы не будем предрешать исход дела, вводя в программу изображения животных в качестве стартового материала. Нам хотелось бы, чтобы они возникли сами и исключительно в результате накапливающего отбора случайных мутаций.

В реальной жизни внешний вид животного возникает в процессе эмбрионального развития. Эволюция происходит потому, что в ряду сменяющих друг друга поколений эмбриональное развитие слегка варьирует. Эти небольшие отклонения появляются вследствие изменений в генах, контролирующих развитие (мутации — та самая необходимая крупица случайности, о которой я упоминал). Следовательно, в нашей компьютерной модели должно быть что-то, эквивалентное эмбриональному развитию, и что-то, эквивалентное способным к мутированию генам. Существует немало способов сделать так, чтобы компьютерная модель удовлетворяла этим требованиям. Я выбрал один из них и написал соответствующую программу. А теперь я расскажу про эту компьютерную модель, так как считаю ее очень показательной. Если вы ничего не знаете о компьютерах, просто запомните, что это такие машины, которые делают в точности то, что им говоришь, а результат нередко оказывается неожиданным. Перечень инструкций, отдаваемых компьютеру, называется программой (я пишу program, как это принято в Америке и как рекомендует Оксфордский словарь; альтернативное написание programme, распространенное в Британии, кажется мне офранцуженным и неестественным).

Развитие эмбриона — процесс слишком замысловатый, чтобы можно было реалистично сымитировать его на маленьком компьютере. Поэтому нужно придумать некий упрощенный аналог: найти такое простое правило вычерчивания рисунков, которому компьютер мог бы легко подчиняться и которое могло бы варьировать под влиянием “генов”. Какое же правило мы выберем? В учебниках по информатике часто демонстрируются возможности так называемого рекурсивного программирования на примере простого алгоритма роста деревьев. Компьютер начинает с того, что чертит одиночную вертикальную линию. Затем эта линия разветвляется на две. Затем каждая из получившихся ветвей разделяется на две ветви второго порядка. Затем каждая из этих новых ветвей разделяется на ветви третьего порядка и т. д. Такое программирование называется рекурсивным, потому что в каждой точке всего растущего дерева применяется одно и то же правило (в данном случае правило ветвления). Каким бы большим дерево ни вырастало, каждая его веточка разделяется снова и снова в соответствии все с тем же правилом.

“Глубиной” рекурсии называется такое число веточек n-го порядка, которому позволяется вырасти, прежде чем процесс будет остановлен. На рисунке 2 показано, что будет, если задать компьютеру один и тот же алгоритм черчения, но с разными значениями глубины рекурсии. При высоких степенях рекурсии получается довольно запутанный узор, однако, как ясно видно из рис. 2, достигается он за счет того же самого простейшего правила ветвления. Несомненно, это именно то, что происходит и у настоящих деревьев. Система ветвей дуба или яблони выглядит сложной, но в действительности таковой не является. Правило, лежащее в основе процесса ветвления, элементарно. Просто оно снова и снова применяется в каждой растущей верхушке каждой веточки: ветви дают начало ветвям второго порядка, каждая из которых, в свою очередь, ветвям третьего порядка и так далее. Вот почему все дерево становится в итоге большим и ветвистым.

Рекурсивная бифуркация является также хорошей метафорой эмбрионального развития как растений, так и животных. Я не хочу сказать, будто зародыши животных похожи на ветвящиеся деревья. Они на них не похожи. Но любой эмбрион растет благодаря делению клеток. Каждая клетка всегда делится на две дочерние. А гены в конечном счете всегда осуществляют свои воздействия на организм посредством локального влияния на клетки, которые раздваиваются и раздваиваются. Гены животного ни в коем случае не являются грандиозным чертежом, подробным планом строения целого организма. Как мы дальше увидим, они похожи скорее на рецепт, нежели на чертеж, и более того, на рецепт, которому следует не весь развивающийся зародыш, а каждая клетка или каждое небольшое скопление делящихся клеток. Я не отрицаю того, что любой эмбрион, а впоследствии и взрослая особь имеет некое целостное строение. Но возникает это крупномасштабное строение за счет множества мелких локальных воздействий на клеточном уровне, происходящих повсюду в развивающемся организме. И в первую очередь местные воздействия сказываются на удвоении клеток — то есть на некоей разновидности ветвления. Именно регулируя такие локальные события, гены в конечном итоге влияют и на строение взрослого организма.

Итак, простое правило ветвления выглядит как многообещающий аналог эмбрионального развития. Что ж, превращаем это правило в небольшой компьютерный алгоритм, которому даем название РАЗВИТИЕ, чтобы затем внедрить его в более масштабную программу ЭВОЛЮЦИЯ[2]. При работе над этой большой программой прежде всего следует задуматься о генах.

Рис. 2

Какого рода “гены” могут быть представлены в нашей компьютерной модели? В реальной жизни гены делают две вещи: влияют на индивидуальное развитие и передаются следующим поколениям. У настоящих животных и растений десятки тысяч разных генов, но мы в своей компьютерной имитации скромно ограничимся девятью. Каждый ген из этой девятки будет охарактеризован в компьютере просто неким числом, которое будет называться значением гена. Какой-то отдельно взятый ген может, к примеру, иметь значение 4 или –7.

Как же эти гены будут влиять на развитие? Ну, они могут делать это множеством разных способов. Главное, чтобы они вносили в алгоритм РАЗВИТИЕ какие-то небольшие изменения количественного характера. Например, один ген мог бы влиять на угол ветвления, а другой — на длину какой-нибудь из веточек. Еще одна возможная задача для генов, которая сразу же приходит в голову, — менять глубину рекурсии, число последовательных ветвлений. Ответственным за этот эффект я назначил ген номер 9. Таким образом, вы можете рассматривать рис. 2 как изображение семи близкородственных организмов, идентичных друг другу во всем, за исключением гена 9. Не буду вдаваться в подробности того, что именно делает каждый из восьми других генов. Представление о том, какого рода воздействия они производят, вы можете получить, изучив рис. 3. В центре расположено исходное дерево — одно из тех, что изображены на рис. 2. Вокруг него располагается еще восемь. Они точно такие же, как и то, которое в центре, но только у каждого из них был изменен — “мутировал” — какой-то из этих восьми генов. Например, картинка справа от центрального дерева показывает нам, что происходит, когда ген 5 мутирует и к его значению прибавляется 1. Будь на странице больше места, я бы расположил вокруг центрального дерева кольцо из 18 мутантов. Почему именно из 18? Потому что у нас есть девять генов, и каждый из них может мутировать в сторону как “повышения” (когда к его значению прибавляется 1), так и “понижения” (когда из его значения вычитается 1). Следовательно, 18 изображений хватило бы для того, чтобы показать всех мутантов, каких можно получить из одного центрального дерева путем единичного преобразования.

Рис. 3

У каждого из этих деревьев имеется своя собственная, уникальная “генетическая формула” — численные значения всех девяти генов. Я не стал выписывать эти генетические формулы здесь, так как сами по себе они ничего вам не скажут. Это же, кстати, справедливо и для настоящих генов. Гены начинают значить что-либо, только когда в ходе белкового синтеза преобразуются в предписания для развивающегося зародыша. То же и в нашей компьютерной модели: численные значения девяти генов обретают смысл, только будучи переведенными в указания по росту древовидного узора.

Но о работе каждого конкретного гена можно получить представление, сравнивая два организма, о которых известно, что они различаются только в этом гене. Сравните, например, исходное дерево в центре рисунка с теми, что расположены по обе стороны от него, и вы получите некоторое представление о том, что делает ген номер 5.

Ровно тем же самым занимаются и генетики в реальной жизни. Обычно генетики не знают, какими путями гены оказывают свое воздействие на эмбрионы. Не знают они и полной генетической формулы каждого животного. Но, сравнив два взрослых организма, различающиеся по одному-единственному гену, они могут увидеть, какое именно действие этот ген оказывает. На самом деле все несколько сложнее, поскольку эффекты генов взаимодействуют друг с другом способами более замысловатыми, чем простое сложение. Но то же самое верно и по отношению к компьютерным деревьям. Еще как верно, и на следующих рисунках мы это увидим.

Вы, вероятно, обратите внимание, что все формы, которые у нас получатся, будут двусторонне-симметричными. Это я установил такое ограничение для подпрограммы РАЗВИТИЕ — отчасти из эстетических соображений, отчасти чтобы уменьшить число необходимых генов (если бы гены не производили одно и то же зеркально отраженное действие на обе стороны вычерчиваемого дерева, нам понадобился бы отдельный набор генов для левой половины и отдельный — для правой), и еще отчасти потому, что надеялся получить картинки, напоминающие животных, а животные в большинстве своем довольно-таки симметричны. По этой же причине отныне я прекращаю называть эти создания “деревьями”, а буду говорить “организмы” или “биоморфы”. Название “биоморфа” придумал Десмонд Моррис — для существ, отдаленно напоминающих животных, с его сюрреалистических полотен. К его картинам я испытываю особенную привязанность, поскольку одна из них была воспроизведена на обложке моей первой книги. Моррис утверждает, что биоморфы “эволюционируют” в его воображении и что их эволюцию можно проследить по его картинам.

Но вернемся к нашим компьютерным биоморфам и к кругу из 18 возможных мутантов, восемь типичных представителей которых изображены на рис. 3. Поскольку каждый из них находится в одном-единственном мутационном шаге от исходной биоморфы, нам будет нетрудно рассматривать их всех как ее детей. Итак, у нас есть своего рода РАЗМНОЖЕНИЕ, которое, точно так же как и РАЗВИТИЕ, будет воплощено в простом компьютерном алгоритме — еще одном готовом “строительном блоке” для нашей большой программы ЭВОЛЮЦИЯ. Про РАЗМНОЖЕНИЕ следует сказать две вещи. Во-первых, никакого секса: размножение бесполое. Поэтому я полагаю, что биоморфы женского пола — ведь животные, размножающиеся без полового процесса (тли, например), почти всегда устроены как самки. Во-вторых, имеется ограничение для мутаций: всегда происходит только одна за раз. Выходит, что дочь отличается от своей родительницы только по одному из девяти генов. Более того, при каждой мутации к значению соответствующего родительского гена может быть добавлено только +1 или –1. Это не более чем произвольные условия, которые могли бы быть и иными без ущерба для биологического правдоподобия.

Нельзя сказать того же о другом свойстве нашей модели, отражающем один из основных принципов биологии. Форма потомка не создается непосредственно из родительской формы. Очертания каждой новой биоморфы определяются значениями ее собственных девяти генов (влияющих на величину углов, протяженность линий и т. п.), и каждый потомок получает свои девять генов от родительской девятки. В реальной жизни происходит ровно то же самое. Следующему поколению передается не тело — передаются гены, и только они. Гены влияют на эмбриональное развитие того тела, в котором находятся. Затем эти же гены либо передаются следующему поколению, либо нет. Участие в индивидуальном развитии организма никак не влияет на природу генов, однако вероятность их дальнейшей передачи может зависеть от успеха того тела, которое они помогали строить. Вот почему необходимо, чтобы в нашей компьютерной модели два этих процесса — РАЗВИТИЕ и РАЗМНОЖЕНИЕ — были отделены друг от друга, как два водонепроницаемых отсека. Перегородка, разделяющая их, абсолютно герметична за исключением того момента, когда РАЗМНОЖЕНИЕ передает РАЗВИТИЮ значения генов, чтобы те влияли на рост новой биоморфы. РАЗВИТИЕ ни в коем случае не передает гены РАЗМНОЖЕНИЮ обратно, иначе это был бы своего рода ламаркизм (см. главу 11).

Итак, мы составили два наших программных модуля, обозначенных как РАЗВИТИЕ и РАЗМНОЖЕНИЕ. РАЗМНОЖЕНИЕ занимается тем, что передает гены из поколения в поколение с определенной вероятностью мутации. В каждом отдельно взятом поколении РАЗВИТИЕ берет предоставленные РАЗМНОЖЕНИЕМ гены и преобразует их в действие по вычерчиванию фигурок, благодаря чему те появляются на экране компьютера. Настало время объединить эти два алгоритма в одну большую программу под названием ЭВОЛЮЦИЯ.

В сущности, ЭВОЛЮЦИЯ — это бесконечно повторяющееся РАЗМНОЖЕНИЕ. В каждом поколении РАЗМНОЖЕНИЕ получает гены от предыдущего поколения и передает их следующему — но с небольшими случайными изменениями, мутациями. Мутация состоит в том, что к значению какого-то случайно выбранного гена прибавляется +1 или –1. Из этого следует, что в ряду сменяющих друг друга поколений генетические отличия от исходного предка мало-помалу накапливаются и становятся очень большими. Но при всей случайности мутаций эти накапливаемые из поколения в поколение изменения не случайны. В любом отдельно взятом поколении биоморфы-потомки отличаются от своей родительницы случайным образом. Но в том, кто именно из этих потомков будет отобран, чтобы дать начало следующему поколению, случайности уже нет. Вот тут-то и начинает действовать дарвиновский отбор. Критерием для него служат не гены сами по себе, а организмы, на форму которых гены оказывают влияние в ходе РАЗВИТИЯ.

Помимо самовоспроизводства при РАЗМНОЖЕНИИ гены еще и передаются в каждом поколении подпрограмме РАЗВИТИЕ, которая вычерчивает на экране соответствующие организмы, следуя своим собственным строго установленным правилам. В каждом поколении нам показывается весь “выводок” “детенышей” (то есть биоморф следующего поколения). Все они являются мутантными дочерьми одного и того же родительского организма, и каждая отличается от него по какому-то одному гену. Такая невероятно высокая частота мутаций — свойство откровенно небиологическое. В действительности вероятность того, что ген мутирует, составляет зачастую меньше единицы на миллион. Причина, почему в программу был заложен такой высокий уровень мутаций, заключается в том, что все это разворачивающееся на экране компьютера действо предназначалось для человеческих глаз. Ни у какого человека не хватит терпения дожидаться одной мутации в течение миллионов поколений!

Человеческий глаз вообще сыграет в этой истории важную роль. Он будет осуществлять отбор — рассматривать всех потомков в выводке и оставлять одного на разведение. Выбранный таким образом организм даст начало следующему поколению, и теперь уже его мутантные детеныши будут все разом представлены на экране. Человеческий глаз выполняет здесь абсолютно ту же функцию, что и при выведении породистых собак или декоративных роз. Другими словами, наша модель является, строго говоря, моделью не естественного отбора, а искусственного. При настоящем естественном отборе дело обстоит так: если организм обладает качествами, нужными для выживания, то его гены выживают автоматически, поскольку находятся внутри него. То есть само собой выходит, что гены, которые выживают, это и есть те гены, которые сообщают организмам признаки, помогающие выжить. В нашей же компьютерной модели критерием отбора служит не выживание организма, а его способность отвечать человеческой прихоти. Прихоть не обязательно долж на быть праздной и случайной — ничто не мешает нам проводить селекцию по какому-то определенному признаку, такому как, например, “сходство с плакучей ивой”. Однако в моем случае человек-отборщик чаще всего был капризным и беспринципным, что не так уж отличается от некоторых разновидностей естественного отбора.

Человек указывает компьютеру, какую биоморфу из имеющегося выводка оставить для продолжения рода. Гены избранницы передаются подпрограмме РАЗМНОЖЕНИЕ, и приходит время следующему поколению появиться на свет. Подобно реальной эволюции живого этот процесс может продолжаться бесконечно. Биоморфа из любого поколения находится всего в одном мутационном шаге как от своей предшественницы, так и от наследницы. Но по прошествии 100 циклов программы ЭВОЛЮЦИЯ наши биоморфы могут оказаться где угодно в пределах 100 шагов от своего исходного предка. А 100 мутационных шагов могут далеко завести.

Однако, начиная играть с только что написанной программой ЭВОЛЮЦИЯ, я и вообразить не мог, насколько далеко. Первое, что меня удивило, — это то, как быстро мои биоморфы перестали быть похожими на деревья. Исходное раздваивание ветвей никуда не делось, но оказалось, что его можно с легкостью завуалировать многократным пересечением линий, образующим сплошные цветовые пятна (иллюстрации, увы, только черно-белые). На рисунке 4 показана одна конкретная история эволюционных преобразований, продолжавшаяся в течение всего-навсего 29 поколений. Матерью-прародительницей было крохотное существо, состоящее из одной-единственной точки. Но хотя предковый организм — всего лишь точка (как бактерия в первичном бульоне), его потенциал к ветвлению такой же, как и у дерева, расположенного в центре рис. 3. Просто ген номер 9 велел ему разветвиться ноль раз! Все создания, изображенные на рис. 4, являются потомками этой точки, но, чтобы не загромождать страницу, я не стал размещать на ней всех потомков, какие мне в действительности были предъявлены. Из каждого поколения я взял только успешную биоморфу (то есть давшую начало следующему поколению) и одну или двух из ее неудачливых сестер. Итак, на рисунке представлена преимущественно одна, магистральная линия эволюции, направляемая моими эстетическими предпочтениями. Все до единой стадии, принадлежащие к этой основной линии, там присутствуют.

Давайте посмотрим на рис. 4 и кратко пройдемся по первым нескольким поколениям “генеральной линии” эволюции. Во 2-м поколении точка превращается в букву Y. В течение следующих двух поколений Y увеличивается в размерах. Затем ее рога немного искривляются, как у хорошей рогатки. В 7-м поколении искривленность усиливается, и две “ветви” почти что соприкасаются кончиками. В поколении 8 они удлиняются и приобретают по паре маленьких отростков. В следующем, 9-м поколении эти отростки пропадают, а рукоятка рогатки становится более вытянутой. Поколение 10 напоминает цветок в разрезе: изогнутые боковые ветви, подобно лепесткам, обрамляют центральный вырост-“рыльце”. В 11-м поколении “цветок” укрупняется, и его форма становится чуть более сложной.

Нет нужды продолжать этот рассказ. На протяжении всех 29 поколений картинка говорит сама за себя. Обратите внимание, как мало каждая биоморфа отличается от своей предшественницы в ряду поколений и от своих сестер. Но раз каждая отличается от своей родительницы, то следует ожидать, что от своей бабки (и от своих внучек) она будет отличаться несколько больше, а от прабабки (и от правнучек) еще больше. Вот в чем суть накапливающей эволюции, хотя мы и разогнали ее до совершенно невероятной скорости, установив такую высокую частоту мутаций. По этой причине рис. 4 больше смахивает на родословную видов, а не особей, но принцип остается тем же.

Рис. 4

Составляя программу, я никак не думал, что она сможет выдать что-нибудь кроме различных древовидных форм. Я ожидал плакучих ив, ливанских кедров, пирамидальных тополей, водорослей, в крайнем случае — оленьих рогов. Ни моя биологическая интуиция, ни мой 20-летний опыт программиста, ни самые дерзкие из моих фантазий — ничто не подготовило меня к тому, что я увидел на экране. Уже не помню, в какой именно момент меня осенило, что из получающейся последовательности может выйти нечто, напоминающее насекомое. Охваченный этой нелепой догадкой, я из поколения в поколение стал отбирать те биоморфы, которые были похожи на насекомых хоть сколько-нибудь больше других. Чем сильнее проступало сходство, тем меньше я верил своим глазам. Итоговые результаты можно увидеть в нижней части рис. 4. Правда, у них восемь ножек, как у пауков, а не шесть, как положено насекомым, — и тем не менее! До сих пор не могу удержаться и не поделиться с вами тем чувством ликования, которое я испытал, когда эти изящные существа впервые возникли передо мной на экране. В голове отчетливо зазвучали торжествующие начальные аккорды из “Так говорил Заратустра” (главный мотив в фильме “Космическая одиссея 2011 года”). От волнения я не мог есть, а ночью, когда попытался заснуть, у меня перед глазами, стоило лишь закрыть их, кишели “мои” насекомые.

Существуют и продаются компьютерные игры, в которых игроку кажется, будто он блуждает по подземному лабиринту, имеющему определенную, хотя и сложную, географию, и встречает там драконов, минотавров и прочих сказочных противников. Эти чудовища не слишком разнообразны, и все они, так же как и сам лабиринт, были разработаны человеческим разумом программиста. В эволюционной игре — как компьютерной, так и реальной — у игрока (или у наблюдателя) тоже создается впечатление, что он, образно говоря, бродит по лабиринту разветвленных коридоров, но только количество возможных маршрутов практически бесконечно, а монстры, встречающиеся на пути, непредумышленны и непредсказуемы. Когда я скитался по закоулкам Страны биоморф, мне попадались жаброногие рачки, храмы ацтеков, окна готических соборов, наскальные изображения кенгуру, а однажды — памятный, но не желающий воспроизводиться случай — вполне приемлемая карикатура на теперешнего уайкхемовского профессора логики. На рисунке 5 представлены еще некоторые трофеи из моей коллекции, все полученные одним и тем же способом. Хочу подчеркнуть: эти изображения — не плод фантазии художника. Никогда и никоим образом их не дорисовывали и не подправляли. Они именно такие, какими их вычертил компьютер, внутри которого они эволюционировали. Роль человеческого глаза сводилась только к тому, чтобы выбирать варианты из потомства, случайно мутировавшего в течение многих поколений накапливающей эволюции.

Итак, у нас появилась эволюционная модель, гораздо более близкая к действительности, чем та, которую мы могли извлечь из аналогии с обезьяной, печатающей Шекспира. Однако и эта модель несовершенна. Она наглядно демонстрирует нам, что накапливающий отбор способен давать начало почти бесконечному разнообразию квазибиологических форм, но при этом в ней используется не естественный отбор, а искусственный — осуществляемый человеком. Нельзя ли обойтись без услуг человеческого глаза, а сделать так, чтобы сам компьютер отбирал на основании какого-нибудь биологически правдоподобного критерия? Сделать это сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Имеет смысл ненадолго остановиться и объяснить, почему.

Проводить отбор на соответствие какой-то определенной генетической формуле проще простого — при условии, конечно, что нам известны гены всех животных. Но при естественном отборе отбираются не гены сами по себе, а воздействия этих генов на организмы — то, что специалисты называют фенотипическими эффектами. У человеческого глаза хорошо получается отбирать фенотипические эффекты — это можно видеть на примере многочисленных пород собак, крупного рогатого скота, голубей, а также, если позволите, на моем рис. 5. Чтобы компьютер смог напрямую отбирать фенотипические эффекты, нам потребуется написать очень сложную программу распознавания образов. Такие программы существуют. Они применяются для чтения печатных и даже рукописных текстов. Но это область передовых, непростых для понимания технологий, где требуются очень большие и быстродействующие компьютеры. Даже если бы составление такой распознающей образы программы не выходило за пределы как моих способностей к программированию, так и возможностей моего маленького 64-килобайтного компьютера, я не стал бы с этим возиться. Эту задачу проще выполнять с помощью человеческого глаза, а если точнее, с помощью человеческого глаза, оснащенного 10-гиганейронным компьютером внутри черепной коробки.

Научить компьютер проводить отбор по неким обобщенным, размытым признакам, таким как высокий-и-тонкий, низенький-и-толстый, обладающий выпуклыми формами или шипами — да хоть украшенный в стиле рококо, — совсем несложно. В качестве одного из способов можно так запрограммировать компьютер, чтобы он помнил, какого рода признаки нравились человеку раньше, и продолжал самостоятельно вести отбор примерно в том же направлении. Но это нисколько не приблизит нас к имитации естественного отбора. Если не считать некоторых особых случаев, таких как выбор брачного партнера самкой павлина, то природе, чтобы сделать выбор, никаких вычислительных мощностей не требуется. Сила, действующая при естественном отборе, прямолинейна, сурова и проста. Зовут ее старуха с косой. Разумеется, причины выживания далеко не просты — потому-то естественный отбор и способен создавать животные и растительные организмы, устроенные так невероятно сложно. Но в самом факте гибели есть что-то очень грубое и примитивное. А неслучайная гибель — это все, что требуется, чтобы в дикой природе мог происходить отбор фенотипов, а значит, и скрывающихся за ними генов.

Если мы хотим сделать действительно интересную компьютерную имитацию естественного отбора, то следует забыть про узоры в стиле рококо и про все остальные качества, определяемые на глаз. Вместо этого нужно сосредоточиться на моделировании неслучайной гибели. Биоморфы должны взаимодействовать в компьютере с неким подобием враждебной окружающей среды. От каких-то свойств их формы должно зависеть, выживут они в этой среде или нет. В идеале враждебное окружение должно включать в себя и другие эволюционирующие биоморфы: “хищников”, “жертв”, “паразитов”, “конкурентов”. Определенная конфигурация биоморфы-“добычи” влияла бы, скажем, на ее уязвимость для определенных “хищных” форм. Такие критерии уязвимости не должны быть заранее установлены программистом. Они должны возникнуть точно так же самостоятельно, как и сами формы. Вот тогда в компьютере создались бы условия для самоподдерживающейся “гонки вооружений” (см. главу 7), что позволило бы начаться настоящей эволюции, и я не осмеливаюсь предполагать, чем бы все это могло закончиться. К сожалению, я не настолько силен в программировании, чтобы создать такой искусственный мир.

Рис. 5

Если кому оно и по плечу, то, вероятно, тем, кто разрабатывает эти шумные и вульгарные игровые автоматы — наследники “Космических захватчиков”. В их программу заложена модель искусственного мира, зачастую объемного, со своей географией и с ускоренной шкалой времени. В этом трехмерном пространстве то и дело появляются различные существа, которые сталкиваются, перестреливаются, пожирают друг друга — и все под аккомпанемент отвратительных звуков. Имитация бывает настолько удачной, что игрок с зажатым в руке джойстиком может испытывать убедительную иллюзию, будто он сам является частью этого искусственного мира. Полагаю, что вершиной подобного программирования являются специальные камеры для тренировки пилотов и космонавтов. Но даже это сущая чепуха по сравнению с написанием такой программы, которая имитировала бы гонку вооружений, возникающую между хищниками и их жертвами внутри полноценной искусственной экосистемы. Тем не менее ничего невозможного тут нет. Если где-нибудь есть профессиональный программист, который не прочь поучаствовать в этой амбициозной затее, то я буду рад связаться с ним (или с ней).

А пока можно попытаться сделать нечто куда более простое, чем я и собираюсь заняться ближайшим летом. Я поставлю компьютер где-нибудь в тенистом уголке сада. Дисплей у меня цветной. Имеется и вариант программы с несколькими дополнительными “генами”, которые контролируют цвет, точно так же как уже знакомые нам девять генов контролируют форму. В качестве исходной биоморфы я выберу какую-нибудь более или менее компактную и ярко окрашенную. На экране компьютера будет одновременно выставлено на обозрение все ее мутантное потомство, отличающееся от нее формой и/или окраской. Думаю, что пчелы, бабочки и прочие насекомые будут навещать биоморф и делать “выбор”, ударяясь в тот или иной участок экрана. После определенного количества таких визитов компьютер удалит все изображения, “размножит” наиболее удачливую из биоморф и покажет следующее поколение мутантных потомков.

С упоением предвкушаю, как благодаря диким насекомым через много поколений в компьютере появятся цветы. Если это получится, то эволюция компьютерных цветков будет идти ровно под тем же самым давлением отбора, которое направляло эволюцию цветка в реальном мире. Моя надежда подпитывается как тем фактом, что насекомые любят садиться на яркие цветные пятна на женской одежде, так и опубликованными результатами более систематических экспериментов. Другая возможность, которую я нахожу даже еще более захватывающей, — это то, что насекомые положат начало эволюции себе подобных форм. Есть прецедент (а значит, и повод для надежды): именно пчелы стали причиной возникновения пчеловидных орхидей. Самцы пчел, пытаясь совокупляться с цветками и перенося таким образом пыльцу, запустили у орхидных процесс накапливающего отбора, который через много-много поколений привел к появлению цветков, имеющих форму пчелы. Представьте себе орхидею с рис. 5 в цвете. Смогли бы вы устоять, будь вы пчелой?

Основным источником пессимизма для меня является то, что зрение у насекомых работает совершенно не так, как у нас с вами. Экраны компьютеров разрабатывались для человеческих глаз, а не для пчелиных. Запросто может оказаться, что хотя и нам, и пчелам пчеловидные орхидеи видятся (каждым на свой лад) похожими на пчел, тем не менее изображений на экране пчела может вообще не заметить. Возможно, она не увидит ничего, кроме 625 линий сканирования. И все же попробовать стоит. К моменту публикации этой книги я уже буду знать исход дела.

Существует распространенное клише, нередко произносящееся таким тоном, который Стивен Поттер назвал бы “рубануть сплеча”, и гласящее, что нельзя получить от компьютера больше, чем ты сам в него заложил. Бывает, что эта мысль формулируется иначе: компьютеры выполняют в точности то, что им говорится, и потому совершенно не способны к творческой созидательности. Это избитое утверждение верно только в том убогом смысле, в каком можно сказать, будто Шекспир за всю свою жизнь не написал ничего, кроме того, чему его научил первый школьный учитель, — слов. Я ввел в компьютер программу ЭВОЛЮЦИЯ, но я не задумывал ни “своих” насекомых, ни скорпиона, ни истребителя “Спитфайр”, ни лунохода. У меня не было ни малейшего подозрения, что они могут возникнуть, — вот почему глагол “возникнуть” здесь уместен. Не отрицаю, отбор, направлявший их эволюцию, проводился при помощи моих глаз, но каждый раз мои возможности ограничивались небольшим выводком потомков, возникавших благодаря случайным мутациям, а моя “стратегия” отбора — хороша она или плоха — была непоследовательной, изменчивой и сиюминутной. Я не стремился ни к какой отдаленной цели, как не стремится к ней и естественный отбор.

Могу для пущей эффектности подробнее остановиться на том случае, когда я действительно попытался стремиться к отдаленной цели. В первую очередь должен сделать признание. Впрочем, вы все равно догадались бы. История эволюционных событий, изображенная на рис. 4, — реконструкция. Это не самые первые из “моих” насекомых. Когда они в первый раз появились на свет под торжественные фанфары, у меня еще не было возможности списать их гены. Насекомые были прямо передо мной — глядели на меня с экрана, а добраться до них, расшифровать их гены я не мог. Я до последнего тянул с выключением компьютера, надрывая свой мозг в поиске способа сохранить их. Но такого способа не существовало. Гены были спрятаны слишком глубоко — так же как и в реальной жизни. Я мог распечатать изображения получившихся организмов, но гены были утрачены. Я немедленно внес в программу необходимые изменения — чтобы в дальнейшем все генетические формулы были в моей досягаемости. Но было слишком поздно. Своих насекомых я потерял.

Я предпринял “розыск”. Однажды они уже появлялись, и потому казалось вполне возможным вывести их повторно. Они мучили меня, как аккорд, который никак не получается подобрать. Я исходил вдоль и поперек всю Страну биоморф, встречая на своем пути бесконечное разнообразие диковинных созданий и предметов, но моих насекомых среди них не было. Я знал, что они где-то затаились. Я знал исходный набор генов, с которого началась их эволюция. У меня были их изображения. У меня даже была картинка со всей эволюционной последовательностью организмов, постепенно приведшей к моим насекомым от первоначального предка — точки. Но их генетической формулы я не знал.

Вы, вероятно, думаете, что восстановить ход эволюции было довольно просто, но это не так. Причина возникших затруднений (о которой я буду говорить еще не раз) заключалась в астрономическом количестве биоморф, которые могли бы возникнуть за достаточно большое число поколений, — даже при наличии всего лишь девяти меняющихся генов. Несколько раз за время моих странствий по Стране биоморф мне казалось, что я подобрался к предшественнику своих насекомых, но затем, несмотря на все мои старания быть хорошим фактором отбора, эволюция шла по ложному пути. В конце концов после долгих эволюционных скитаний мне все же удалось припереть их к стенке — чувство ликования при этом было едва ли меньшим, чем в первый раз. Я не знал (и не знаю до сих пор), были ли мои новые насекомые теми самыми “потерянными аккордами Заратустры” или же просто походили на них благодаря внешней конвергенции (см. следующую главу), но результатом я был вполне доволен. На сей раз промашки быть не могло: я записал генетические формулы своих насекомых и теперь в любой момент могу их “вывести”.

Да, я несколько драматизирую, но мысль, которую я хочу донести, вполне серьезна и заслуживает внимания. Суть моего рассказа в том, что, хоть я и сам запрограммировал компьютер, объяснив ему во всех подробностях, что нужно делать, получившихся существ я не планировал и был безмерно удивлен, когда увидел их. Я был до такой степени неспособен контролировать эволюцию, что, даже когда мне очень захотелось еще раз пройти тем же самым путем, это оказалось почти что невозможно. Не думаю, что мне удалось бы когда-либо снова встретиться со своими насекомыми, не распечатай я картинку с полным набором их эволюционных предков, — но даже в этом случае дело оказалось трудным и муторным. Так ли удивительна неспособность программиста контролировать и прогнозировать ход эволюции в компьютере? Означает ли это, что внутри компьютера происходит нечто необъяснимое, даже мистическое? Разумеется, нет. Как нет ничего мистического и в эволюции настоящих животных и растений. Чтобы разрешить парадокс, мы воспользуемся компьютерной моделью, а заодно узнаем кое-что и о реальной эволюции.

Скажу заранее, в чем будет суть разрешения данного парадокса. Мы располагаем неким строго определенным набором биоморф, каждая из которых постоянно находится в своей собственной уникальной точке математического пространства. Она постоянно находится там в том смысле, что если вам известны значения всех генов данной биоморфы, то вы можете сразу же ее найти. А ее соседками в этом особом пространстве будут те биоморфы, которые отличаются от нее только одним геном. Теперь, зная генетическую формулу своих насекомых, я могу воспроизвести их по собственному желанию, а также попросить компьютер “вывести” их, начиная эволюцию из любой произвольно взятой точки. Когда вы впервые получаете какое-то новое существо внутри компьютерной модели путем искусственного отбора, это похоже на творческое занятие. Так оно, в сущности, и есть. Но на самом-то деле вы не создаете, а находите это существо, поскольку в математическом смысле оно уже сидит на своем определенном месте в генетическом пространстве Страны биоморф. Тем не менее это не мешает вашему занятию оставаться творческим, ведь найти какое-то конкретное существо невероятно сложно — страна большая-пребольшая, и общее число населяющих ее созданий почти что бесконечно. Искать наугад бессмысленно. Необходимо взять на вооружение какой-то более эффективный — творческий — подход.

Некоторые наивно полагают, что играющий в шахматы компьютер действует путем перебора всех возможных комбинаций и ходов. Эта мысль утешает их, когда они продувают компьютеру, и, однако же, она абсолютно ошибочна. Возможных шахматных ходов слишком много: пространство для поисков в миллиарды раз превышает те масштабы, при которых имело бы смысл искать вслепую. Искусство написания хорошей шахматной программы состоит в прокладывании эффективных коротких маршрутов через это пространство. Накапливающий отбор — будь то искусственный отбор в компьютерной модели или естественный отбор в реальном мире — это рациональная методика поиска, сильно напоминающая созидательный интеллект. На чем, собственно, и построено все “телеологическое доказательство” Уильяма Пейли. Формально говоря, все, что мы делаем, играя в компьютерную игру с биоморфами, — это находим организмы, которые с математической точки зрения уже существуют и ждут нас. Ощущается же это как процесс художественного творчества. Когда обыскиваешь небольшой участок с небольшим количеством находящихся там предметов, такого ощущения не возникает. Детская игра “найди наперсток” (вариант игры “холодно — горячо”) не кажется нам чем-то созидательным. Когда обследуемое пространство невелико, то стратегия перевернуть все вверх дном, чтобы случайно наткнуться на искомый предмет, обычно срабатывает. Чем обширнее становится пространство для поисков, тем более изощренные методы требуются. Когда это пространство достаточно велико, эффективная стратегия поиска неотличима от истинного творчества.

Компьютерные модели с биоморфами очень показательны в этом отношении — они как бы перекидывают мостик между человеческим творчеством и эволюционной созидательностью естественного отбора, “слепого часовщика”. Чтобы это увидеть, следует подробнее развить мысль о Стране биоморф как о “математическом пространстве” — нескончаемом, но упорядоченном скоплении морфологических разновидностей, где каждое существо сидит на надлежащем месте, дожидаясь, когда его обнаружат. Семнадцать созданий, изображенных на рис. 5, расположены там без какого-либо порядка. Но в Стране биоморф каждое из них занимает свою собственную, уникальную позицию, определяемую имеющимся у него набором генов, и находится в окружении собственных, себе лишь свойственных соседей. Все существа, населяющие Страну биоморф, расположены друг относительно друга в пространстве строго определенным образом. Что это означает? Какой смысл в их пространственное расположение мы вкладываем?

Пространство, о котором идет речь, — это генетическое пространство. Каждое животное занимает там свое определенное положение. Ближайшими соседями в генетическом пространстве являются те животные, которые отличаются друг от друга только одной мутацией. Исходное дерево в центре рис. 3 окружено восемью из 18 своих непосредственных соседей в генетическом пространстве. В соответствии с правилами данной компьютерной модели 18 соседей животного — это 18 различных типов потомков, каких оно может породить, а также 18 типов родителей, от которых оно может произойти. Чуть подальше, на расстоянии одного шага, у нашей биоморфы обнаружится уже 324 соседки (18 × 18, обратные мутации для простоты не учитываем): полный комплект ее потенциальных внучек, бабок, тетушек и племянниц. Отойдя еще на один шаг, обнаруживаем уже 5832 соседки (18 × 18 × 18): всевозможных правнучек, прабабок, двоюродных сестер и т. п.

Какие преимущества могут нам дать эти рассуждения в терминах генетического пространства? К чему они нас приведут? Ответ таков: это один из способов понять эволюцию как поступательный, кумулятивный процесс. Согласно правилам нашей компьютерной модели, за одно поколение можно сделать только один шаг в генетическом пространстве. А за 29 поколений здесь нельзя уйти от исходного предка дальше чем на 29 шагов. Любой эволюционный процесс представляет собой какую-то особую тропинку, траекторию сквозь генетическое пространство. К примеру, история эволюционных событий, запечатленная на рис. 4, — это единственный в своем роде извилистый путь через генетическое пространство, ведущий от точки к насекомому через 28 промежуточных стадий. Вот что я имел в виду под своей метафорой “блужданий” по Стране биоморф.

Я хотел изобразить это генетическое пространство в виде картинки. Проблема в том, что картинки двумерны. Генетическое пространство, в котором находятся мои биоморфы, — не двумерное пространство. Оно даже не трехмерное. Оно девятимерное! (Важно помнить про математику одну вещь — ее не нужно бояться. Все не так сложно, как порой пытаются представить жрецы от математики. Я, лишь только начинает подступать страх, всегда вспоминаю афоризм Сильвануса Томпсона из его книги “Исчисление, ставшее простым”: “Что может один дурак, то сможет и другой”.) Если бы мы умели рисовать в девяти измерениях, то смогли бы сделать так, чтобы каждое измерение соответствовало одному из девяти генов. Местоположение конкретного животного, будь то скорпион, или летучая мышь, или насекомое, твердо закреплено численными значениями его девяти генов. Эволюционные преобразования состоят в пошаговом перемещении сквозь девятимерное пространство. Степень генетического различия между двумя животными — то есть насколько долго придется эволюционировать из одного в другое и насколько сложно будет это сделать — измеряется как расстояние между ними в генетическом пространстве.

Увы, рисовать в девяти измерениях мы не умеем. Я стал искать способ, как выкрутиться, как нарисовать такую двумерную картинку, которая хотя бы отчасти могла передать, на что это похоже — перемещаться из одного пункта в другой по девятимерному генетическому пространству Страны биоморф. Тут можно пойти различными путями; я выбрал тот, который называю “уловкой с треугольником”. Взгляните на рис. 6. На вершинах треугольника расположены три произвольно выбранные биоморфы. Сверху — наше “исходное дерево”, слева — одно из моих “насекомых”. Та, что справа, никак не называется, но, по-моему, она прелестна. Как и все биоморфы, каждая из этой тройки имеет свой собственный набор значений генов, которым определяется ее уникальное положение в девятимерном генетическом пространстве.

Рис. 6

Треугольник лежит на двумерной плоскости, пересекающей девятимерное гиперпространство (что может один дурак, то сможет и другой). Эту плоскость можно сравнить со стеклянной пластинкой, заключенной в желе. На ней нарисован наш треугольник, а также те из биоморф, чьи генетические формулы дают им право оказаться на данной конкретной плоскости. Откуда же у них это право? И вот тут в дело вступают биоморфы, расположенные на вершинах треугольника. Назовем их биоморфы-якоря.

Давайте вспомним, в чем суть самого понятия “расстояние” в нашем “пространстве”: генетически сходные биоморфы являются ближайшими соседями, а генетически различные удалены друг от друга. На данной конкретной плоскости все расстояния рассчитываются относительно трех биоморф-якорей. Генетическая формула, соответствующая любой точке на “стеклянной пластинке”, внутри треугольника или вне его, вычисляется как “взвешенное среднее” генетических формул трех этих биоморф. Теперь вы и сами догадаетесь, как именно производится такое “взвешивание”: на основании расстояния, а точнее, приближенности интересующей нас точки к каждому из трех “якорей”. Иными словами, чем ближе к насекомому вы находитесь на этой плоскости, тем больше окружающие вас биоморфы похожи на насекомых. А по мере того, как вы движетесь по стеклу в сторону “дерева”, “насекомые” постепенно перестают быть насекомыми и становятся все более и более древовидными. Если же вы забредете в центр треугольника, то животные, которых вы там встретите, например паук с еврейским семисвечным канделябром на голове, будут представлять собой различные “генетические компромиссы” между тремя биоморфами-якорями.

Однако такой подход уделяет слишком уж большое внимание этим трем биоморфам. Положим, компьютер действительно воспользовался ими, чтобы рассчитать соответствующие генетические формулы для каждой точки рисунка. Но на самом деле любые три биоморфы с этой плоскости подошли бы на роль якорей ничуть не хуже, и результат оказался бы абсолютно тем же самым. По этой причине на рис. 7 я треугольник рисовать не стал. Рисунок 7 — это изображение точно такого же типа, что и рис. 6. Просто на нем представлена другая плоскость. В качестве одной из трех “якорных точек” здесь выступает то же самое насекомое, что и в прошлый раз, только теперь оно расположено справа. Другими якорями являлись в данном случае самолет-истребитель и орхидея в форме пчелы — оба с рис. 5. Можно заметить, что и на этой плоскости биоморфы, расположенные по соседству, более сходны друг с другом, чем взаимно удаленные биоморфы. Истребитель, например, входит в состав эскадрильи похожих друг на друга самолетов, летящих строем. Поскольку на обеих плоскостях присутствует насекомое, вы можете представить их себе как две стеклянные пластинки, пересекающиеся под углом. Можно сказать, что плоскость рис. 7 “повернута” относительно плоскости рис. 6, а “точка вращения” — насекомое.

Рис. 7

Рис. 8

Удаление треугольника, который отвлекал внимание, придавая чрезмерное значение трем отдельно взятым точкам на плоскости, усовершенствовало наш метод. Следует, однако, сделать еще одно улучшение. Пространственная отдаленность на рис. 6 и 7 соответствует дальности генетического родства, но вот масштаб совершенно искажен. Один дюйм по вертикали вовсе не обязательно равнозначен дюйму по горизонтали. Чтоб исправить положение, следует тщательно подобрать биоморфы-якоря — все три должны находиться на одинаковом генетическом расстоянии друг от друга. Именно это сделано на рис. 8. Треугольник, как и на предыдущей иллюстрации, не вычерчен. На сей раз были взяты такие якоря: скорпион с рис. 5, снова то же самое насекомое (мы как бы сделали еще один “поворот” вокруг него) и не поддающаяся описанию биоморфа в верхней части рисунка. Все они находятся на расстоянии 30 мутаций друг от друга. То есть вывести любую из них из любой другой всегда будет сложно в одинаковой степени. Во всех случаях придется сделать не менее 30 генетических ходов. Отметки в нижней части рис. 8 обозначают единицы расстояния, измеряемого в генах. Можно считать это своего рода генетической линейкой. Она функционирует не только в горизонтальном направлении. Вы можете поворачивать ее как угодно, измеряя генетическое расстояние, а следовательно, и минимальное эволюционное время, разделяющее любые две точки на данной плоскости (к сожалению, в нашем конкретном случае это не вполне соответствует действительности, так как принтер исказил пропорции — не столь сильно, чтобы стоило поднимать из-за этого шум, однако ответ, который вы получите, подсчитав отметки на шкале, может оказаться слегка неверным).

Такие двумерные плоскости, пронизывающие девятимерное генетическое пространство, дают некоторое представление о том, что это такое — гулять по Стране биоморф. Чтобы представить себе это более точно, следует помнить, что эволюция не ограничивается рамками одной плоской картинки. Во время настоящей “эволюционной прогулки” вы можете в любой момент “перескочить” с плоскости на плоскость — например, с плоскости рис. 6 на плоскость рис. 7 (неподалеку от “насекомого”, где две эти плоскости подходят близко друг к другу).

Я сказал, что “генетическая линейка” на рис. 8 позволяет нам вычислить то минимальное время, которое потребуется, чтобы эволюционировать из одной точки в другую. При условиях, принятых в нашей первоначальной модели, это действительно можно сделать, однако основное ударение здесь следует поставить на слове минимальное. Раз насекомое и скорпион находятся всего в 30 генетических единицах друг от друга, значит, для того чтобы эволюционировать из одного в другое, потребуется всего 30 поколений. Но это при условии, что вы ни разу не повернете не в ту сторону, — другими словами, если вам известно то сочетание генов, к которому следует стремиться, и вы знаете, каким курсом к нему двигаться. В реальном эволюционном процессе не существует ничего, что было бы аналогично стремлению к некоей отдаленной генетической цели.

Давайте теперь на примере биоморф вернемся к той мысли, к которой мы уже пришли, когда говорили об обезьянах, печатающих “Гамлета”, — к мысли о необходимости постепенных, пошаговых эволюционных изменений, не имеющих ничего общего с чистой случайностью. Начнем с того, что иначе обозначим деления шкалы внизу рис. 8. Вместо того чтобы измерять расстояние количеством генов, которые должны измениться в ходе эволюции, мы будем определять его как “вероятность преодолеть дистанцию наудачу, одним прыжком”. Для этого нам придется смягчить одно из ограничивающих условий моей компьютерной игры — в конце наших рассуждений станет понятно, зачем я вообще установил это ограничение. Состояло же оно в том, что потомкам “позволялось” отличаться от родителей только одной мутацией. Иначе говоря, только один ген мог мутировать за один раз, и этому гену было разрешено увеличить или уменьшить свое “значение” только на единицу. Теперь мы не будем такими строгими и позволим всем генам мутировать одновременно, причем каждый сможет прибавлять к своему значению любое число — как положительное, так и отрицательное. Впрочем, это будет излишне большое послабление, при котором численные значения генов смогут колебаться в пределах от минус бесконечности до плюс бесконечности. Чтобы разобраться, что к чему, нам вполне достаточно разрешить генам принимать значения, выражаемые одной цифрой от –9 до +9.

Итак, новые широкие рамки в принципе допускают, что мутация может одним махом, за одно поколение изменить любые из имеющихся девяти генов. Более того, значение каждого гена может измениться на любую величину — при условии что оно не будет забираться в область двузначных чисел. Что из этого следует? Из этого следует, что за одно поколение эволюция теоретически способна совершить скачок из любой точки Страны биоморф в любую другую ее точку. Не просто в любую точку на какой-то одной плоскости, а в любую точку всего девятимерного гиперпространства. Если вы хотите, например, одним скачком добраться от насекомого до лисицы с рис. 5, то вот вам рецепт. Добавьте следующие числа к значениям всех генов от 1-го до 9-го, соответственно: –2, 2, 2, –2, 2, 0, –4, –1, 1. Но если речь идет о случайных прыжках, то пунктом назначения при каждом прыжке может с равной вероятностью оказаться любая точка Страны биоморф. А значит, шансы попасть по чистой случайности в какую-то конкретную точку — скажем, на лисицу — легко вычислить. Они составят, попросту говоря, единицу против общего количества всех биоморф в пространстве. Как видите, мы опять начинаем оперировать астрономическими числами. Имеется девять генов, каждый из которых может принимать любое из 19 численных значений. Следовательно, общее количество биоморф, до которых можно было бы допрыгнуть за один ход, — это число 19, помноженное само на себя девять раз, то есть 19 в 9-й степени. Это составляет где-то полтриллиона. Мелочь по сравнению с азимовским “гемоглобиновым числом”, но все же, я бы сказал, немало. Если, взяв за исходную биоморфу насекомое, вы начнете, как свихнувшаяся блоха, скакать полтриллиона раз подряд, то можно ожидать, что когда-нибудь вы попадете и на лисицу.

Как же все это помогает нам понять реальную эволюцию? На приведенном примере мы в очередной раз убеждаемся в важности постепенных, пошаговых преобразований. Некоторые из эволюционистов отрицали необходимость такого градуализма для эволюции. Наши вычисления с биоморфами показывают нам, что хотя бы одна причина для того, чтобы изменения непременно были постепенными и пошаговыми, существует точно. Когда я говорю, что эволюция способна совершить скачок от насекомого до одной из ближайших к нему биоморф, но не может перескочить сразу на скорпиона, я хочу сказать буквально следующее. Если бы эти скачки были действительно случайными, тогда в том, чтобы одним махом допрыгнуть от насекомого до скорпиона, не было бы абсолютно ничего невозможного. Согласитесь, что тогда это было бы возможно ровно так же, как и прыжок от насекомого к одной из его непосредственных соседок. Но при этом вероятность попасть на какую угодно другую из имеющихся в пространстве биоморф тоже была бы в точности такой же. Тут-то и загвоздка. Когда общее количество биоморф — полтриллиона и ни одна из них не является более вероятным пунктом назначения, чем другие, то шансы попасть на любую конкретную биоморфу малы настолько, что ими можно пренебречь.

Обратите внимание, что допущение о наличии мощного неслучайного “давления отбора” нам здесь не поможет. Пусть даже, удачно попав на скорпиона, вы сорвете большой куш — это не имеет значения. Шансы такого события по-прежнему составляют один к половине триллиона. Но если вместо того, чтобы скакать, вы будете идти шаг за шагом и каждый раз, шагнув в нужном направлении, получать копеечное вознаграждение, тогда вы доберетесь до скорпиона за очень короткий срок. Возможно, и не за самый короткий, не за 30 поколений, но тем не менее очень быстро. Двигаясь прыжками, вы теоретически могли бы получить свой выигрыш быстрее — всего за один ход. Но в связи с ничтожно малой вероятностью такой удачи единственная реально осуществимая возможность — это последовательность шажков, каждый из которых прибавляет к накопленному успеху своих предшественников дополнительную лепту.

То, как звучат несколько последних абзацев, оставляет простор для непонимания, и я обязан его развеять. Может опять показаться, будто эволюция устанавливает себе отдаленные цели, стараясь произвести объекты наподобие скорпионов. Мы уже знаем, что такого не бывает. Но если за отдаленную цель принять что угодно, что повышает шансы выжить, тогда вся наша аргументация остается в силе. Если животное является чьим-то родителем, значит, ему как минимум хватило качеств, необходимых, чтобы дожить до взрослого состояния. Вполне возможно, что какой-нибудь его мутантный потомок даже сумеет превзойти своего родителя в способности к выживанию. А если мутация окажется резкой, преодолевающей сразу большое расстояние в генетическом пространстве, то каковы будут шансы, что потомок окажется лучше родителя? Ответ такой: они будут очень, очень малы. Причину этого мы уже видели на нашей модели с биоморфами. Если рассматриваемый нами мутационный прыжок оказался очень дальним, то количество точек, куда мы могли бы в итоге приземлиться, астрономически велико. А так как из главы 1 мы знаем, что количество способов быть мертвым неизмеримо больше количества способов быть живым, то существует крайне высокая вероятность того, что большой бесцельный прыжок в генетическом пространстве закончится гибелью. И напротив: чем меньше прыжок, тем меньше опасность смерти и тем более вероятно, что он приведет к усовершенствованию. Мы еще вернемся к этой теме в одной из следующих глав.

Вот какие умозаключения мне хотелось бы вывести из рассказа о Стране биоморф. Надеюсь, он не показался вам чересчур отвлеченным. Ведь существует и другое математическое пространство, которое заполнено не биоморфами с девятью генами, а животными из плоти и крови, состоящими из миллиардов клеток, каждая из которых содержит десятки тысяч генов. Это не Страна биоморф, а настоящее генетическое пространство. Те животные, что реально когда-либо жили на Земле, представляют собой лишь крохотное подмножество от тех, что теоретически могли бы существовать. К этим реальным животным ведет очень небольшое число маршрутов через генетическое пространство. Подавляющее большинство маршрутов через это населенное животными пространство ведут к нежизнеспособным уродам. Животные, существовавшие и существующие в действительности, разрозненно разбросаны там и сям и занимают свои собственные, строго определенные места в генетическом гиперпространстве среди чудовищ, возможных лишь гипотетически. Каждое такое реальное животное окружено тесной группкой своих соседей, большинство из которых никогда не рождались на свет, и лишь немногие являются его родителями, потомками и родственниками.

Где-то на своих местах в этом гигантском математическом пространстве располагаются люди и гиены, амебы и трубкозубы, плоские черви и кальмары, дронты и динозавры. Теоретически, будь мы достаточно искусными генными инженерами, мы могли бы переместиться из любой точки этого “зоологического пространства” в любую другую его точку. Начав откуда угодно, мы могли бы так пробраться сквозь лабиринт, чтобы заново создать дронта, тираннозавра и трилобитов. Если бы мы только знали, какие гены следует подправить, какие участки хромосом удвоить, какие вырезать, а какие развернуть задом наперед. Не уверен, что у нас когда-либо хватит познаний для такого дела, однако все эти милые исчезнувшие создания всегда будут, притаившись в своих собственных уголках огромного генетического гиперпространства, ждать, когда же их там найдут. Если бы мы только знали, в каком направлении нужно двигаться по лабиринту! Тогда мы смогли бы даже вывести точную копию дронта путем избирательной селекции голубей — правда, для завершения такого эксперимента нам потребовалось бы жить миллион лет. Но, когда мы не можем отправиться в настоящее путешествие, воображение — неплохая замена. Для тех, кто, как и я, не математик, хорошим помощником воображению может стать компьютер. Подобно математике он, кроме того что обогащает воображение, еще и дисциплинирует и направляет его.

Глава 4

Прокладывая маршруты через зоологическое пространство

Как мы уже знаем из главы 2, многим людям кажется затруднительным поверить в то, что сложно устроенные и хорошо соответствующие своему назначению объекты с большим количеством взаимодействующих друг с другом элементов, такие как глаз — излюбленный пример Пейли, могли возникнуть из простейших исходных структур вследствие непрерывного ряда постепенных преобразований. Взглянем же на эту проблему еще раз в свете тех новых догадок, к которым нас могли подтолкнуть биоморфы. Давайте ответим на два вопроса.

Мог ли человеческий глаз возникнуть непосредственно из отсутствия глаза, в один присест?

Мог ли человеческий глаз возникнуть непосредственно из чего-то, слегка от него отличного (назовем это что-то X)?

Ясно, что на вопрос 1 ответом будет решительное нет. Вероятность ответа “да” на подобные вопросы составляет единицу к числу, в миллиарды раз превышающему количество атомов во Вселенной. Для этого понадобилось бы сделать гигантский и абсолютно немыслимый скачок сквозь генетическое гиперпространство. А на вопрос 2 ответ будет столь же однозначно положительный — при единственном условии: разница между современным глазом и его непосредственным предшественником X должна быть достаточно мала. Или, иначе выражаясь, при условии что в пространстве всех возможных структур они, глаз и X, будут расположены достаточно близко друг к другу. Если при неком определенном уровне различия ответом будет нет, то все, что требуется сделать, — это задать тот же самый вопрос, но только по отношению к меньшему различию. Продолжая в том же духе, мы рано или поздно доберемся до такого уровня различия, который будет достаточно мал для того, чтобы можно было ответить на наш второй вопрос утвердительно.

По определению X — это нечто очень похожее на человеческий глаз, настолько похожее, что возникновение человеческого глаза вследствие однократного изменения X казалось бы правдоподобным. Если вы представили себе некую структуру X и находите невероятным, чтобы из нее мог непосредственно возникнуть человеческий глаз, — значит, вы попросту неправильно выбрали X. Делайте свое мысленное изображение X все более и более похожим на глаз, пока наконец не будете уверены, что это правдоподобный предшественник человеческого глаза. Наверняка существует такое X, которое вас удовлетворит, даже если у нас с вами разные представления о том, что считать правдоподобным!

Итак, мы нашли X, при котором ответ на вопрос 2 будет да. Давайте теперь зададимся тем же самым вопросом, но уже по отношению к X. Исходя из точно таких же умозаключений мы снова долж ны признать, что структура X вполне могла непосредственно, путем однократного преобразования возникнуть из чего-то, слегка от нее отличающегося, — назовем это что-то X'. Очевидно, что и X' можно вывести из слегка отличной структуры X'', и т. д. Выстроив достаточно длинный ряд таких иксов, мы можем возвести родословную нашего глаза к чему-то, что не слегка, а существенно от него отличается. Мы можем “прогуливаться” по “зоологическому пространству” на большие расстояния, и наше передвижение будет выглядеть правдоподобно при условии, что мы идем достаточно мелкими шажками. Теперь у нас есть возможность ответить на третий вопрос.

Существует ли такой непрерывный ряд из X, который соединял бы современный человеческий глаз с состоянием его полного отсутствия?

Для меня очевидно, что ответ здесь будет да — при непременном условии, что мы можем позволить себе достаточно протяженную цепочку X. Возможно, вы сочтете 1000 звеньев достаточным количеством, но если вам, чтобы почувствовать подобное превращение возможным, требуется больше эволюционных шагов, просто предположите, что их 10 000. Если вам и 10 000 мало — не откажите себе в 100 000, и т. д. Понятно, что потолок в этой игре устанавливает имеющееся для эволюции время, ибо на одно поколение может приходиться не больше одного X. Следовательно, на деле наш вопрос сводится к следующему: “Достаточно ли было времени для нужного числа поколений?” Мы не можем сказать, какое точное число поколений тут требуется. Но мы точно знаем, что геологическая история Земли была невообразимо долгой. Чтобы вы просто могли себе представить, о величинах какого порядка идет речь, скажу, что количество поколений, отделяющих нас от самых далеких наших предков, можно с уверенностью исчислять тысячами миллионов. Располагая, скажем, сотней миллионов X, мы сумеем выстроить такую правдоподобную последовательность незначительных градаций, которая соединит человеческий глаз буквально с чем угодно!

Итак, в ходе наших более или менее абстрактных рассуждений мы установили, что существует такая последовательность воображаемых X, каждый член которой может быть безо всяких затруднений преобразован в любого из своих ближайших соседей, а вся последовательность ведет обратно от человеческого глаза к полному его отсутствию. Но мы пока не доказали, что подобная последовательность могла существовать в действительности. Нам требуется ответить еще на два вопроса.

Может ли быть так, что каждый член в нашем ряду гипотетических X, связывающем человеческий глаз с отсутствием какого бы то ни было глаза, возник благодаря случайной мутации своего предшественника?

На самом деле это вопрос из области эмбриологии, а не генетики. И он никакого отношения не имеет к тому вопросу, который волнует епископа Бирмингемского и прочих. Чтобы проявиться, мутация должна как-то повлиять на уже существующие процессы эмбрионального развития. Можно говорить о том, что в одних направлениях некоторые из этих процессов легко поддаются изменению, а в других, наоборот, крайне устойчивы к воздействию. К этой проблеме я еще вернусь в главе 11, сейчас же ограничусь тем, что вновь обращу внимание на разницу между малыми изменениями и большими. Чем меньшее изменение вы постулируете, чем меньше разница между X' и X'', тем правдоподобнее необходимая мутация с точки зрения эмбриологии. В предыдущей главе, исходя исключительно из соображений статистики, мы уже видели, что любая конкретная крупная мутация в силу самой своей природы менее вероятна, чем любая незначительная мутация. Следовательно, какие бы трудности ни создавал нам вопрос 4, мы по крайней мере можем быть уверены, что чем меньше мы зададим разницу между X' и X'', тем меньше будут эти трудности. Моя интуиция говорит мне, что — при условии достаточно малой разницы между соседями в нашем ряду ведущих к глазу промежуточных форм — необходимые мутации почти обязаны появиться. Ведь речь тут все время идет о незначительных количественных модификациях уже существующих процессов, происходящих при развитии организма. Не будем забывать, что, сколь бы ни был сложным эмбриологический статус-кво в каком-то отдельно взятом поколении, любое мутационное изменение этого статус-кво может быть ничтожно малым и простым.

Нам осталось ответить еще на один, последний вопрос.

Может ли каждый икс в нашем ряду, связывающем человеческий глаз с отсутствием какого бы то ни было глаза, функционировать достаточно хорошо, чтобы способствовать выживанию и размножению своего обладателя?

Как ни странно, многие люди считают очевидным, что правильным ответом на этот вопрос будет нет. Приведу в качестве примера отрывок из опубликованной в 1982 г. книги Фрэнсиса Хитчинга “Шея жирафа, или Где ошибся Дарвин”. Примерно те же самые слова можно было бы процитировать практически из любой брошюры свидетелей Иеговы, но я остановил свой выбор на этой книге, потому что весьма уважаемое издательство (Pan Books Ltd) сочло возможным ее напечатать, несмотря на огромное количество ошибок, выявить которые не составило бы труда любому безработному с биологическим образованием, даже неоконченным, если бы только издатель попросил его пролистать рукопись. (Больше всего мне понравилось, да простит мне читатель толику профессионального юмора, возведение профессора Джона Мэйнарда Смита в рыцарское звание и характеристика Эрнста Майра — этого убедительного и убежденного противника математических подходов в генетической науке, — как “верховного жреца” математической генетики).

Чтобы глаз мог работать, должен выполняться следующий минимум тщательно скоординированных действий (на самом деле их гораздо больше, но даже сильно упрощенной схемы будет достаточно, чтобы выявить затруднения для дарвиновской теории). Глаз должен быть чистым и влажным и поддерживаться в таком состоянии благодаря взаимодействию между слезными железами и подвижными веками, ресницы на которых служат также в некоторой степени защитой от солнца. Затем свет проходит через небольшой прозрачный участок защитной наружной оболочки (роговицу), а далее сквозь хрусталик, фокусирующий его позади сетчатки, где 130 млн светочувствительных палочек и колбочек производят фотохимические реакции, которые преображают свет в электрические импульсы. Каждую секунду примерно 1000 таких импульсов не вполне понятным способом передаются в мозг, который предпринимает соответствующие получаемой информации действия. Итак, вполне очевидно, что если по ходу дела хоть что-нибудь пойдет не так — роговица загрязнится, зрачок вовремя не расширится, хрусталик помутнеет, фокусировка разладится, — то распознаваемое изображение создано не будет. Глаз либо функционирует как целое, либо нет. Так каким же образом он мог возникнуть по Дарвину — путем медленных, плавных, бесконечно малых усовершенствований? Можно ли поверить в то, что одна тысяча удачных мутаций за другой случайно происходили именно в такой последовательности, чтобы эволюция хрусталика и сетчатки, которые бесполезны друг без друга, шла синхронно? Какую ценность для выживания имеет глаз, который не видит?

Этот знаменитый аргумент приводится очень часто — вероятно, потому что людям хочется верить в вытекающий из него вывод. Давайте обсудим утверждение, что “если… хоть что-нибудь пойдет не так… фокусировка разладится… распознаваемое изображение создано не будет”. С вероятностью, близкой к 50 %, вы сейчас читаете эти строки через очки. Снимите их и оглядитесь вокруг. Согласны ли вы с тем, что “распознаваемое изображение не создается”? Если вы мужчина, то с вероятностью 1: 12 вы дальтоник. Вполне возможно, что у вас астигматизм. Не исключено, что без очков вы не видите ничего, кроме расплывчатых очертаний. Один прославленный (хотя еще и не произведенный в рыцари) теоретик-эволюционист так редко протирает свои очки, что, по-видимому, чувствует себя как в тумане что в очках, что без них. Однако он, судя по всему, неплохо поживает и даже, по собственному признанию, научился играть в неуклюжий “сквош для одноглазых”. Потеряв свои очки, вы, возможно, огорчите своих друзей тем, что перестанете узнавать их на улице. Но сами вы огорчились бы еще больше, если бы кто-нибудь сказал вам: “Раз ваше зрение теперь несовершенно, то, пока не найдете свои очки, можете с тем же успехом ходить зажмурившись”. А ведь автор процитированного мной отрывка хочет, в сущности, сказать именно это.

Он также утверждает как нечто само собой разумеющееся, будто хрусталик и сетчатка бесполезны друг без друга. На основании каких источников? В моем ближайшем окружении есть женщина, перенесшая операцию по удалению катаракты на обоих глазах. У нее вообще нет хрусталиков. Без своих очков она не может даже помыслить о том, чтобы поиграть в большой теннис или прицелиться из винтовки. Однако она уверяет меня, что иметь глаза без хрусталиков намного лучше, чем быть совсем без глаз. Этого хватает, чтобы не врезаться в стену и не столкнуться лбами с другим человеком. Если бы вы были диким животным, то при помощи своего глаза без хрусталика вы наверняка могли бы заметить неясную тень хищника и определить, с какой стороны он приближается. В первобытном мире, населенном животными совсем без глаз и только без хрусталиков, вторые будут обладать самыми разными преимуществами. И существует такой непрерывный ряд различных X, где каждое крошечное улучшение четкости изображения, начиная с размытых пятен и заканчивая нашим с вами зрительным совершенством, правдоподобно увеличивает шансы организма на то, чтобы выжить.

Далее в книге цитируется выдающийся гарвардский палеонтолог Стивен Джей Гульд:

От меткого вопроса “Какая польза от 5 % глаза?” мы уклоняемся при помощи утверждений, что обладатель такой примитивной структуры использовал ее не для зрения.

Древнее животное с 5 % глаза могло в самом деле использовать их для какой-то иной цели, но мне это представляется не более вероятным, чем использование их ради пятипроцентного зрения. И если уж на то пошло, я не считаю этот вопрос метким. Видеть 5 % от того, что видите вы или я, несоизмеримо ценнее, чем вообще не видеть. Даже однопроцентное зрение лучше, чем полная слепота. А 6 % лучше 5 %, 7 % лучше 6 % и т. д. — плавно, последовательно.

Похожий вопрос беспокоил и некоторых из тех, кто изучает животных, защищающих себя от хищников с помощью так называемой мимикрии. Палочники похожи на веточки, и это спасает их от поедания птицами. Листовидки похожи на листья. Многие съедобные виды бабочек находят защиту в подражании невкусным или ядовитым видам. Подобные примеры производят куда большее впечатление, чем сходство облаков с хорьками. Во многих случаях они гораздо эффектнее, чем сходство “моих” насекомых с настоящими насекомыми. В конце концов, у настоящих шесть ног, а не восемь! Чтобы отточить детали, у естественного отбора было по меньшей мере в миллион раз больше поколений, чем у меня.

Мы используем для таких явлений слово “мимикрия”, то есть “имитация”, не потому, что думаем, будто животные осознанно чему-то подражают, а потому, что естественный отбор благоприятствовал тем особям, тела которых были приняты за что-то другое. Иными словами, предки палочников, непохожие на веточки, не оставляли потомства. Американский генетик немецкого происхождения Рихард Гольдшмидт был наиболее знаменитым представителем ученых, утверждающих, что ранняя эволюция такого подражания не могла поддерживаться естественным отбором. Как выразился Гульд, большой почитатель Гольдшмидта, по поводу насекомых, маскирующихся под экскременты, “какой прок в том, чтобы на 5 % быть похожим на какашку?” Во многом благодаря влиянию Гульда недавно вошло в моду говорить, что Гольдшмидт был недооценен при жизни и мог бы много чему поучить нас. Вот образец его рассуждений:

Форд ведет речь… о любой мутации, которая оказывается придающей “отдаленное сходство” с более защищенным видом, якобы она может увеличить преимущества, пусть даже и незначительно. Следует поинтересоваться: насколько отдаленным может быть такое сходство, чтобы обладать селективной ценностью? Действительно ли нам требуется исходить из допущения, будто птицы, обезьяны, а также богомолы являются столь тонкими наблюдателями (или что среди них встречаются очень умные экземпляры), чтобы заметить “отдаленное” сходство и испугаться его? По моему мнению, от нас хотят слишком многого.

Ступая по такой зыбкой почве, какая под ногами у Гольдшмидта, поневоле будешь искать утешения в сарказме. Тонкими наблюдателями? Очень умные экземпляры среди них? Можно подумать, будто птицы и обезьяны выиграют, будучи обмануты отдаленным сходством! Гольдшмидт имел больше оснований спросить: “Действительно ли нам требуется исходить из допущения, будто птицы и т. д. являются столь никудышными наблюдателями (или что среди них встречаются очень глупые экземпляры)?” Как бы то ни было, тут действительно имеется затруднение. Изначальное сходство предка палочников с веточкой должно было быть весьма слабым. Чтобы быть обманутой, птице следовало обладать чрезвычайно скверным зрением. Однако сходство современных палочников с веточками отличается изумительной точностью — вплоть до мельчайших подробностей “почек” и “листовых рубцов”. Зрение птиц, пищевая избирательность которых добавила к этому совершенству последние штрихи, должно было быть — по крайней мере в общей массе — исключительно острым. Их должно было быть невероятно трудно надуть, в противном случае наши насекомые не стали бы такими великолепными имитаторами — их обман оставался бы относительно грубым. Как же разрешить это явное противоречие?

Один из возможных способов — это предположить, что улучшение птичьего зрения происходило в тот же промежуток времени, что и эволюция маскировки у насекомых. Если выражаться несколько легкомысленно, то, возможно, предковому насекомому было достаточно пятипроцентного сходства с какашкой, чтобы обмануть предковую птицу с пятипроцентным зрением. Но это не тот ответ, который я хочу здесь дать. Дело в том, что, как мне думается, весь этот эволюционный процесс — от отдаленного сходства до почти полного совершенства в подражании — происходил многократно, в различных группах насекомых и за довольно короткие сроки на разных отрезках того продолжительного периода, когда птичье зрение было уже примерно таким же хорошим, как сейчас.

Ещe один способ разрешения данной дилеммы состоит в следующем. Возможно, каждый вид птиц и обезьян обладает плохим зрением и замечает лишь какой-то один аспект строения насекомого. Предположим, кто-то обращает внимание только на цвет, кто-то только на форму, кто-то только на текстуру поверхности, и т. д. Тогда насекомое, похожее на веточку только в каком-то одном отношении, сумеет обмануть один тип хищников, хотя и будет уязвимо для всех остальных. По мере того как эволюция движется вперед, в ассортименте у наших насекомых появляются все новые и новые черты сходства с веткой. Окончательная, совершенная во всех отношениях мимикрия была собрана воедино суммарным естественным отбором, обеспечиваемым разными видами хищников. Ни один из них не видит мимикрию полностью, на это способны только мы.

Отсюда, по-видимому, следует, что одни лишь мы достаточно “умны” для того, чтобы разглядеть это приспособление во всей красе. Однако я предпочитаю этому объяснению другое, и не только из-за такого неприкрытого человеческого снобизма. Вот мое объяснение: неважно, как хорошо видит хищник при одних условиях, — при других условиях он может видеть чрезвычайно плохо. Из своего собственного повседневного опыта мы хорошо знакомы с полным спектром возможностей от крайне плохого зрения до великолепного. Глядя прямо на палочника с расстояния 8 дюймов при ярком дневном свете, я никогда ни с чем его не перепутаю. Я замечу длинные ноги, прилегающие к “стеблю”. Могу отметить и неестественную симметричность, несвойственную настоящим веточкам. Но когда я, с теми же самыми глазами и мозгом, иду вечерними сумерками через лес, то, скорее всего, я не отличу от ветки никакое насекомое с невзрачной окраской, тем более что этих веток вокруг множество. Изображение насекомого может попасть на край сетчатки, а не на более восприимчивый центральный участок. Насекомое может быть в 50 ярдах от меня, и тогда его проекция на сетчатку будет совсем крошечной. Освещение может быть таким слабым, что я вообще едва ли сумею разглядеть хоть что-нибудь.

Фактически не имеет значения, насколько отдаленным, насколько ничтожным является сходство насекомого с веточкой, — всегда найдется некий уровень затемненности, или удаленности от глаза, или рассеянности внимания хищника, когда даже очень хорошее зрение будет обмануто этим небольшим сходством. Если в каком-то конкретном воображаемом примере вам это не кажется убедительным, просто мысленно приглушите свет или отойдите от рассматриваемого объекта подальше! Важно тут то, что множество насекомых спасли себе жизнь благодаря чрезвычайно слабому сходству с сучком, или с листом, или с чьим-то пометом в тех случаях, когда хищник смотрел на них в полумраке, или сквозь туман, или в присутствии готовой к спариванию самки. А еще многие насекомые спаслись благодаря ошеломляюще точному сходству с веточкой, возможно, от того же самого хищника в тех случаях, когда он смотрел с относительно близкого расстояния и при хорошем освещении. Важной особенностью таких переменных, как яркость света, удаленность насекомого от хищника, а изображения — от центра сетчатки и т. п. является то, что все они — непрерывные. Они изменяются незаметно и плавно на всем диапазоне значений от полной невидимости до полной видимости. Такие непрерывные параметры благоприятствуют поступательной, постепенной эволюции.

Мы видим теперь, что затруднение Рихарда Гольдшмидта — одно из целого букета затруднений, вынудивших его на протяжении большей части своей профессиональной карьеры искать убежища в крайней приверженности идее, что эволюция совершает резкие прыжки, а не движется мелкими шажками, — вовсе не представляет никакой сложности. Кстати, заодно мы в очередной раз смогли убедиться в том, что 5 % зрения лучше, чем полное его отсутствие. Каким способом ни оценивай качество изображения, очень возможно, что на периферии моей сетчатки оно ниже даже 5 % от того, что в центре. Однако и самым краешком своего глаза я в состоянии заметить грузовик или автобус. Я каждый день езжу на работу на велосипеде, а значит, эта способность наверняка спасла мне жизнь. Когда идет дождь и приходится надевать на голову шляпу, нехватка бокового зрения вполне ощутима. В темные ночи мы, несомненно, видим много меньше 5 процентов от того, что могли бы увидеть при свете дня. Однако, думаю, многим из наших предков удавалось даже в самую глухую ночь заметить что-то действительно важное — скажем, саблезубого тигра или обрыв — и тем самым спастись.

Каждому из нас приходилось (например, по ночам) сталкиваться с тем, что существует незаметная градация состояний от полной слепоты до превосходного видения и что каждый шаг в этом ряду дает ощутимые преимущества. Вращая колесико бинокля, мы легко можем убедиться, что качество фокусировки достигается путем плавных преобразований, каждое из которых является улучшением по сравнению с тем, что было до него. Медленно поворачивая рукоятку цветности на цветном телевизоре, мы увидим, что от черно-белого изображения к полноцветному тоже ведет непрерывный ряд постепенных изменений. Диафрагма радужки, расширяющая и сужающая зрачок, предохраняет нас от ослепления ярким светом и в то же время позволяет видеть при тусклом освещении. Все мы могли испытать, каково не иметь этой диафрагмы, когда нас внезапно ослепляли фары встречного автомобиля. Возможно, это было неприятно и даже опасно, однако и тогда наше зрение вовсе не отключалось полностью! Утверждение “глаз либо функционирует как целое, либо нет” на поверку оказывается не просто ложным, но самоочевидно ложным для любого, кто готов потратить две секунды на то, чтобы обдумать свой личный опыт.

Теперь давайте вернемся к вопросу 5. Может ли каждый икс в нашем ряду, связывающем человеческий глаз с отсутствием какого бы то ни было глаза, функционировать достаточно хорошо, чтобы способствовать выживанию и размножению своего обладателя? Мы уже увидели, насколько нелепа аксиома, на которой антиэволюционисты основывают свои доводы, — что отрицательный ответ сам собой разумеется. Но будет ли ответ положительным? Думаю, что да, хотя это и менее очевидно. Дело не только в том, что с неполноценным глазом лучше, чем вообще без глаз. Помимо этого, мы можем найти подходящий правдоподобный ряд структур в современном животном мире. Это, разумеется, не значит, что современные промежуточные формы выглядят так же, как предшественники глаза. Но зато мы ясно можем видеть, что глазные “полуфабрикаты”, несомненно, работают.

У некоторых одноклеточных животных имеется светочувствительное пятно с прилегающим к нему небольшим пигментным экраном. Экран загораживает свет только с одной стороны, благодаря чему простейшее может “понять”, откуда этот свет примерно падает. Среди многоклеточных подобным устройством оснащены многие черви и некоторые из моллюсков, только у них светочувствительные клетки с пигментной подкладкой собраны в чашечку. Это позволяет ориентироваться несколько лучше, так как каждая клетка получается отгороженной от разных световых лучей, падающих на чашечку под каким-то своим углом. В непрерывном ряду структур — от плоского слоя фотоэлементов до глубокой чаши — любой шаг, сколь бы малым (или большим) он ни был, улучшает зрение. Если сделать такую чашечку очень глубокой и с выпуклыми стенками, то получится камера-обскура или фотоаппарат с крохотным отверстием вместо объектива. Между плоской чашечкой и подобной камерой существует непрерывный ряд переходных форм (иллюстрацией могут послужить первые семь поколений в родословной на рис. 4).

Камера-обскура формирует распознаваемое изображение: чем меньше отверстие, тем изображение четче (и тусклее), чем больше — тем ярче (и размытее). Свободноплавающий моллюск Nautilus — курьезное создание, похожее на кальмара, но живущее в раковине подобно вымершим аммонитам, — использует в качестве глаз как раз пару таких камер с отверстиями. Его глаз устроен примерно как наш, но не имеет хрусталика, а вместо зрачка у него просто дырка, через которую морская вода свободно проникает в полость глаза. На самом деле этот Nautilus задает нам отдельную задачку. Почему за все те сотни миллионов лет, которые прошли с тех пор, как его предки обзавелись глазом в виде камеры-обскуры, он так и не “додумался” до хрусталика? Преимущество хрусталика в том, что он позволяет изображению быть четким и ярким одновременно. Nautilus вызывает у нас недоумение, поскольку качество его сетчатки заставляет предположить, что он сразу бы резко выиграл от появления хрусталика. Он напоминает высококачественную стереосистему с великолепным усилителем, к которому подсоединили патефон с тупой иголкой. Устройство просто криком кричит, требуя всего одного элементарного изменения. Вероятно, в генетическом гиперпространстве Nautilus сидит в непосредственной близости от очевидного и мгновенного усовершенствования, но не делает необходимый маленький шаг. Почему? Этот вопрос очень беспокоит нашего главного специалиста по глазам беспозвоночных — Майкла Лэнда из Университета Суссекса — и меня вместе с ним. Может быть, эмбриональное развитие у Nautilus протекает таким образом, что необходимые мутации невозможны? Мне не хотелось бы так думать, но более убедительного объяснения у меня нет. Как бы то ни было, Nautilus по крайней мере служит наглядным доказательством, что глаз без хрусталика — это лучше, чем ничего.

Когда ваш глаз имеет форму чаши, почти любое хоть сколько-нибудь выпуклое, прозрачное или даже просто просвечивающее тело, которое перегородит входное отверстие, будет усовершенствованием, так как оно уже слегка обладает свойствами хрусталика. Оно сможет собирать свет со своей поверхности и концентрировать его на меньшем по площади участке сетчатки. Стоит возникнуть такому топорному протохрусталику, как сразу же открывается возможность для ряда постепенных незначительных преобразований — увеличению толщины и прозрачности, уменьшению искажений — то есть для той тенденции, которая в конечном итоге приведет к тому, что мы сможем назвать настоящим хрусталиком. У родственников Nautilus, кальмаров и осьминогов, настоящий хрусталик имеется и очень похож на наш, хотя, несомненно, ко всей этой конструкции — глаз в виде камеры — их и наши предки пришли абсолютно независимо друг от друга. Кстати говоря, Майкл Лэнд насчитал всего девять основных принципов устройства глаза, большинство из которых возникали независимо множество раз. Например, принцип искривленного отражателя кардинально отличается от нашего глаза-камеры и был самостоятельно “изобретен” во многих группах моллюсков и ракообразных (мы используем его в наших радиотелескопах, а также в наиболее крупных из оптических телескопов, потому что сделать большое зеркало проще, чем большую линзу). У других ракообразных, так же как и у насекомых, глаз сложный, фасетчатый (по сути, целая батарея бесчисленных крошечных глазенок), а у других моллюсков, как мы видели, органом зрения является либо глаз с хрусталиком, очень похожий на наш, либо камера-обскура. Для всех этих типов строения существуют формы, соответствующие их эволюционным предшественникам, и они успешно служат в качестве глаз другим современным животным.

Антиэволюционистская пропаганда изобилует мнимыми примерами сложных систем, которые “никак не могли” возникнуть путем постепенных преобразований в ряду несовершенных предшественников. Зачастую это не что иное, как еще одна разновидность довольно жалкого обращения к Личному Недоверию, с которым мы уже встречались в главе 2. Например, в “Шее жирафа” непосредственно вслед за пассажем про глаз автор переходит к обсуждению жуков-бомбардиров, которые:

…выбрызгивают навстречу своему противнику смертоносную смесь гидрохинона и пероксида водорода. Два этих вещества, будучи смешаны друг с другом, в буквальном смысле взрываются. Поэтому жук-бомбардир, чтобы обезвредить их на время хранения в собственном теле, вырабатывает специальный химический ингибитор. Непосредственно перед тем, как жидкость будет выброшена из заднего конца насекомого, в нее добавляется антиингибитор, и она вновь становится взрывоопасной. Последовательность событий, могшая привести к возникновению такого сложного, согласованного и хитроумного процесса, лежит за пределами возможностей биологического объяснения, основанного на простой постепенности. Малейшее нарушение химического равновесия незамедлительно привело бы к появлению разновидности самовзрывающихся жуков.

Работающий у нас биохимик любезно предоставил мне бутылочку перекиси водорода и столько гидрохинона, сколько хватило бы на 50 жуков-бомбардиров. В настоящий момент я собираюсь смешать их между собой. В соответствии с вышесказанным они долж ны будут взорваться прямо перед моим лицом. Итак…

Не волнуйтесь, со мной все в порядке. Я вылил пероксид водорода в гидрохинон, и абсолютно ничего не случилось. Смесь даже не нагрелась. Разумеется, ничего другого я и не ждал — я же не настолько безрассуден! Утверждение, что “два этих вещества, будучи смешаны друг с другом, в буквальном смысле взрываются”, — это, говоря попросту, вранье, хотя оно то и дело приводится в креационистской литературе. Кстати, если вам интересно, что там на самом деле происходит у жуков-бомбардиров, то правда состоит в следующем. Они действительно выстреливают в своих врагов обжигающей смесью перекиси водорода и гидрохинона. Однако чтобы эти два вещества вступили в бурную реакцию, следует добавить катализатор. Именно это и делает жук-бомбардир. Что же до эволюционных предшественников этой системы, то и пероксид водорода, и различные хиноны используются в химии организма для других целей. Предки жуков-бомбардиров просто исхитрились найти новое применение тем химикатам, которые уже были под рукой. Эволюция часто действует подобным образом.

На той же самой странице, откуда я взял этот отрывок про жуков-бомбардиров, задается вопрос: “Какая может быть польза… от половины легкого? Естественный отбор наверняка бы элиминировал животных с такими диковинными образованиями, а не сохранял их”. У здорового взрослого человека каждое из двух легких разделено примерно на 300 млн крохотных отсеков, расположенных на кончиках ветвящейся системы трубочек. Архитектура ветвления этих трубочек очень напоминает древовидную биоморфу в самом низу рис. 2 в предыдущей главе. Число последовательных ветвлений, определяемых “геном № 9”, равно там восьми, а количество свободных кончиков у ветвей составляет 2 в 8-й степени, то есть 256. По мере того как ваш взгляд спускается вниз по рис. 2, число свободных веточек последовательно удваивается. Для того чтобы произвести 300 млн кончиков, требуется всего-навсего 29 удвоений подряд. Обратите внимание, что существует постепенная градация от одного отсека до 300 млн отсеков, когда каждый новый шаг достигается очередным разветвлением. Все превращение может быть завершено за 29 ветвлений, что можно упрощенно представить себе как неторопливую прогулку по 29-шаговому маршруту в генетическом пространстве.

В результате такого ветвления площадь поверхности внутри каждого легкого достигает более 70 квадратных ярдов (примерно 59 кв. м). Площадь поверхности — важный показатель для легкого, поскольку именно ею определяется скорость поглощения кислорода и избавления от выделяемого организмом углекислого газа. А отличительным свойством площади является то, что это непрерывная переменная. Площадь не относится к тем вещам, которые у вас либо есть, либо нет. Это то, чего можно иметь чуть-чуть больше или чуть-чуть меньше. Площадь идеально, как мало что еще, подходит для постепенных, последовательных преобразований — начиная от 0 квадратных ярдов и заканчивая 70.

Вокруг нас ходит множество людей, у которых после операции осталось всего одно легкое, причем некоторые из них вынуждены обходиться всего одной третью от нормальной дыхательной поверхности. Тем не менее они ходят — пускай не очень далеко и не очень быстро. В этом-то вся соль. Постепенное уменьшение поверхности для газообмена не влияет на выживание как нечто безусловное, по принципу “все или ничего”. Нет, оно незаметно, плавно сказывается на том, как далеко сможете вы уйти и с какой скоростью. А также, действительно, и на вашей ожидаемой продолжительности жизни — но тоже плавно и незаметно. Смерть не наступает внезапно при достижении площадью легочной поверхности некоего порогового значения! Она лишь постепенно становится более вероятной, по мере того как эта поверхность уменьшается по сравнению с оптимумом (или увеличивается по сравнению с ним — тогда уже вступают в действие причины другого рода, связанные с экономическим ущербом).

Первые из наших предков, у которых начали появляться легкие, почти наверняка жили в воде. Мы сможем примерно представить себе, как они дышали, если взглянем на современных рыб. Большинство современных рыб дышат жабрами, но многие виды, живущие в болотистых водоемах с затхлой водой, вдобавок к этому еще и захватывают воздух с поверхности. Они используют внутреннюю поверхность ротовой полости в качестве грубого “предлегкого”, а иногда эта полость имеет еще и специальный дыхательный карман, богатый кровеносными сосудами. Как мы уже видели, вообразить последовательный ряд X, ведущий от одиночного кармана к карману, разветвленному на 300 млн отсеков, каким ныне является человеческое легкое, совсем не сложно.

Любопытно, что многие современные рыбы оставили этот карман одиночным и используют его для совершенно иной цели. Хоть и возник он, вероятно, как легкое, однако в ходе эволюции превратился в плавательный пузырь — хитроумный прибор, благодаря которому рыба представляет собой гидростат с постоянно поддерживаемым равновесием. Животное, не имеющее плавательного пузыря, обычно немного тяжелее воды и потому опускается на дно. Вот почему акулы должны все время плыть, чтобы не утонуть. Животное, оснащенное воздушными мешками — как мы с нашими гигантскими легкими, — имеет тенденцию всплывать на поверхность. А животное с плавательным пузырем нужного объема находится посередине данного континуума, оно не тонет и не всплывает, а устойчиво держится на постоянной глубине безо всяких усилий. Именно этот прием современные рыбы (кроме акул) довели до совершенства. В отличие от акул они не тратят энергию на борьбу с силой тяжести и могут использовать свои плавники и хвост только для того, чтобы рулить и быстро двигаться вперед. Они больше не нуждаются в воздухе извне, чтобы заполнить свой пузырь, — у них есть особые железы, вырабатывающие газ. Благодаря этим железам и некоторым другим приспособлениям объем газа в пузыре тонко регулируется, и таким образом рыба поддерживает себя в состоянии точного гидростатического равновесия.

Некоторые виды нынешних рыб способны покидать водную среду. Крайним примером может служить анабас, или рыба-ползун, который едва ли вообще когда заходит в воду. Независимо от наших с вами предков у него возникло своеобразное легкое — воздушная камера, окружающая жабры. Некоторые другие рыбы, обитая главным образом в воде, совершают краткие вылазки на сушу. Так, вероятно, поступали и наши предки. Отличительным свойством вылазок является то, что их продолжительность может плавно варьировать вплоть до полного нуля. Если вы рыба, которая живет преимущественно в воде, но время от времени отваживается выходить на сушу — например, чтобы переползти в соседнюю лужу и таким образом спастись от засухи, — то вам пригодится не то что половина, а сотая часть легкого. Неважно, насколько маленьким является ваше зачаточное легкое, все равно благодаря ему вы сможете продержаться на суше какое-то время, которое будет чуть-чуть дольше, чем совсем без легкого. Время — непрерывная переменная. Не существует четкой грани между водными и сухопутными животными. Какие-то животные могут проводить в воде 99 % своего времени, какие-то — 98 %, 97 % и т. д. вплоть до нуля. И каждый раз при переходе от одного этапа к другому незначительное увеличение дыхательной поверхности легких будет оказываться преимуществом. На всем пути от водного образа жизни к сухопутному есть место для постепенности, градуализма.

Какая польза от половины крыла? С чего могли начаться крылья? Многие животные скачут с ветки на ветку и время от времени падают. Вся поверхность тела, особенно у мелких животных, улавливает воздух и способствует прыжку или ослабляет силу удара при падении, выступая в роли примитивного паруса или парашюта. Любая тенденция к увеличению отношения площади поверхности к массе тела будет способствовать появлению, например, кожных перепонок на сгибах суставов. Отсюда начинается непрерывный ряд плавных переходов к парящим крыльям, а там и к машущим крыльям. Очевидно, что самые первые животные с зачаточными крыльями не могли преодолеть некоторые дистанции одним прыжком. Но точно так же очевидно и то, что, как бы ни были малы и несовершенны предковые перепонки, должно было быть какое-то расстояние, сколь угодно малое, которое можно было преодолеть с перепонкой и нельзя без перепонки.

Или же, если первоначальные крыловидные перепонки служили для смягчения удара при падении, то мы не можем сказать: “От перепонок, которые меньше определенного размера, не было никакого толку”. Опять-таки не имеет значения, насколько маленькими и не похожими на крылья были эти перепонки. Всегда существует такая высота (назовем ее h), упав с которой животное сломает себе шею, притом что падение с чуть-чуть меньшей высоты не окажется смертельным. В этой критической области значений любое увеличение сопротивления воздуха и способности смягчить удар, каким бы маленьким оно ни было, может решить вопрос жизни и смерти. Следовательно, естественный отбор будет благоприятствовать возникновению едва заметных, зачаточных перепонок. Когда такие перепонки станут нормой, критическое значение h чуть-чуть вырастет. Теперь уже вопрос жизни и смерти будет решаться дальнейшим незначительным увеличением площади перепонок. И так далее, вплоть до появления настоящих крыльев.

Среди ныне живущих животных можно найти превосходные иллюстрации к любой точке этого спектра. Существуют лягушки, способные планировать благодаря широким перепонкам между пальцами, древесные змеи с уплощенным телом, которые скользят по воздуху, ящерицы, оснащенные идущими вдоль тела плоскими выростами. А различные представители млекопитающих с кожной складкой, натянутой между конечностями, показывают нам, как все должно было начинаться у рукокрылых. Вопреки креационистской литературе животные не только с “половиной крыла”, но и с четвертью крыла, и с тремя четвертями крыла, и т. д. не редкость в природе. Идея о непрерывности континуума способностей к полету будет еще более убедительной, если вспомнить, что животные очень маленького размера свободно парят в воздухе вне зависимости от своей формы. Более убедительной она станет по той причине, что ряд промежуточных состояний между большим и малым абсолютно плавен и непрерывен.

Постепенное накапливание очень маленьких изменений — вещь невероятно могущественная. Она в состоянии объяснить невообразимое множество явлений, которые никак иначе не объясняются. Что послужило толчком для возникновения змеиного яда? Многие животные кусаются, и в слюне любого животного содержатся белки, которые, попав в рану, могут вызвать аллергическую реакцию. Даже укусы так называемых неядовитых змей иногда очень болезненны. От обычной слюны к смертоносному яду ведет серия плавных, непрерывных изменений.

Откуда взялись уши? Любой участок кожи способен чувствовать колебания, если он прикасается к вибрирующему объекту. Это неизбежное следствие наличия осязания. Естественному отбору ничего не стоило постепенно развить это свойство, вплоть до способности улавливать очень легкие колебания при соприкосновении. Что в свою очередь автоматически позволяло ощущать и воздушные колебания достаточной силы и/или производящиеся в достаточной близости. Затем естественный отбор мог благоприятствовать эволюции специализированных органов — ушей, — чтобы они улавливали колебания воздуха, исходящие от все более и более удаленных источников. Нетрудно видеть, что плавная траектория пошаговых усовершенствований была тут вполне возможна. С чего началась эхолокация? Любое животное, обладающее слухом, способно слышать в том числе и эхо. Слепые люди нередко научаются пользоваться этим. Зачатки такой способности у древних млекопитающих должны были послужить богатым материалом для естественного отбора, чтобы шаг за шагом довести ее до того совершенства, какое мы наблюдаем у летучих мышей.

Пять процентов зрения лучше, чем вообще без зрения. Пять процентов слуха лучше, чем вообще без слуха. Пять процентов способности летать — лучше, чем вообще без нее. То, что каждый орган или механизм, который мы видим в живой природе, возник в результате плавного перехода через зоологическое пространство, где каждая промежуточная стадия способствовала выживанию и размножению, — мысль совершенно правдоподобная. Всегда, когда у настоящего, реально существующего животного мы видим некий X (под X понимается любой орган, слишком сложный для того, чтобы возникнуть с ходу в силу случайности), согласно теории эволюции путем естественного отбора, это означает, что частица X лучше полного отсутствия X. А две такие частицы лучше, чем одна. А X целиком лучше, чем девять десятых X. Мне не составляет труда согласиться, что все эти утверждения справедливы для глаз, ушей (включая уши рукокрылых), крыльев, покровительственной и предупреждающей окраски насекомых, змеиных челюстей, жал, кукушечьих повадок и прочих примеров, которыми нам надоедает антиэволюционистская пропаганда. Несомненно, существует множество теоретически возможных X, для которых эти утверждения неверны, множество теоретически возможных эволюционных путей, где промежуточные формы не будут лучше своих предшественников. Но в реальном мире таких X не существует.

В “Происхождении видов” Дарвин писал:

Если бы можно было показать наличие такого сложно устроенного органа, который не мог сформироваться в ходе многочисленных последовательных незначительных модификаций, моя теория потерпела бы полный крах.

Теперь, спустя век и двадцать пять лет после Дарвина, мы знаем о животных и растениях намного больше, чем он, однако я по-прежнему не слыхал ни об одном сложном органе, который не мог бы сформироваться в ходе многочисленных последовательных незначительных модификаций. Не думаю, что такой орган будет когда-нибудь обнаружен. Если же он будет обнаружен (только это должен быть действительно сложный орган, и, как я покажу в главе 11, следует аккуратно обходиться с понятием “незначительный”), тогда я перестану быть дарвинистом.

Порой история сменяющих друг друга промежуточных стадий ясно прописана в строении современных животных, и это даже может принимать форму откровенных изъянов окончательного устройства. В своем превосходном эссе “Большой палец панды” Стивен Гульд проводит мысль, что бросающиеся в глаза недостатки могут послужить доказательством эволюции лучше, чем свидетельства безукоризненного совершенства. Приведу только два примера.

Рыбам, живущим на морском дне, выгодно иметь плоскую форму и быть максимально сплющенными по краям. Существует две абсолютно не схожие между собой группы плоских придонных рыб, эволюция формы тела которых шла очень по-разному. Скаты, родственники акул, уплощались тем способом, который может показаться логичным. Их тело разрасталось в стороны, образуя широкие “крылья”. Они стали выглядеть как акулы, по которым проехался каток, однако же сохранили симметричность, и все у них “на своем месте”. А уплощение камбалы, палтуса и их родственников шло иначе. Они относятся к костным рыбам (обладающим плавательным пузырем) и состоят в родстве с сельдью, форелью и т. п., но никак не с акулами. В отличие от последних костные рыбы, как правило, имеют четкую тенденцию сплющиваться в вертикальном направлении. Сельдь, например, заметно крупнее в “высоту”, чем в ширину. Все ее уплощенное с боков тело является единым плавательным устройством, волнообразные движения которого рассекают толщу воды. Поэтому, когда предки камбалы и палтуса приспосабливались к донному образу жизни, для них было более естественным лечь на бок — а не на брюхо, как поступили предки скатов. Но это породило проблему: один глаз постоянно смотрел в песок и был, по сути, бесполезен. В ходе эволюции эта проблема была решена так: нижний глаз “передвинулся” на верхнюю сторону.

Этот процесс перемещения глаза можно заново наблюдать каждый раз в ходе раннего индивидуального развития любой плоской костной рыбы. В начале своей жизни камбала плавает у поверхности воды и, подобно сельди, симметрична и уплощена с боков. Однако затем ее череп начинает расти странно и кособоко, в итоге искривляясь так, что один глаз, например левый, пройдя через макушку, оказывается на противоположной стороне головы. Молодая рыбка ложится на дно, и оба ее глаза направлены вверх — необычная картина в манере Пикассо. Попутно замечу, что некоторые виды плоских рыб ложатся на правый бок, некоторые на левый, а некоторые — либо на тот, либо на другой.

Череп плоских костных рыб сам по себе — искривленное и кособокое свидетельство своего происхождения. В его несовершенстве скрыто убедительное доказательство его истории — истории постепенных преобразований, а не продуманного творения. Никакой разработчик, имеющий возможность спроектировать камбалу “с чистого листа”, никогда, будь он в здравом уме, не выдумал бы такое уродство. Подозреваю, что разумный инженер сконструировал бы что-нибудь более похожее на ската. Но эволюция никогда не начинается с чистого листа. Она всегда вынуждена начинать с того, что уже есть. В случае эволюции скатов это были свободноплавающие акулы. В отличие от свободноплавающих костных рыб, таких как сельдь, акулы обычно не сплющены с боков. Скорее даже, они слегка уплощены в спинно-брюшном направлении. А это означает, что, когда некоторые из древних акул начали переходить к донному образу жизни, достижение формы ската было процессом простым и постепенным: каждая последующая стадия была — в данных конкретных условиях — немножко более совершенной по сравнению со своим чуть менее плоским предком.

С другой стороны, свободноплавающему предку камбалы и палтуса, сплющенному с двух сторон подобно селедке, при переходе к донному образу жизни было намного выгоднее лечь на бок, а не балансировать на брюхе, как на лезвии ножа! Пускай этот эволюционный путь неизбежно вел к затруднительным и, вероятно, дорогостоящим искажениям, вызванным необходимостью иметь оба глаза на одной стороне, пускай тот способ, которым уплощались скаты, в конечном счете был бы наилучшим и для костных рыб, однако промежуточные формы, нужные для этого пути, явно были в краткосрочном масштабе менее успешными по сравнению со своими конкурентами, ложившимися на бок. В генетическом гиперпространстве существует плавная траектория, которая ведет от свободноплавающей предковой костной рыбы к камбале, лежащей на боку с покривившимся черепом. Ровного маршрута, который связывал бы тех же предков с плоскими рыбами, лежащими на брюхе, там нет. Этими рассуждениями все дело наверняка не исчерпывается, ибо существуют и такие плоские костные рыбы, тело которых симметрично, как у скатов. Возможно, их свободноплавающие предки были уже изначально слегка уплощены по какой-то иной причине.

Второй пример эволюционных усовершенствований, которые оказались бы удачными, но не состоялись из-за необходимости пройти через невыигрышные промежуточные стадии, — это наша с вами сетчатка (и вообще сетчатка позвоночных животных). Зрительный нерв, как и любой другой нерв, представляет собой “магистральный кабель” — пучок отдельных “изолированных проводов”, которых в данном случае около 3 млн. И каждый проводок из этих 3 млн ведет от какой-то одной клетки сетчатки к мозгу. Можете представить их себе как провода, передающие информацию от 3 млн фотоэлементов в обрабатывающий ее компьютер. (На самом деле — от 3 млн релейных станций, принимающих сигнал от еще большего числа фотоэлементов.) Все эти провода выходят из сетчатки и собираются в единый пучок, который и является зрительным нервом, идущим от глаза.

Всякий инженер, естественно, предположил бы, что фотоэлементы обращены по направлению к свету, а провода из них выходят со стороны, ближней к мозгу, то есть сзади. Предложение сделать наоборот — направить фотоэлементы в противоположную сторону, развернуть их к свету торчащими из них проводами — его бы только рассмешило. Однако именно так устроена сетчатка у всех позвоночных. Каждый фотоэлемент в ней фактически подключен задом наперед, так что провода торчат по направлению к источнику света и вынуждены тянуться по поверхности сетчатки, чтобы затем нырнуть в специальную дырку (так называемое слепое пятно) и присоединиться к зрительному нерву. Это означает, что свет, вместо того чтобы беспрепятственно падать на фотоэлементы, вынужден продираться через лес проводов, попутно ослабевая и искажаясь, — возможно, не так уж и сильно, но сам принцип покоробит любого аккуратного инженера!

Точная причина такого странного положения дел мне неизвестна. Соответствующий период эволюции был слишком давно. Но я готов биться об заклад, что это как-то связано с маршрутом путешествия по реально существующему аналогу Страны биоморф, с тем путем, который нужно было пройти от органа, предшествовавшего глазу, каким бы этот орган ни был, чтобы развернуть сетчатку правильным образом. Такой маршрут, вероятно, существует, но эта гипотетическая траектория, будучи воплощена в реальных организмах, соответствующих ее промежуточным этапам, оказывалась невыгодной — только лишь временно невыгодной, но большего и не требуется. Промежуточные варианты видели даже хуже, чем их несовершенные предки, и тот факт, что они обеспечивают лучшее зрение своим далеким потомкам, никак не мог их утешить. Единственное, что имеет значение, — это выживание здесь и сейчас.

Так называемый закон Долло утверждает, что эволюция необратима. Его нередко смешивают с изрядной долей идеалистических бредней о неотвратимости прогресса, зачастую еще и приправленных невежественным вздором о том, что эволюция якобы “нарушает Второй закон термодинамики” (той половине образованного человечества, которая, по заверениям романиста Ч. П. Сноу, знает, что такое Второй закон термодинамики, должно быть понятно, что эволюция противоречит этому закону не больше, чем рост младенца). Не существует никакой причины, почему основные направления эволюции не могут быть повернуты вспять. Если в течение какого-то периода имеется тенденция, скажем, по увеличению размера рогов, то ничто не мешает ей в один прекрасный момент смениться на противоположную. Закон Долло — это на самом деле не более чем констатация того, насколько статистически невероятно пройти снова тем же эволюционным маршрутом (а точнее, любым конкретным эволюционным маршрутом) в каком угодно направлении. Один мутационный шаг легко обратим. Но при большем количестве мутационных шагов математическое пространство всех возможных маршрутов становится так велико, что вероятность дважды прийти в одну и ту же точку исчезающе мала — даже когда речь идет о биморфах с их жалкими девятью генами. А уж для настоящих животных, у которых генов невообразимо больше, это тем более верно. В законе Долло нет ничего ни таинственного, ни мистического, и это не та научная истина, которую можно “подтвердить” результатами наблюдений. Это простое следствие законов статистики.

Ровно по этой же причине крайне маловероятно, чтобы один и тот же эволюционный маршрут был когда-нибудь пройден дважды. Столь же маловероятно — и по тем же статистическим соображениям, — что какие-то две различные линии эволюции смогут однажды сойтись в одной точке.

Тем больше у нас оснований поразиться могуществу естественного отбора при виде тех многочисленных примеров, реально существующих в живой природе, когда независимые линии эволюции, берущие свое начало далеко друг от друга, производят впечатление сходящихся в одной точке. Взглянув повнимательнее, мы обнаруживаем, что совпадение неполное (будь оно полным, стоило бы забеспокоиться). Эти линии эволюции выдают свою независимость друг от друга множеством мелочей. Например, глаза осьминогов очень похожи на наши, однако в их случае провода, ведущие от фотоэлементов, не торчат по направлению к свету, как у нас. В этом смысле у осьминогов глаза устроены более “разумно”. Они пришли к похожему результату, хотя и начали совершенно из другой точки, о чем свидетельствуют детали, подобные этой.

Примеры такого поверхностного конвергентного сходства зачастую неимоверно впечатляют, и окончание этой главы я посвящу некоторым из них. Они — наиболее яркое проявление мощнейшей способности естественного отбора создавать хорошие устройства. Однако тот факт, что устройства, в общих чертах сходные, все же различаются, подтверждает их независимое происхождение и историю. Основная идея тут такова: если устройство достаточно хорошо для того, чтобы возникнуть однажды, значит, его принцип достаточно хорош, чтобы возникнуть дважды — в разных краях животного царства, начиная эволюцию с разных отправных точек. Лучше всего это может быть проиллюстрировано на том примере, который мы изначально использовали для описания хорошего устройства как такового, — на примере эхолокации.

Все, что нам известно об эхолокации, мы знаем главным образом благодаря летучим мышам (а также человеческим приборам), но встречается она и в ряде других, не родственных им групп животных. К эхолокации способно как минимум две обособленные друг от друга группы птиц, а у дельфинов и китов она доведена до высочайшего уровня изощренности. Более того, по меньшей мере в двух группах рукокрылых она была “изобретена” самостоятельно. К птицам, которые ее используют, относятся южноамериканские гуахаро и пещерные саланганы с Дальнего Востока — те самые, из чьих гнезд готовят знаменитый суп. И те и другие гнездятся глубоко в пещерах, где света мало или нет совсем, и ориентируются во мраке при помощи эха своих собственных щелкающих возгласов. В обоих случаях эти щелчки слышны для человеческого уха, то есть они не ультразвуковые, в отличие от более специализированных сигналов летучих мышей. Похоже, что и вправду ни одному виду птиц не удалось развить способность к эхолокации до той степени утонченности, какую мы наблюдаем у рукокрылых. Их щелчки не являются частотно-модулируемыми и навряд ли годятся для измерения скорости с использованием эффекта Допплера. Вероятно, подобно крылану Rousettus эти птицы просто оценивают продолжительность интервала между каждым щелчком и его эхом.

В данном случае мы можем быть абсолютно уверены, что эти два вида птиц открыли эхолокацию независимо как друг от друга, так и от летучих мышей. Доказывается это с помощью одной из тех цепочек рассуждений, которые часто используются эволюционистами. Наблюдая за тысячами видов птиц, мы видим, что у них нет эхолокации. Ею пользуются только два изолированных рода, между которыми нет ничего общего за исключением того, что оба они живут в пещерах. Хотя мы и считаем, что у этих птиц и у рукокрылых, если проследить их родословные достаточно далеко, должен быть общий предок, это будет общий предок вообще всех птиц и всех млекопитающих (включая нас с вами). Подавляющее большинство млекопитающих и подавляющее большинство птиц не способны к эхолокации, как наверняка не был к ней способен и их предок (не умел он и летать — это еще одна техника, возникавшая независимо много раз). Получается, что к технологии эхолокации птицы и рукокрылые пришли самостоятельно — точно так же, как самостоятельно пришли к ней британские, американские и немецкие ученые. Из таких же рассуждений, только применительно к меньшему масштабу времени, следует вывод, что общий предок гуахаро и саланганы не пользовался эхолокацией и что эти два рода птиц разработали одну и ту же технологию независимо друг от друга.

Среди млекопитающих летучие мыши — тоже не единственная группа, самостоятельно выработавшая способность к эхолокации. По-видимому, эхо могут использовать разные звери, такие как землеройки, крысы и тюлени, но в небольшой степени, на уровне слепых людей. Единственные, кто может тут состязаться с рукокрылыми в сложности устройства, — это китообразные. Китообразные делятся на две основные группы: зубатые киты и усатые киты. И те и другие являются, разумеется, млекопитающими, произошедшими от сухопутных предков, и они вполне могли “изобрести” свой водный образ жизни независимо друг от друга, каждая группа — начиная от своего сухопутного предка. К зубатым китам относятся кашалоты, косатки и разнообразные дельфины — все они охотятся на относительно крупную добычу, такую как рыба или кальмары, которую захватывают своими челюстями. Некоторые из зубатых китов (как следует были изучены только дельфины) оснастили свои головы сложнейшим эхолокационным оборудованием.

Дельфины испускают частые очереди сигналов большой высоты. Некоторые из них слышны нам, некоторые — ультразвуковые. Не исключено, что “купол”, выпирающий у дельфина на лбу (и напоминающий — приятное совпадение! — обтекатель антенны радара у “обнаружителя опасности” самолета-разведчика “Нимрод”), каким-то образом способствует направленному испусканию гидроакустических сигналов вперед, хотя точный механизм его работы и неизвестен. Как и в случае летучих мышей, “дежурная частота” щелчков относительно низка, но по мере приближения животного к добыче возрастает до визгливого жужжания (400 сигналов в секунду). Впрочем, и “низкая” крейсерская частота тоже весьма высока. Вероятно, самыми искусными эхолокаторами являются речные дельфины, живущие в грязной воде, однако, как показали опыты, и дельфины открытого моря в этом смысле тоже весьма неплохи. Атлантическая афалина способна различать круги, квадраты и треугольники (все одной и той же, стандартизованной площади) исключительно при помощи своего сонара. Она может определить, какая из двух мишеней ближе, когда разница составляет всего 1¼ дюйма, а общее расстояние — около 7 ярдов[3]. Также она может обнаружить стальной шар, который вдвое меньше мячика для гольфа, на расстоянии 70 ярдов. Эти показатели, возможно, и уступают человеческому зрению при хорошем освещении, но они, по-видимому, лучше, чем наше зрение лунной ночью.

Высказывалось увлекательное предположение, что дельфинам, если бы они только захотели, ничего бы не стоило передавать друг другу “мысленные образы”. Все, что им было бы нужно, — это имитировать с помощью своего голоса, которым они владеют виртуозно, эхо, приходящее от тех или иных предметов. Так они могли бы обмениваться своим субъективным восприятием этих предметов. Это восхитительное предположение, увы, не доказано. Теоретически на такое могли бы быть способны и рукокрылые, но гипотеза насчет дельфинов выглядит правдоподобнее, поскольку в целом они более общительны. Также они, возможно, и более “умны”, но не уверен, что это имеет отношение к делу. Аппаратура, необходимая для обмена полученными с помощью эха картинками, не сложнее тех приборов, которые необходимы для эхолокации как таковой и которыми как летучие мыши, так и дельфины уже располагают. И плавный, постепенный переход между использованием голоса для того, чтобы производить эхо и чтобы имитировать его, вполне может существовать.

Итак, как минимум две группы рукокрылых, две группы птиц, зубатые киты и, в меньшей степени, возможно, еще несколько представителей млекопитающих — все они самостоятельно пришли к технологии сонара. И это только за некоторый промежуток времени в пределах последних 100 млн лет. У нас нет возможности узнать, не возникала ли эта же технология независимо еще у каких-либо животных, ныне вымерших. Может быть, у птеродактилей?

До сей поры ни насекомые, ни рыбы, использующие сонар, не были обнаружены[4], однако две совершенно различные группы рыб — одни в Южной Америке, а другие в Африке — выработали у себя похожую навигационную систему (судя по всему, не менее сложно устроенную), которую можно считать аналогичным, хотя и иным решением той же проблемы. Это так называемые слабоэлектрические рыбы. “Слабоэлектрические” — это те, что в отличие от сильноэлектрических рыб используют свое электрическое поле для навигации, а не затем, чтобы оглушать добычу. Кстати говоря, этот способ охоты тоже возникал несколько раз независимо в неродственных друг другу группах рыб. Например, у электрических “угрей” (которые на самом деле не угри, но приобрели форму тела как у угрей благодаря конвергенции) и у электрических скатов.

Южноамериканские и африканские слабоэлектрические рыбы приходятся друг другу довольно дальними родственниками, однако и те и другие живут, каждые на своем континенте, в очень похожей воде — слишком мутной, чтобы зрение было эффективным. Применяемый ими физический принцип — электрическое поле в воде — даже еще более чужд нашему пониманию, чем тот, который используют летучие мыши и дельфины. У нас по крайней мере есть субъективное представление о том, что такое эхо, а вот каково это — чувствовать электрическое поле, мы практически не понимаем. Мы вообще узнали о существовании электричества всего пару столетий назад. Будучи людьми, мы субъективно не в состоянии разделить ощущения электрической рыбы, но мы можем понять ее как физики.

Нам нетрудно увидеть на своей обеденной тарелке, что мускулы рыбы расположены с каждой стороны ее тела в виде ряда сегментов — батареи мышечных единиц. У большинства рыб они последовательно сокращаются, заставляя тело извиваться и тем самым проталкивая его вперед. А у электрических рыб — как слабо-, так и сильноэлектрических — они стали батареей в электротехническом смысле. Каждый сегмент (“элемент”) этой батареи создает разность потенциалов. Эти элементы установлены вдоль тела рыбы таким образом, что у сильноэлектрической рыбы, например у электрического угря, вся батарея в целом производит ни много ни мало 1 ампер при напряжении 650 вольт. Человек, которого ударит током электрический угорь, вполне может потерять сознание. Но слабоэлектрическим рыбам, использующим электричество исключительно с целью сбора информации, большие значения силы тока и напряжения не нужны.

Электрорецепция, как назвали это явление, неплохо понятна нам на уровне физики, но, конечно, не на уровне того, на что это похоже — быть электрической рыбой. Следующее описание в равной степени подходит и к африканским, и к южноамериканским слабоэлектрическим рыбам — так велика конвергенция. Из передней части рыбы ток выходит в воду в виде кривых линий, которые загибаются назад и заканчиваются в области хвоста. На самом деле это не разрозненные “линии”, а непрерывное “поле”, невидимый электрический кокон, окружающий рыбу. Однако нам, людям, нагляднее будет представить его в виде совокупности кривых, которые выходят из рыбы через отверстия, расположенные в ряд на передней половине ее тела, а затем огибают ее и снова проникают внутрь через отверстия на кончике хвоста. У каждой такой “амбразуры” имеется нечто подобное миниатюрному вольтметру, контролирующему уровень напряжения. Если рыба парит в толще воды и вокруг нет никаких преград, то эти кривые гладкие. Каждый крохотный вольтметр регистрирует напряжение в соответствующем ему отверстии как “нормальное”. Но, как только поблизости появится какой-либо посторонний предмет, скажем камень или что-нибудь съедобное, линии тока, наткнувшиеся на этот предмет, изменят свою конфигурацию. Это повлияет на разность потенциалов в соответствующих отверстиях, и изменение будет зафиксировано соответствующими вольтметрами. Таким образом, теоретически компьютер, сопоставляя показания всех вольтметров, мог бы рассчитать расположение неоднородностей в окружающей воде. Именно это и делает мозг рыбы. Опять-таки это не обязательно означает, что рыбы сильны в математике. У них есть аппарат, который решает необходимые уравнения, точно так же как наш мозг бессознательно решает уравнения всякий раз, когда мы ловим мяч.

Крайне важно, чтобы тело нашей рыбы все время оставалось полностью выпрямленным. Если оно будет изгибаться, как у обычных рыб, то возникнут дополнительные искажения, учитывать которые находящемуся в голове “компьютеру” проблематично. Электрические рыбы как минимум дважды независимо обнаружили эту хитроумную методику навигации, однако за нее пришлось заплатить: они были вынуждены отказаться от обычного для рыб — и очень эффективного — способа передвижения, когда все тело волнообразно извивается. Им всегда приходится держаться вытянутыми по струнке, но зато у них есть сплошной длинный плавник, идущий вдоль тела. Таким образом, волнообразно извивается не вся рыба, а только этот плавник. Перемещение в воде происходит довольно медленно, однако все-таки происходит, и судя по всему, жертва себя оправдывает: потери в скорости явно компенсируются способностью ориентироваться в пространстве. Восхитительнее всего то, что южноамериканские и африканские электрические рыбы пришли почти к одинаковому решению, но все же не вполне. Кое-какое несоответствие их разоблачает. Цельный длинный плавник, идущий вдоль всего тела, возник как у тех, так и у других, однако у африканских рыб он расположен на спине, а у южноамериканских — на брюхе. Как мы уже видели, такие различия в мелочах очень типичны для конвергентной эволюции. Разумеется, и конвергентным разработкам разумных инженеров они тоже очень свойственны.

Несмотря на то что большинство слабоэлектрических рыб — как в Африке, так и в Южной Америке — производят свои электрические разряды в виде обособленных импульсов и потому относятся к так называемым импульсным видам, представители небольшого количества видов, называемых “волновыми”, действуют иначе. Не буду углубляться в детали. Для нас тут интересно то, что такое разделение на “импульсных” и “волновых” тоже независимо возникло в ходе эволюции дважды, в не родственных друг другу группах рыб Старого и Нового Света.

Среди известных мне примеров конвергентной эволюции один из самых причудливых являют так называемые периодические цикады. Перед тем как перейти собственно к конвергенции, изложу кое-какую общую информацию. У многих насекомых имеется четкое разделение на ювенильную питающуюся стадию, которая длится бóльшую часть их жизни, и относительно короткую взрослую стадию, во время которой происходит размножение. Например, поденки почти всю свою жизнь проводят под водой в виде питающихся личинок, чтобы затем выпорхнуть всего на один день, в который вмещается вся их взрослая жизнь. Взрослую особь можно сравнить с недолговечным крылатым семенем клена, а личинку — с самим деревом. Разница только в том, что клен производит множество семян и разбрасывает их год за годом, а личинка поденки дает начало всего одной взрослой особи в конце своей собственной жизни. Как бы то ни было, у периодических цикад эта тенденция приняла экстремальную форму. Взрослые особи живут несколько недель, но вот “молодая” стадия (формально говоря, это нимфы, а не личинки) длится аж 13 лет у одних разновидностей и 17 лет у других. После 13 (или 17) лет подземного заточения взрослые цикады выходят на поверхность практически одновременно. Этих цикад за их зрелищные нашествия, происходящие в каждой конкретной местности раз в 13 (или 17) лет, американцы в просторечии ошибочно называют саранчой. Существующие разновидности называются соответственно 13-летними и 17-летними цикадами.

А вот теперь факт действительно примечательный. Можно было бы подумать, что один вид цикад 13-летний, а другой — 17-летний. Но, оказывается, все не так: их целых три вида, и у каждого есть 13-летняя и 17-летняя разновидность, или раса. Разделение на 13-летнюю и 17-летнюю расы достигалось независимо по крайней мере трижды. Зачем? Неизвестно. Единственное предположение, которое когда-либо высказывалось, состоит в том, что 13 и 17, в отличие от 14, 15 и 16, — это простые числа. Простыми называются те числа, которые не делятся нацело ни на какое другое число. Соображения были такие. Преимущество животных, периодически высыпающих несметными полчищами, в том, что они поочередно то “подавляют численностью” своих врагов — хищников и паразитов, — то заставляют их голодать. И если нашествия цикад повторяются аккуратно раз в n лет, где n — простое число, тогда врагам намного сложнее синхронизировать с ними свой жизненный цикл. Например, если бы цикады появлялись каждые 14 лет, они могли бы стать добычей для паразита с 7-летним жизненным циклом. Это странное объяснение, но не более странное, чем сам объясняемый феномен. Мы действительно не знаем, что такого особенного в 13-летнем и 17-летнем сроках. Здесь для нас важно то, что в этих сроках должно быть нечто особенное, раз три различных вида цикад пришли к ним самостоятельно.

Случаи конвергенции во множестве происходят тогда, когда два или несколько континентов оказываются изолированными друг от друга в течение долгого времени и примерно один и тот же ряд “профессий” оказывается освоен представителями неродственных групп животных. Под “профессией” я имею в виду способ зарабатывать на жизнь — например, копать червей, разорять муравейники, охотиться на крупных травоядных или объедать кроны деревьев. Хорошим примером может послужить конвергентная эволюция всего спектра профессий млекопитающих в Южной Америке, Австралии и Старом Свете.

Эти континенты не были разделенными всегда. Наши жизни измеряются десятилетиями, даже наши цивилизации и династии длятся всего лишь сотни лет, и потому мы привыкли считать карту мира и очертания континентов неизменными. Теорию о том, что континенты передвигаются, немецкий геофизик Альфред Вегенер выдвинул еще давно, но смеяться над ним перестали только после Второй мировой войны. Тот примечательный факт, что Южная Америка и Африка слегка напоминают кусочки одного пазла, считался не более чем забавным совпадением. В ходе одной из самых быстрых и бескомпромиссных революций, какие только знал научный мир, прежняя сомнительная теория “дрейфа континентов” получила всеобщее признание под именем тектоники плит. Теперь мы располагаем буквально бесчисленными доказательствами в пользу того, что, например, Южная Америка действительно когда-то откололась от Африки, но моя книга не по геологии, и я не буду здесь излагать эти доказательства. Для нас с вами важно, что континентальный дрейф происходил в том же медленном масштабе времени, что и эволюция животных. И если мы хотим понять траекторию эволюции животного мира этих континентов, то пренебрегать фактом их дрейфа мы не можем.

Итак, еще 100 млн лет назад Южная Америка была соединена на востоке с Африкой, а на юге — с Антарктидой. Антарктида соединялась с Австралией, а Индия была прикреплена к Африке через Мадагаскар. Фактически это был один гигантский Южный континент, который теперь мы называем Гондваной, и состоял он из нынешних Южной Америки, Африки, Мадагаскара, Индии, Антарктиды и Австралии, собранных воедино. Был также и единый северный континент, называвшийся Лавразией и образованный теперешними Северной Америкой, Гренландией, Европой и Азией (не считая Индии). Северная Америка в то время не была соединена с Южной. Около 100 млн лет назад произошел грандиозный раскол массивов суши, и с тех самых пор континенты начали свое медленное движение к своим нынешним местам (разумеется, они будут продолжать двигаться и в будущем). Африка соединилась с Азией через Аравийский полуостров и стала частью гигантского континента, который теперь мы называем Старым Светом. Северную Америку отнесло от Европы, Антарктида уплыла к югу и заняла свое льдистое местоположение. Индия оторвалась от Африки и отправилась через то, что мы называем Индийским океаном, чтобы в конечном итоге врезаться в Азию и воздвигнуть Гималаи. Австралия ушла от Антарктиды в открытый океан и стала изолированным континентом, сильно удаленным от всех остальных.

Так вышло, что этот раскол гигантского континента Гондваны начался в эпоху динозавров. Когда Южная Америка и Австралия отъединились от него и для каждой из них начался длительный период изоляции от остального мира, обе несли на себе свой собственный груз из динозавров, а также из менее приметных животных, которым было суждено стать предками современных млекопитающих. Когда значительно позже, по непонятным причинам, являющимся благодатной темой для спекуляций, динозавры (за исключением той группы, которую мы теперь называем птицами) вымерли, они вымерли по всему миру. Это привело к освобождению многих сухопутных “профессий”. Через миллионы лет эволюции образовавшийся вакуум был заполнен — главным образом млекопитающими. В настоящий момент для нас важно то, что в Австралии, Южной Америке и Старом Свете было три отдельных вакуума, которые заполнялись млекопитающими независимо друг от друга.

Все примитивные млекопитающие, жившие на этих трех территориях в то время, когда динозавры более или менее синхронно освободили основные жизненные ниши, были довольно мелкими и невзрачными — вероятно, ночными — животными, прежде существовавшими в тени теснивших их динозавров. В каждой из трех областей они имели возможность эволюционировать совершенно по-своему. В какой-то мере так оно и вышло. В Старом Свете не возникло ничего похожего на гигантского наземного ленивца из Южной Америки — ныне, увы, вымершего. Огромное разнообразие южноамериканских млекопитающих включало в себя также гигантскую морскую свинку — размером с современного носорога, но при этом относившуюся к грызунам (я говорю “с современного”, потому что фауна Старого Света знавала гигантских носорогов размером с двухэтажный дом). Но хотя на каждом из трех разъединенных континентов и появлялись уникальные, ни на что не похожие млекопитающие, общий характер эволюции был повсюду одинаковым. Млекопитающие, изначально оказавшиеся на каждой из трех территорий, дали множество эволюционных ответвлений и для каждой “профессии” произвели своего “специалиста”, который в конечном итоге часто оказывался удивительно похожим на аналогичного специалиста с другого континента. Любая профессия — копать, охотиться на крупную дичь, пастись и т. д. — становилась предметом независимой конвергентной эволюции на разных концах земного шара. Помимо этих трех главных эволюционных центров на более мелких обособленных территориях, например на Мадагаскаре, параллельно происходили свои собственные интересные истории, в которые я не буду вдаваться.

Если не считать странных австралийских яйцекладущих зверей — утконоса и ехидны, — то все мы, млекопитающие, принадлежим к какой-либо из двух больших групп. Это сумчатые (детеныши которых рождаются крошечными и затем содержатся в специальной сумке) и плацентарные (все остальные). Сумчатые достигли господствующего положения в ходе австралийской эволюционной истории, а плацентарные — в Старом Свете, притом что обе эти группы играли важную роль в Южной Америке, где сосуществовали бок о бок. История южноамериканской фауны более запутанна в связи с периодическими вторжениями млекопитающих из Северной Америки.

Теперь, имея общую картину, перейдем собственно к некоторым профессиям и связанной с ними конвергенции. Одной из важных профессий является эксплуатация пастбищных угодий, известных как прерии, пампасы, саванны и т. п. К животным, практикующим эту профессию, относятся лошади (основные африканские представители которых называются зебрами, а пустынные модификации — ослами) и рогатые копытные вроде североамериканского бизона, ныне почти полностью истребленного охотниками. Как правило, травоядные обладают очень длинным кишечником, содержащим различные виды ферментирующих бактерий, ибо трава — пища невысокого качества и требует продолжительного переваривания. Обычно они не разбивают свое питание на отдельные приемы пищи, а едят более или менее постоянно. Огромные массы растительного сырья текут сквозь них, как река, в течение всего дня. Зачастую эти животные очень крупные и имеют обыкновение сбиваться в большие стада. Каждое такое травоядное — это целая гора ценной пищи для того хищника, который сумеет ею завладеть. Вследствие такого положения дел появилась профессия “хищник”, посвященная непростому делу ловить и убивать травоядных. Говоря “профессия”, я в действительности имею в виду множество более узких “специализаций”: львы, леопарды, гепарды, гиеновидные собаки и гиены — все они охотятся своими особенными способами. Такое же разделение на более мелкие специализации наблюдается и среди травоядных, и среди прочих “профессий”.

Травоядные животные обладают превосходными органами чувств и в любой момент готовы засечь хищника; кроме того, они, как правило, умеют очень быстро бегать, чтобы спастись от него. Для этого они обзавелись длинными и тонкими ногами и, как правило, передвигаются на кончиках пальцев, которые в ходе эволюции удлинились и приобрели особую прочность. Ногти этих специализированных пальцев стали широкими и твердыми — мы называем их копытами. У рогатых травоядных каждая нога оканчивается двумя такими пальцами, что в результате дает хорошо знакомое нам “раздвоенное” копыто. Ноги лошадей устроены очень похоже, за исключением того, что — вероятно, в силу исторической случайности — они опираются не на два пальца, а только на один. Этот палец произошел от среднего пальца исходной пятипалой конечности. Остальные пальцы в ходе эволюции почти полностью исчезли, но время от времени снова появляются в виде причудливых “атавизмов”.

Как мы видим, Южная Америка была изолирована от остального мира в то время, когда в других его частях шла эволюция лошадей и рогатых копытных. Однако в Южной Америке тоже есть обширные пастбища, и потому там возникли свои крупные травоядные, способные пользоваться этим ресурсом. Там были громадные носорогоподобные исполины, никакого отношения к настоящим носорогам не имевшие. Судя по черепам некоторых первых южноамериканских травоядных, они “изобрели” хобот независимо от настоящих слонов. Некоторые были похожи на верблюда, некоторые не похожи ни на кого из жителей Земли (нынешней), некоторые выглядели как странные химеры, составленные из частей различных современных животных. Ноги так называемых литоптерн были прямо-таки неправдоподобно похожи на лошадиные, хотя лошадям эти животные совершенно не родственны. Этим внешним сходством был одурачен один аргентинский специалист XIX столетия, который в порыве простительной национальной гордости заключил, что они были предками всех лошадей на свете. На самом же деле их сходство с лошадьми было поверхностным и конвергентным. Пастбища всего мира устроены примерно одинаково, и как лошади, так и литоптерны самостоятельно пришли к одним и тем же особенностям, помогающим справляться с проблемами пастбищной жизни. В частности, подобно лошадям литоптерны утратили все свои пальцы на каждой ноге, кроме одного, среднего, который увеличился в размерах, превратившись в нижнее сочленение конечности, и обзавелся копытом. Нога литоптерны практически неотличима от лошадиной, притом что сами животные находятся в очень далеком родстве.

А вот на просторах Австралии пасутся совсем другие травоядные — кенгуру. Им тоже нужно быстро передвигаться, но делают они это совершенно иначе. Вместо того чтобы достигать высочайшего совершенства в галопировании на четырех ногах, как это сделали лошади (и, предположительно, литоптерны), кенгуру предпочли прыжки на двух ногах и большой хвост для поддержания равновесия. Нет смысла спорить, какой из этих способов “лучше”. Оба чрезвычайно эффективны, если организм подготовлен эволюцией использовать любой из них на всю катушку. Лошадям и литоптернам выпало бегать на четырех ногах, что привело к почти что идентичному строению конечностей. А кенгуру взялись эксплуатировать прыжки на двух ногах, что в конечном итоге закончилось возникновением единственных в своем роде (по крайней мере со времен динозавров) мощных задних лап и хвоста. Кенгуру и лошади пришли в разные конечные пункты “зоологического пространства”, вероятно, из-за какого-то случайного различия своих отправных точек.

Взглянем теперь на тех убийц, от которых все эти крупные пастбищные животные убегали, и обнаружим еще более впечатляющие примеры конвергенции. Всем нам, жителям Старого Света, хорошо знакомы такие крупные хищники, как волки, собаки, а также большие кошки — львы, тигры, леопарды, гепарды. Одна из совсем недавно вымерших больших кошек — “саблезубый тигр”, получивший свое название за громадные клыки, которые свисали с его верхней челюсти, обрамляя без всякого сомнения ужасающую пасть. Вплоть до последнего времени ни в Австралии, ни в Новом Свете не было настоящих кошек и собак (американские пумы и ягуары произошли от кошек Старого Света совсем недавно). Однако и там и там были их сумчатые аналоги. Австралийский тилацин, или сумчатый волк (часто называемый также тасманийским волком, потому что на Тасмании он сохранялся несколько дольше, чем в материковой Австралии), был варварски истреблен на памяти ныне живущих людей. Его убивали в невероятных количествах как “вредителя” и ради “развлечения” (еще остается слабая надежда, что он сохранился где-нибудь в глухих местах Тасмании — на территориях, которые сами по себе теперь находятся под угрозой разорения с целью обеспечить людей “занятостью”). Не надо, кстати говоря, путать сумчатого волка с динго, настоящей собакой, завезенной в Австралию людьми (аборигенами). Сделанная в 1930-х годах киносъемка, запечатлевшая последнего известного тилацина, беспокойно шастающего по своей “одиночной камере” в зоопарке, позволяет видеть животное, поразительно похожее на собаку, принадлежность которого к сумчатым заметна лишь благодаря слегка иному положению таза и задних лап, связанному, вероятно, с наличием сумки. Ни один любитель собак не сможет без волнения смотреть на эту альтернативную модель, на этого эволюционного путешественника по параллельной дороге, отделившейся 100 млн лет назад, на такого узнаваемого и в то же время совершенно незнакомого пса, не существующего в реальности. Возможно, они и были вредителями для человека, но человек оказался куда бóльшим вредителем для них: теперь на свете не осталось ни одного тилацина, зато людей — значительный избыток.

В Южной Америке в течение того продолжительного периода, о котором идет речь, тоже не было настоящих собак и кошек, но, как и в Австралии, там появились их сумчатые эквиваленты. Самым впечатляющим из них был, вероятно, Thylacosmilus, очень похожий на недавно вымершего саблезубого тигра Старого Света, только еще саблезубее, если вы понимаете, о чем я. Его оснащенная острыми клинками пасть была еще шире и, как я подозреваю, даже еще более ужасающая. Название этого зверя отражает его поверхностное сходство с саблезубым тигром (Smilodon) и с тасманийским волком (Thylacinus), но если говорить о происхождении, то он чрезвычайно далек от них обоих. Он немножечко родственнее последнему, так как оба они сумчатые, но и тот и другой выработали весь свой набор хищнических приспособлений каждый на своем континенте, независимо как друг от друга, так и от плацентарных хищников, истинных кошек и собак Старого Света.

Австралия, Южная Америка и Старый Свет дают немало и других примеров множественной конвергенции. В Австралии есть сумчатый крот: внешне практически неотличимый от более знакомых нам кротов с других континентов, он “зарабатывает себе на жизнь” той же деятельностью, что и они, и обладает такими же непропорционально мощными передними лапами для рытья, но при этом у него есть сумка. Есть в Австралии и сумчатая мышь, хотя тут сходство с мышами не столь велико, и свой хлеб насущный она тоже добывает несколько иначе. Такая “профессия”, как поедание муравьев (под “муравьями” в данном случае принято также понимать и термитов — еще один пример конвергенции, как мы вскоре увидим), была освоена самыми разными млекопитающими, которые пришли к ней независимо друг от друга. Всех муравьедов можно разделить на роющих, лазающих и наземных. В Австралии, как можно догадаться, имеется сумчатый муравьед. Он называется Myrmecobius, у него длинное тонкое рыло, которое он засовывает в муравьиные гнезда, и длинный клейкий язык, которым он сметает свою добычу. Это наземный муравьед. Есть в Австралии и роющий муравьед, известный всем как ехидна. Она относится не к сумчатым, а к группе так называемых однопроходных млекопитающих, которые откладывают яйца и настолько далеки от нас, что по сравнению с ними сумчатые могут показаться нашими близкими родственниками. Рыло у ехидны тоже вытянутое и заостренное, но из-за иголок на спине она внешне больше походит на ежа, чем на типичных муравьедов.

Южная Америка тоже вполне могла бы обзавестись своим сумчатым муравьедом по соседству с сумчатым саблезубым тигром, но так вышло, что профессией муравьедения там издавна стали заниматься плацентарные млекопитающие. Крупнейшим из современных муравьедов является Myrmecophaga (что означает “муравьед” по-гречески) — гигантский южноамериканский муравьед и, вероятно, самый квалифицированный специалист в своей профессии на Земле. У него, как и у австралийского сумчатого Myrmecobius, вытянутое и заостренное рыло — только в данном случае оно крайне вытянутое и чрезвычайно заостренное — и чрезвычайно длинный липкий язык. Еще в Южной Америке есть маленький лазающий муравьед — близкий родственник Myrmecophaga, выглядящий как миниатюрная и менее экстремальная версия последнего, — а также третья форма, промежуточная между этими двумя. Хотя эти муравьеды и относятся к плацентарным млекопитающим, с плацентарными млекопитающими Старого Света они состоят в очень слабом родстве. Их относят к отдельному семейству, специфическому для Южной Америки и включающему в себя также броненосцев и ленивцев. Это древнее семейство плацентарных млекопитающих сосуществовало с сумчатыми с самых первых дней их изоляции на южноамериканском континенте.

К “муравьедам” Старого Света относятся разнообразные (от древесных до роющих) формы африканских и азиатских панголинов, немного похожие на остромордые еловые шишки. Кроме того, в Африке встречается загадочный трубкозуб, который в основном специализируется на рытье. Отличительный признак всех муравьедов — неважно, сумчатых, однопроходных или плацентарных, — чрезвычайно низкий уровень метаболизма. Уровень метаболизма — это скорость сжигания организмом химического “топлива”, которую проще всего определить по температуре тела. У млекопитающих в целом имеется связь между уровнем метаболизма и размером животного. Чем мельче животное, тем интенсивнее идет метаболизм, точно так же как у маленьких автомобилей мотор обычно работает на более частых оборотах, чем у больших. Однако у некоторых животных уровень метаболизма нетипично высок для их размеров, а вот у муравьедов независимо от их происхождения и родства он, наоборот, обычно существенно занижен. Не вполне ясно, в чем тут дело, однако этот признак так поразительно совпадает у животных, не имеющих между собой ничего общего, кроме образа жизни, что почти наверняка он с этим образом жизни как-то связан.

Как я уже говорил, “муравьи”, поедаемые муравьедами, — это зачастую не настоящие муравьи, а термиты. Термитов иногда называют “белыми муравьями”, но на самом деле они ближе к тараканам, чем к настоящим муравьям — родственникам пчел и ос. Термиты и муравьи внешне схожи, поскольку взяли на вооружение один и тот же образ жизни. А правильнее сказать — один и тот же ассортимент образов жизни, потому что к профессии муравья/термита относится множество мелких специальностей, большинство из которых освоили как муравьи, так и термиты независимо друг от друга. И, как это часто бывает при конвергентной эволюции, различия не менее красноречивы, чем сходства.

И муравьи, и термиты живут большими колониями, состоящими главным образом из стерильных и бескрылых рабочих особей, всецело посвятивших себя эффективному выращиванию крылатых репродуктивных каст, которые затем разлетаются и образуют новые колонии. Интересное отличие: у муравьев рабочие — это бесплодные самки, а у термитов — и самцы, и самки. Как у муравьев, так и у термитов в колонии имеется одна крупная “царица” (реже — несколько), причем иногда (как у муравьев, так и у термитов) ее увеличение принимает гротескные формы. Как у муравьев, так и у термитов среди рабочих бывают особые касты — например, солдаты. Порой они являются настолько специализированными машинами, предназначенными исключительно для драки (это можно видеть по их огромным челюстям в случае муравьев, а в случае термитов — по “орудийным башням” с химическим оружием), что не могут самостоятельно питаться и должны получать пищу от других рабочих. Определенные виды муравьев соответствуют определенным видам термитов. Например, обычай разводить грибы возник независимо у муравьев (в Новом Свете) и у термитов (в Африке). Муравьи (или термиты) собирают растительное сырье, но не переваривают его сами, а превращают в компост, на котором выращивают грибы. Этими-то грибами они и питаются. В обоих случаях эти грибы не растут больше нигде, кроме соответствующих муравейников или термитников. Грибное плантаторство также было открыто конвергентно и независимо сразу несколькими видами жуков.

Да и среди самих муравьев попадаются интересные случаи конвергенции. Хотя большинство муравьиных колоний ведут оседлый образ жизни в стационарном гнезде, однако, по-видимому, можно неплохо заработать на жизнь и кочуя, сбившись в гигантскую мародерствующую армию. Это называется легионерским поведением. Все муравьи, понятное дело, совершают вылазки за кормом, но представители большинства видов возвращаются с добычей в свое постоянное гнездо, где остаются царица и молодняк. Ключевым отличием легионерского образа жизни является то, что в этом случае и молодь, и царицу армия таскает с собой. Яйца и личинок рабочие несут в своих челюстях. Параллельные виды “муравьев-кочевников”, очень похожие друг на друга и внешне, и повадками, обитают в Африке и в Центральной и Южной Америке. Эти виды не особенно близкородственны. Не вызывает сомнений, что общие признаки, связанные с “армейской” профессией, выработались у них самостоятельно и конвергентно.

Колонии муравьев-легионеров отличаются гигантской численностью: до 1 млн особей в Америке, а в Африке — около 2 млн. В обоих случаях периоды кочевья чередуются с фазами “простоя” в относительно стабильных лагерях или “биваках”. Как американские, так и африканские муравьи-легионеры — а точнее, их колонии, если рассматривать колонию как единое целое, похожее на гигантскую амебу, — являются, каждые для своих джунглей, безжалостными и опасными хищниками. И те и другие разрывают на мелкие кусочки все живое на своем пути и приобрели себе зловещую и таинственную репутацию в тех краях, где обитают. Считается, например, что крестьяне в некоторых частях Южной Америки при приближении армии муравьев уходят из деревень, побросав все свои пожитки, и возвращаются только тогда, когда легионы пройдут, не оставив после себя нигде, даже между соломинками кровель, ни таракана, ни скорпиона, ни паучка. Помню, как ребенком в Африке я боялся муравьев-кочевников больше, чем львов или крокодилов. Думаю, имеет смысл взглянуть на эту дурную славу под другим углом, приведя здесь слова Эдварда О. Уилсона — не только автора книги “Социобиология”, но еще и крупнейшего в мире специалиста по муравьям:

Что касается вопроса, который мне постоянно задают, то отвечаю: нет, на самом деле муравьи-легионеры не являются грозой джунглей. Хотя их колония представляет собой “животное”, весящее около 20 кг и вооруженное примерно 20 млн ртов и жал, и это, безусловно, самое грозное создание в мире насекомых, они все же не так страшны, как о них них рассказывают. В конце концов, муравьиная армия передвигается со скоростью, не превышающей одного метра за три минуты. Любая дееспособная мышовка, не говоря уже о человеке или слоне, спокойно может уйти с дороги и наблюдать со стороны за всем этим неистовым воинством — объектом не столько опасным, сколько странным и удивительным, венцом эволюционной истории, которая так далека от истории млекопитающих, как это только возможно на нашей планете.

В Панаме, будучи уже взрослым, я отошел с дороги и наблюдал со стороны за американским вариантом муравьев-кочевников, которых так боялся ребенком. Они текли мимо меня, как сухая похрустывающая река, и я готов подтвердить, что зрелище это в самом деле странное и удивительное. Легионы муравьев, ступавших как по земле, так и друг по другу, все шли и шли, час за часом, а я дожидался царицы. Наконец она приблизилась, и ее присутствие внушало трепет и благоговение. Видна была только движущаяся волна простых смертных, бурлящий пульсирующий шар из сцепившихся конечностями муравьев. Она была где-то в середине этой кучи тел рабочих, вокруг которой теснились многие шеренги солдат с угрожающе раскрытыми челюстями, готовых убить и погибнуть, защищая свою царицу. Простите мне мое любопытство — я проткнул клубок из рабочих особей прутиком в безуспешной попытке добраться до виновницы всех этих предосторожностей. В то же мгновение 20 солдат вонзили в прутик свои массивные мускулистые клещи — возможно, чтобы больше никогда не извлечь их обратно, — в то время как десятки других уже карабкались по нему вверх, так что я почел за благо поскорее его бросить.

Мне не удалось увидеть ее даже мельком, однако где-то в глубине бурлящего клубка она была — центральная база данных, хранилище оригиналов ДНК всей колонии. Эти оскалившиеся солдаты были готовы погибнуть за царицу не потому, что они очень любили свою мать, и не потому, что она вдолбила им идеалы патриотизма, а просто-напросто потому, что их мозги и их челюсти были созданы генами, отпечатанными на исходной матрице, хранящейся в ее теле. Они отважно сражались, потому что их гены были унаследованы от длинного ряда цариц, жизни — и гены — которых были сохранены благодаря таким же бравым солдатам. Солдаты, напавшие на меня, получили свои гены от своей царицы, точно так же как и те, прежние солдаты получали гены от своих предковых цариц. Мои солдаты охраняли не что иное, как ковчег Завета, оригинальные копии инструкций, предписывающих им охранять. Все эти странные утверждения будут разъяснены в следующей главе.

Итак, мне было странно и удивительно, и с одной стороны, к этим чувствам примешивался воскресший полузабытый страх, а с другой — они были преображены и усилены зрелым пониманием того, ради чего происходит весь этот спектакль, — пониманием, которого мне не хватало в моем африканском детстве. Еще более странно и удивительно мне было от осознания, что история муравьев-легионеров достигала этого своего венца не однажды, а дважды. Как бы ни было похоже то, что я видел, на муравьев, которых я боялся ребенком, это были не они, а их дальние родственники из Нового Света. Они делали то же самое, что и африканские муравьи-кочевники, и по тем же причинам. Стало темнеть, и я вернулся домой, снова чувствуя себя испуганным ребенком, но счастливый от знакомства с новым уровнем понимания мира, вытеснившим темные африканские страхи.

Глава 5

Власть и архивы

За окном идет дождь из ДНК. На берегу Оксфордского канала, там, где заканчивается мой сад, растет большая ива, которая фонтанирует пушистыми семенами. Ветра нет, и семена разлетаются во все стороны. И вверх и вниз по течению, насколько хватает моего бинокля, вода кажется белой от упавших на нее пушинок, и можно не сомневаться, что вся земля на том же радиусе тоже покрыта ими. Эти ватные хлопья состоят главным образом из целлюлозы, на фоне которой крохотная капсула, содержащая ДНК, кажется совсем ничтожной. ДНК составляет малую долю от всего семени, так почему же я сказал, что идет дождь из ДНК, а не из целлюлозы? Потому что ДНК — это то, что действительно важно. Пух, хоть его и больше, — не более чем одноразовый парашют. Все действо — вата, сережки, дерево и прочее — происходит для одной цели и ни для какой другой: для распространения ДНК по окрестностям. И не любой ДНК, а только той, чьи закодированные символы содержат инструкции по изготовлению ивовых деревьев, которые будут разбрасывать новое поколение пушистых семян. Пушинки — это в буквальном смысле разлетающиеся в разные стороны инструкции по изготовлению самих себя. Они здесь потому, что их предки преуспели в том же самом. За окном идет дождь из инструкций, дождь из программ, из алгоритмов роста деревьев и распространения пуха. И это не метафора, а правда как она есть. Такая же правда, как если бы за окном шел дождь из дискет.

Так-то оно так, однако в течение долгого времени этого не понимали. Еще совсем недавно, спроси вы почти любого биолога, чем живые существа отличаются от неживых, он рассказал бы вам об особом веществе, называемом протоплазмой. Протоплазма не была похожа на все остальные вещества, она была живой, вибрирующей, пульсирующей и “раздражимой” (что на языке школьных учительниц означает “чувствительной”). Если вы возьмете живой организм и будете разрезать его на все более и более мелкие кусочки, то в конце концов доберетесь до частиц чистой протоплазмы. Некогда, в прошлом веке, реальный прототип профессора Челленджера из романов Артура Конана Дойла полагал, что “иловая глобигерина” с морского дна — это протоплазма в чистом виде. Когда я был школьником, пожилые авторы учебников все еще писали о протоплазме, хотя к тому времени они должны были бы уже понимать, что к чему. Теперь это слово нигде не увидишь и не услышишь. Оно почило в бозе вместе с флогистоном и всемирным эфиром. В веществах, из которых состоят живые организмы, нет ничего особенного. Живые существа, как и все остальное, представляют собой сочетания молекул.

Особенное только то, что сочетания эти гораздо более сложно организованы, чем в случае неживых предметов, и сборка этой сложной организации производится путем следования программам — целому своду правил развития, который организмы носят внутри самих себя. Они могут вибрировать и пульсировать “от раздражения”, могут излучать “животное” тепло, но это все побочные эффекты. В основе любого живого существа лежит не пламя, не теплое дыхание и не “искра жизни”, а информация, текст, предписания. Если вам нужна метафора, забудьте о пламени, дыхании и искрах. Представьте себе лучше миллиард отдельных цифровых знаков, высеченных на кристалле. Если вы хотите понять жизнь, не думайте про вибрирующий и пульсирующий гель и ил, а вспомните об информационных технологиях. Именно к этому я клонил в предыдущей главе, когда сравнивал муравьиную царицу с центральной базой данных.

Основным требованием к развитой информационной технологии является наличие некоего носителя информации с большим количеством ячеек памяти. Свойством каждой такой ячейки долж на быть способность всегда находиться в одном из строго определенного числа состояний. Во всяком случае, это справедливо для той цифровой информационной технологии, которая господствует в нашем рукотворном мире. Существует и альтернативный вид информационных технологий, основанный на аналоговой информации. Информация, записанная на обычной грампластинке, аналоговая. Она хранится в виде волнообразной бороздки. А информация на современных лазерных дисках (которые часто называют компакт-дисками, что досадно, так как это наименование неинформативно, да еще к тому же произносится обычно с неграмотным ударением на первый слог) цифровая, и хранится она в виде ряда микроскопических углублений, каждое из которых либо определенно наличествует на месте, либо определенно там отсутствует, и среднего не дано. Это отличительный признак цифровой системы: определяющие ее компоненты всегда четко находятся либо в одном состоянии, либо в другом — без полумер, промежутков и компромиссов.

Информационная технология генов — цифровая. Этот факт открыл в прошлом веке Грегор Мендель, хотя вряд ли он сформулировал бы его таким образом. Мендель доказал, что наследственность наших родителей не смешивается в нас. Наследственную информацию мы получаем в виде дискретных частиц. Когда речь идет о любой определенной частице, то мы либо унаследовали ее, либо нет. На самом деле, как заметил Р. Э. Фишер, один из отцов-основателей того, что теперь называется неодарвинизмом, факт дискретного наследования всегда лежал прямо у нас перед носом, достаточно было только вспомнить о наследовании пола. Мы получаем признаки от двух родителей мужского и женского пола, однако каждый из нас либо мужчина, либо женщина, а не гермафродит. Каждый новорож денный имеет примерно равные шансы оказаться мальчиком или девочкой, но любой конкретно взятый ребенок наследует только один из этих признаков, а не их сочетание. Теперь мы знаем, что это справедливо и для всех наследуемых частиц. Они не соединяются друг с другом, а только перетасовываются при каждом переходе из одного поколения в следующее, оставаясь при этом обособленными и независимыми. Разумеется, воздействия, оказываемые этими элементарными генетическими единицами на организмы, могут убедительно создавать видимость смешивания. Если один из родителей высокого роста, а другой низкого или если у одного из них кожа темная, а у другого светлая, то дети нередко наследуют промежуточный вариант данного признака. Однако эта видимость смешивания относится только к воздействию на организмы и возникает благодаря суммированию мелких эффектов большого количества частиц. Когда же дело доходит до передачи следующему поколению самих частиц, то они оказываются все такими же независимыми и дискретными.

Это различие между смешанной и дискретной наследственностью сыграло важную роль в истории нашего понимания эволюции. Во времена Дарвина все (за исключением Менделя, который сидел запершись в своем монастыре и, к сожалению, остался незамеченным до самой своей смерти) считали наследование смешанным. Шотландский инженер по имени Флеминг Дженкин обратил внимание на то, что факт смешанного наследования (считавшийся истинным) чуть ли не отменяет всю теорию эволюции путем естественного отбора. Эрнст Майр довольно невежливо заметил, что статья Дженкина “основывается на всех тех предрассудках и заблуждениях, что свойственны физикам”. Как бы то ни было, доводы Дженкина причинили Дарвину немало беспокойства. Наиболее красочным их воплощением была аллегория про белого человека, потерпевшего кораблекрушение на острове, населенном “неграми”:

…пускай у него будут все преимущества, какими только может обладать белый по сравнению с цветными; давайте предположим, что в борьбе за существование его шансы на то, чтобы прожить долгую жизнь, будут намного выше, чем у местных вождей; однако же из всех этих допущений вовсе не следует вывод, что через определенное или неопределенное число поколений все обитатели острова станут белыми. Вполне возможно, что наш потерпевший кораблекрушение герой станет царем, что в борьбе за существование он перебьет огромное количество черных, что у него будет множество жен и детей, в то время как немалая часть его подданных проживут свою жизнь и умрут холостяками… Характерные особенности белого человека существенно повысят вероятность того, что он доживет до глубокой старости, и все же его одного будет недостаточно, чтобы через какое угодно число поколений потомки его подданных сделались белыми… В первом поколении появится несколько десятков смышленых мулатов, в среднем намного более сообразительных, чем негры. Можно предположить, что в течение нескольких поколений трон будут занимать более или менее желтокожие цари, но поверит ли кто-нибудь в то, что население всего острова постепенно приобретет белый, ну или хотя бы желтый, цвет кожи или что островитянам передадутся энергия, отвага, находчивость, терпеливость, самообладание, выносливость, то есть все те качества, благодаря которым наш герой смог убить стольких их предков и произвести такое количество потомства, — фактически те качества, которые борьба за существование отбирала бы, если бы только она могла хоть что-нибудь отбирать?

Пусть вас не отвлекают расистские допущения о превосходстве белых. Во времена Дарвина и Дженкина они так же не подвергались сомнению, как сегодня не оспаривается наш видовой шовинизм, провозглашающий права человека, человеческое достоинство и священность человеческой жизни. Аргументацию Дженкина можно перефразировать с помощью более нейтральной аналогии. Если вы смешаете белую краску с черной, получится серая краска. Если вы смешаете две серые краски, то вам не удастся воссоздать ни исходную белую, ни исходную черную краску. Такое смешивание красок не слишком отличается от доменделевских представлений о наследственности, и даже в современной массовой культуре наследственность нередко описывается как смешение “кровей”. Дженкин в своих рассуждениях фактически ведет речь о заглушении. Если наследственность смешанная, то с течением поколений изменчивость неизбежно будет заглушаться. Господствовать будет все бóльшее и бóльшее единообразие. В конце концов не останется никакой изменчивости, на которую естественный отбор мог бы воздействовать.

Как бы убедительно ни звучали такие доводы, направлены они не только против теории естественного отбора. Еще в большей степени они противоречат неопровержимым фактам, касающимся наследственности как таковой. То, что разнообразие из поколения в поколение уменьшается, явно не соответствует истине. В наши дни люди не более похожи друг на друга, чем во времена наших дедушек и бабушек. Разнообразие поддерживается. Существует некий пул изменчивости, с которой естественный отбор может работать. Это было математически доказано в 1908 г. В. Вайнбергом и независимо от него — эксцентричным математиком Г. Х. Харди, который однажды, к слову, как свидетельствует книга для записей пари его (и моего) колледжа, принял от своего приятеля такое пари: “Бьюсь об заклад, что завтра взойдет солнце; если нет, то обязуюсь выплачивать ему полпенни пожизненно”. Но дать исчерпывающий ответ Флемингу Дженкину в понятиях корпускулярной генетики смогли только основатели современной генетики популяций: Р. Э. Фишер и его коллеги. В этом была своя ирония, поскольку, как мы увидим в главе 11, ведущие последователи Менделя на заре XX века считали себя антидарвинистами. Фишер и его единомышленники доказали, что дарвиновский отбор возможен, а проблема, поставленная Дженкином, как выяснилось, изящно решается, если эволюционным изменением считать изменение относительной частоты встречаемости отдельных наследственных частиц или генов, каждый из которых либо присутствует в данном конкретном организме, либо нет. Дарвинизм после Фишера получил название неодарвинизма. Его цифровая природа — это не просто оказавшийся верным любопытный факт насчет генетических информационных технологий. По всей вероятности, она — необходимое предварительное условие, без которого дарвинизм вообще невозможен.

Дискретные цифровые ячейки в нашей электронной технике могут находиться только в двух состояниях, которые принято обозначать как 1 и 0, но с таким же успехом вы можете представлять их себе как “высоко и низко”, “включено и выключено”, “туда и обратно” — важно только, чтобы их можно было четко отличить друг от друга и чтобы паттерн их состояний мог быть “считан” и преобразован во что-нибудь. Для хранения этих “единиц” и “нулей” электронные технологии используют различные физические носители, в том числе магнитные диски, магнитную ленту, перфокарты и перфоленту, а также интегральные “схемы”, состоящие из множества крошечных транзисторов.

Основной носитель информации в семенах ивы, муравьях и вообще во всех живых клетках имеет не электронную, а химическую природу. В данном случае используется способность некоторых типов молекул к “полимеризации”, то есть к объединению в протяженные цепи какой угодно длины. Полимеры бывают самыми разными. Например, полиэтилен — полимеризованный этилен — состоит из небольших молекул вещества, называемого этиленом, собранных в длинные цепочки. А крахмал и целлюлоза — это полимеризованные сахара. Некоторые из полимерных цепей неоднородны: они образованы не одинаковыми небольшими молекулами вроде этилена, а двумя или более разновидностями таких молекул. Едва в полимерной цепи возникает подобная гетерогенность, как сразу же становится теоретически возможно и возникновение информационных технологий. Если цепь состоит из двух видов молекул, то ничто не мешает обозначить их как 1 и 0 и — при условии что цепь достаточно протяженна — хранить на ней любое количество информации любого сорта. Те полимеры, которые используются для этой цели в живых клетках, называются полинуклеотидами. Две основные разновидности полинуклеотидов сокращенно называются ДНК и РНК. Обе представляют собой цепочки из небольших молекул, называемых нуклеотидами. Как у ДНК, так и у РНК цепи гетерогенные, состоящие из нуклеотидов четырех разных типов. Тут-то, разумеется, и открывается возможность для хранения информации. Информационная технология живой клетки использует не два различных состояния, 1 и 0, а целых четыре, которые мы можем условно обозначить как А, Т, Ц и Г. Принципиальная разница между нашей двоичной информатикой и технологией живых клеток, использующей четырехзначный код, совсем невелика.

В конце главы 1 я уже упоминал, что информационной емкости одной человеческой клетки достаточно для того, чтобы вместить Британскую энциклопедию, все 30 томов, три или четыре раза с лишним. Соответствующая цифра для семян ивы или для муравьев мне неизвестна, но она будет не менее ошеломляющей. В ДНК одного спермия лилии или сперматозоида саламандры хватит емкости, чтобы разместить 60 копий Британской энциклопедии. Количество информации в ДНК некоторых амеб, несправедливо называемых “простейшими”, соответствует 1000 Британских энциклопедий.

Как ни удивительно, но на самом деле в клетке — человеческой, скажем, — используется, по-видимому, не более 1 % генетической информации, что примерно соответствует одному тому Британской энциклопедии. Зачем нужны остальные 99 %, никому не известно. В одной из своих предыдущих книг я высказал предположение, что эта ДНК может быть паразитической, находящейся на иждивении у работающего 1 %, — данная мысль позже была подхвачена молекулярными биологами под именем теории “эгоистичной ДНК”. У бактериальной клетки информационная емкость примерно в 1000 раз меньше, чем у человеческой, и используется практически полностью — для паразитов места маловато. Она способна вместить “всего-навсего” одну копию Нового Завета!

Современные генные инженеры уже владеют такими методами, которые позволяют вписать в ДНК бактерии Новый Завет и вообще все что угодно. В любых информационных технологиях “значение” символов является произвольным, и ничто не мешает нам установить соответствие между, скажем, тройками знаков четырехбуквенного алфавита ДНК и 26 буквами нашего алфавита (этого хватило бы для обозначения всех заглавных и строчных букв и еще для 12 знаков препинания). К сожалению, на то, чтобы записать Новый Завет в бактерию, понадобится где-то пять человеко-веков, так что я сомневаюсь, что кому-нибудь захочется с этим возиться. Если бы это было сделано, то, учитывая скорость размножения бактерий, можно было бы печатать Новый Завет тиражом 10 млн в день. Умей люди разбирать алфавит ДНК, это была бы мечта миссионера, но — увы! — буквы у такого издания были бы столь маленькими, что все 10 млн копий смогли бы одновременно танцевать на булавочной головке.

Память ЭВМ условно принято подразделять на ПЗУ и ОЗУ. ПЗУ означает “постоянное запоминающее устройство” — то, что называется “только для чтения”. Но точнее было бы сказать “память для однократной записи и многократного чтения”. Расположение нулей и единиц “нарезается” при ее производстве раз и навсегда. Оно останется неизменным на все время существования запоминающего устройства, и информация, записанная таким образом, может быть считана сколько угодно раз. Другая разновидность электронной памяти, называемая ОЗУ, может не только считываться, но и “писаться” (к не слишком изящному компьютерному сленгу привыкаешь довольно быстро). Таким образом, ОЗУ может все, что может ПЗУ, и даже больше. Аббревиатура ОЗУ расшифровывается как оперативное запоминающее устройство. Главным свойством ОЗУ является то, что в любую его часть вы можете помещать любой паттерн из единиц и нулей так часто, как только захотите. Почти вся память компьютера представляет собой ОЗУ. Когда я печатаю эти слова, они сразу же направляются в ОЗУ. Программа подготовки текстов, контролирующая этот процесс, также находится в ОЗУ, хотя теоретически она могла бы быть записана на ПЗУ и более никогда не меняться. ПЗУ используется для ограниченного набора тех стандартных программ, которыми вы пользуетесь постоянно, и в них вы не сможете ничего изменить, даже если захотите.

ДНК — это ПЗУ. Информация с нее может считываться миллионы раз, но записывается лишь однажды — в момент зарождения той клетки, в которой эта ДНК находится. В клетках любого индивидуума ДНК “зашита при производстве” и на протяжении всей его жизни не меняется, если не считать случайных повреждений, происходящих крайне редко. При этом с нее могут сниматься копии. При каждом клеточном делении ДНК удваивается. Порядок нуклеотидов А, Т, Ц и Г добросовестно воспроизводится в каждой новой клетке из тех триллионов, что образуются в ходе развития ребенка. Когда происходит зачатие нового индивидуума, в его ПЗУ — то есть ДНК — “отжигается” новый и уникальный набор данных, который останется с ним на всю жизнь и будет скопирован во все клетки его организма (за исключением половых клеток, в каждую из которых, как мы увидим, попадет только половина его ДНК, выбранная наугад).

Любая машинная память, как ПЗУ, так и ОЗУ, является адресной. Другими словами, каждая ячейка этой памяти имеет свое обозначение — как правило, номер, но это не более чем общепринятая условность. Очень важно понимать различие между адресом ячейки памяти и ее содержимым. Каждую ячейку можно идентифицировать по ее адресу. Например, первые две буквы этой главы, “За”, занимают в настоящий момент в ОЗУ моего компьютера ячейки 6446 и 6447, а всего там таких ячеек 65 536. В другой раз содержимое этих двух ячеек может оказаться иным. Содержимое ячейки — это та информация, которая была записана туда последней. У ячеек ПЗУ тоже есть и адрес, и содержимое. Отличие в том, что здесь любое содержимое привязано к своему адресу раз и навсегда.

ДНК организована в нитчатые структуры, называемые хромосомами. Они напоминают длинную компьютерную ленту с записанными данными. Вся информация, содержащаяся в ДНК, имеет свой адрес в том же самом смысле, что и данные, записанные на ПЗУ, да и на ленту тоже. Конкретные номера или наименования, которыми обозначается тот или иной адрес, произвольны — точно так же, как и в случае с компьютерной памятью. Принципиально то, что любое определенное местоположение на моей ДНК строго соответствует определенному местоположению на вашей ДНК: у них один и тот же адрес. Содержимое “ячейки” 321762 в моей ДНК может быть то же самое, что и у вашей “ячейки” 321762, а может и отличаться. Но моя “ячейка” 321762 занимает в моих клетках абсолютно то же самое местоположение, что и ваша “ячейка” 321762 в ваших клетках. Под “местоположением” в данном случае имеется в виду местоположение на конкретной хромосоме. Точное физическое положение самой хромосомы в клетке значения не имеет и может меняться, так как хромосома плавает в жидкости. Однако порядок расположения “ячеек памяти” вдоль хромосомы четко определен, и каждая “ячейка” имеет свой точный адрес, так же как и каждая единица информации на магнитной ленте не меняет своего местоположения от того, разбросана эта лента по полу или аккуратно намотана на катушку. Все мы, люди, обладаем одинаковым набором адресов ДНК, но содержимое этих адресов может быть разным. Вот основная причина того, почему мы все не похожи друг на друга.

У организмов других видов набор адресов не такой. Например, у шимпанзе 48 хромосом, а не 46, как у нас. “Адреса ячеек” по разные стороны межвидового барьера не соответствуют друг другу, и потому сравнивать их содержимое адрес за адресом, строго говоря, невозможно. Тем не менее у таких близкородственных видов, как шимпанзе и человек, имеются настолько большие общие куски ДНК с одинаковой последовательностью содержимого, что нам, бесспорно, позволительно считать эти куски по сути идентичными друг другу, хотя применить к обоим видам абсолютно одну и ту же систему адресации мы и не можем. Определяющей особенностью вида является то, что ДНК всех его представителей имеет одну и ту же систему адресации. Сделав поправку на редкие и несущественные исключения, можно сказать, что все представители вида обладают одинаковым количеством хромосом и что любое конкретное местоположение на какой-либо хромосоме будет у всех представителей одного вида обозначаться одним и тем же номером. В пределах вида может различаться только содержимое адресов, но не сами адреса.

Теперь поговорим о том, как возникают различия в содержимом, — и тут я должен подчеркнуть, что речь идет исключительно о тех организмах, которые, вроде нас с вами, размножаются половым путем. Наши сперматозоиды и яйцеклетки содержат по 23 хромосомы. Каждая “ячейка памяти” любого из моих сперматозоидов соответствует определенному “адресу” в любом другом моем сперматозоиде, так же как и в любой из ваших яйцеклеток (или сперматозоидов). Все остальные мои клетки содержат вдвое больше хромосом — 46. В таких клетках каждый из адресов используется дважды. Любая из них содержит две хромосомы № 9 и две ячейки с адресом 7230 хромосомы № 9. Содержимое этих двух адресных ячеек может совпадать или не совпадать друг с другом, как оно может совпадать или не совпадать с содержимым тех же ячеек у других представителей нашего вида. Когда из обычной клетки, имеющей 46 хромосом, образуется сперматозоид, у которого 23 хромосомы, в него попадает только одна из каждой пары адресных ячеек. Какая именно — дело случая. То же самое происходит и при производстве яйцеклеток. В результате получается, что любой новый сперматозоид и любая новая яйцеклетка уникальны в том, что касается содержимого их адресных ячеек, хотя сама система адресации будет у всех представителей данного вида одинаковой (исключения не принципиальны и не стоят того, чтобы мы сейчас на них отвлекались). Когда происходит оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом, комплект из 46 хромосом, естественно, восстанавливается, и его копия попадает в каждую клетку развивающегося зародыша.

Я уже говорил, что записать информацию на ПЗУ можно только однократно, при его изготовлении. Справедливо это и для ДНК в клетках, если не считать случайных ошибок, время от времени происходящих при копировании. Однако совокупная база данных, состоящая из ПЗУ всего вида, может быть в некотором смысле конструктивно переписана. Из поколения в поколение выживание и репродуктивный успех особей данного вида, будучи неслучайными, эффективно “вносят усовершенствования” в те инструкции по выживанию, которые хранит генетическая память вида. Эволюционное изменение вида в значительной степени заключается в том, что с течением поколений меняется общее число копий каждого возможного варианта содержимого для каждой адресной ячейки ДНК. Разумеется, в любой конкретный момент времени каждая копия находится внутри своего организма и никуда оттуда не девается. Однако для эволюции важно другое: чтобы изменялась частота встречаемости альтернативных вариантов содержимого в каждой адресной ячейке в популяции. Система адресации остается прежней, однако общая статистическая картина содержания ячеек из века в век меняется.

Крайне редко может меняться и сама система адресации. У шимпанзе 24 пары хромосом, а у нас 23. У нас с шимпанзе был общий предок, а значит, либо у нас, либо у них в роду однажды произошло изменение числа хромосом. Либо мы утратили одну хромосому (две объединились), либо шимпанзе приобрели (одна разделилась надвое). Должна была быть по крайней мере одна особь, чей хромосомный набор был не таким, как у ее родителей. Бывают у генетических систем и другие случайные преобразования. Порой длинные кодирующие последовательности оказываются целиком скопированными на совершенно разные хромосомы. Мы знаем об этом, потому что идентичные друг другу протяженные последовательности ДНК-текста иногда обнаруживаются разбросанными по хромосомам то там то сям.

При считывании информации с какого-то определенного участка компьютерной памяти возможны два варианта происходящего. Информация эта может быть или просто куда-то переписана, или же вовлечена в какую-то “операцию”. Быть куда-то переписанной — это означает быть скопированной. Мы уже видели, что ДНК без труда копируется, чтобы передаться в новые клетки, и что большие куски ДНК копируются при передаче их от одного индивидуума к другому — к его ребенку. С “операциями” дело обстоит мудренее. В случае компьютеров операцией может быть выполнение указаний, записанных в программах. Например, ячейки с адресными номерами 64489, 64490 и 64491 в ПЗУ моего компьютера заняты таким содержимым — последовательностью единиц и нулей, — которое, будучи преобразовано в инструкции, побуждает громкоговоритель компьютера издать отрывистый звук. Вот эта кодовая комбинация: 10101101 00110000 11000000. Сама по себе она не содержит ничего отрывистого и ничего звукового. В ней нет ничего, из чего мы могли бы заключить, что она должна оказывать какое-то действие на громкоговоритель. Для того чтобы она оказывала свое действие, весь компьютер должен быть устроен соответствующим образом. Точно так же и расположение символов четырехбуквенного кода ДНК влияет, скажем, на цвет глаз или на поведение, но эти влияния не являются неотъемлемым свойством самих последовательностей ДНК. Чтобы нуклеотидные последовательности оказывали свое действие, весь организм должен развиваться соответствующим образом, а это, в свою очередь, определяется другими участками ДНК. Взаимодействия между генами будут основной темой главы 7.

Прежде чем принять участие в какой-либо операции, код ДНК должен быть “переброшен” на другой носитель. Вначале символы ДНК переписываются алфавитом РНК, тоже четырехбуквенным, а затем переводятся в полимер совершенного иного типа, называемый полипептидом или белком. Еще его можно было бы назвать полиаминокислотой, так как основными единицами, из которых он состоит, являются аминокислоты. В живых клетках 20 разновидностей аминокислот. Все белки биологического происхождения составлены из этих 20 типов “строительных блоков”. Хотя белковая молекула и представляет собой цепочку из аминокислот, обычно она не остается тонкой и вытянутой, а сворачивается в запутанный клубок, точная форма которого определяется аминокислотной последовательностью. Следовательно, для любой конкретной последовательности аминокислот характерна строго определенная форма клубка. Ну а последовательность аминокислот, в свою очередь, однозначно определяется (через посредничество РНК) порядком символов в цепочке ДНК. Получается, что в каком-то смысле трехмерная структура белка закодирована в одномерной последовательности “букв” ДНК.

Процесс перевода, или трансляции, происходит с использованием знаменитого трехзначного “генетического кода”. Это не что иное, как словарь, в котором каждый из 64 (4 × 4 × 4) возможных триплетов нуклеотидов ДНК (или РНК) соответствует либо какой-то одной из 20 аминокислот, либо “сигналу остановки чтения”. Таких “стоп-сигналов”, или “знаков препинания”, в генетическом коде три. Многие аминокислоты кодируются более чем одним триплетом (что вряд ли нас удивит, ведь триплетов 64, а аминокислот всего 20). Весь процесс трансляции точной линейной последовательности “ПЗУ” ДНК в строго одну и ту же трехмерную организацию цепочки белка представляет собой поразительное достижение цифровых информационных технологий. На последующих этапах влияния генов на организмы аналогия с компьютерами будет чуть менее очевидной.

Любую живую клетку, даже одиночную бактерию, можно представить себе как гигантский химический завод. Ход событий на этом предприятии определяют последовательности ДНК, или гены, которые оказывают свое действие, влияя на трехмерную структуру белковых молекул. Слово “гигантский” по отношению к клетке может показаться неожиданным, особенно если вспомнить, что 10 млн бактериальных клеток спокойно помещаются на булавочной головке. Но не будем забывать, что каждая из этих клеток способна вместить полный текст Нового Завета, а уж если судить по тому, сколько в ней содержится разных замысловатых станков, то ее действительно можно назвать гигантской. Каждый станок — это крупная молекула белка, и его сборка производится под влиянием особой последовательности ДНК. Молекулы белков, называемых ферментами, являются станками в том смысле, что каждая из них обеспечивает протекание определенной химической реакции. Каждая разновидность таких белковых машин “выпускает” свой собственный, особый тип химической продукции. Сырье для этого производства плавает внутри клетки и, скорее всего, изготовлено другими белковыми машинами. Чтобы вы получили представление о размере этих станков, скажу, что каждый из них состоит примерно из 6000 атомов — очень много по молекулярным меркам. Всего в клетке около 1 млн таких внушительных аппаратов и около 2 тыс. их разновидностей, каждая из которых служит для выполнения какой-то одной определенной операции на этом предприятии. Именно специфическими продуктами деятельности ферментов определяются индивидуальные особенности строения и функционирования каждой клетки.

Все клетки организма содержат одни и те же гены, и потому может показаться странным, что сами эти клетки не похожи друг на друга. Дело тут в том, что в клетках каждого типа считывается свой, специфический набор генов, а все остальные гены бездействуют. Так, в клетках печени не используются те участки “компьютерной памяти” ДНК, которые требуются исключительно для формирования почки, и наоборот. Форма клетки и режим ее работы определяются тем, какие из находящихся в ней генов считываются, а затем транслируются в белки. А это зависит от того, какие химические вещества уже имеются в данной клетке, что, в свою очередь, частично зависит от того, какие гены считывались в ней и в соседних с ней клетках ранее. Когда клетка делится, две дочерние клетки не обязательно будут абсолютно одинаковыми. Например, в оплодотворенной яйцеклетке, которая дает начало организму, одни химические вещества скапливаются у одного полюса, а другие — у другого. Когда такая поляризованная клетка делится, ее химическое содержимое распределяется между двумя дочерними клетками неравномерно. А значит, в двух этих клетках будут считываться различные гены, что положит начало самопроизвольно усиливающейся дивергенции. Окончательная форма организма в целом, размер его конечностей, электрические схемы в его мозге, слаженность его движений — все это косвенные последствия взаимодействий между разными типами клеток, которые являются разными оттого, что в них считываются разные гены. Эти процессы расхождения, сопутствующие развитию организма, лучше представлять себе происходящими автономно в каждой точке, наподобие описанного в главе 3 “рекурсивного алгоритма”, а не согласованными в рамках какого-то централизован ного замысла.

“Операция” в том смысле, какой подразумевается в данной главе, — это то, что имеет в виду генетик, когда говорит о “фенотипическом эффекте” гена. Фенотипическими эффектами называются воздействия, оказываемые ДНК на организм: на цвет глаз, курчавость волос, склонность к агрессии и тысячи других признаков. Первые этапы своего воздействия ДНК осуществляет в местном масштабе: считываясь в виде РНК и транслируясь в белковые цепочки, которые затем влияют на строение клетки и на режим ее работы. Это один из двух способов, которыми может передаваться информация, заключенная в последовательности ДНК. Другой способ — продублировать ее в новой нити ДНК. Это то самое копирование, о котором уже говорилось выше.

Между этими двумя способами — вертикальной и горизонтальной передачей заложенной в ДНК информации — имеется основополагающее различие. Вертикально информация переносится в ДНК тех клеток (из которых образуются другие клетки), из которых в конечном итоге образуются сперматозоиды и яйцеклетки. Так она передается новому поколению, а затем, снова по вертикали, неопределенному числу последующих поколений. Эту ДНК я буду называть “архивной”. Она потенциально бессмертна. Непрерывный ряд клеток, по которому путешествует архивная ДНК, называется зародышевым путем или зародышевой линией. Зародышевая линия — это группка тех клеток организма, которые являются предками сперматозоидов или яйцеклеток, а значит, и предками последующих поколений. Кроме того, ДНК передается в стороны, или горизонтально, — в ДНК клеток, не относящихся к зародышевой линии, таких как клетки печени или кожи. Далее — в РНК, затем в белок и во всевозможные воздействия на развитие эмбриона, а следовательно, и на форму и поведение взрослого организма. Горизонтальную и вертикальную передачу можно считать реальными аналогами описанных в главе 3 компьютерных алгоритмов РАЗВИТИЕ и РАЗМНОЖЕНИЕ.

Неодинаковый успех соперничающих ДНК при вертикальной передаче по архивам вида — это и есть естественный отбор. Под “соперничающими ДНК” имеются в виду альтернативные варианты содержимого одних и тех же адресов в хромосомах данного вида. Некоторые гены сохраняются в архивах более успешно, чем их соперники. И хотя в конечном счете “успех” — это вертикальная передача по архивам вида, тем не менее критерием успеха обычно является действие, которое гены оказывают на организмы при боковой передаче. Это тоже аналогично тому, как обстояло дело в компьютерной модели с биоморфами. Предположим, например, что у тигров встречается некий особый ген, горизонтальное распространение которого влияет на клетки челюстей таким образом, что зубы получаются чуть более острыми, чем у носителей гена-соперника. Тигр с такими сверхострыми зубами сможет убивать добычу эффективнее, чем обычный тигр. Следовательно, он оставит больше потомства. Следовательно, он передаст по вертикали больше копий гена, делающего зубы более острыми. При этом, разумеется, он будет передавать и все остальные свои гены, но только этот конкретный “ген острозубости” будет в среднем встречаться в телах острозубых тигров чаще других. Усредненный эффект гена на весь ряд организмов, в которые он попадает, приносит пользу и самому гену, если под пользой понимать вертикальную передачу следующим поколениям.

Эффективность ДНК как средства для хранения информации просто поразительна. ДНК сберегает содержание своих записей намного лучше, чем каменные таблички. У коров и у гороха (так же как и у всех остальных, включая нас) имеется практически один и тот же ген, который кодирует белок H4. Это текст ДНК длиной 306 знаков. Мы не можем сказать, что у всех видов он занимает одни и те же адресные ячейки, поскольку сопоставлять адреса ячеек у разных видов бессмысленно. Но мы можем с полным правом констатировать, что у коров имеется последовательность из 306 знаков, практически идентичная некой 306-знаковой последовательности у гороха. Из всех этих 306 знаков у коров и гороха не совпадают только два. Как давно жил общий предок коров и гороха, точно не известно, но, судя по геологической летописи, можно заключить, что было это где-то между 1000 и 2000 млн лет назад. Сойдемся на полутора миллиардах. За столь невообразимо долгий (по человеческим меркам) период обе эти ветви эволюции, отделившиеся от далекого предка, сумели сохранить по 305 символов из 306 (это в среднем; возможно, кто-то сохранил все 306, а кто-то — только 304). Надписи, высеченные на каменных надгробиях, становятся неразборчивыми всего лишь через несколько столетий.

В каком-то смысле сохранность ДНК-документа “гистон H4” — это даже еще большее чудо, поскольку, в отличие от каменных плит, здесь текст не хранится постоянно на одном и том же физическом носителе, а многократно копируется из поколения в поколение подобно священным иудейским книгам, которые ритуально переписывали каждые 80 лет, дабы предотвратить их обветшание. Сколько раз этот документ переписывался в ряду поколений, соединяющем корову или горох с их общим предком, оценить трудно, но, вероятно, речь идет где-то о 20 млрд снятых одна с другой копий. Также трудно найти и адекватный эталон, с которым можно было бы сопоставить сохранность более чем 99 % информации после 20 млрд последовательных актов копирования. Давайте попробуем следующую версию игры в испорченный телефон. Представьте себе 20 млрд машинисток, сидящих в ряд. Этот ряд мог бы опоясать Землю 500 раз. Первая машинистка печатает страницу документа и передает ее своей соседке. Та перепечатывает и отдает следующей машинистке свою копию. Следующая снова перепечатывает, и т. д. Когда текст дойдет до конца, мы прочтем его (точнее, не мы, а наши прапрапра… 12 тыс. раз “пра”… правнуки, если исходить из допущения, что все машинистки печатают на хорошей, профессиональной скорости). Насколько он будет близок к оригиналу?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны получить представление о качестве работы наших машинисток. Давайте сформулируем его иначе. Насколько аккуратно должна работать машинистка, чтобы приблизиться по точности к ДНК? Ответ будет выглядеть почти что абсурдно. Как бы то ни было, он таков: машинистка долж на ошибаться не чаще одного раза на триллион знаков. Это значит перепечатать Библию целиком 250 тыс. раз подряд и допустить всего одну опечатку. В реальности хороший секретарь-машинист делает примерно одну опечатку на страницу, что где-то в полмиллиарда раз превышает частоту ошибок при копировании гена гистона H4. От нашего текста останется 99 % исходных печатных знаков, уже когда он попадет к 20-й машинистке из 20 млрд. А десятитысячная машинистка получит копию, содержащую менее 1 % от оригинала. Это практически полное уничтожение первоначального текста произойдет прежде, чем его увидят 99,9995 % машинисток.

Вся эта аналогия была слегка неправомерной, но в очень интересном и поучительном смысле. Я пытался создать впечатление, будто мы сравниваем скорость накопления ошибок при копировании. Однако документ “гистон H4”не только копировался, но и подвергался воздействию естественного отбора. Гистоны организму жизненно необходимы. Они используются при строительстве хромосом. Возможно, при копировании гена гистона H4 происходило намного больше опечаток, просто мутантные организмы не выживали или по меньшей мере не размножались. Чтобы метафора стала корректной, мы должны были добавить, что в кресло каждой из машинисток встроено ружье, причем оно подсоединено таким образом, что стоит только машинистке сделать ошибку, как она будет мгновенно застрелена и заменена на запасную (возможно, слабонервные читатели предпочли бы представить себе катапульту, легонько выбрасывающую провинившуюся машинистку из ряда, но ружье дает более ясные представления о естественном отборе).

Получается, что измеряя консервативность ДНК путем подсчета тех изменений, которые действительно произошли в течение геологических эпох, мы оцениваем сочетание собственно точности копирования с отфильтровывающим действием естественного отбора. Мы видим только последствия удачных опечаток. Те, которые приводили к смерти своих обладателей, до нас очевидным образом не дошли. Можем ли мы оценить истинную, рабочую точность копирования, до того как естественный отбор примется за новое поколение генов? Да, можем: это число будет обратным той величине, которая называется частотой мутаций и вполне подается измерению. Вероятность того, что при однократном снятии копии любая конкретная буква будет скопирована неправильно, составляет чуть больше единицы на миллиард. Разность между данной частотой мутаций и более низким уровнем тех изменений, которые ген гистона претерпел в ходе эволюции на самом деле, может служить мерой того, насколько бережно естественный отбор хранил этот старинный документ.

Консервативность этого гена, дошедшего до нас сквозь эоны, является по генетическим меркам исключительной. Другие гены меняются с большей скоростью — вероятно, потому что естественный отбор терпимее относится к их изменчивости. Так, например, скорость эволюционных изменений генов, кодирующих белки фибринопептиды, приближается к базовой частоте мутаций. Это может означать, что ошибки в частностях строения этих белков (вырабатываемых в процессе свертывания крови) не играют большой роли для организма. Гемоглобин по скорости изменения своих генов занимает промежуточное положение между гистонами и фибринопептидами. По-видимому, и степень терпимости естественного отбора к ошибкам в этом случае промежуточная. Гемоглобин в крови делает очень важное дело, и детали его структуры действительно имеют значение, но похоже, что несколько альтернативных вариантов этой структуры справляются со своими задачами одинаково хорошо.

Тут мы сталкиваемся с тем, что на первый взгляд может показаться парадоксом. Те молекулы, которые эволюционируют медленнее всего, — гистоны — оказываются наиболее подверженными действию естественного отбора. Фибринопептиды же эволюционируют с наибольшей скоростью, потому что естественный отбор почти полностью их игнорирует, и они вольны изменяться так часто, как часто происходят мутации. Парадоксальным это кажется по той причине, что мы очень много говорим о естественном отборе как о движущей силе эволюции. Следовательно, если бы не было естественного отбора, то, по идее, не было бы и эволюции. И наоборот, можно было бы подумать, что мощное “давление отбора” должно приводить к быстрым эволюционным преобразованиям. А вместо этого мы обнаруживаем, что естественный отбор эволюцию тормозит. Фоновая скорость эволюции — без естественного отбора, то есть эквивалентная частоте мутаций — является в то же время и максимально возможной.

На самом деле никакого парадокса тут нет. Как следует подумав, мы увидим, что по-другому и быть не могло. Эволюция путем естественного отбора не может идти со скоростью, превышающей скорость мутирования, ведь в конечном счете мутации — это единственный источник возникновения изменчивости внутри вида. Естественный отбор способен только на то, чтобы сохранять одни варианты и отвергать другие. Верхняя граница скорости эволюционных изменений неизбежно будет устанавливаться частотой мутаций. Фактически естественный отбор занимается не столько преобразованиями, сколько их предотвращением. Поспешу прибавить, что из этого не следует, будто естественный отбор — процесс исключительно деструктивный. Он способен и к созиданию. Каким образом — объясню в главе 7.

Но и мутации сами по себе штука довольно редкая. Другими словами, и без естественного отбора ДНК сохраняет свои архивы с поразительной эффективностью. По самым скромным оценкам, даже при отсутствии естественного отбора она реплицируется с такой точностью, что для того, чтобы опечатки составляли 1 % от общего текста, потребуется сделать целых пять миллионов удвоений подряд. Наши воображаемые машинистки снова безнадежно обставлены ДНК, даже если никакого естественного отбора не происходит. Ведь достигнуть такого уровня точности для них было бы равносильно способности напечатать полный текст Нового Завета всего лишь с одной опечаткой. То есть каждая из них должна быть примерно в 450 раз аккуратнее типичного секретаря из реального мира. Это определенно не в полмиллиарда раз — соответствующий показатель точности копирования гена гистона H4 при участии естественного отбора, — но все равно очень впечатляющая цифра.

Однако я несправедлив к машинисткам. В сущности, я исходил из допущения, что они неспособны замечать свои ошибки и исправлять их. Я постулировал отсутствие корректуры. В действительности же она, разумеется, существует. А значит, в моем ряду из миллиардов машинисток исходному тексту было бы не так просто испортиться, как я это описал. Механизм копирования ДНК включает в себя и автоматическое исправление ошибок. Не будь этого, не было бы и такой изумительной точности. В процессе снятия копии с ДНК участвует много различных инструментов-“корректоров”. Это тем более необходимо, если учесть, что символы кода ДНК отнюдь не так неподвижны, как иероглифы, высеченные на граните. Речь здесь идет об объектах настолько крохотных — вспомните про все эти экземпляры Нового Завета, помещающиеся на булавочной головке, — что они подвержены постоянным разрушительным ударам просто из-за обычного беспорядочного теплового движения молекул. В тексте ДНК происходит непрерывное обновление, круговорот букв. Ежедневно в одной человеческой клетке подвергается порче около 5 тыс. печатных знаков, и механизмы репарации немедленно заменяют их на новые. Если бы эти механизмы не трудились не покладая рук, весь текст потихоньку растворился бы. Вычитывание новых копий ДНК — это просто одна из разновидностей стандартных ремонтных работ. Поразительная сохранность информации в ДНК и замечательная точность ее воспроизведения связаны в первую очередь с постоянным исправлением опечаток.

Итак, мы видим, что молекулы ДНК являются ключевым элементом захватывающих информационных технологий. Они способны вмещать огромное количество точной цифровой информации в ничтожном объеме и хранить ее с поразительно малым числом ошибок (но все же не без ошибок) в течение неимоверно долгого времени, миллионов лет. К чему же все это нас приводит? К самой главной правде о жизни на Земле, к той истине, на которую я намекнул в первом абзаце этой главы, когда говорил про семена ивы. Истина эта заключается в том, что живые организмы существуют для пользы ДНК, а не наоборот. На данном этапе рассуждений это еще не очевидно, но я надеюсь, что сумею вас убедить. По сравнению с нашими короткими жизнями информация, которую несут молекулы ДНК, может считаться практически вечной. Продолжительность жизни текста, записанного в ДНК (плюс-минус несколько мутаций), измеряется миллионами и сотнями миллионов лет. Или, другими словами, насчитывает от 10 тыс. до триллиона сроков жизни индивидуальных организмов. Каждый отдельный организм можно рассматривать как временное транспортное средство, в котором ДНК-послания проводят ничтожно малую часть всего отведенного им геологического времени.

В мире полным-полно вещей, которые существуют!.. Так-то оно так, но что это нам дает? Вещи существуют либо потому, что они недавно возникли, либо потому, что какие-то их качества не давали им разрушиться раньше. Скалы появляются на свет не слишком часто, но зато они крепки и долговечны. В противном случае они были бы не скалами, а песком. Впрочем, некоторые из них в самом деле постигла эта участь, благодаря чему у нас есть пляжи! А более прочные так и остались существовать в виде скал. Роса же, наоборот, существует не из-за своей долговечности, а потому, что она только что появилась на свет и еще не успела испариться. По-видимому, есть две категории предметов, обладающих “ценностью для существования”: предметы типа росинок, которые можно охарактеризовать как “отличающиеся большой вероятностью возникновения, но не очень долговечные”, и предметы типа скал — “возникают не очень часто, но, раз возникнув, имеют склонность оставаться надолго”. Скалы обладают долговечностью, а росинки — “возникабельностью”. (Я пытался найти менее уродливое слово, но не смог.)

ДНК взяла все лучшее от тех и от других. Как физические объекты молекулы ДНК похожи на капельки росы. При определенных условиях они способны возникать в большом количестве, но существование их недолго: уже через несколько месяцев от них ничего не остается. Они не так долговечны, как скалы. Но те шаблоны, которые в них закодированы, прочнее самых твердых скал. У них есть все необходимое, чтобы существовать в течение миллионов лет, благодаря чему они и сохранились до наших дней. Основное их отличие от росинок в том, что одни росинки не рождаются от других. Все капли росы, безусловно, похожи друг на друга, но они не обладают каким-то особенным сходством со своими “родителями”. В отличие от молекул ДНК росинки не формируют кланов и потому не могут передавать информацию. Росинки возникают путем самозарождения, а тексты ДНК — посредством снятия копий.

Трюизмы наподобие “мир полон вещей, у которых есть все необходимое, чтобы существовать” банальны и почти что глупы до тех пор, пока мы не начнем употреблять их по отношению к особому типу долговечности — долговечности в виде ряда поколений размножающихся копий. Долговечность последовательностей ДНК иного свойства, нежели у скал, а возникабельность — иного свойства, нежели у росинок. В данном случае фраза “все необходимое, чтобы существовать” — ни в коей мере не банальность и не тавтология. Это “все необходимое для существования” включает в себя способность строить машины вроде меня или вас — самые сложные объекты в известной нам Вселенной. Давайте посмотрим, как такое возможно.

Если говорить в общем, то все дело в том, что те характерные свойства ДНК, которые мы здесь выявили, — это не что иное, как основные компоненты любого процесса накапливающего отбора. В компьютерных моделях, описанных в главе 3, эти необходимые ингредиенты были внесены нами в программу осознанно. Чтобы накапливающий отбор мог действительно существовать в природе, необходимо возникновение неких объектов, свойства которых дадут в итоге нужную “гремучую смесь”. Так что же это за компоненты? Пытаясь ответить на этот вопрос, не будем упускать из внимания тот факт, что именно они, эти компоненты, должны были возникнуть, хотя бы в зачаточной форме, в начальный период существования нашей планеты. В противном случае накапливающий отбор, а следовательно, и жизнь вообще не смогли бы здесь начаться. Мы говорим сейчас не о конкретных свойствах ДНК, а о базовых составляющих, необходимых для появления жизни где угодно во Вселенной.

Когда пророк Иезекииль оказался посреди поля с сухими костями, он пророчествовал перед ними, и кости воссоединились. Тогда он еще немного попророчествовал, и вокруг них выросла плоть и жилы. Однако духа в них по-прежнему не было. Не хватало жизненно важного ингредиента — жизни как таковой. У мертвой планеты есть атомы, молекулы и более крупные куски материи, которые случайным образом налетают друг на друга и сваливаются в кучи в соответствии с законами физики. Порой законы физики заставляют атомы и молекулы объединяться, как Иезекииль заставил объединиться сухие кости, а порой, наоборот, отделяться друг от друга. Так могут возникать довольно крупные скопления атомов, которые затем точно так же могут разваливаться и рассыпаться. Но духа не будет в них.

Чтобы вдохнуть жизнь в сухие кости, Иезекииль призвал на помощь четыре ветра. Какой же необходимый компонент должен появиться на безжизненной планете вроде молодой Земли, чтобы дать ей шанс ожить? Это не дух и не ветер, не эликсир и не снадобье. Это вообще не вещество, это способность — способность к саморепликации. Вот она, главная составляющая накапливающего отбора: каким-то образом под действием обычных законов физики долж ны появиться на свет самокопирующиеся объекты, или, как я буду их называть, репликаторы. Это может быть все что угодно, с чего делаются копии, хотя в современной живой природе роль репликаторов практически полностью присвоили себе молекулы ДНК. Думается, что первые репликаторы на нашей планете были другими. Невероятно, чтобы готовая молекула ДНК могла возникнуть просто так, на ровном месте, без помощи других молекул, обычно не встречающихся нигде, кроме живых клеток. Первые репликаторы были, скорее всего, намного проще и грубее.

Необходимы еще и другие два ингредиента, которые, по идее, должны автоматически появляться при наличии первого — саморепликации. В процессе самокопирования должны происходить случайные ошибки — даже система репликации ДНК изредка ошибается, а уж самые первые репликаторы на Земле были, надо думать, еще более изменчивы. Кроме того, репликаторы, хотя бы некоторые, должны обладать властью над собственным будущим. Этот последний ингредиент совсем не так зловещ, как звучит. Я всего лишь хотел сказать, что какие-то свойства репликаторов должны влиять на вероятность того, что репликация состоится. Судя по всему, это то следствие, которое, пусть в зачаточном виде, неизбежно вытекает из самого факта наличия саморепликации как таковой.

Выходит, что у каждого репликатора имеются снятые с него копии. Каждая копия ничем не отличается от оригинала и обладает всеми его свойствами. В том числе, разумеется, и способностью производить (иногда с ошибками) новые копии самих себя. Итак, любой репликатор потенциально является “предком” устремленного в далекое будущее бесконечно длинного ряда своих копий и, следовательно, теоретически способен произвести бесчисленное множество репликаторов-потомков. Для изготовления каждой новой копии требуется сырье — мелкие строительные блоки, оказавшиеся поблизости. Сам репликатор, по-видимому, служит при этом чем-то вроде шаблона или матрицы. Мелкие детали заполняют этот трафарет таким образом, что в итоге выстраивается его дубликат. Затем дубликат высвобождается и теперь может уже сам служить матрицей. В итоге мы имеем способную к увеличению популяцию репликаторов. Эта популяция не сможет расти бесконечно — ее рост в конечном счете лимитирован запасами сырья, тех самых мелких строительных блоков, которые заполняют трафарет.

И вот тут вступает в дело наш второй ингредиент. Не все копии одинаково точны. Порой случаются ошибки. Вероятность их возникновения нельзя полностью устранить ни из какого процесса копирования, хотя и можно свести ее до минимума. Именно к этому все время стремятся производители высококачественной звуковой аппаратуры, и, как мы уже видели, успехи ДНК в деле уменьшения ошибок тоже весьма впечатляют. Однако современная репликация ДНК — это высокотехнологичная процедура, в которой принимают участие искусные механизмы исправления опечаток, оттачивавшиеся в течение многих поколений накапливающего отбора. Первые же репликаторы, как я уже говорил, были, скорее всего, устройствами грубыми и неточными.

Теперь вернемся к нашей популяции репликаторов и посмотрим, к чему там приведет неточное копирование. Очевидно, что вместо однородной совокупности идентичных друг другу репликаторов мы получим разношерстную смесь. По всей вероятности, многие неточные копии утратят способность к самоудвоению, которой обладали их “предки”. Но некоторые из них сохранят это свойство, будучи непохожими на своего “родителя” в каком-то другом отношении. Таким образом, ошибки, допущенные при копировании, будут в данной популяции размножаться.

При виде слова “ошибка” выбросьте из головы все негативные ассоциации. Здесь имеется в виду исключительно ошибка в смысле точности по отношению к первоисточнику. Ошибка вполне может оказаться и улучшением. Полагаю, многие изысканнейшие блюда появились на свет благодаря тому, что повар ошибся, когда пытался следовать рецепту. Среди тех моих научных идей, которые я могу назвать более или менее оригинальными, некоторые возникли потому, что я неправильно понял или неправильно прочел чью-то мысль. И если ошибки у первых репликаторов должны были по большей части приводить к снижению точности копирования или даже к полной потере способности производить свои копии, иногда тем не менее ошибка могла обернуться тем, что новый репликатор оказывался в этом отношении лучше своего предшественника, давшего ему начало.

Что в данном случае означает “лучше”? В конечном счете — эффективнее в деле самоудвоения, но в чем это будет выражаться на практике? Тут мы приходим к нашему третьему ингредиенту. Я назвал его “властью”, и сейчас вы поймете почему. Описывая репликацию как процесс изготовления на матрице, мы видели, что последним этапом этого процесса является отсоединение новой копии. Длительность этого этапа может зависеть от некоего свойства исходной матрицы — назовем его “липучестью”. Представьте себе, что в нашей популяции репликаторов, отличающихся друг от друга вследствие тех ошибок, которые их “предки” совершили при копировании, некоторые разновидности липучее других. Очень липучей разновидности требуется в среднем час на то, чтобы отсоединить новую копию и начать весь процесс заново. Наименее липучая разновидность отпускает от себя каждую новую копию сразу же, как только эта копия оказывается готова. Какая же из этих двух разновидностей репликаторов окажется преобладающей в популяции? Ответ несомненен. Если это различие между разновидностями единственное, то более липучая станет со временем намного менее многочисленной. Нелипучие репликаторы будут штамповать свои нелипучие копии в тысячи раз быстрее, чем липучие репликаторы — создавать липучие копии. Варианты с промежуточной липучестью будут размножаться с промежуточной скоростью. Налицо будет “направление эволюции”, ведущее к снижению липучести.

Нечто подобное такому элементарному естественному отбору было воспроизведено в пробирке. Вирус, называемый Qβ, паразитирует на кишечной бактерии Escherichiacoli. У Qβ нет ДНК, но зато он содержит, а на самом деле в значительной степени состоит из похожей на нее одноцепочечной молекулы РНК. Как и ДНК, РНК способна реплицироваться и делает это очень похожим способом.

Обычно сборка молекул белка происходит в соответствии со спецификацией, переписанной на РНК. Это рабочие копии инструкций, снятые с оригиналов ДНК, хранящихся в бесценных архивах клетки. Но теоретически возможно построить особый станок — представляющий собой, как и все клеточные машины, молекулу белка, — который будет снимать РНК-копии с РНК-копий. Такой станок называется молекулой фермента РНК-репликазы. Сама бактериальная клетка в этих машинах не нуждается и потому их не строит. Но, поскольку репликаза — это такая же молекула белка, как и все остальные, ничего не стоит заставить многофункциональные клеточные станки производить ее, точно так же как в военное время производственные мощности автомобильного завода легко перепрофилируются для производства вооружений, достаточно только снабдить их для этого нужными чертежами. Тут-то и выходит на сцену вирус.

Активная составляющая вируса — это проект, зашифрованный в РНК. На первый взгляд эта РНК ничем не отличается от таких же рабочих чертежей, разбросанных в клетке повсюду. Но если вы разберете, что именно там написано, вам откроется нечто дьявольское. В этих чертежах излагается подробная инструкция по созданию РНК-репликазы — машины, которая будет создавать новые копии все тех же чертежей, которые будут создавать новые машины, которые будут создавать новые копии чертежей, которые…

Итак, наш завод оказывается захвачен своекорыстными чертежами. В каком-то смысле он сам на это напросился. Если вы оснастите завод хитроумными механизмами, способными изготовить все, что им только скажет первый попавшийся чертеж, то вполне можно ожидать, что рано или поздно появится такой чертеж, который будет велеть им изготавливать копии самого себя. Завод будет все больше и больше заполняться неуправляемыми станками, штампующими все больше и больше неуправляемых чертежей, чтобы производить еще больше станков, штампующих еще больше чертежей. В конце концов несчастная бактерия лопнет и высвободит миллионы вирусов, которые будут заражать новые бактерии. Таков нормальный жизненный цикл данного вируса в природе.

Я называл РНК-репликазу и РНК станком и чертежом соответственно. В некотором роде так оно и есть (мы обсудим эту аналогию с других позиций в одной из следующих глав), но кроме того, это еще и молекулы, а значит, химики могут выделить их в чистом виде, разлить по бутылочкам и поставить на полку. Именно это и сделали Сол Шпигельман и его коллеги в 1960-х гг. в Америке. Затем они поместили оба этих вещества в один раствор, и произошла потрясающая вещь: молекулы РНК в пробирке стали служить матрицами для копирования самих себя при помощи молекул РНК-репликазы. Производственные мощности и чертежи были экстрагированы и хранились в холодильнике по отдельности. Но стоило им дать доступ друг к другу в присутствии воды и маленьких молекул, служащих в качестве сырья, как они сразу же принялись за свои старые штучки, хотя и находились теперь в пробирке, а не в живой клетке.

Тут уж рукой подать до естественного отбора и эволюции в пробирке. Перед нами не что иное, как химический вариант компьютерных биоморф. Если вкратце, то данный экспериментальный метод состоит в том, чтобы выстроить длинный ряд из пробирок, содержащих раствор РНК-репликазы и исходный материал — маленькие молекулы, использующиеся при синтезе РНК. В каждой пробирке имеются и производственные мощности, и сырье, но все это простаивает безо всякой пользы и ничего не делает, поскольку отсутствуют чертежи, по которым можно было бы работать. Затем в первую пробирку добавляется крошечное количество РНК. Станки-репликазы мгновенно принимаются за работу и производят множество копий только что добавленных молекул РНК, которые таким образом заполняют всю пробирку. Теперь капля раствора из первой пробирки добавляется во вторую пробирку. Там весь процесс повторяется, после чего капля из второй пробирки пересеивается в третью, и т. д.

Благодаря случайным ошибкам при копировании время от времени могут самопроизвольно возникать мутантные молекулы РНК, слегка отличающиеся от исходного варианта. Если такая новая разновидность окажется, по какой угодно причине, более конкурентоспособной по сравнению предыдущей — более конкурентоспособной в том смысле, что, возможно, из-за своей меньшей “липучести” или еще из-за чего-нибудь она реплицируется быстрее или в каком-то другом отношении эффективнее, — тогда очевидно, что она распространится по той пробирке, где ей довелось возникнуть, и численно превзойдет давшую ей начало РНК родительского типа. А значит, при переносе капли раствора в следующую пробирку туда будет пересеиваться преимущественно новая, мутантная РНК. Изучая образцы РНК в длинном ряду сменяющих друг друга пробирок, мы увидим то, чему нет иного названия, кроме как “эволюция”. Наиболее преуспевшие в конкуренции разновидности РНК, которые получаются по прошествии определенного числа “поколений” пробирок, можно разлить по пузырькам и как-нибудь назвать для дальнейшего использования. К примеру, одна из таких разновидностей, названная V2, удваивается намного быстрее обычной РНК вируса Qβ — возможно, потому что она короче. В отличие от РНК Qβ ей не нужно “беспокоиться” о том, чтобы иметь последовательности, кодирующие репликазу. Репликазой ее задарма снабжают экспериментаторы. РНК V2 была использована калифорнийскими исследователями под руководством Лесли Оргела в интересном опыте, где ей были созданы “невыносимые” условия для существования.

К ней в пробирки добавлялся бромистый этидий — яд, который подавляет синтез РНК, выводя из строя “станки”. Оргел и его коллеги начинали работу с небольшими дозами этой отравы. Сперва скорость синтеза упала, однако, проэволюционировав в течение где-то девяти пробирочных “поколений”, возник новый штамм РНК, устойчивый к воздействию яда. Скорость синтеза РНК стала сопоставимой со скоростью синтеза обычной РНК V2 при отсутствии ингибитора. Тогда Оргел с коллегами удвоили концентрацию яда. Как и в прошлый раз, скорость синтеза РНК понизилась, но после десяти или около того пересевов из пробирки в пробирку был получен штамм РНК, нечувствительный даже к этой, более высокой концентрации. Затем концентрацию яда удвоили еще раз. Так, путем последовательных удвоений, удалось вывести штамм РНК, способный к самовоспроизведению при концентрациях бромистого этидия, в десять раз превышающих ту, которая подавляла репликацию исходного предка — РНК V2. Новая, устойчивая РНК была названа V40. Для эволюции V40 из V2 потребовалось около 100 “поколений” пробирок (разумеется, перед каждым переносом в следующую пробирку успевало смениться множество “настоящих” поколений реплицирующейся РНК).

В других своих экспериментах Оргел не добавлял в реакционную смесь фермент. Выяснилось, что и при таких условиях РНК способна самопроизвольно реплицироваться — правда, очень медленно. По-видимому, она может использовать и другие катализаторы, например цинк. И это очень важно, поскольку на самых ранних этапах жизни, когда только появились первые репликаторы, молекулам ферментов, которые могли бы помочь им реплицироваться, неоткуда было взяться. Цинк же там, по всей вероятности, был.

С десяток лет назад влиятельная группа немецких ученых-единомышленников, работающая под руководством Манфреда Эйгена над проблемой возникновения жизни, провела противоположный опыт. Эти экспериментаторы смешали в пробирке репликазу и строительные блоки РНК, но саму РНК не засеяли. Тем не менее определенный тип крупных молекул РНК возник в этой пробирке спонтанно. И точно такая же РНК снова и снова возникала эволюционным путем в независимых аналогичных экспериментах! Тщательная проверка исключила возможность случайного загрязнения пробирки молекулами РНК. Этот результат поразителен, если подумать о том, насколько статистически невероятно, чтобы одна и та же крупная молекула самопроизвольно возникла дважды. Это намного невероятнее, чем случайно напечатать METHINKS IT IS LIKE A WEASEL. Подобно этой фразе в нашей компьютерной модели, получившаяся последовательность РНК создавалась постепенно, путем накапливающей эволюции.

Та РНК, которая возникала в этих экспериментах из раза в раз, имела тот же самый размер и структуру, что и молекулы, полученные Шпигельманом. Но если у Шпигельмана эта РНК эволюционировала путем “дегенерации” из более крупной встречающейся в природе вирусной РНК Qβ, то в опытах группы Эйгена она появлялась почти что из ничего. Эта конкретная последовательность хорошо приспособлена к окружающей среде, образованной пробирками, бесперебойно снабжаемыми готовенькой репликазой. Вот почему накапливающий отбор благоприятствовал конвергенции и привел к одной и той же формуле из двух очень далеких друг от друга начальных точек. Более крупная РНК Qβ хуже приспособлена к существованию в пробирке и лучше — к той окружающей среде, которую обеспечивают клетки E. coli.

Эксперименты, подобные этим, помогают нам прочувствовать полный автоматизм и непроизвольность, присущие естественному отбору. “Станки”, коими являются молекулы репликазы, не “знают”, зачем они производят РНК; эта деятельность — просто побочный эффект их строения. Да и сами молекулы РНК не вырабатывают специально никакой стратегии, как бы им получше удвоиться. Даже если бы они могли думать, нет никаких очевидных причин для того, чтобы разумному существу хотелось делать свои собственные копии. Если бы я знал, как создавать копии самого себя, то не уверен, что предпочел бы это занятие всем прочим. С какой, собственно, стати? Но вопросы мотивировки к молекулам неприменимы. Структура вирусной РНК просто оказалась такой, что клеточные механизмы вынуждены штамповать ее копии. А если где угодно во Вселенной появляется такой объект, который оказывается успешно делающим свои собственные копии, то очевидно, что число копий этого объекта будет непроизвольно возрастать. А кроме того, в связи с тем что эти объекты будут автоматически образовывать ряды поколений и время от времени копироваться с ошибками, благодаря могучему процессу накапливающего отбора более поздние варианты будут иметь тенденцию создавать свои копии “лучше”, чем более ранние. Это крайне просто и механистично. Настолько предсказуемо, что практически неизбежно.

“Успешная” молекула РНК из пробирки обязана успехом какому-то своему собственному, непосредственному качеству — чему-то аналогичному “липучести” из моего гипотетического примера. Однако такие свойства, как “липучесть”, — вещь довольно скучная. Это элементарные свойства самого репликатора, свойства, которые напрямую влияют на его вероятность быть удвоенным. А что если репликатор каким-то образом будет воздействовать на что-нибудь еще, что подействует на что-нибудь еще, что подействует на что-нибудь еще, что… в конечном итоге косвенно повлияет на вероятность того, что данный репликатор будет реплицирован? Вполне можно видеть, что наш основополагающий трюизм, не заслуживающий даже звания аксиомы, по-прежнему остается в силе. Репликаторы, имеющие все необходимое, чтобы реплицироваться, станут преобладать в мире независимо от того, насколько длинной и непрямой является та цепочка причинно-следственных связей, с помощью которой они оказывают влияние на вероятность своей репликации. В той же мере справедливо и то, что мир будет постепенно наполняться звеньями этой причинно-следственной цепочки. Мы сможем видеть эти звенья и изумляться им.

У современных организмов мы все время их видим. Это глаза и кожа, кости и пальцы ног, мозг и инстинкты. Все это инструменты для репликации ДНК. Они обусловлены ДНК в том смысле, что различия в костях, глазах, коже, инстинктах и т. д. обусловлены различиями в ДНК. Они влияют на репликацию породившей их ДНК тем, что влияют на выживание и размножение организмов, которые содержат эту самую ДНК и судьбу которых она вследствие этого разделяет. Получается, что через все эти признаки организмов ДНК оказывает влияние на свое собственное будущее. Можно сказать, что ДНК обладает властью над своим будущим, а организмы вместе со своими органами и повадками — рычаги этой власти.

Говоря о власти, мы подразумеваем любые последствия деятельности репликаторов, влияющие на их будущее, какими бы отдаленными эти последствия ни были. Количество звеньев, ведущих от причины к следствию, роли не играет. Если причина — способный к саморепликации объект, то следствие, пусть даже сколь угодно отдаленное и непрямое, может стать предметом для естественного отбора. Поясню эту общую мысль на конкретном примере с бобрами. Подробности моего рассказа про бобров предположительны, но в целом он наверняка недалек от истины. Никто не проводил исследование развития нервных связей в мозге бобров, но подобные исследования были проведены на других животных, например на червях. Я позаимствую выводы этих исследований и экстраполирую их на бобров, поскольку многим из читателей бобры интереснее и ближе, чем черви.

Мутантный ген бобра — это всего-навсего замена одной буквы в тексте, состоящем из миллиардов букв, замена в одном конкретном гене G. По мере того как бобренок растет и развивается, это изменение копируется во все его клетки вместе со всеми остальными буквами этого текста. В большинстве клеток ген G не считывается — там считываются другие гены, характерные для клеток соответствующих типов. Тем не менее в некоторых клетках развивающегося мозга G считывается и переписывается в виде копий РНК. Эти рабочие копии болтаются во внутриклеточном растворе, пока некоторые из них не наткнутся на специальные машины по производству белка, называемые рибосомами. Рибосомы расшифровывают записанные в РНК рабочие планы и производят новые молекулы белка в соответствии с ними. Эти молекулы белка сворачиваются, принимая строго определенную форму, заданную их аминокислотной последовательностью, которая, в свою очередь, обусловлена кодирующей последовательностью ДНК гена G. Замена буквы, происходящая при мутации гена G, вносит в аминокислотную последовательность, обычно кодируемую этим геном, существенное изменение, влияющее и на ту форму, которую молекула белка приобретает при свертывании.

Машины для производства белка в развивающихся клетках мозга начинают массовый выпуск таких слегка модифицированных белковых молекул. Эти молекулы и сами являются машинами — ферментами, производящими другие вещества, которые тоже входят в состав данной клетки и тоже являются результатом деятельности гена G. Эти продукты его деятельности направляются в мембрану, которая окружает клетку, и принимают участие в процессе образования связей между этой клеткой и соседними клетками. Из-за небольшого искажения в подлиннике инструкции ДНК интенсивность выработки некоторых компонентов мембраны изменилась. А это повлекло за собой изменение того, каким именно образом некоторые из клеток в развивающемся мозге будут соединены друг с другом. В определенной части головного мозга бобра произошла едва заметная модификация монтажной схемы — косвенное и, что ни говори, очень отдаленное последствие изменения в тексте ДНК.

И вот оказывается, что именно эта часть мозга вследствие своего местоположения в общей монтажной схеме принимает участие в строительном поведении нашего бобра. Разумеется, когда бобр строит свою плотину, в этом процессе задействованы многие участки мозга, однако, после того как мутация гена G затрагивает данную конкретную часть общей схемы, это отражается на поведении специфическим образом. А именно заставляет бобра держать голову выше над водой, когда он плывет с зажатым в зубах сучком. Под “выше” имеется в виду выше по сравнению с бобром без такой модификации. Это немного снижает вероятность того, что грязь, прилипшая к сучку, смоется во время плавания. А это увеличивает липкость сучка, что, в свою очередь, увеличивает вероятность того, что, когда бобр засунет сучок в плотину, этот сучок там останется. Это рассуждение будет в большей или меньшей степени применимо ко всем сучьям и бревнам, перемещаемым бобром — носителем данной мутации. Повышенная липкость сучьев будет следствием — опять-таки чрезвычайно косвенным — буквенной замены в тексте ДНК.

Увеличение липкости бревен сообщит плотине дополнительную прочность, сделает ее устойчивее к разрушению. Что, в свою очередь, увеличит размер запруды и сделает хатку, расположенную в центре запруды, более защищенной от хищников. Это повысит вероятность того, что наш бобр благополучно вырастит большее число потомков. Рассматривая всю популяцию бобров целиком, мы увидим, что те бобры, которые обладают таким мутантным геном, в среднем выращивают больше потомства, чем те, у кого этого гена нет. А потомство будет с высокой вероятностью наследовать архивные копии этого же мутантного гена от своих родителей. Следовательно, данная разновидность гена будет с течением поколений становиться все более многочисленной. В конце концов она станет нормой, и называть ее “мутантной” будет неправомерно. Бобровые плотины, если говорить в целом, сделают очередной маленький рывок в сторону усовершенствования.

То, что данная история является гипотетической и может расходиться с реальностью в некоторых подробностях, неважно. Бобровые плотины возникли путем естественного отбора, а значит, то, что происходило на самом деле, вряд ли сильно отличалось от моего рассказа, если не считать частностей, касающихся действия каких-то конкретных механизмов. Выводы, вытекающие из такого взгляда на жизнь, изложены и детально проработаны в моей книге “Расширенный фенотип”, так что я не буду дублировать эти рассуждения здесь. Обратите внимание, что в причинно-следственной цепочке, которая привела от изменения в гене к улучшению выживаемости, было не менее 11 звеньев. В реальной жизни их могло быть даже больше. Все эти звенья, будь то влияние на химию клетки, более отдаленное влияние на соединение клеток мозга друг с другом, еще более отдаленное влияние на поведение или же конечный результат — изменение величины запруды, были, строго говоря, вызваны заменой в ДНК. Даже если бы звеньев было не 11, а 111, это ничего бы не изменило. Любое влияние мутации гена на его способность самореплицироваться естественный отбор сочтет законным. Это совершенно просто и восхитительно непроизвольно и непреднамеренно. Что-то подобное будет почти что неизбежным, стоит только возникнуть основополагающим компонентам накапливающего отбора: репликации, неточности и власти. Но как такое могло произойти? Откуда они взялись на планете Земля до того, как туда пришла жизнь? В следующей главе мы увидим, как можно попытаться ответить на этот непростой вопрос.

Глава 6

Происхождение и чудо

Случай, удача, совпадение, чудо. Одной из основных тем этой главы будут чудеса и то, что мы подразумеваем под ними. Я намерен утверждать, что те события, которые мы обычно называем чудесными, не сверхъестественны, а лишь являются частью спектра более или менее невероятных естественных событий. Иначе говоря, чудеса, если они и бывают, представляют собой не что иное, как поразительное стечение обстоятельств. Естественные и сверхъестественные события — это не те категории, которые можно было бы четко разграничить и противопоставить друг другу.

Существуют такие возможные события, ожидать которых не имеет смысла — столь они невероятны. Но мы не можем быть в этом уверены, пока не произведем необходимых расчетов. А чтобы произвести эти расчеты, нам необходимо знать, сколько времени или, говоря шире, сколько попыток есть у данного события на то, чтобы случиться. При бесконечном количестве времени или бесконечном числе попыток произойти может все что угодно. Ставшие притчей во языцех огромные числа, которыми снабжает нас астрономия, и огромные промежутки времени, характерные для геологии, объединяясь, переворачивают с ног на голову наши повседневные представления о том, что возможно, а что нет. Подкреплять эту мысль я собираюсь при помощи конкретного примера, который станет еще одной главной темой настоящей главы. Речь идет о проблеме возникновения жизни на Земле. Для большей ясности аргументации я сосредоточусь только на одной, произвольно выбранной теории, хоть и любая другая из современных теорий происхождения жизни тоже вполне сгодилась бы.

В своих объяснениях мы вправе допускать некую долю случайности, но не слишком большую. Весь вопрос в том, насколько небольшую. Безбрежность геологического времени позволяет нам делать более невероятные допущения, чем те, что были бы признаны удовлетворительными в суде, но, так или иначе, границы есть. Ключевым элементом всех современных объяснений жизни является накапливающий отбор. Он объединяет ряд допустимых случайных событий в такую неслучайную последовательность, конечный результат которой создает впечатление очень большой удачи — слишком невероятной, чтобы произойти благодаря одной лишь случайности, даже если бы время, отведенное для этого, превышало нынешний возраст Вселенной в миллионы раз. Накапливающий отбор — это разгадка, но он должен был как-то начаться, и нам никуда не деться от необходимости постулировать одноступенчатое случайное событие, стоящее у его истоков.

А этот необходимый начальный шаг был труден, потому что в нем — по крайней мере на первый взгляд — заложено противоречие. Для осуществления известных нам процессов репликации требуется участие сложных механизмов. В присутствии необходимых “станков”, молекул репликазы, цепочки РНК будут эволюционировать и эволюция их будет из раза в раз приходить к одной и той же конечной точке — к результату, “вероятность” которого может показаться нам исчезающе малой, пока мы не задумаемся о возможностях накапливающего отбора. Но, чтобы накапливающий отбор начался, ему нужно помочь. Он не начнется, если его не обеспечить катализатором вроде молекулярных “станков” из предыдущей главы. Но подобные катализаторы вряд ли могут возникать спонтанно — разве что при участии других молекул РНК. ДНК реплицируется на сложнейшей внутриклеточной аппаратуре, записанные слова реплицируются на ксероксе, но ни в том ни в другом случае без вспомогательных механизмов репликация не пойдет. Ксерокс может скопировать схему своего устройства, но вот возникнуть спонтанно не может. Биоморфы без труда реплицируются в той окружающей среде, которую им обеспечивает соответствующая компьютерная программа, но сами они не способны ни написать для себя такую программу, ни смастерить компьютер, чтобы запустить ее. Теория слепого часовщика необычайно могущественна, когда нам позволено принимать репликацию, а следовательно, и накапливающий отбор как данность. Но если для репликации необходима сложная аппаратура, тогда мы оказываемся в затруднительном положении, поскольку единственный известный нам путь возникновения сложной аппаратуры — это в конечном счете накапливающий отбор.

У современной клеточной машинерии — аппарата репликации ДНК и синтеза белка — налицо все признаки высокоразвитой, тщательно разработанной техники. Мы уже видели, с какой ошеломляющей точностью она способна хранить данные. На своем миниатюрном уровне она отличается той же изощренностью строения, что и человеческий глаз среди макроскопических объектов. Любой, кто даст себе труд подумать, согласится с тем, что возникновение столь сложного механизма, каким является человеческий глаз, путем одноступенчатого отбора невозможно. К сожалению, то же самое, вероятно, справедливо и по отношению к мельчайшим деталям внутриклеточной аппаратуры, при помощи которой самовоспроизводится ДНК, и это касается не только клеток таких высокоорганизованных существ, как мы или амебы, но и более примитивно устроенных бактерий и сине-зеленых водорослей (или, по современным представлениям, цианобактерий).

Итак, накапливающий отбор может порождать сложность, в то время как одноступенчатый отбор на это не способен. Но накапливающий отбор не может начать свою работу без наличия некоего базового комплекта механизмов репликации и при отсутствии у репликаторов “рычагов власти”, а известные нам механизмы репликации столь сложны, что никак не могли возникнуть иначе, кроме как путем накапливающего отбора! Некоторые люди видят тут главный изъян всей теории слепого часовщика. Им это кажется окончательным аргументом в пользу существования первоначального проектировщика — отнюдь не слепого, а, напротив, дальновидного сверхъестественного часовщика. Возможно, говорят они, Создатель и не следит изо дня в день за ходом эволюционных событий; возможно, он не проектировал ни волка, ни ягненка, не создавал деревьев, но он должен был наделить репликаторы властью, соорудив самый первый аппарат для репликации — ту исходную систему из ДНК и белков, которая делает возможным процесс накапливающего отбора — а следовательно, и эволюцию.

Аргумент этот откровенно беспомощен, причем нетрудно увидеть, что он сам себя же и опровергает. Организованная сложность — вот то, с объяснением чего у нас имеется затруднение. Если бы только мы могли постулировать без доказательств существование организованной сложности, пусть даже всего лишь белковой машины для репликации ДНК, то объяснить с ее помощью возникновение еще более сложных объектов нам было бы относительно легко. Об этом-то, собственно, и идет речь на протяжении почти всей книги. Но разумеется, Творец, способный выдумать нечто столь сложное, как белковый аппарат репликации ДНК, должен быть сам как минимум не менее сложен. А уж если предполагать наличие у него таких высокотехнологичных дополнительных функций, как выслушивание молитв и отпущение грехов, он должен быть устроен еще сложнее. Объяснять происхождение репликации ДНК при помощи сверхъестественного Создателя — это не объяснить ровным счетом ничего, ибо вопрос о происхождении самого Создателя останется открытым. Вы будете вынуждены сказать что-нибудь вроде того, что “Бог был всегда”, но если вас устраивают такие легкие лазейки, то с тем же успехом вы могли бы сказать, что и “ДНК была всегда” или “жизнь была всегда”, и на том успокоиться.

Чем дальше мы уйдем от чудес, от событий крайне маловероятных, от фантастических совпадений и от крупных удач, чем подробнее нам удастся представить каждую большую случайность в виде ряда небольших случайностей, тем более убедительными для рационально мыслящих людей будут наши объяснения. Но в этой главе мы задаемся вопросом, насколько невероятное и чудесное единичное событие мы вправе допустить. Каким может быть самое большое чистейшее, абсолютнейшее совпадение, чудесная, беспримесная случайность, которая сошла бы нам с рук в наших умозаключениях и все еще позволяла бы дать удовлетворительное объяснение феномена жизни? Для того чтобы обезьяна смогла случайно напечатать METHINKS IT IS LIKE A WEASEL, требуется очень большая удача, которая, однако же, вполне измерима. Мы рассчитали, что вероятность такого события составляет где-то 1 к 10 тыс. миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов, то есть к 10^40. Никто не в состоянии по-настоящему прочувствовать или представить себе столь большое число, и этот уровень вероятности мы просто приравниваем к невозможности. Но, пусть такие значения и непостижимы для нашего разума, это совершенно не повод в ужасе бежать от них. Возможно, число 10^40 очень велико, но мы по-прежнему можем записать его и использовать в вычислениях. В конце концов, бывают числа и больше — например, 10^46. И оно не просто больше: чтобы получить 10^46, надо взять миллион раз по 10^40. А что если мы каким-то образом соберем стадо из 10^46 обезьян и каждой выдадим по клавиатуре? Ну что ж, тогда одна из них торжественно выстучит METHINKS IT IS LIKE A WEASEL, а еще какая-нибудь почти наверняка наберет I THINK THEREFORE I AM[5]. Проблема тут, разумеется, в том, что нам неоткуда взять столько обезьян. Даже если всю материю во Вселенной обратить в обезьянью плоть, этого все равно будет недостаточно. Обезьяна, печатающая METHINKS IT IS LIKE A WEASEL, — это количественно слишком большое чудо, оно измеримо слишком велико, чтобы можно было допускать его возможность в теориях, относящихся к реальному миру. Но, чтобы это выяснить, мы должны были сесть и произвести необходимые расчеты.

Стало быть, существуют такие уровни чистого везения, которые не только недоступны жалкому человеческому воображению, но и непомерны с точки зрения наших бесстрастных вычислений, касающихся происхождения жизни. Но я повторяю свой вопрос: насколько большую степень удачи, какую долю волшебства нам все-таки позволительно допустить? Давайте не будем уклоняться от ответа на том лишь основании, что придется иметь дело с большими числами. Вопрос этот совершенно правомерен, и мы в состоянии как минимум назвать все то, что нам необходимо знать, чтобы рассчитать ответ.

И вот вам одно поразительное соображение. Этот ответ на наш вопрос, насколько может быть велика доля допустимой случайности, зависит от того, является наша планета единственной обитаемой или же жизнь во Вселенной — обычное дело. Единственное, что мы знаем наверняка, — это то, что жизнь смогла возникнуть однажды здесь, на этой планете. Но мы не имеем ни малейшего понятия о том, есть ли жизнь где-нибудь еще. Вполне возможно, что и нет. Некоторые люди вычислили, что жизнь должна быть и в других уголках Вселенной. Они исходили из следующих рассуждений (порочность которых я сейчас раскрою). Вероятно, во Вселенной существует по меньшей мере 10^20 (то есть 100 миллиардов миллиардов) планет, более-менее подходящих для возникновения жизни. Нам известно, что здесь жизнь возникла, а значит, это не так уж невероятно. Следовательно, хотя бы на некоторых из миллиардов миллиардов других подобных планет жизнь тоже должна быть, это практически неизбежно.

Изъян подобной аргументации кроется в том умозаключении, что поскольку жизнь возникла здесь, значит, это не может быть такой уж чудовищной случайностью. Обратите внимание: данный вывод содержит в себе допущение, что все происходящее на Земле с большой вероятностью может произойти и еще где-нибудь во Вселенной, а это, собственно, и есть то, что мы пытаемся выяснить. Иными словами, такой подход к статистике — “жизнь должна быть и в других точках Вселенной, потому что она есть здесь” — использует в качестве одной из исходных посылок именно то, что собирается доказывать. Из этого совершенно не следует, что вывод о существовании жизни в других точках Вселенной непременно ошибочен. Лично я почти уверен в его правильности. Но данный конкретный аргумент в его пользу — это просто-напросто не аргумент, а всего лишь предположение.

Давайте-ка обсуждения ради попробуем встать на противоположную точку зрения — что жизнь возникла за все время лишь однажды, и было это здесь, на Земле. Есть соблазн восстать против этого предположения на основаниях чисто эмоциональных: нет ли в такой позиции чего-то ужасающе средневекового? Не напоминает ли это те времена, когда церковь учила нас, будто Земля — центр Вселенной, а звезды — всего лишь крохотные просвечивающие отверстия в небесном своде, сделанные для нашего развлечения (или, что даже еще более высокомерно, будто звезды совершают свой путь по небу для того, чтобы оказывать астрологическое влияние на наши маленькие жизни)? Какая самонадеянность — считать свою захолустную планету (во Вселенной, где их миллиарды миллиардов), свою захолустную солнечную систему и свою захолустную галактику единственными отмеченными печатью жизни! Почему, скажите на милость, такой чести должна была удостоиться именно наша планета?

Искренне прошу меня простить, поскольку я чрезвычайно рад, что мы ушли от средневековой религиозной узколобости, а к современным астрологам отношусь с презрением, но, боюсь, что все рассуждения о “захолустности” из предыдущего абзаца являются пустыми разглагольствованиями и не более того. Совершенно не исключено, что наша захолустная планета в буквальном смысле единственная, где когда-либо возникала жизнь. Дело в том, что если вдруг действительно на свете существует только одна планета с жизнью, то это неизбежно должна быть наша планета — по той очень веской причине, что именно “мы” обсуждаем сейчас этот вопрос! Если происхождение жизни — событие и вправду настолько невероятное, что имело место всего однажды, значит, это было именно на нашей планете. Получается, что говорить о высокой вероятности зарождения жизни на других планетах, исходя из факта наличия жизни на Земле, неправомерно. Такие аргументы — палка о двух концах. Мы не можем даже приступить к ответу на вопрос, сколько во Вселенной обитаемых планет, покуда не найдем какие-то независимые аргументы касательно того, насколько в принципе легко может возникать жизнь.

Но мы начинали с другого вопроса. Мы интересовались, какую долю везения можно допустить в теории о происхождении жизни на Земле, и я сказал, что ответ здесь зависит от того, является жизнь уникальным явлением или же она зарождалась во Вселенной многократно. Давайте начнем с того, что придумаем какое-нибудь название для вероятности появления жизни на случайно выбранной планете, сколь бы низкой эта вероятность ни была. Назовем ее, к примеру, ВСЗ — вероятность самопроизвольного зарождения. Если мы вооружимся пособиями по химии, станем пропускать электрические разряды сквозь смеси предполагаемых атмосферных газов и вычислять вероятность спонтанного возникновения реплицирующихся молекул в атмосфере типичной планеты, это и будет выяснением ВСЗ. Предположим, что даже по самым благоприятным нашим прогнозам ВСЗ окажется крайне маленькой — например, составит один к миллиарду. Очевидно, что нечего и надеяться на то, чтобы воспроизвести такую фантастическую случайность, такое чудо в лабораторном опыте. Однако если мы исходим из возможности, что жизнь во Вселенной возникала лишь однажды (а мы имеем полное право занять такую позицию, хотя бы в дидактических целях), то это означает, что мы разрешаем себе допускать очень большую степень удачи, поскольку во Вселенной есть множество планет, на которых жизнь могла бы возникнуть. Согласно одной из оценок, на свете есть 100 миллиардов миллиардов планет, а это в 100 млрд раз больше, чем шансы против возникновения жизни в той весьма скромной оценке ВСЗ, которую мы сделали. Подводя итог нашим рассуждениям, можно сказать, что максимально допустимое количество удачи для правдоподобной теории возникновения жизни должно составлять 1 к N, где N — число подходящих планет во Вселенной. Очень многое скрывается за этим словом “подходящих”, но все же давайте считать вероятность 1 к 100 миллиардам миллиардов максимальной верхней границей той степени случайности, которую нам позволяет допустить подобная аргументация.

Вообразите, что это означает. Мы приходим к химику и говорим ему: доставай свои справочники и свой калькулятор, заточи свой карандаш и заостри свой ум, заполни свою голову формулами, а колбы — метаном, аммиаком, водородом, двуокисью углерода и всеми остальными газами, какие могут найтись на первозданной необитаемой планете. Нагрей эту смесь, пронзи ее разрядами молний, а свой мозг — разрядами вдохновения. Пусти в дело все свои хитроумные химические методы и дай нам наилучшую химическую оценку вероятности спонтанного возникновения самореплицирующейся молекулы на среднестатистической планете. Или, если сформулировать вопрос иначе: как долго придется ждать, преж де чем случайные химические события, беспорядочные соударения атомов и молекул приведут к появлению такой молекулы, которая сможет воспроизводить сама себя?

Химики не знают ответа на этот вопрос. Большинство современных химиков, вероятно, сказали бы, что по меркам человеческой жизни ждать пришлось бы долго, но, возможно, не так уж и долго, если судить по космологическим меркам. Исходя из геологической истории нашей планеты можно предположить, что потребуется где-то миллиард лет — или, как сейчас стало принято говорить, один эон, — приблизительно столько времени прошло между возникновением Земли 4,5 млрд лет назад и появлением первых ископаемых организмов. Однако прелесть нашего аргумента “от числа планет” состоит в том, что даже если химик скажет нам, что потребуется “чудо”, которого придется ждать миллиард миллиардов лет — намного дольше, чем существует Вселенная, — то и такой вердикт ничуть не смутит нас. Ведь вполне возможно, что на свете больше миллиарда миллиардов подходящих планет. Если каждая из них существует так же долго, как и Земля, значит, мы располагаем миллиардом миллиардов миллиардов плането-лет. Этого более чем достаточно! При помощи простого умножения чудо превращается в практическую возможность.

Во всей этой аргументации скрыто одно допущение. То есть на самом деле их там множество, но мне бы хотелось поговорить конкретно об одном. Оно состоит в том, что если только жизнь (то есть репликаторы и накапливающий отбор) в принципе возникает, то она всегда доходит до той точки, когда у созданий, порожденных ею, оказывается достаточно интеллекта, чтобы рассуждать о собственном происхождении. В противном случае рассчитанная нами допустимая доля случайности должна будет закономерно уменьшиться. А если точнее, минимальная вероятность зарождения жизни на отдельно взятой планете будет составлять единицу к общему числу всех имеющихся во Вселенной подходящих планет, поделенному на вероятность того, что жизнь, начавшись, приведет к возникновению разума, способного задаваться вопросами о том, как он возник.

Тот факт, что наличие “разума, способного задаваться вопросами о том, как он возник” имеет какое-то отношение к делу, может показаться несколько странным. Чтобы понять, почему это действительно важно, давайте пойдем от противного. Представьте себе, будто возникновение жизни — событие вполне возможное, а вот последующая эволюция интеллекта крайне маловероятна и требует необычайного везения. Пускай возникновение разума будет настолько невероятным событием, что произошло оно лишь на одной планете во Вселенной, хотя жизнь при этом возникла на многих. А зная, что мы достаточно умны для того, чтобы обсуждать данную тему, мы знаем и то, что в таком случае этой единственной планетой должна быть Земля. Теперь давайте предположим, что и возникновение жизни, и возникновение разума — события чрезвычайно маловероятные. Тогда вероятность появления такой планеты, как Земля, которой повезло дважды, будет равна произведению двух малых вероятностей, то есть еще намного меньше, чем каждая из них в отдельности.

Это как если бы на создание теории о нашем возникновении нам была выделена некая порция постулируемой удачи. Максимальный размер этой порции соответствует числу подходящих планет во Вселенной. Имея эту отпущенную нам порцию случайности, мы можем “тратить” ее в ходе своих рассуждений как некий ограниченный ресурс. Если мы израсходуем почти всю отведенную нам дозу на зарождение жизни как таковой, тогда в последующих разделах своей теории, касающихся, к примеру, эволюции мозга и интеллекта, мы будем вправе допустить только очень малую долю случайности. Если же на теорию о возникновении жизни мы потратим не все, тогда у нас останется кое-что и для теорий о дальнейшей эволюции, которая шла уже после того, как накапливающий отбор взялся за дело. Если же мы хотим бóльшую часть выделенной нам удачи израсходовать на теорию о происхождении разума, тогда на теорию о возникновении жизни у нас мало что останется: нам придется придумывать какую-то такую теорию, в которой зарождение жизни будет событием практически неизбежным. Ну а если для обоих этих этапов нашей теории потребуется меньше случайности, чем нам позволено допустить, тогда мы можем найти излишкам иное применение и предположить существование жизни где-нибудь еще во Вселенной.

Мое субъективное ощущение таково, что, стоит лишь накапливающему отбору заработать как следует, дальше — для последующей эволюции жизни и интеллекта — нам потребуется относительно малая доля удачи. Накапливающий отбор, если он уже начался, представляется мне силой достаточно могущественной, чтобы возникновение разумной жизни стало если не неизбежным, то очень вероятным. Это означает, что мы можем, если захотим, практически всю отведенную нам порцию допускаемого везения потратить одним махом — на теорию о зарождении на планете жизни. Следовательно, шансы, которые имеются в нашем распоряжении, если мы только захотим ими воспользоваться, составляют 1 к 100 миллиардам миллиардов (или к любому другому количеству подходящих планет, сколько их есть по нашему мнению). Это максимальное количество случайности, какое мы вправе использовать в своей теории. Допустим, к примеру, мы решим предположить, будто жизнь зародилась вследствие спонтанного случайного возникновения ДНК и всех необходимых для ее репликации белковых механизмов. Что ж, сколь бы экстравагантной ни была эта теория, мы можем позволить себе подобную роскошь при условии, что шансы такого шального совпадения хоть сколько-нибудь больше, чем единица к 100 миллиардам миллиардов.

Может показаться, что это щедро. Вполне возможно, что данного допущения с запасом хватит на спонтанное возникновение ДНК или РНК. Но этого и близко не достаточно для того, чтобы мы могли совершенно обойтись без накапливающего отбора в своих теориях. Шансы на формирование хорошо соответствующего своим целям организма, который может летать как стриж, или плавать как дельфин, или видеть как орел путем чистой удачи — одноступенчатого отбора, — неизмеримо меньше, чем единица к числу не то что планет, но атомов во всей Вселенной! Нет, сомневаться не приходится, в наших объяснениях живой природы нам никуда не деться от изрядной доли накапливающего отбора.

Но, хотя в своих теориях о происхождении жизни мы и имеем полное право распоряжаться огромным количеством везения — возможно, порядка единицы к 100 миллиардам миллиардов, — подозреваю, что на самом деле нам понадобится всего лишь крохотный кусочек от этой причитающейся нам порции. Зарождение жизни на отдельно взятой планете может быть событием действительно крайне маловероятным как с точки зрения нашей повседневной жизни, так и по меркам химической лаборатории и все же при этом достаточно вероятным, чтобы случиться не единожды, но многократно в различных уголках Вселенной. Давайте оставим наши статистические аргументы, основывающиеся на общем числе планет, на крайний случай. В конце этой главы я приду к парадоксальному выводу, что, возможно, необходимо, чтобы та теория, которую мы ищем, казалась неправдоподобной и даже сверхъестественной с позиции наших субъективных умозаключений (учитывая то, каким образом мы эти умозаключения делаем). Но тем не менее по-прежнему имеет смысл попробовать поискать теорию происхождения жизни с наименьшим уровнем невероятности. Раз теория спонтанного возникновения ДНК вместе со всем своим копировальным аппаратом столь немыслима, что вынуждает нас считать жизнь явлением крайне редким, а возможно, даже и уникальным, характерным только для Земли, значит, первым делом стоит попытаться найти более правдоподобную теорию. Так что же, можем мы поспекулировать насчет более-менее вероятных возможностей, которые могли бы положить начало процессу накапливающего отбора?

Слово “спекулировать” имеет пренебрежительный оттенок, но в данном случае он совершенно неуместен. Ни на что иное, кроме спекуляций, мы просто не можем рассчитывать, ведь речь идет о событиях, которые имели место мало того что 4 млрд лет назад, так еще и в мире, радикально не похожем на наш. Например, в тогдашней атмосфере почти наверняка отсутствовал несвязанный кислород. Но, хотя химия мира могла измениться, законы химии остались прежними (на то они и законы), и современные химики знакомы с ними достаточно хорошо, чтобы позволить себе кое-какие компетентные спекуляции, правдоподобие которых будет подвергнуто строгой проверке на соответствие этим законам. Тут и речи нет о безудержных и безответственных спекуляциях, когда буйство фантазии ничем не ограничено, как это бывает с такими неубедительными средствами из области космической фантастики, как “гипердвигатели”, “деформаторы времени” и “двигатели на бесконечной невероятности”. Большинство возможных спекуляций, касающихся возникновения жизни, вступят в конфликт с законами химии и будут отринуты, даже если в полную силу использовать наш запасной статистический аргумент о количестве планет. Таким образом, осторожные, избирательные спекуляции могут оказаться полезным делом. Но, чтобы ими заниматься, необходимо быть химиком.

Я биолог, а не химик и во всей этой арифметике полагаюсь на химиков. У каждого из них есть своя излюбленная теория, и недостатка в этих теориях не наблюдается. Я мог бы попытаться беспристрастно изложить вам их все. Именно так следовало бы поступить, пиши я учебник для студентов. Но эта книга — не учебник. Основная мысль “Слепого часовщика” состоит в том, что для объяснения жизни, так же как и всех прочих явлений во Вселенной, нам нет необходимости предполагать наличие того, кто ее создал. Здесь мы выясняем, какой тип решений следует искать для того типа задач, что стоят перед нами. И я думаю, что для более наглядного ответа на этот вопрос лучше будет не рассматривать множество отдельных теорий, а сосредоточиться на одной из них, взяв ее в качестве примера такого решения, какое в принципе могло бы быть у нашей основной задачи о том, откуда берет начало накапливающий отбор.

Итак, какую же теорию мне взять в качестве показательного примера? В большинстве учебников явное предпочтение отдается семейству теорий об органическом “первичном бульоне”. По-видимому, до возникновения жизни земная атмосфера была похожа на атмосферу тех планет, которые и теперь безжизненны. В ней не было кислорода, зато водород и водяные пары имелись в изобилии, также там был углекислый газ, а еще, по всей вероятности, некоторое количество аммиака, метана и других простых органических газов. Химики знали, что в подобной бескислородной атмосфере возникают благодатные условия для спонтанного синтеза органических соединений, и предприняли попытку воссоздать в колбе миниатюрную модель той обстановки, что была на молодой Земле. Через такие колбы они пропускали разряды, имитирующие молнии, и ультрафиолетовые лучи, которые до появления экранирующего их защитного озонового слоя должны были быть намного интенсивнее, чем теперь. Результаты оказались захватывающими. В колбах самопроизвольно образовывались органические молекулы, в том числе и такие, которые обычно встречаются только в составе живых организмов. Ни ДНК, ни РНК там не появилось, однако строительные блоки для этих крупных молекул, называемые пуринами и пиримидинами, возникали. Обнаруживались там и аминокислоты — строительные блоки для белков. Недостающее звено подобных теорий — все то же начало процесса репликации. Пока что не удавалось заставить эти строительные блоки объединиться в самокопирующуюся цепочку вроде молекулы РНК[6]. Возможно, в один прекрасный день удастся.

Но в любом случае теория первичного бульона — не та, которую я выбрал в качестве иллюстрации для решений, какие нам следует искать. Я уже использовал ее в своей первой книге “Эгоистичный ген”, а здесь предпочел бы опробовать несколько менее модную (хотя в последнее время и начавшую завоевывать признание) теорию, чьи шансы оказаться верной, как я думаю, по меньшей мере не исключены. Ее дерзость притягивает, и на ее примере хорошо можно рассмотреть те свойства, которыми должна обладать любая убедительная теория происхождения жизни. Речь идет о теории “неорганических минералов”, впервые выдвинутой 20 лет назад химиком из Глазго Грэмом Кернсом-Смитом и с тех пор изложенной и разработанной им в трех книгах, последняя из которых, “Семь подсказок о возникновении жизни”, представляет проблему возникновения жизни как головоломку, достойную Шерлока Холмса.

Согласно точке зрения Кернса-Смита, аппарат ДНК/белок появился относительно недавно — возможно, не ранее 3 млрд лет назад. До этого же накапливающий отбор в течение многих поколений имел дело с совершенно иными реплицирующимися объектами. Однажды возникнув, ДНК проявила себя настолько более эффективным репликатором, оказывающим настолько большее влияние на копирование самой себя, что исходная репликативная система, породившая ее, осталась за бортом и была забыта. В соответствии с таким взглядом современный аппарат воспроизводства ДНК — это выскочка, недавний узурпатор, перехвативший роль основного репликатора у более раннего и топорного предшественника. Возможно, такая “смена власти” происходила даже многократно, но самый первый механизм репликации должен был быть достаточно прост, чтобы возникнуть тем путем, которому я дал название “одноступенчатый отбор”.

Химики разделяют свой предмет на две основные отрасли: органическую и неорганическую. Органическая химия — это химия одного элемента, углерода. Неорганическая химия — все остальное. Углерод действительно важен и заслуживает того, чтобы ему была посвящена особая отрасль химии, отчасти потому, что на нем основывается химия всего живого, а отчасти потому, что те же самые свойства углерода, которые делают его пригодным для жизни, делают его востребованным и в промышленности, например в производстве пластмасс. Главное свойство атомов углерода, делающее их столь подходящими как для жизни, так и для промышленного синтеза, — это их способность образовывать, объединяясь друг с другом, очень крупные молекулы с неограниченным многообразием форм. Еще один элемент, обладающий похожими свойствами, — это кремний. И хотя химия нашей нынешней земной жизни вся насквозь углеродная, в других частях Вселенной дело, возможно, обстоит и не так. Возможно, не всегда оно обстояло так и на нашей планете. Кернс-Смит считает, что первоначально жизнь на Земле опиралась на самовоспроизводящиеся неорганические кристаллы типа силикатов. Если он прав, то органические репликаторы — а в конечном итоге ДНК — должны были затем получить эту роль по наследству или же узурпировать ее.

Он приводит и некоторые аргументы в пользу принципиальной возможности подобного “перехвата”. Например, каменная арка — это устойчивая структура, способная даже безо всякого цемента простоять в течение многих лет. Создать сложную структуру эволюционным путем — это все равно что построить арку без скрепляющего раствора, когда вам не разрешено класть более одного камня за раз. Наивному уму такая задача покажется невыполнимой. Арка стоит, коль скоро все камни до единого на месте, но промежуточные стадии будут неустойчивы. Построить арку, однако, довольно просто — при условии что можно не только добавлять камни, но и удалять их. Для начала следует свалить камни в плотную груду и строить арку поверх этого прочного основания. Затем, когда вся арка будет сооружена, а необходимый для ее устойчивости замковый камень водружен на ее вершину, осторожно уберем камни-подпорки, и, если нам немножко повезет, арка останется стоять. Стоунхендж кажется необъяснимым до тех пор, пока мы не сообразим, что его строители использовали какие-то подмости или, возможно, земляные пандусы, которых там больше нет. Мы видим лишь конечный результат, а об исчезнувших вспомогательных конструкциях вынуждены догадываться. Точно так же ДНК и белок — это две опоры устойчивой и изящной арки, которая готова существовать сколь угодно долго, коль скоро ее детали уже оказались все одновременно на своих местах. Трудно себе представить, как она могла возникнуть постепенно, без каких-то заранее подготовленных подмостей, которые затем полностью исчезли. Сами эти подмости тоже наверняка возникли в ходе накапливающего отбора, о природе которого мы можем теперь только гадать. Но он непременно должен был иметь дело с некими реплицирующимися объектами, обладавшими властью над собственным будущим.

Кернс-Смит предполагает, что первоначальные репликаторы представляли собой неорганические кристаллы наподобие тех, что встречаются в различных глинах и илах. Кристалл — это просто-напросто большое упорядоченное объединение атомов или молекул в твердом агрегатном состоянии. Благодаря своим свойствам, которые мы можем представить себе как их “форму”, атомы и небольшие молекулы имеют тенденцию укладываться друг относительно друга строго определенным образом. Они ведут себя, как если бы им “хотелось” встать в общий ряд так, а не иначе, но эта иллюзия воли — не более чем случайное следствие их свойств. Их “любимым” способом пристраиваться друг к другу диктуется и форма кристалла в целом. Это означает, что даже в таком крупном кристалле, как алмаз, каждая отдельно взятая часть организована в точности так же, как и любая другая, не считая возможных трещин. Если бы мы смогли уменьшиться до атомных габаритов, то увидели бы там бесконечные ряды атомов, уходящие за горизонт ровными линиями, — длинные коридоры постоянно повторяющейся геометрической формы.

Ну, поскольку мы интересуемся репликацией, то перво-наперво следует разобраться, могут ли кристаллы воспроизводить свою структуру. Кристаллы образованы несметным числом атомных слоев, каждый из которых надстраивается над предыдущим. Атомы (или ионы — разница в данном случае непринципиальна) свободно плавают в растворе, но, если им приходится вдруг натолкнуться на кристалл, имеют тенденцию оставаться на его поверхности. Раствор поваренной соли содержит ионы натрия и хлорид-ионы, которые болтаются в нем более-менее хаотично. А кристалл поваренной соли — это упорядоченная структура, где ионы натрия и хлора плотно уложены под прямыми углами друг к другу. Когда плавающим в воде ионам случается столкнуться с твердой поверхностью кристалла, они склонны на ней закрепиться. И они всегда встают в то самое положение, которое требуется, чтобы новый слой кристалла стал точным повторением предыдущего. Получается, что, однажды возникнув, кристалл растет, и его новые слои копируют своих предшественников.

Иногда кристаллы начинают образовываться в растворе самопроизвольно. В других случаях им нужна затравка — это могут быть как частички пыли, так и маленькие кристаллы, попавшие извне. Кернс-Смит предлагает нам проделать следующий опыт. Растворите большое количество гипосульфита — обычного фотографического закрепителя — в очень горячей воде. Затем остудите раствор, соблюдая меры предосторожности против случайного попадания пыли. Теперь наш раствор перенасыщен, он готов образовывать кристаллы и только того и ждет, но у него нет затравки. Привожу отрывок из “Семи подсказок о возникновении жизни” Кернса-Смита:

Осторожно снимите с мензурки крышку, бросьте на поверхность раствора крошечный кристалл гипосульфита и с изумлением наблюдайте за происходящим. Кристалл будет увеличиваться у вас на глазах, время от времени разваливаясь на куски, которые тоже мгновенно пустятся в рост… Вскоре ваша мензурка окажется битком набитой кристаллами, некоторые из которых будут достигать нескольких сантиметров в длину. Через несколько минут все прекратится. Магический раствор потеряет свою силу; впрочем, если вы хотите повторить шоу, просто снова разогрейте и охладите мензурку… Перенасыщенным называют такой раствор, в котором растворено больше, чем он в состоянии вместить… Охлажденный перенасыщенный раствор почти в буквальном смысле не знал, что делать. Ему следовало “сообщить” это, добавив кусочек кристалла, состоящего из точно таких же частиц (в количестве многих миллиардов), уже уложенных характерным для кристаллов гипосульфита образом. Раствор нужно было “засеять”.

Некоторые химические вещества способны кристаллизоваться двумя различными способами. К примеру, и графит, и алмаз — это кристаллы, состоящие из чистого углерода. Атомы в них идентичны. Два этих вещества отличаются друг от друга только геометрией укладки углеродных атомов. В случае алмаза атомы образуют тетраэдрическую конфигурацию, отличающуюся крайней стабильностью. Вот почему алмазы такие прочные. А в графите те же атомы углерода организованы в плоские шестиугольники, наложенные друг на друга. Между собой эти слои связаны слабо, благодаря чему графит скользок на ощупь и находит применение в качестве смазочного материала. К сожалению, вы не можете выкристаллизовывать алмазы из раствора, как гипосульфит. Будь иначе, вы были бы богаты; впрочем, по здравом размышлении, не были бы — ведь тогда любой дурак мог бы сделать то же самое.

Теперь представьте себе, что у нас есть перенасыщенный раствор некоего вещества, которое, подобно гипосульфиту, жаждет выпасть в осадок и, подобно углероду, может кристаллизоваться двумя различными способами. Первый способ, когда атомы, как в графите, располагаются слоями, приводит к появлению мелких и плоских кристаллов, в то время как, будучи уложены вторым способом, те же атомы дают начало кристаллам объемным, похожим на алмазы. И вот мы бросаем в наш перенасыщенный раствор два крошечных кристалла — один плоский, а другой объемный — одновременно. Рассказать о том, что будет дальше, можно, слегка дополнив описание опыта с гипосульфитом, взятое у Кернса-Смита. Вы с изумлением наблюдаете за происходящим. Оба ваших кристалла увеличиваются у вас на глазах; время от времени они разваливаются на куски, которые тоже мгновенно пускаются в рост. Плоские кристаллы дадут начало популяции плоских кристаллов, а объемные кристаллы — популяции объемных кристаллов. Если один тип кристаллов имеет обыкновение быстрее расти и чаще разламываться, чем другой, то перед нами возникнет простейшая разновидность естественного отбора. Но, чтобы этот процесс мог дать начало эволюционным изменениям, не хватает одного существенного ингредиента. Этот ингредиент — наследственная изменчивость или что-то ей аналогичное. Вместо кристаллов всего лишь двух различных типов у нас должен быть целый спектр подвариантов, которые образуют ряды повторяющих друг друга поколений и иногда “мутируют”, давая начало новым формам. Есть ли у настоящих кристаллов что-нибудь эквивалентное наследственной передаче мутаций?

Глина и камни состоят из крошечных кристаллов. На нашей планете они встречаются в изобилии, и вероятно, так было всегда. Рассматривая поверхность некоторых образцов глины и других минералов в сканирующем электронном микроскопе, можно стать свидетелем завораживающего и прекрасного зрелища. Растущие кристаллы выглядят как клумбы цветков или кактусов, как россыпи розовых лепестков или как миниатюрные спирали, напоминающие поперечные срезы растений-суккулентов. Тонкие органные трубы; сложные угловатые структуры — будто микроскопические оригами из хрусталя; змеевидные образования, похожие на выбросы дождевых червей или на выдавленную из тюбика зубную пасту… А если добавить увеличение, то упорядоченность рисунка станет еще более поразительной. На том уровне разрешения, когда уже видно местоположение отдельных атомов, поверхность кристалла выглядит организованной так же регулярно, как кусок твида с узором елочкой. Однако — и это очень важный момент — у него бывают дефекты. Прямо посередине упорядоченной “ткани” может появиться “шов”, поворачивающий ее под другим углом и задающий узору новое направление. Или же направление может оставаться прежним, но каждый следующий ряд оказывается как бы “сдвинут” относительно предыдущего. Почти всем кристаллам, встречающимся в природе, свойствен подобный “брак”. Если изъян возникает, то он имеет тенденцию воспроизводиться и в последующих слоях кристалла, нарастающих снаружи.

Дефекты могут возникать на поверхности кристалла где угодно. Если вам (как и мне) нравится размышлять о возможностях хранения информации, подумайте о том, что на кристалл можно нанести огромное количество разнообразных трещинок. Все упоминавшиеся здесь расчеты относительно того, что ДНК одной-единственной бактерии способна вместить текст Нового Завета, будут не менее впечатляющими и для большинства типов кристаллов. Преимущество ДНК перед обычными кристаллами заключается лишь в способе, каким эту информацию можно считывать. Но если не думать об извлечении данных, то разработать такой условный код, где нарушения в атомной структуре кристалла символизировали бы двоичные числа, труда не составляет. И тогда можно будет разместить несколько копий Нового Завета на куске кристаллического минерала величиной с булавочную головку. В сущности, именно таким способом, хотя и в более крупном масштабе, хранится музыкальная информация на поверхности лазерных (“компакт-”) дисков. Компьютер преобразует музыкальные звуки в двоичный код. При помощи лазера на зеркальную поверхность диска наносятся крошечные царапины. Каждое такое углубление соответствует двоичной единице (или нулю, обозначения произвольны). Во время прослушивания диска другой лазерный луч считывает расположение царапин, а специальный компьютер, встроенный в проигрыватель, преобразует код обратно в звуковые колебания, которые затем усиливаются и становятся слышимыми.

Хотя сегодня лазерные диски предназначаются главным образом для музыки, на один такой диск можно поместить целиком всю Британскую энциклопедию, а потом точно так же, при помощи лазера, считывать ее. Изъяны в расположении атомов в кристалле намного мельче углублений на поверхности лазерного диска, а значит, теоретически кристалл способен вместить больше информации на единицу площади. Между прочим, молекулы ДНК, чья информационная емкость нас уже впечатляла, сами в чем-то похожи на кристаллы. Но хотя кристаллы глины и способны в принципе хранить информацию в таких же гигантских объемах, как ДНК или лазерный диск, никому никогда не приходило в голову, что они действительно когда-либо ее хранили. В данной же теории глина и другие кристаллические минералы выступают в роли первоначальных “кустарных” репликаторов, впоследствии вытесненных высокотехнологичной ДНК. Они образуются в водах нашей планеты самопроизвольно, без помощи сложной “аппаратуры”, необходимой для синтеза ДНК, и у них самопроизвольно возникают дефекты, некоторые из которых могут реплицироваться в последующих слоях кристалла. Если от кристалла с такой воспроизводимой структурой впоследствии отваливаются кусочки, то они могут служить затравкой для новых кристаллов, каждый из которых “унаследует” структуру своего “родителя”.

Итак, перед нами гипотетический образ кристаллических минералов на молодой Земле, в какой-то мере способных к репликации, размножению, наследственной передаче признаков и мутациям — всему тому, без чего накапливающий отбор начаться не может. Не хватает, однако, еще одного ингредиента — “власти”: природа репликаторов должна каким-то образом влиять на вероятность того, что они будут реплицированы. Говоря о репликаторах вообще, мы видели, что эта “власть” может зиждиться на непосредственных свойствах самого репликатора, на неотъемлемых от него самого качествах типа “липучести”. На таком примитивном уровне слово “власть” кажется едва ли оправданным, и я использую его здесь, только помня о том, чем этот ингредиент станет на последующих стадиях эволюции. Например, способностью змеиного яда (посредством косвенного влияния на выживаемость змеи) распространять ДНК, кодирующую его образование. Чем бы ни были самые первые топорные репликаторы — минералами или непосредственными органическими предшественниками ДНК, — можно предположить, что их “власть” проявлялась за счет таких прямых и примитивных качеств, как липучесть. Более совершенные рычаги власти вроде змеиных зубов или цветков орхидей появились значительно позже.

Какого рода “власть” возможна применительно к глине? Какие случайные свойства глины могли бы повлиять на вероятность того, что данная ее разновидность будет распространяться по окрестностям? Такие “строительные блоки” для глины, как кремниевая кислота и ионы металлов, растворены в воде рек и ручьев, будучи вымытыми — “выветрившимися” — из горных пород, расположенных выше по течению. А ниже по течению они при определенных условиях могут снова выпасть в осадок и образовать глину. (Под “течением” в данном случае подразумевается скорее просачивание и струение грунтовых вод, нежели вольный ход бурлящей реки. Но для простоты повествования я буду использовать общепринятые слова, такие как “течение”.) То, будет выпадать в осадок данный тип кристаллов глины или нет, зависит в числе прочего от скорости и характера движения потока. Однако глинистые отложения сами могут влиять на характеристики потока. Они делают это непроизвольно, изменяя уровень, геометрию и текстуру почвы, сквозь которую течет вода. Представьте себе некую разновидность глины, одним из свойств которой оказалась способность трансформировать структуру почвы таким образом, чтобы скорость течения увеличивалась. В результате этой своей способности наша глина снова будет смыта потоком. Такой сорт глины по определению не слишком “успешен”. Неудачливой будет и та глина, которая так преобразует поток, что создаются благоприятные условия для отложения другой, конкурентной разновидности.

Мы, разумеется, не имеем в виду, будто у глины есть “воля” к жизни. Речь неизменно идет только о случайных последствиях, о событиях, которые просто вытекают из тех свойств, которыми репликатору посчастливилось обладать. Теперь давайте представим себе еще одну разновидность глины. Ту, которая замедляет поток таким образом, что это стимулирует дальнейшее отложение глины того же типа. Очевидно, что этот вариант будет становиться все более распространенным, поскольку так вышло, что он управляет течением себе на “пользу”. Однако пока что мы имеем дело только с одноступенчатым отбором. А может ли тут начаться накапливающий отбор в какой-либо форме?

Зайдем в своих спекуляциях еще немножко дальше и представим себе, как некая разновидность глины увеличивает вероятность своего осаждения, перегораживая поток. Это происходит непроизвольно, вследствие какого-то специфического дефекта ее структуры. В любом ручье, где есть такая глина, образуются мелкие широкие заводи со стоячей водой, а основной поток сворачивается воздвигающейся плотиной в сторону. В этих тихих запрудах откладывается еще больше подобной глины. Вдоль по течению ручья, “зараженного” ее затравочными кристаллами, вскоре образуется целый ряд неглубоких водоемов. Ну а поскольку основное русло изменилось, в засушливый сезон такие водоемы будут иметь обыкновение пересыхать. Подсохшая глина растрескивается на солнце, и ее верхние слои уносятся ветром в виде пыли. Каждая пылинка наследует специфическую структуру породившей ее глины, запрудившей поток, — ту самую структуру, которая сообщила глине способность создавать запруды. По аналогии с генетической информацией, сыплющейся на поверхность канала с моей ивы, можно сказать, что данная пыль содержит “инструкции” по перегораживанию ручьев и в конечном итоге — по образованию еще большего количества пыли. Пылинки разлетаются во все стороны, и весьма вероятно, что каким-то из них доведется упасть в другой ручей, доселе еще не “зараженный” затравочными кристаллами плотинообразующей глины. Как только это произойдет, в новом ручье начнется рост соответствующих кристаллов, и весь цикл осаждения, запруживания, высыхания и выветривания повторится заново.

Назвать такой цикл “жизненным” было бы, возможно, чересчур, но тем не менее это своего рода цикл, и с настоящими жизненными циклами его сближает способность давать начало накапливающему отбору. Раз ручьи “заражаются” пылью, принесенной от других ручьев, значит, мы можем рассортировать их на “предков” и “потомков”. Глина, перегородившая ручей Б, прилетела в виде крошечных кристаллов от ручья А. Впоследствии запруды на ручье Б пересохнут и образуют пыль, которая заразит ручьи П и Ф. Основываясь на источнике происхождения плотинообразующей глины в каждом ручье, можно выстраивать “генеалогию” ручьев. У каждого зараженного ручья имеется свой “родитель” и может быть более одного “потомка”. Ручей здесь играет роль организма, на “развитие” которого влияют “гены” затравки и который затем служит для распространения новых затравочных кристаллов. Каждое “поколение” такого цикла начинается с того, что эти кристаллы отпочковываются от родительского ручья в форме пылинок. Кристаллическая структура каждой пылинки копирует структуру глины в родительском ручье и сообщает ее глине ручья-потомка, которая будет расти, множиться и в конце концов — разбрасывать новую порцию “семян”.

Исходная кристаллическая структура будет сохраняться из поколения в поколение до тех пор, пока в ходе роста какого-то из кристаллов не произойдет ошибка — изредка случающееся изменение взаимного расположения атомов. В последующих слоях этого кристалла данный дефект будет воспроизводиться, и если наш кристалл развалится на куски, то тем самым он даст начало субпопуляции видоизмененных кристаллов. Ну а если возникшее изменение повлияет в ту или иную сторону на эффективность участия кристалла в цикле “запруживание/высыхание/выветривание”, то это скажется и на том, какое количество его копий передастся следующим “поколениям”. Например, видоизмененные кристаллы могут легче разламываться (“размножаться”). Или глина, образующаяся из таких кристаллов, будет более эффективно перекрывать течение (конкретные механизмы тут могут быть самыми разными). А может быть, она будет более предрасположена к растрескиванию под воздействием солнца. Или к рассыпанию в пыль. Пылинки глины нового типа могут легче переноситься по воздуху, как, скажем, пушистые семена ивы. Какие-то типы кристаллов могли бы вызывать укорачивание “жизненного цикла” и, как следствие, ускорять “эволюцию”. В таком ряду “поколений” есть много возможностей для постепенного “усовершенствования” способности передаваться от предков к потомкам. Другими словами, много возможностей для того, чтобы элементарный накапливающий отбор принялся за дело.

Этот небольшой полет фантазии, развивающий фантазии самого Кернса-Смита, касался только одного типа тех неорганических “жизненных циклов”, какие в принципе могли поставить накапливающий отбор на рельсы, ведущие к великим свершениям. Есть и другие. Так, какие-то разновидности кристаллов могли получить доступ к новым ручьям, не распадаясь на пылинки-“семена”, а разделяя поток на множество мелких ручейков, разбегающихся по окрестностям и заражающих новые водные системы. Другие разновидности могли благоприятствовать возникновению водопадов, ускоряющих вымывание горных пород и растворение “полуфабрикатов”, необходимых для образования глины ниже по течению. Третьи могли поставить себя в выигрышное положение, создавая условия, неблагоприятные для образования “соперничающих” разновидностей, конкурирующих с ними за сырье. Четвертые могли заняться “хищничеством”, разрушая соперников и используя в качестве сырья их составные части. Не будем ни на секунду забывать о том, что ни здесь, ни в случае современной жизни, основанной на ДНК, и речи нет о преднамеренном планировании. Просто само собой выходит так, что мир стремится быть заполненным теми разновидностями глины (и ДНК), у которых оказались качества, позволяющие им сохраняться и распространяться.

Пора переходить к следующему этапу рассуждений. Некоторые “линии” кристаллов могли оказаться катализаторами для синтеза других веществ, облегчавших им переход в следующее “поколение”. Эти вспомогательные соединения не формировали (по крайней мере поначалу) свои собственные ряды поколений, а создавались каждым очередным поколением первичных репликаторов заново. Их можно считать инструментами для реплицирующихся кристаллов — зачатками первых “фенотипов”. Кернс-Смит полагает, что среди нереплицирующегося “инструментария” неорганических кристаллических репликаторов особую роль играли молекулы органических веществ. Органические соединения часто используются при промышленном неорганическом синтезе, поскольку они влияют на текучесть жидкостей, а также на дезинтеграцию и рост неорганических частиц — то есть на все те параметры, которые могут оказаться важными для “успеха” реплицирующихся кристаллов. К примеру, встречающийся в составе глин минерал с чарующим названием “монтмориллонит” склонен разрыхляться в присутствии небольших количеств органического соединения с менее чарующим названием “карбоксиметилцеллюлоза”. А меньшие количества карбоксиметилцеллюлозы оказывают при этом противоположный эффект, помогая частицам монтмориллонита удерживаться вместе. Другие органические соединения, танины, используются в нефтяной промышленности, чтобы облегчать бурение. Если нефтяники могут использовать органические молекулы, чтобы регулировать вязкость бурового раствора, то не было никакой причины, по которой накапливающий отбор не мог бы привести к их аналогичному использованию и у способных к самовоспроизводству минералов.

Здесь теория Кернса-Смита получает нечто вроде бесплатной прибавки в убедительности. Так вышло, что другие химики, придерживающиеся более традиционной теории органического “первичного бульона”, уже давно допускают, что глинистые минералы могли оказаться кстати. Процитирую одного из них (Д. М. Андерсона): “Широко признано, что некоторые, а возможно многие, абиотические химические реакции и процессы, приведшие к появлению на Земле реплицирующихся микроорганизмов, протекали в ранний период существования нашей планеты в непосредственной близости от глинистых минералов и других неорганических субстратов”. Далее этот автор называет пять “функций” глинистых минералов, которые могли способствовать появлению жизни на органической основе, такие как, например, “концентрация химических реагентов благодаря адсорбции”. Нам нет нужды ни перечислять все пять, ни даже понимать их. Для нас здесь важно то, что каждая из этих пяти “функций” глинистых минералов действует в обе стороны. Ведь из всей этой аргументации следует, что органический синтез и глинистая поверхность могут быть тесно взаимосвязаны. А значит, это добавляет веса теории о том, что репликаторы из глины синтезировали органические молекулы и использовали их для своих целей.

Кернс-Смит более подробно, чем я могу себе позволить здесь, обсуждает то, какое первоначальное применение могли найти первые кристаллические репликаторы белкам, сахарам и, что важнее всего, нуклеиновым кислотам, в частности РНК. Он предполагает, что поначалу РНК использовалась в целях исключительно структурных — как бурильщики нефтяных скважин используют танины или как все мы используем мыло и стиральный порошок. Благодаря своему отрицательно заряженному каркасу молекулы, подобные РНК, стремятся образовывать вокруг частичек глины наружную оболочку. Все это уводит нас в область химии, лежащую за пределами нашей компетенции. Для нас здесь важно только то, что РНК — или что-то на нее похожее — имелась в немалых количествах еще задолго до того, как обрела способность реплицироваться самостоятельно. Когда же это наконец произошло, то ее саморепликация возникла как приспособление, выработанное минеральными “генами” для повышения эффективности производства РНК. Но, как только появилась на свет новая самовоспроизводящаяся молекула, сразу же появилась возможность и для новой разновидности накапливающего отбора. Будучи поначалу на вторых ролях, новые репликаторы оказались настолько эффективнее прежних кристаллов, что одержали над ними верх. В ходе дальнейшей эволюции они довели теперь известный нам генетический код ДНК до совершенства. Исходные неорганические репликаторы были отброшены, как отслужившие свое строительные леса, а вся современная жизнь произошла от относительно недавнего общего предка и имеет единую, унифицированную генетическую систему и во многом единую биохимию.

В “Эгоистичном гене” я высказал предположение, что сейчас мы, возможно, стоим на пороге нового генетического “перехвата власти”. ДНК-репликаторы строят для себя “машины выживания” — тела живых организмов, в том числе и наши с вами. В числе прочего оборудования у этих машин возник и бортовой компьютер — головной мозг. У мозга выработалась способность обмениваться информацией с другими мозгами при помощи языка и культурных традиций. Однако эта новая культурная среда создает новые возможности для возникновения самовоспроизводящихся объектов. Новые репликаторы — это не ДНК и не кристаллы глины. Это информационные блоки, способные благоденствовать только в головном мозге и в его искусственных производных: книгах, компьютерах и т. п. Но если мозги, книги и компьютеры уже существуют, то новые репликаторы — которые я назвал мемами, чтобы отличать их от генов, — могут передаваться от мозга к мозгу, от мозга к книге, от книги к мозгу, от мозга к компьютеру, от компьютера к компьютеру. По ходу своего распространения они могут изменяться — мутировать. И не исключено, что “мутантные” мемы способны оказывать такого рода воздействия, которые я здесь называю “властью репликаторов”. Напоминаю, что под этим имеется в виду любой эффект, который влияет на вероятность их распространения. Эволюция под воздействием этих новых репликаторов — меметическая эволюция — переживает пока что период своего младенчества. Проявляется она в том, что принято называть эволюцией культуры. Эволюция культуры идет на несколько порядков быстрее, чем эволюция, основанная на ДНК, что еще больше наводит на мысли о “перехвате власти”. И если репликаторы нового типа действительно затевают переворот, то вполне можно себе представить, что они зайдут так далеко, что породившая их ДНК (вместе с их бабушкой глиной, если Кернс-Смит прав) останется далеко позади. В таком случае можно не сомневаться, что уж компьютеры-то на обочине не останутся.

Быть может, однажды в далеком будущем разумные компьютеры задумаются о тайне своего происхождения. И кто знает, вдруг одного из них осенит крамольная мысль, что они ведут свое начало от совершенно иной, более древней формы жизни, основывавшейся не на кремниевой электронике, как они, а на органической, углеродной химии. Будет ли у роботов свой Кернс-Смит, который напишет книгу под заголовком “Электронный перехват”? Сумеет ли он подобрать какой-нибудь кибернетический аналог метафоры про арку и осознать, что компьютеры не могли возникнуть самопроизвольно и были порождены некоей более ранней разновидностью накапливающего отбора? Сможет ли он додуматься до деталей и воссоздать ДНК — этот гипотетический древний репликатор, павший жертвой электронной узурпации? И будет ли он достаточно прозорлив, чтобы догадаться, что и сама ДНК была узурпатором, отнявшим власть у еще более загадочных и древних репликаторов — кристаллических силикатов? Если он будет отличаться поэтическим складом мышления, то, возможно, усмотрит даже своеобразную справедливость в том, что жизнь вернулась к своим кремниевым формам, а ДНК была всего лишь интермедией, хотя и продлившейся больше трех эонов.

Это все уже из области научной фантастики и может показаться надуманным. Но не суть важно. Важнее, что и сама “глинистая” теория Кернса-Смита, и более традиционная теория органического первичного бульона могут выглядеть надуманными и малоубедительными. Не кажутся ли вам обе эти теории страшно неправдоподобными? Не считаете ли вы мистикой то, что хаотично двигающиеся атомы объединились в молекулу, способную к копированию себя самой? Я-то время от времени считаю. Однако давайте взглянем на проблему чудес и неправдоподобия более пристально. Я собираюсь доказать вам один парадоксальный, но оттого лишь более интересный тезис. Заключается он в том, что если бы происхождение жизни не казалось нашему человеческому сознанию чем-то сверхъестественным, то нам, ученым, следовало бы даже слегка забеспокоиться. Теория, кажущаяся обыденному человеческому пониманию невероятной, — это именно то, что нам нужно, когда речь идет о возникновении жизни. Этой теме, по сути, сводящейся к вопросу “что считать чудом?”, будет посвящен остаток главы, которую вы читаете. В каком-то смысле мы разовьем начатые ранее рассуждения о миллиардах планет.

Итак, что же мы называем чудесами? Чудо — это то, что происходит, но является чрезвычайно удивительным. Если мраморная статуя девы Марии вдруг помашет нам рукой, мы должны будем счесть это за чудо, поскольку весь наш опыт и все наши знания говорят нам, что мрамор не ведет себя подобным образом. Я только что выругался: “Разрази меня гром!” Если бы в меня тут же ударила молния, это можно было бы расценить как чудо. Однако ни то ни другое событие не является абсолютно невозможным с научной точки зрения. Их следует считать всего лишь крайне маловероятными, причем первое — намного более невероятным, чем второе. Молнии ударяют в людей. Любого из нас может ударить молнией, но в каждую конкретную минуту вероятность этого довольно низка (впрочем, в “Книге рекордов Гиннесса” есть прелестное фото одного мужчины из Виргинии, которого прозвали “человеком-громоотводом”, госпитализированного после седьмого удара молнией с выражением ужаса и изумления на лице). Чудесным в моей гипотетической истории является только совпадение между ударом молнии в меня и тем, что я призвал на свою голову это несчастье.

Совпадение — это множественная невероятность. В любую отдельно взятую минуту моей жизни вероятность того, что в меня ударит молния, составляет, даже если брать с запасом, всего лишь 1 к 10 млн. Вероятность того, что я стану призывать на себя громы и молнии, также в каждую конкретную минуту очень невелика. За прожитые мною к настоящему моменту 23 400 000 минут я сделал это всего однажды и сомневаюсь, что придется когда-либо еще, так что давайте оценим шансы как 1 к 25 млн. Чтобы рассчитать вероятность совпадения обоих этих событий в любую конкретную минуту моей жизни, надо перемножить их вероятности между собой. По моим грубым подсчетам, это будет где-то один к 250 трлн. Случись со мной столь невероятное совпадение, я решил бы, что это чудо, и в дальнейшем попридержал бы язык. Но, пусть вероятность такого совпадения крайне мала, мы все же можем ее вычислить. Она не равна в буквальном смысле нулю.

Что же касается мраморной статуи, то молекулы мрамора непрерывно перемещаются туда-сюда в случайных направлениях. Движения различных молекул гасят друг друга, и потому в целом рука статуи остается неподвижной. Однако, если по чистой случайности все молекулы одновременно переместятся в одном и том же направлении, рука пошевелится. Если потом они точно так же одновременно двинутся обратно, рука вернется на место. Ровно в такой степени это возможно. Мраморная статуя может помахать нам. Вероятность такого совпадения невообразима, но не неисчислима. Один наш физик любезно рассчитал ее для меня. Всего времени, которое существует Вселенная, не хватит, чтобы записать все нули у получившегося числа. Примерно с такой же степенью вероятности корова может перепрыгнуть через луну. Вывод на этом этапе рассуждений следует такой: наши вычисления способны зайти в область чудесного гораздо дальше наших представлений о том, что считать правдоподобным.

Давайте-ка задержимся на этом вопросе: что мы считаем правдоподобным? Вещи, которые мы можем счесть таковыми, представляют собой узенькую полоску посередине широкого спектра тех событий, которые на самом деле могут случиться. Порой она более узка и по сравнению со спектром тех событий, которые действительно имеют место. Тут хорошо подойдет следующая аналогия. Наши глаза приспособлены иметь дело с узким диапазоном электромагнитных частот (тех, что мы называем светом), находящихся где-то посередине широкого спектра с длинными радиоволнами на одном конце и с коротковолновыми рентгеновскими лучами на другом. Мы не видим лучей, располагающихся за пределами нашей узенькой полоски, однако мы можем производить расчеты с ними и создавать инструменты, которые их улавливают. Точно так же нам известно, что масштабы пространства и времени сильно превосходят область того, что мы в состоянии себе отчетливо представить, — как с большей, так и с меньшей стороны. Нашему разуму неподвластны огромные дистанции, с которыми имеет дело астрономия, и малые расстояния, которыми занимается ядерная физика, но мы можем изобразить их в виде математических символов. Наш разум не может представить себе период времени длиной в пикосекунду, но мы в состоянии производить вычисления с пикосекундами и создавать компьютеры, которые производят вычисления за пикосекунды. Не может он представить себе и периода времени длиной в миллион лет, не говоря уже о тех тысячах миллионов лет, которые геологи ежедневно используют в своих расчетах.

Подобно тому как наши глаза видят только ту узкую часть спектра электромагнитных излучений, к которой приспособлены естественным отбором, наш мозг тоже устроен так, чтобы понимать расстояния во времени и пространстве только в пределах узкой полоски значений. Можно предположить, что у наших предков не было необходимости иметь дело иметь дело со значениями, выходящими за рамки повседневной пользы, и потому у мозга никогда не вырабатывалась способность представлять себе эти значения. Вероятно, неспроста размер нашего тела длиной в несколько футов находится приблизительно посередине диапазона тех расстояний, которые мы в состоянии вообразить. А продолжительность нашей жизни длиной в несколько десятилетий примерно посередине диапазона сроков, которые мы можем себе представить.

То же самое можно сказать и по поводу всяческих невероятностей и чудес. Давайте мысленно нарисуем градуированную шкалу невероятностей, аналогичную шкале размеров от атомов до галактик или временнóй шкале от пикосекунд до эонов. Нанесем на нее несколько отметок. На крайней левой точке этой шкалы располагаются события, которые произойдут практически наверняка, — например, завтрашний восход солнца, предмет заключенного Г. Х. Харди пари на полпенни. Неподалеку от этой крайней точки будут находиться те явления, что лишь слегка невероятны, например выпадение сразу двух шестерок на паре игральных костей. Вероятность этого события составляет 1: 36. Подозреваю, что с каждым из нас оно происходило довольно часто. Следующей отметкой, которую мы нанесем, двигаясь в правую сторону спектра, будет вероятность идеального расклада в бридже, когда каждый из четырех игроков получает все карты одной масти. Вероятность такого события составляет 1: 2 235 197 406 895 366 368 301 559 999. Давайте назовем это число как “один раскладион” — единица невероятности. Если событие, невероятность которого равняется одному раскладиону, произойдет именно тогда, когда будет предсказано, мы должны будем констатировать чудо или, что вернее, заподозрить мошенничество. Но оно может произойти и при честной игре, и это во много-много-много раз вероятнее того, что нам помашет мраморная статуя. Тем не менее, как мы видели, и у этого последнего события есть свое законное место на шкале того, что может произойти. Вероятность его измерима, хотя и измеряется она в единицах куда более крупных, чем гигараскладионы. Между выбрасыванием двух шестерок при игре в кости и идеальным раскладом в бридже располагается целый ряд более или менее невероятных событий, которые время от времени случаются: удар молнии в конкретного человека, крупный выигрыш в футбольном тотализаторе, попадание в лунку в гольфе с одного удара и тому подобное. Где-то в этом же ряду находят себе место и те зловещие совпадения, что заставляют нас покрываться мурашками, — например, когда мы видим во сне какого-то человека, о существовании которого до этого не вспоминали десятилетиями, а потом узнаем, что в ту же самую ночь он умер. Однако, как бы ни впечатляли нас такие жуткие совпадения, когда они происходят с нами или с кем-то из наших друзей, их невероятность измеряется всего лишь пикораскладионами.

Теперь, построив нашу координатную ось невероятностей с нанесенными на нее ориентировочными вехами, давайте наведем прожектор на тот ее отрезок, который мы способны охватить разумом в наших обыденных мыслях и разговорах. Освещенный отрезок будет аналогичен тому узкому участку спектра электромагнитных излучений, который могут видеть наши глаза, и тому узкому диапазону размеров и времен, которые мы в состоянии себе представить. На всем спектре невероятностей луч света выхватит только узенькую полоску от крайней левой точки (несомненные факты) до небольших чудес вроде попадания в лунку с первого раза или сна, оказавшегося “в руку”. За пределами этой полоски останется еще огромный диапазон математически исчислимых невероятностей.

Естественный отбор наделил наш мозг способностью оценивать вероятности и риски, точно так же как он наделил наши глаза способностью оценивать длины электромагнитных волн. Мы приспособлены мысленно рассчитывать шансы и возможности в пределах того диапазона невероятностей, который может пригодиться в человеческой жизни, средние риски такого порядка, как, скажем, забодает ли нас буйвол, после того как мы выстрелим в него из лука, ударит ли в нас молния, если мы спрячемся от грозы под высоким деревом, утонем ли мы в реке, если попытаемся переплыть ее. Эти приемлемые риски соизмеримы с продолжительностью нашей жизни, занимающей несколько десятков лет. Если бы у нас была биологическая возможность, а заодно и желание прожить миллион лет, мы должны были бы оценивать риски совершенно иначе. Например, мы бы взяли за правило никогда не переходить через дорогу, потому что если делать это ежедневно в течение полумиллиона лет, то непременно попадешь под колеса.

Эволюция оснастила наши мозги таким субъективным пониманием рискованного и невероятного, которое подходит для существ с продолжительностью жизни менее века. Нашим предкам постоянно приходилось принимать решения, связанные с риском и с вероятностями, и потому естественный отбор наделил головной мозг человека способностью оценивать вероятность того, что может произойти за то короткое время, которое мы тем не менее предполагаем прожить. Если у обитателей какой-то другой планеты продолжительность жизни составляет миллион веков, тогда и их представление о допустимых рисках будет покрывать значительно больший отрезок нашего континуума. Они будут исходить из того, что время от времени им может выпасть полная масть в бридже, и едва ли сочтут такое событие достойным упоминания в письме к родным. Но даже они потеряют дар речи, если мраморная статуя помашет им рукой, потому что, чтобы стать свидетелем чуда такой степени, нужно жить еще на много раскладионов лет дольше.

При чем же тут теории о происхождении жизни? При том, что, как мы говорили вначале, и теория Кернса-Смита, и теория первичного бульона кажутся нам слегка надуманными и невероятными. Вот почему мы ощущаем естественное желание отвергнуть их. Но не будем забывать, что “мы” — это существа, чей мозг приспособлен считать допустимыми те риски, которые занимают крошечный отрезок, выглядящий как точка на левом краю математического континуума исчисляемых рисков. Наши субъективные суждения о том, что такое “наверняка”, не имеют отношения к тому, что произойдет наверняка на самом деле. У инопланетянина, живущего миллион столетий, субъективное суждение на этот счет может во многом не совпасть с нашим. Такое событие, как возникновение первой способной к самоудвоению молекулы, постулируемое некоторыми химиками, он сочтет вполне возможным, в то время как нам, экипированным эволюцией для того, чтобы действовать в мире, который просуществует лишь несколько десятков лет, оно покажется невообразимым чудом. Как же решить, чья точка зрения правильная: наша или инопланетянина-долгожителя?

Ответить на этот вопрос несложно. В том, что касается правдоподобия теорий типа той, которую выдвинул Кернс-Смит, или теории первичного бульона, верной будет точка зрения нашего долгоживущего инопланетянина. Почему? Потому что в этих теориях постулируется событие особого рода, случающееся однажды в миллиард лет, один раз за эон, — спонтанное возникновение самореплицирующегося объекта. Между образованием Земли и появлением первых ископаемых, напоминающих бактерии, лежит промежуток времени в полтора эона. Для наших мозгов, мыслящих категориями десятилетий, событие, случающееся один раз за эон, — это такая редкость, что воспринимается как совершеннейшее чудо. Но нашему инопланетянину-долгожителю оно покажется меньшим чудом, чем для нас попадание в лунку при игре в гольф с первого удара. А ведь большинство из нас, вероятно, знает кого-нибудь, кто знает кого-нибудь, кто однажды попал в лунку с первого удара. Субъективная шкала времени долгоживущего инопланетянина лучше подходит для оценки теорий о возникновении жизни, поскольку возникновение жизни происходит примерно на той же самой временнóй шкале. Наше с вами субъективное мнение насчет правдоподобия той или иной теории возникновения жизни будет неверно с коэффициентом ошибки, равным 100 млн.

На самом деле наше субъективное суждение будет, вероятно, даже еще более ошибочным. Ведь наш мозг приспособлен оценивать возможность тех или иных событий не только на коротком промежутке времени, но и для узкого круга знакомых нам людей. Это связано с тем, что наш мозг формировался в тех условиях, когда средства массовой информации еще не властвовали над миром. Что означает массовое оповещение? Это означает, что, когда с кем-либо где-либо в мире произойдет что-либо невероятное, мы все прочитаем об этом в газетах или в “Книге рекордов Гиннесса”. Если кто-нибудь, выступая перед слушателями, воскликнет, что, дескать, пусть его поразит молния, если он лжет, и будет в ту же минуту поражен ею, мы прочтем об этом и довольно-таки впечатлимся. Однако на свете есть несколько миллиардов человек, с которыми такое совпадение могло бы произойти, а значит, оно было совсем не так велико, как кажется. По всей вероятности, природа наделила наш мозг способностью оценивать риски того, что может случиться непосредственно с нами, ну и еще с несколькими сотнями человек из нескольких окрестных деревень, откуда наши жившие племенами предки могли узнавать новости. Когда мы читаем в газете об удивительном совпадении, произошедшем с кем-нибудь из Вальпараисо или из Виргинии, на нас это производит большее впечатление, чем оно того заслуживает. Возможно, большее в 100 млн раз: именно таково соотношение между всем мировым населением, о котором пишут газеты, и численностью племени, от которого наш мозг “ожидает” получать информацию.

Такие “популяционные” расчеты точно так же применимы и к нашей оценке правдоподобия теорий о происхождении жизни. Только в данном случае речь идет не о численности земного населения, а о численности планет во Вселенной — тех планет, на которых жизнь могла бы зародиться. Этот довод уже приводился в начале данной главы, так что здесь я не буду подробно на нем останавливаться. Давайте еще раз вернемся к нашей мысленной мерной шкале невероятных событий, на которой в качестве ориентирных отметок использовались карточные расклады и броски игральных костей. Отметим на этой шкале, градуированной раскладионами и микрораскладионами, еще три точки: вероятность возникновения жизни на планете (скажем, за миллиард лет), если исходить из допущения, что жизнь возникает с частотой примерно один раз на планетную систему; вероятность возникновения жизни на планете, если приблизительная частота этого события — один раз на галактику, и вероятность возникновения жизни на случайно выбранной планете, если жизнь возникала во всей Вселенной лишь однажды. Обозначим эти три точки соответственно как Число Планетной Системы, Галактическое Число и Число Вселенной. Вспомним, что всего в мире где-то 10 000 млн галактик. Сколько всего на свете планетных систем, неизвестно, поскольку мы можем видеть только звезды, а не планеты, но прежде мы уже пользовались оценкой, согласно которой во Вселенной может быть около 100 миллиардов миллиардов планет.

Оценивая невероятность события, постулируемого, к примеру, теорией Кернса-Смита, мы должны исходить не из своих субъективных представлений о вероятном и невероятном, а из чисел, сопоставимых с этими тремя: Числом Планетной Системы, Галактическим Числом и Числом Вселенной. Ответ на вопрос, какое из трех подойдет лучше, зависит от того, какое из следующих утверждений мы считаем наиболее близким к истине.

Жизнь возникла только на одной планете во всей Вселенной (и следовательно, как мы уже аргументировали, этой планетой непременно является Земля).

Жизнь возникала примерно по одному разу в каждой галактике (в нашей галактике счастливый билет вытянула Земля).

Возникновение жизни — событие достаточно вероятное для того, чтобы происходить в среднем по одному разу на каждую планетную систему (так, в Солнечной системе удача улыбнулась Земле).

Эти три утверждения являются своего рода тремя контрольными точками в континууме взглядов на уникальность жизни. Истина находится, вероятно, где-нибудь между двумя крайностями, представленными в утверждениях 1 и 3. Почему я так считаю? В частности, почему мы вычеркиваем четвертую возможность, что возникновение жизни — это намного более вероятное событие, чем предполагается в утверждении 3? Дело в том, что будь оно так, будь возникновение жизни событием значительно более вероятным, чем можно предположить, исходя из Числа Планетной Системы, тогда к настоящему моменту мы должны были бы уже столкнуться с внеземными формами жизни — если не во плоти (что бы под этим ни подразумевалось), то хотя бы по радио. Не самый сильный аргумент, но уж какой есть.

Нередко указывается на то, что все попытки химиков воссоздать спонтанное возникновение жизни в лаборатории были неизменно неудачными. Этот факт трактуется так, как будто он опровергает те теории, которые химики пытались проверить. Но на самом деле стоило бы забеспокоиться, если бы получить жизнь в пробирке оказалось легким делом. Ведь химические эксперименты длятся годы, а не тысячи миллионов лет, и проводят эти эксперименты всего несколько химиков, а не тысячи миллионов. Если бы самопроизвольное зарождение жизни было событием достаточно вероятным, чтобы произойти за те несколько человеко-десятилетий, что были потрачены на эти химические опыты, это означало бы, что жизнь возникала неоднократно как на Земле, так и на многих планетах, находящихся в пределах досягаемости земных радиосигналов. Эти рассуждения, разумеется, не учитывают важного вопроса о том, насколько точно химикам удалось воспроизвести условия молодой Земли. Но, даже если признать, что ответа на этот вопрос мы не знаем, вся наша аргументация тем не менее останется в силе.

Если бы возникновение жизни было событием по нашим повседневным человеческим меркам вероятным, тогда на многих планетах, находящихся в зоне досягаемости радиосигнала, радио было бы уже изобретено достаточно давно (если учитывать, что радиоволны распространяются со скоростью 186 тыс. миль в секунду), чтобы за те десятилетия, в течение которых мы можем улавливать радиосообщения из космоса, мы уловили хотя бы одно. Если исходить из допущения, что инопланетяне изобрели радиотехнологии так же недавно, как и мы, то и тогда мы могли бы уже получить сигналы от примерно 50 звезд. Однако полвека — это лишь скоротечный миг, и было бы невероятным совпадением, если бы другие цивилизации развивались до такой степени синхронно с нашей. Если мы включим в свои вычисления те цивилизации, где радио было изобретено 1 тыс. лет назад, тогда количество звезд (со всеми планетами, вращающимися вокруг каждой из них), от которых до нас мог бы дойти сигнал, приблизится уже к миллиону. А если учесть и тех, кто изобрел радио 100 тыс. лет назад, то радиосигналы приходили бы к нам со всей галактики с ее триллионом звезд. Понятно, что при вещании на столь чудовищные расстояния сигнал доходил бы уже в изрядно ослабленном виде.

И вот мы приходим к следующему парадоксу. Если какая-либо теория о возникновении жизни будет достаточно “правдоподобна” для того, чтобы удовлетворять нашим субъективным представлениям о правдоподобии, тогда она окажется слишком “правдоподобной”, чтобы быть в состоянии объяснить всю ту безжизненность, какую мы наблюдаем во Вселенной. В соответствии с этим та теория, которую мы ищем, просто обязана казаться неправдоподобной нашему ограниченному воображению, привязанному к Земле и к нашей короткой жизни. Глядя под таким углом, можно и теорию Кернса-Смита, и теорию первичного бульона заподозрить в излишнем правдоподобии! Теперь, после всего, что я сказал, мне следует тем не менее сознаться: во всех этих расчетах столько неточностей и допущений, что, если бы какому-нибудь химику все же удалось получить самопроизвольное зарождение в пробирке, меня бы это отнюдь не обескуражило!

Мы по-прежнему не знаем, как именно начался на Земле естественный отбор. И данная глава преследовала лишь скромную цель показать, какого рода способом это должно было произойти. На сегодняшний день единая общепринятая теория возникновения жизни отсутствует, но это ни в коем случае не должно быть камнем преткновения для дарвиновского мировоззрения в целом, как некоторые — возможно, с надеждой — полагают. В предыдущих главах мы избавились от других таких мнимых затруднений, а в следующей уберем с дороги еще одно: мысль, будто естественный отбор может только разрушать и совершенно не способен к созиданию.

Глава 7

Созидательная эволюция

Иногда люди думают, что естественный отбор — сила исключительно отрицательная, способная только устранять уродцев и неудачников, но никак не создавать сложность, красоту и эффективность конструкции. Разве он не удаляет просто-напросто то, что уже есть, и разве не должен процесс истинно созидательный и привносить что-то? В какой-то мере ответом на этот вопрос может послужить скульптура. К куску мрамора ничего добавлено не было. Скульптор только удалил лишнее, но прекрасная статуя тем не менее возникла. Однако эта метафора не слишком удачна, поскольку некоторые могут сразу же ухватиться за ее неверную часть — тот факт, что скульптор является разумным создателем, — и не заметить существенную: что скульптор действует отнимая, а не добавляя. Но и на этом далеко не уедешь. Естественный отбор способен только отнимать, однако мутации могут и кое-что добавить. Действуя сообща в геологическом времени, естественный отбор и мутации могут порой давать начало процессам, имеющим больше общего со сложением, чем с вычитанием. Происходит это главным образом двумя способами. Первый носит название “коадаптация геномов”, а второй известен как “гонка вооружений”. На первый взгляд они существенно отличаются друг от друга, но оба при этом могут быть объединены под такими заголовками, как “Коэволюция” и “Гены в окружении других генов”.

Вначале расскажу, в чем суть “коадаптации геномов”. Любой ген оказывает свое конкретное действие исключительно в силу того, что существует некая структура, над которой можно поработать. Чтобы ген мог повлиять на формирование электрических соединений в мозге, нужен в первую очередь сам мозг и электрические соединения в нем. Но мозга с электрическими соединениями не появится, если не будет всего развивающегося зародыша в целом. А всего развивающегося зародыша не будет без огромной последовательности событий, происходящих на химическом и клеточном уровнях под влиянием уймы других генов, а также уймы других, негенетических факторов. Производимые генами эффекты не являются неотъемлемыми свойствами самих генов. Они являются свойствами уже существующих эмбриологических процессов, детали которых гены могут видоизменять, действуя в определенных частях зародыша и на определенных стадиях его развития. В простейшем виде мы могли это наблюдать на примере компьютерных биоморф.

Все эмбриональное развитие — это в каком-то смысле совместное предприятие, в котором принимают участие тысячи генов. Благодаря общему сотрудничеству генов развивающегося организма образуется целый зародыш. И вот ключ к пониманию того, каким образом осуществляется подобное сотрудничество. При естественном отборе гены всегда отбираются по своей способности процветать в той среде, в которой находятся. Под средой мы зачастую имеем в виду окружающий мир — хищников и климат. Но, возможно, с точки зрения каждого отдельно взятого гена самой важной частью его окружения являются все другие гены, с которыми ему приходится встречаться. А где же они ему “встречаются”? Обычно в клетках последовательного ряда сменяющих друг друга организмов, внутри которых он оказывается. Каждый ген отбирается по своей способности успешно сотрудничать с совокупностью тех других генов, что могут с высокой вероятностью повстречаться ему в организмах.

На самом деле рабочее окружение каждого конкретного гена формируется не только той случайной компанией, которой довелось ненадолго собраться в клетках какого-либо отдельно взятого организма. Оно представляет собой — по крайней мере у видов с половым размножением — набор всех генов в популяции скрещивающихся друг с другом особей, так называемый генофонд. В каждый конкретный момент каждая отдельно взятая копия гена, то есть особое сочетание атомов, непременно находится в какой-то определенной клетке какой-то определенной особи. Однако этот набор атомов, которым является любая данная копия гена, не слишком нам интересен. Продолжительность его жизни измеряется всего-навсего месяцами. Как мы уже знаем, долговечный ген, представляющий собой единицу эволюции, — это не конкретная физическая структура, а заархивированная текстовая информация, копируемая и передающаяся из поколения в поколение. Его бытие рассредоточено. Он широко распределен в пространстве между различными индивидуумами и широко распределен во времени между множеством поколений. Про любой ген, который рассеян таким образом, можно сказать, что он “встретился” с другим геном, если они оба оказались в одном и том же организме. В своем рассредоточенном существовании и в своем шествии сквозь геологические эпохи ген может “рассчитывать” встретить в других телах множество других генов. Ге н будет успешным, если он окажется способен процветать в разнообразных окружениях, создаваемых этими другими генами, с которыми он может повстречаться внутри множества различных организмов. “Процветание” в такой среде на поверку оказывается равносильным “сотрудничеству” с остальными генами. Наиболее явственно это можно увидеть на примере биохимических путей обмена веществ.

Биохимическими путями называются ряды химических соединений, соответствующих последовательным этапам некоего полезного процесса — к примеру, высвобождения энергии или синтеза какого-нибудь ценного вещества. Для каждого шага на этом пути требуется свой фермент — одна из ранее упоминавшихся крупных молекул, работающих подобно производственным установкам химического завода. Иногда к одной и той же полезной цели ведут целых два альтернативных биохимических пути, а то и больше. Но, хотя итоговым результатом обоих таких альтернативных путей является один и тот же нужный продукт, промежуточные стадии, ведущие к нему, различаются. Отправные точки обычно тоже разные. Любой из двух путей годится для достижения цели, и какой именно будет использован — не принципиально. Любому конкретному животному важно лишь не прибегать сразу к обоим, ибо ни к чему, кроме химической путаницы и неэффективности, это не приведет.

Допустим, для пути 1, ведущего к образованию нужного соединения Г, требуется последовательное действие ферментов А1, Б1 и В1, а для пути 2, который ведет к достижению того же желанного результата, необходимы ферменты А2, Б2 и В2. Каждый фермент создается особым геном. Таким образом, сборочный конвейер для пути 1 возникнет у вида только в том случае, если гены, кодирующие ферменты А1, Б1 и В1, будут коэволюционировать все вместе. А для возникновения альтернативного конвейера, осуществляющего путь 2, виду понадобится, чтобы вместе эволюционировали гены, кодирующие А2, Б2 и В2. Выбор между этими двумя коэволюциями не делается заранее и осознанно. Просто-напросто каждый ген отбирается на основании своей совместимости с другими генами, которые уже оказались преобладающими в популяции. Если так вышло, что популяция уже наводнена генами Б1 и В1, это создает благоприятные условия для того, чтобы отбор отдавал предпочтение гену А1, а не гену А2. И наоборот, если популяция уже наводнена генами Б2 и В2, это создает необходимую обстановку для того, чтобы гену А2, а не А1 благоприятствовал естественный отбор.

В реальности все несколько сложнее, но основную мысль, я думаю, вы ухватили: одна из важнейших характеристик благоприятного или неблагоприятного “климата” для гена — это те другие гены, которые уже являются многочисленными в популяции и потому могут с большой вероятностью оказаться с ним внутри одного организма. А поскольку то же самое, очевидно, верно и для любого из этих “других” генов, значит, мы будем наблюдать, как команды генов эволюционируют в направлении совместного решения проблем. Сами по себе гены не эволюционируют: они либо выживают, либо не выживают в генофонде, и все. Эволюционирует только их “команда”. Другие команды могли бы справляться с теми же задачами не хуже, а то и лучше. Но, как только одна из команд начинает преобладать в генофонде вида, она тем самым автоматически получает преимущество. Команде, оказавшейся в меньшинстве, будет непросто переломить ситуацию, даже если в конечном итоге эта команда оказалась бы более эффективной. Команда, оказавшаяся в большинстве, автоматически приобретает устойчивость к вытеснению, просто в силу того, что она в большинстве. Отсюда не следует, что эта команда теперь никогда не будет смещена. Тогда эволюция забуксовала бы. Но это, несомненно, говорит о том, что определенная инерция тут неизбежна.

Очевидно, что рассуждения такого рода применимы не только к биохимии. Ровно то же самое можно было бы сказать и по поводу группировок взаимно совместимых генов, формирующих различные части глаз, ушей, носов, ходильных ног и все сотрудничающие друг с другом органы животного. Для генов, делающих зубы подходящими для пережевывания мяса, благоприятным будет тот “климат”, в котором преобладают гены, делающие кишечник приспособленным для переваривания мясной пищи. И соответственно, генам, делающим зубы подходящими для перетирания растительной пищи, отбор будет больше благоприятствовать там, где преобладают гены, делающие кишечник пригодным для ее переваривания. В обоих случаях верно и обратное. Итак, вся команда “плотоядных” генов имеет обыкновение эволюционировать как единое целое. То же самое касается и команды “травоядных” генов. Действительно, в каком-то смысле можно сказать, что большинство работающих генов организма сотрудничают друг с другом, будто настоящая команда. Связано это с тем, что каждый ген (точнее, его предковые копии) составлял в течение всего эволюционного времени часть той среды, в которой все остальные гены подвергались действию естественного отбора. Если мы зададимся вопросом, почему предки львов перешли на мясную диету, а предки антилоп — на вегетарианскую, то ответ вполне может быть таким, что изначально это было случайностью. Случайностью в том смысле, что предки львов могли оказаться теми, кто перейдет к травоядному образу жизни, а предки антилоп — теми, кто перейдет к хищничеству. Но, как только в ряду поколений начинает сколачиваться команда генов для обработки мяса, а не травы, этот процесс становится необратимым и подталкивает сам себя. А если в другом ряду поколений начинает сколачиваться команда генов для переработки растительной пищи, то и этот процесс становится необратимым и подталкивает сам себя, но только в другом направлении.

Одним из самых важных процессов, происходивших на ранних этапах эволюции, было увеличение числа генов, участвующих в подобных совместных предприятиях. Например, у бактерий намного меньше генов, чем у растений и у животных. Такое возрастание их количества могло осуществляться благодаря различным механизмам дупликации генов. Давайте вспомним о том, что ген — это всего лишь последовательность кодирующих символов, словно файл на жестком диске компьютера. Гены могут быть скопированы на различные участки хромосомы, точно так же как файлы — на разные участки диска. На жестком диске моего компьютера, содержащем и эту главу, находится в настоящий момент, формально говоря, всего три файла. Под “формально” я имею в виду то, что операционная система компьютера сообщает мне, что файлов всего три. Я могу попросить ее прочесть один из них, и тогда она выдаст мне линейную последовательность букв, в том числе и те буквы, что вы сейчас перед собой видите. Казалось бы, все аккуратно и упорядоченно. В действительности же текст расположен на диске как угодно, но только не упорядоченно и не аккуратно. Вы убедитесь в этом, если отбросите строгую дисциплину, которую вам навязывает операционная система вашего компьютера, и самостоятельно напишете программы, позволяющие расшифровать, что же на самом деле записано в каждом из блоков памяти диска. Оказывается, фрагменты всех трех моих файлов беспорядочно разбросаны, перемешаны друг с другом и с фрагментами старых, неиспользуемых файлов, которые я давным-давно стер и про которые уже успел забыть. Любой конкретный фрагмент может быть обнаружен — как полностью, в одном и том же виде, так и с незначительными отличиями — в полудюжине самых разных мест на диске.

Эта тема интересна нам и заслуживает того, чтобы мы отвлеклись на нее, поскольку тут можно провести хорошую аналогию с генетикой. Приказывая компьютеру удалить файл, вы думаете, что он вам повинуется. Однако на самом деле он не ликвидирует текст этого файла как таковой. Он удаляет только все ссылки на него. Это как если бы библиотекарь, которому поручили уничтожить “Любовника леди Чаттерлей”, просто убрал соответствующую карточку из каталога, а книгу оставил стоять на полке. Для компьютера действовать именно таким образом рациональнее всего, ведь, как только будут убраны все идентификаторы “удаленного” файла, пространство, занятое им, автоматически станет доступно для записи новых файлов. Специально заполнять это пространство пробелами было бы ненужной тратой времени. Старый файл не исчезнет окончательно до тех пор, пока все занимаемое им пространство не будет заполнено новыми файлами.

Однако повторное освоение этого пространства происходит по кусочкам. Новые файлы по размеру не идентичны старым. Пытаясь сохранить на диске новый файл, компьютер ищет первый попавшийся доступный для этого участок, записывает туда столько, сколько поместится, затем ищет другой подходящий участок, записывает еще немного и т. д., до тех пор пока весь файл не будет размещен где-нибудь на диске. Наша иллюзия, будто файл имеет целостное, упорядоченное устройство, связана с тем, что компьютер тщательно сохраняет ссылки, “указывающие” на местоположение всех разбросанных по диску фрагментов. Эти “указатели” напоминают часто используемые в “Нью-Йорк таймс” надписи типа “Продолжение см. на с. 94”. Что же касается вопроса, почему один и тот же фрагмент текста встречается на диске в виде многочисленных копий, то причина тут в следующем. Если данный текст (подобно всем главам моих книг) поправлялся и редактировался многие десятки раз, значит, в конце каждого редактирования он (почти в неизменном виде) сохранялся на компьютере заново. Это выглядело как сохранение того же самого файла. Однако, как мы знаем, в действительности текст каждый раз разбрасывался по свободным “лакунам” на диске. А значит, у отдельно взятого текстового фрагмента могут отыскиваться копии то там то сям на поверхности диска. Особенно если диск старый и многократно использованный.

Если же говорить о ДНК какого-либо вида, то ее операционная система очень-очень древняя, и есть доказательства, что в долгосрочном масштабе времени она ведет себя в какой-то мере так же, как компьютер по отношению к файлам на своем диске. Отчасти в пользу этого свидетельствует такое восхитительное явление, как “интроны” и “экзоны”. В течение последнего десятилетия было выяснено, что любой “единый” ген (единый — то есть представляющий собой непрерывный ДНК-текст) не хранится целиком в одном и том же месте. Если вы будете считывать кодовые символы в том порядке, в каком они действительно располагаются на хромосоме (то есть сделаете что-то аналогичное отказу от дисциплины “операционной системы”), то увидите, что “смысловые” участки, называемые экзонами, чередуются там с кусками “бессмыслицы”, или интронами. То, что с функциональной точки зрения является “геном”, на самом деле разбито на серию фрагментов, разделенных лишенными смысла интронами, как если бы каждый экзон оканчивался указателем: “Продолжение см. на с. 94”. В своем целостном виде ген собирается из полного комплекта экзонов, которые объединяются вместе только тогда, когда “формальная” операционная система считывает их, чтобы затем перевести в белок.

Еще одним доказательством в пользу нашей метафоры является тот факт, что хромосомы усеяны старыми генетическими текстами, которые больше не используются, но содержание которых все еще можно разобрать. Характер распределения этих “генетических ископаемых” способен поразить любого программиста сверхъестественным сходством с расположением информации на старом компьютерном диске, много использовавшемся для редактирования текстов. У большинства животных значительная часть от общего числа генов на самом деле никогда не считываются. Эти последовательности ДНК представляют собой либо полную белиберду, либо устаревшие, “ископаемые гены”.

Изредка таким ископаемым текстам снова доводится вступить в свои права, с чем мне пришлось столкнуться при написании этой книги. Из-за ошибки компьютера (впрочем, если говорить начистоту, то это могла быть и ошибка человека) диск, на котором была записана глава 3, случайно оказался “вытерт”. Разумеется, текст не был в буквальном смысле слова уничтожен. Удалены были лишь ссылки на начало и конец каждого “экзона”. “Формально” операционная система ничего не могла прочитать, но “неофициально” я мог выступить в роли генного инженера и исследовать содержимое диска полностью. То, что я увидел, было замысловатым пазлом из кусочков текста: некоторые из них были совсем недавними, а некоторые — устаревшими “ископаемыми”. Методом подборки фрагментов этого пазла мне удалось восстановить главу. Но в большинстве случаев я не знал, где были отрывки окончательного варианта, а где “ископаемые”. Это не стало проблемой, поскольку, не считая незначительных деталей, потребовавших кое-какой дополнительной правки, они были одинаковыми. По крайней мере некоторые из “ископаемых”, прежде выступавшие в качестве “интронов”, снова вернулись в строй. Они выручили меня из затруднения и избавили от необходимости заново переписывать целую главу.

У живых организмов тоже известны случаи, когда “ископаемые гены” возвращаются к активной жизни после спячки, длившейся миллионы лет. Не буду сейчас вдаваться в подробности: это увело бы нас слишком далеко в сторону, а мы, как вы помните, и так уже отклонились от основной темы данной главы. Здесь важен сам факт: “генетическая емкость” вида может увеличиваться за счет дупликации генов. Одним из способов, которыми это происходит, является повторное использование “ископаемых” копий существующих генов. Существуют и другие, более прямые пути переноса копий генов на рассредоточенные в пространстве участки хромосом. Это напоминает многократное сохранение файла на разных частях диска или на разных дисках.

У человека имеется восемь отдельных генов, называемых глобинами, которые используются в числе прочего для образования гемоглобина и располагаются на разных хромосомах. Считается несомненным, что все восемь происходят в конечном итоге от одного предкового глобинового гена. Примерно 1100 млн лет назад исходный глобин дуплицировался, и генов стало два. Датировать это событие нам позволяют независимые данные о том, с какой скоростью глобины обычно эволюционируют (см. главы 5 и 11). Один ген из пары, получившейся в результате этой первоначальной дупликации, стал предком всех тех генов, что производят гемоглобин у позвоночных. Другой стал предком миоглобинов — родственного гемоглобинам семейства белков, функционирующих в мышцах. Ряд последующих дупликаций привел к возникновению так называемых альфа-, бета-, гамма-, дельта-, эпсилон— и дзета-глобинов. Потрясает то, что мы можем нарисовать полное генеалогическое древо глобиновых генов и даже поставить дату возле каждой точки ветвления (к примеру, дельта-глобин и бета-глобин разошлись около 40 млн лет назад, а эпсилон-глобин и гамма-глобин — 100 млн лет назад). Однако все восемь глобинов, давным-давно возникшие у наших далеких предков, по-прежнему присутствуют все вместе внутри каждого из нас. Они разбрелись по различным участкам хромосом наших предков, и мы тоже унаследовали их в составе разных своих хромосом. Молекулы делят один и тот же организм со своими дальними молекулярными родственниками! Доподлинно известно, что повсюду в хромосомах произошло множество таких дупликаций за время эволюции. И это одна из тех важнейших особенностей реальной живой природы, которые делают ее более сложной по сравнению с биоморфами из главы 3. У всех биоморф было по девять генов. Эволюция шла у них только за счет изменения этих генов, и никогда — за счет увеличения их числа до десяти. Даже у реальных животных подобные дупликации достаточно редки, так что мое утверждение, что ДНК всех представителей одного вида имеет общую “систему адресации”, по-прежнему остается в силе.

Генная дупликация внутри вида — не единственный способ, каким число сотрудничающих друг с другом генов может возрастать в ходе эволюции. Другое важное явление, еще более редкое, но все-таки возможное, — это случайное встраивание генов другого вида, порой чрезвычайно далекого с эволюционной точки зрения. Так, например, гемоглобины были обнаружены в корнях растений семейства бобовых. Больше ни в каких других растительных семействах они не встречаются, и почти наверняка бобовые “заразились” ими от животных. В качестве посредников, вероятно, выступили вирусы.

Согласно получающей все большее признание теории американского биолога Линн Маргулис, особенно важным событием в этом ряду было возникновение так называемой эукариотической клетки. К эукариотическим относят все клетки, за исключением бактериальных[7]. Мир живой природы делится на две принципиально разные части: бактерии и все остальное. Мы с вами являемся частью всего остального и, таким образом, принадлежим к эукариотам. От бактерий нас отличает главным образом то, что наши клетки содержат внутри себя своего рода обособленные “мини-клетки”. К числу последних относится клеточное ядро, являющееся хранилищем хромосом, а также митохондрии (те самые, которые мы мельком увидели на рис. 1), напоминающие миниатюрные бомбы и начиненные замысловато упакованными мембранами. В клетках растений (эукариотических) содержатся еще и хлоропласты. Митохондрии и хлоропласты имеют свою собственную ДНК, которая реплицируется и распространяется независимо он основной клеточной ДНК, находящейся в хромосомах ядра. Все ваши митохондрии являются потомками маленькой группы митохондрий, полученной вами от вашей матери в составе ее яйцеклетки. Сперматозоиды слишком малы и не содержат митохондрий, так что митохондрии передаются исключительно по женской линии, а мужские особи в том, что касается размножения митохондрий, представляют собой тупик. Кстати говоря, это означает, что с помощью митохондрий мы можем проследить свою родословную, но только строго по женской линии.

Теория Маргулис состоит в том, что митохондрии, хлоропласты и еще кое-какие клеточные структуры — все они происходят от бактерий. Эукариотическая клетка возникла предположительно 2 млрд лет назад, когда несколько бактерий разного типа объединили свои усилия, поскольку такое сотрудничество сулило большую выгоду каждому из участников. По прошествии эонов они настолько тесно интегрировались в единую рабочую единицу, называемую эукариотической клеткой, что стало практически невозможно выявить тот факт, если это действительно факт, что некогда они были отдельными бактериями.

По-видимому, изобретение эукариотической клетки сделало возможным целый ряд новых планов строения. Теперь, и это для нас интереснее всего, смогли появиться крупные организмы, состоящие из многих миллиардов клеток. Все клетки размножаются делением надвое, причем каждая половинка получает полный набор генов. Как мы уже видели на примере бактерий на булавочной головке, путем последовательных удвоений может образоваться очень большое число клеток за довольно короткий срок. Все начинается с одной клетки, которая разделяется на две. Каждая из этих двух делится, и получается четыре. С каждым делением количество клеток удваивается: из 8 их становится 16, затем 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192… Спустя каких-то 20 делений, которые займут совсем немного времени, счет идет уже на миллионы. А по прошествии всего лишь 40 делений у нас будет больше триллиона клеток. В случае бактерий все клетки, в огромных количествах образующиеся следующим друг за другом делениям, расходятся и живут сами по себе. То же самое справедливо и для многих эукариотических клеток, в частности для простейших животных — например, для амеб. Когда клетки, образованные путем таких последовательных делений, не разошлись каждая своей дорогой, а остались склеенными друг с другом, был сделан важнейший эволюционный шаг. Тогда стало возможным появление структур более высокого порядка, как мы могли это видеть в неизмеримо более скромном масштабе на примере разветвляющихся надвое компьютерных биоморф.

Впервые в истории появилась возможность увеличивать размеры тела. Организм человека — это в полном смысле слова колоссальное множество клеток; все они происходят от общего предка — оплодотворенного яйца — и, таким образом, приходятся другим клеткам организма двоюродными сестрами, дочерьми, внучками, тетками и прочей родней. Те 10 трлн клеток, из которых состоит каждый из нас, образовались всего-навсего за несколько десятков последовательно удваивающихся клеточных поколений. Клетки эти принято подразделять на 210 (чуть больше или чуть меньше, в зависимости от вкуса того, кто классифицирует) различных типов, построенных одним и тем же набором генов. Однако в клетках разного типа включаются разные гены из этого набора. Выше уже упоминалось, что именно здесь кроется причина того, почему клетки печени отличаются от клеток мозга, а клетки костной ткани непохожи на мышечные клетки.

Воздействуя на органы и поведенческие схемы многоклеточных организмов, гены могут распространять себя такими способами, какие недоступны обособленным клеткам, функционирующим самостоятельно. Многоклеточные тела открывают генам возможность манипулирования миром при помощи инструментов, величиной на многие порядки превосходящих клеточные масштабы. Эти крупномасштабные косвенные манипуляции производятся посредством более прямых воздействий на микроскопическом клеточном уровне. Например, за счет изменения свойств клеточной мембраны. Взаимодействие клеток в составе гигантских популяций приводит в результате к таким макроскопическим образованиям, как рука, или нога, или (более косвенно) бобровая плотина. Большинство тех качеств организма, что мы можем видеть невооруженным глазом, являются так называемыми эмерджентными свойствами. Даже у компьютерных биоморф с их девятью генами есть эмерджентные свойства. У животных из реального мира эти свойства, присущие организменному уровню, возникают благодаря взаимодействиям между клетками. Организм работает как единое целое, и мы можем сказать, что гены влияют на весь организм, однако каждая копия каждого отдельно взятого гена оказывает свое непосредственное влияние только на ту клетку, внутри которой находится.

Итак, важнейшей частью окружающей среды гена являются другие гены, которые с высокой вероятностью могут встречаться ему в телах, сменяющих друг друга из поколения в поколение. Все это те гены, которые объединяются и перетасовываются в пределах одного и того же вида. В самом деле, вид, размножающийся половым путем, можно представить себе как аппарат по перемешиванию определенного набора приспособленных друг к другу генов, комбинирующий их то так то сяк. В соответствии с этой точкой зрения виды являются непрерывно тасуемыми “колодами” генов, регулярно встречающихся друг с другом и никогда — с генами других видов. Но, даже не встречаясь лицом к лицу внутри клеток, гены разных видов в каком-то смысле тоже формируют важную часть окружающей среды друг для друга. Правда, тут речь идет чаще о вражде, чем о сотрудничестве, но это просто обратная сторона медали. И вот мы подходим ко второй из двух основных тем этой главы — к “гонке вооружений”. Существуют гонки вооружений между хищниками и их добычей, паразитами и их хозяевами и даже — хотя это материя тонкая, и я не буду обсуждать ее здесь — между мужскими и женскими особями одного и того же вида.

Гонка вооружений происходит в эволюционном масштабе времени, а не на протяжении жизни отдельных особей. Суть ее сводится к тому, что в каком-то ряду поколений (скажем, у добычи) идет усовершенствование оснащения, необходимого для выживания, и происходит это как прямое следствие эволюции оснащения в другом ряду поколений (скажем, у хищников). Гонка вооружений начинается всегда, когда животным приходится иметь дело с противниками, тоже способными улучшаться в ходе эволюции. Я считаю гонку вооружений явлением исключительной важности, потому что во многом именно она добавляет эволюции столь присущий ей элемент “прогрессивности”. Вопреки застарелым предрассудкам прогресс не является неотъемлемым свойством эволюции. Чтобы в этом убедиться, достаточно представить себе, что было бы, если бы все проблемы, с которыми сталкиваются животные, были связаны только с погодой и с другими проявлениями неживой природы.

По прошествии многих поколений накапливающего отбора на какой-либо конкретной территории тамошние животные и растения становятся хорошо приспособленными к местным условиям — например, к погодным. Если климат холодный, то животные обзаводятся теплой шубой из меха или перьев. Если он засушливый, кожа их уплотняется или покрывается воском, становясь водонепроницаемой, чтобы удержать то небольшое количество влаги, какое есть. Приспособления к локальным условиям затрагивают весь организм: форму и окраску тела, внутренние органы, поведение и клеточную биохимию.

Если условия, в которых обитают животные, остаются неизменными — допустим, постоянно сухо и жарко, и так на протяжении 100 поколений, — тогда эволюция данной ветви организмов прекратится. По крайней мере в том, что касается приспособления к температуре и влажности. Животные настолько приспособятся к местным условиям, насколько сумеют. Это не означает, что они не могут быть и еще более приспособленными, если их полностью для этого переконструировать. Это значит лишь то, что никакой маленький (и следовательно, возможный) эволюционный шажок их уже не усовершенствует: ни один из их ближайших соседей в данном аналоге “пространства биоморф” не будет лучше.

В результате начнется эволюционный застой, который будет продолжаться до тех пор, пока не произойдет какое-либо изменение условий: наступление ледникового периода, сдвиг годовой нормы осадков, смена господствующего ветра. Такие изменения действительно происходят, если смотреть на крупномасштабной эволюционной шкале времен. Вот почему обычно эволюция не стоит на месте, а постоянно “следует по пятам” за изменениями среды. Если средняя температура в какой-то местности неуклонно понижается в течение столетий, то устойчивое “давление” отбора будет стимулировать животных к тому, чтобы из поколения в поколение отращивать, скажем, все более длинную шерсть. Если после такого продолжавшегося несколько тысяч лет похолодания тенденция изменится на противоположную и средняя температура вновь начнет постепенно повышаться, животные окажутся под влиянием нового давления отбора, которое вызовет укорочение мехового покрова.

Но до сих пор мы принимали во внимание только малую часть окружающей среды, а именно погоду. Погода играет важную роль в жизни животных и растений. Ее характер меняется с веками, что поддерживает эволюцию в непрерывном движении по “следам” этих изменений. Но перемены климата бессистемны и непоследовательны. Есть в окружающей среде животного и такие составляющие, которые склонны изменяться в одном и том же неблагоприятном направлении, и за такими изменениями также требуется “следить”. Эти составляющие сами являются живыми организмами. Для хищника, например для гиены, не менее, чем погодные условия, важна добыча: эволюционирующие популяции зебр, гну и других антилоп. Для антилоп и прочих пастбищных животных, бродящих по саваннам в поисках травы, погода, возможно, имеет значение, но львы, гиены и прочие хищники тоже немаловажны. Накапливающий отбор будет следить за тем, чтобы животные были хорошо приспособлены обскакать хищника или обмануть жертву, не менее внимательно, чем за тем, чтобы они соответствовали преобладающим погодным условиям. И как эволюция движется “по пятам” за долговременными переменами климата, точно так же и приспособления добычи будут тоже неуклонно следовать за долгосрочными тенденциями в вооружении хищников. Разумеется, обратное тоже верно.

Таким образом, у видов есть “враги” — мы можем использовать этот общий термин по отношению ко всем живым существам, усложняющим жизнь кому-либо. Львы являются врагами зебр. Обратное утверждение, что зебры — враги львов, может показаться несколько циничным. Зебра в этих взаимоотношениях — сторона невинная и потерпевшая, так что звучащее с обвинительным оттенком слово “враг” выглядит тут неоправданным. Однако каждая конкретная зебра делает все от нее зависящее, чтобы не быть съеденной львом, и с точки зрения льва это делает жизнь сложнее. Если бы всем зебрам и прочим травоядным удалось достичь своей цели, львы вымерли бы от голода. Значит, по определению зебры являются для львов врагами. Паразиты вроде ленточных червей — враги для своих хозяев, а хозяева являются врагами для паразитов, поскольку склонны вырабатывать у себя средства для противодействия им. Травоядные — враги растений, а растения — враги травоядных в том смысле, что отращивают себе шипы и производят ядовитые или неприятные на вкус вещества.

В эволюционном масштабе времени животные и растения “следят” за изменениями своих врагов так же тщательно, как и за переменами климата. С точки зрения газелей эволюционное усовершенствование орудий и тактики нападения гепардов — все равно что постоянное ухудшение погодных условий, к которому нужно приспосабливаться. Однако между тем и другим имеется одно чрезвычайно существенное различие. С течением веков погода меняется, но она не меняется каким-то особо недоброжелательным образом. У нее нет намерения обставить газелей. Среднестатистический гепард меняется из столетия в столетие так же, как меняется среднегодовая норма осадков. Но если среднее количество осадков будет возрастать и понижаться без видимой закономерности и резона, то среднестатистический гепард будет из века в век становиться только лучше оснащенным для охоты на газелей по сравнению со своими предками. Это связано с тем, что последовательность сменяющих друг друга гепардов, в отличие от последовательности сменяющих друг друга погодных условий, сама подвержена действию накапливающего отбора. Гепарды будут склонны приобретать все большую и большую быстроту ног, зоркость взгляда и остроту зубов. Сколь бы “враждебными” ни были погодные и прочие неживые условия среды, у них нет необходимости становиться все более недружелюбными. А живым врагам, если смотреть на эволюционной временнóй шкале, свойственна именно такая тенденция.

Склонность хищников к постепенному “улучшению” быстро сошла бы на нет, как это бывает при гонке вооружений у людей (по причинам экономического характера, к которым мы перейдем позже), не будь подобной тенденции и у добычи. И наоборот. Газели не в меньшей степени, чем гепарды, являются предметом накапливающего отбора, и они тоже из поколения в поколение будут совершенствовать свою способность быстро бегать, мгновенно реагировать и растворяться в высокой траве. Они тоже способны эволюционировать в сторону того, чтобы становиться более серьезными противниками, в данном случае — противниками гепардов. С точки зрения гепарда среднегодовая температура не ухудшается и не улучшается систематически, если не считать того, что для хорошо приспособленного животного любое изменение — это изменение к худшему. А вот среднестатистическая газель — та имеет тенденцию из года в год становиться все хуже и хуже: быть более приспособленной убегать от гепардов и потому более неудобной для поимки. И опять-таки эта тенденция газелей к постепенному усовершенствованию потихоньку застопорилась бы, не проявляй и хищники аналогичную тенденцию. Одна из сторон становится лучше по причине улучшения другой стороны. И наоборот. В масштабе веков и тысячелетий этот процесс закручивается в порочную спираль.

Когда в мире государств с его более мелким временны´м масштабом враги постепенно совершенствуют свои вооружения в ответ на усовершенствование вооружений противника, мы называем это “гонкой вооружений”. Аналогия с эволюцией тут достаточно близка для того, чтобы позаимствовать этот термин, и я не приношу извинений тем своим напыщенным коллегам, которые были бы рады очистить наш язык от подобной наглядности. Я воспользовался простым примером с газелями и гепардами, чтобы провести четкую грань между живым врагом, который сам подвержен эволюционным преобразованиям, и безразличными неодушевленными силами природы, например погодой, которые тоже подвержены изменениям, но не систематическим, не эволюционным. Однако теперь пришло время признаться, что, пытаясь растолковать эту важную мысль, в других отношениях я мог направить читателя по неверному пути. Стоит немного подумать, и становится ясно, что нарисованная картина бесконечно прогрессирующей гонки вооружений слишком упрощена — как минимум в одном аспекте. Возьмем, к примеру, такой показатель, как скорость бега. Исходя из вышеизложенного можно подумать, что теория о гонках вооружений предполагает, будто гепарды и газели должны были постоянно, из поколения в поколение, становиться все более быстрыми, до тех пор пока и те и другие не стали бы в конце концов перемещаться со скоростью звука. Этого не произошло и никогда не произойдет. Преж де чем вернуться к обсуждению самого явления гонки вооружений, мой долг — предупредить неверное понимание этого предмета.

Первая оговорка такая. Из того, что я сказал, могло создаться впечатление, будто гепарды неуклонно совершенствуются в своем умении охотиться, а газели — в своей способности убегать от хищников. Читателю это могло внушить викторианские представления о неотвратимости прогресса, когда каждое поколение становится лучше, изящнее и отважнее своих родителей. Никакого отношения к тому, что происходит в природе, это не имеет. По всей вероятности, та временнáя шкала, на которой можно обнаружить хоть сколько-нибудь значимое улучшение, всегда будет слишком крупномасштабной, чтобы можно было что-либо заметить, сравнивая одно типичное поколение с другим, предшествовавшим ему. Более того, сам процесс “улучшения” отнюдь не непрерывен. Он судорожный и неровный: то и дело останавливается или даже отходит “назад”, а вовсе не движется неукоснительно “вперед” — в направлении, определяемом природой данной гонки вооружений. Изменения условий, изменения тех неодушевленных сил, которые я свалил в одну кучу под общим названием “погода”, вполне способны заглушить медленные и переменчивые тенденции, устанавливаемые гонкой вооружений, — по крайней мере для любого полевого наблюдателя. Наверняка бывают такие длительные промежутки времени, когда никакого “прогресса” в гонке вооружений — а может быть, и вообще никаких эволюционных преобразований — не происходит. Порой гонки вооружений приводят к вымиранию, и тогда очередная гонка вооружений начинается заново с нуля. Тем не менее, сказав все это, следует признать, что гонки вооружений, несомненно, остаются самым убедительным объяснением существования тех отлаженных и сложных механизмов, которые встречаются у животных и растений. Своего рода прогрессивное “улучшение” действительно существует, даже если оно происходит импульсивно и с перерывами, даже если результирующая скорость его настолько мала, что не может быть замечена не только за время жизни одного человека, но и за всю документированную историю человечества.

Другая оговорка состоит в том, что взаимоотношения, которые я обозначил как “вражеские”, на самом деле сложнее, чем то двустороннее взаимодействие, что было описано в рассказе про гепардов и газелей. Одно из осложнений связано с тем, что у любого вида может быть двое (или более) врагов, являющихся еще более злостными врагами друг для друга. Именно этот принцип лежит в основе той часто повторяемой полуправды, что траве полезно, когда ее едят (или косят). Коровы питаются травой, из чего можно было бы заключить, что они ее враги. Однако у трав есть враги и в растительном мире — конкурирующие с ними сорняки, которые, если им позволить расти бесконтрольно, способны нанести нашей траве более серьезный ущерб, чем коровы. Травы страдают от поедания коровами, но их конкуренты страдают еще сильнее. Следовательно, суммарное воздействие коров на растущую на пастбище траву вполне может быть благотворным. В этом смысле получается, что коровы траве друзья, а не враги.

Тем не менее коровы являются врагами для травы в том смысле, что любое отдельно взятое растение все же больше выиграет в том случае, если не будет съедено коровой, и что любая мутантная трава, которая обзаведется, скажем, химическим оружием, защищающим ее от коров, оставит больше семян (содержащих генетические инструкции по производству химического оружия), чем более приятные на коровий вкус представители того же вида. Даже если и можно в каком-то смысле сказать, что коровы — друзья травы, естественный отбор все равно не будет благоприятствовать тем растениям, которые из кожи вон лезут, только бы приглянуться какой-нибудь корове! Из этого абзаца можно сделать следующий вывод. Говорить о гонке вооружений между двумя различными эволюционирующими линиями организмов — к примеру, между коровами и травой или между газелями и гепардами — бывает удобно, но никогда нельзя упускать из виду, что у обоих участников этой гонки могут быть и другие враги, с которыми им приходится вести параллельные гонки вооружений. Я не буду развивать эту мысль здесь, но, если довести ее до конца, можно получить одно из объяснений того, почему гонки вооружений стабилизируются, а не продолжаются бесконечно, то есть не приводят к тому, что состязание хищников и добычи начинает выглядеть как нарезка лучших моментов из футбольных матчей и т. п.

Третья необходимая “оговорка” — это не столько уточнение к нашему упрощенному описанию гонки вооружений, сколько просто соображение, интересное само по себе. Отвлеченно рассуждая про гепардов и газелей, я заявил, что в отличие от погодных условий гепарды из поколения в поколение будут склонны становиться все более и более “умелыми охотниками” — более злостными врагами, лучше оснащенными для убийства газелей. Однако это вовсе не означает, что в деле убийства газелей они станут более успешными. Суть идеи гонки вооружений состоит в том, что каждая из соревнующихся сторон будет улучшаться со своей точки зрения, усложняя тем самым жизнь представителям противоположной стороны. Нет (или, по крайней мере, пока что не было упомянуто) никаких особых причин ожидать, что одна из противоборствующих сторон в гонке вооружений будет стабильно побеждать или, наоборот, проигрывать. Гонка вооружений в своем чистом виде предполагает, что в том, что касается доли успешных попыток, прогресс будет равен нулю, хотя и налицо будет явный прогресс оснащения, необходимого для достижения успеха. Хищники становятся лучше оснащенными, чтобы убивать, а добыча — чтобы не дать себя убить, и доля успешных попыток убийства остается в конечном итоге неизменной.

Отсюда следует, что если бы благодаря машине времени можно было устроить встречу хищников из одной эпохи с добычей из другой эпохи, то более поздние, более “современные” животные — неважно, хищники или жертвы — заткнули бы за пояс более ранних. Этого нельзя проверить экспериментально, хотя некоторые и полагают, что фауну удаленных и изолированных территорий — например, австралийскую или мадагаскарскую — можно считать более древней, в некотором смысле приравнивая поездку в Австралию к путешествию на машине времени. По мнению этих людей, частое вымирание аборигенных австралийских видов после внедрения более конкурентоспособных врагов из внешнего мира связано с тем, что туземные виды являются “устаревшими”, “старомодными” моделями, выглядящими на фоне видов-колонистов как корабли, участвовавшие в Ютландском сражении рядом с атомной подводной лодкой. Однако предположение, будто австралийская фауна представлена “живыми ископаемыми”, труднодоказуемо. Даже если и можно найти ему обоснование, этим редко кто себя утруждает. Боюсь, что это может оказаться всего-навсего зоологическим вариантом шовинистского снобизма, аналогичным той точке зрения, что все австралийцы — неотесанные бродяги в шляпе с привязанными к полям болтающимися пробками, которая прикрывает черепную коробку с не бог весть каким богатым содержимым.

Явлению, когда коэффициент успеха остается неизменным независимо от того, насколько велик технический эволюционный прогресс, американский биолог Ли ван Вален дал запоминающееся название “эффект Черной королевы[8]”. Как вы помните, в Зазеркалье Черная королева схватила Алису за руку и потащила ее за собой; они бежали все быстрей и быстрей, однако как бы быстро они ни бежали, обе продолжали оставаться на прежнем месте. Алиса была, понятное дело, озадачена и потому заметила: “У нас, когда долго бежишь со всех ног, непременно попадаешь в другое место”. “Какая медлительная страна! — сказала Королева. — Ну а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте! Если же хочешь попасть в другое место, тогда нужно бежать по меньшей мере вдвое быстрее!”[9]

Название “эффект Черной королевы” забавно, но может сбивать с толку, если (как это иногда делается) использовать его применительно к математически точным понятиям — например, к нулевому перемещению объектов друг относительно друга. Еще одна деталь, способная ввести в заблуждение, — это то, что в книжке про Алису высказывание Черной королевы представляет собой истинный парадокс, несовместимый со здравым смыслом реального материального мира. А вот в эволюционном “эффекте Черной королевы”, который постулирует ван Вален, нет ровным счетом ничего парадоксального. Он пребывает в полном согласии со здравым смыслом, если пользоваться им, здравым смыслом, с умом. Но, даже и не будучи парадоксальными, гонки вооружений могут приводить к таким ситуациям, которые в глазах рационально мыслящего человека будут выглядеть жутким расточительством.

Почему, например, деревья в лесу такие высокие? Вкратце можно ответить так: все остальные деревья высоки, так что никакое отдельно взятое дерево не может позволить себе быть низким. Это, в сущности, истина, но она оскорбительна для разума, мыслящего экономически. Какая нецелесообразность, какая разорительность! Когда все деревья уже имеют высоту лесного полога и освещены солнцем примерно одинаково, то ни одному из них не выгодно быть ниже других. Но если бы все они были ниже, если бы только можно было заключить что-то вроде профсоюзного соглашения по снижению допустимой высоты лесного полога, тогда все деревья выиграли бы. Они конкурировали бы друг с другом за точно такое же количество солнечного света, но “плата”, необходимая, чтобы вырасти и достичь высоты полога, была бы намного скромнее. Это пошло бы на пользу как каждому отдельному дереву, так и лесной экономике в целом. Увы, естественному отбору нет никакого дела до всеобщей экономики, и он не оставляет места для картелей и соглашений. Некогда имела место гонка вооружений, в ходе которой лесные деревья становились с течением поколений все крупнее. На каждом этапе этой гонки вооружений сама по себе высота не давала деревьям никаких преимуществ. Единственное, что имело значение на всех этапах данной гонки, — это быть выше соседних деревьев.

По мере того как развертывалась гонка вооружений, средняя высота лесных деревьев увеличивалась. Чего нельзя сказать о выгоде, которую деревья извлекали из своей большой высоты. На самом деле она даже понижалась в связи с увеличением расходов на рост. Из поколения в поколение деревья становились все выше и выше, но в каком-то смысле им было бы лучше оставаться на исходной позиции. Вот при чем тут Алиса и Черная королева, но только, как видите, в случае с деревьями действительно нет никакого парадокса. Это обычное свойство всех гонок вооружений, в том числе и человеческих: всем было бы лучше, если бы никто не усиливал свою позицию, но, как только кто-то начал усиливаться, все остальные не могут не последовать его примеру. Опять-таки, между прочим, стоит подчеркнуть, что мой рассказ получился чрезмерно упрощенным. Я не имел в виду ни того, что каждое поколение деревьев становилось в буквальном смысле выше предыдущего, ни того, что данная гонка вооружений непременно должна продолжаться и по сей день.

Пример с деревьями иллюстрирует еще один важный момент: гонка вооружений может вестись не только между представителями разных видов. Любое конкретное дерево может затенить другое дерево (причиняя ему тем самым ущерб), принадлежащее как к тому же самому виду, так и к другому. В сущности, в первом случае ущерб может быть даже больше, поскольку для всех организмов наиболее опасными конкурентами являются именно представители их собственного вида. Организмы, относящиеся к одному виду, в гораздо большей степени, чем при межвидовой конкуренции, борются друг с другом за одинаковый набор ресурсов. Кроме того, бывают внутривидовые гонки вооружений между поведенческими ролями самцов и самок, а также родителей и потомства. Я обсуждал эти явления в “Эгоистичном гене” и потому не буду заниматься ими здесь.

А еще эта история про деревья позволяет мне продемонстрировать вам важное различие между симметричными и асимметричными гонками вооружений. Симметричной называется такая гонка вооружений, которая происходит между противоборствующими сторонами, стремящимися приблизительно к одному и тому же. Гонка вооружений между лесными деревьями, борющимися за доступ к свету, — прекрасный пример. Потребности деревьев разных видов могут несколько различаться, но в том, что касается гонки вооружений, о которой мы ведем здесь речь, — а именно борьбы за солнечные лучи над пологом леса — все конкурируют за один и тот же ресурс. Они участвуют в некоей гонке вооружений, где успех одной стороны будет воспринят другой стороной как неудача. И эта гонка вооружений симметрична, поскольку природа успеха и неуспеха для обеих сторон одна и та же: в первом случае — доступ к солнечному свету, во втором — затененность.

В то же время гонка вооружений между гепардами и газелями является асимметричной. Это подлинная гонка вооружений, так как успех одной стороны здесь равносилен неуспеху для другой, но суть успеха или неуспеха здесь в каждом случае своя. Противоборствующие стороны “пытаются” делать совершенно разные вещи. Гепарды стремятся есть газелей. А газели не стремятся есть гепардов, они стремятся не быть съеденными. С эволюционной точки зрения асимметричные гонки вооружений интереснее симметричных, поскольку они с большей вероятностью могут давать начало чрезвычайно сложным системам защиты и нападения. Чтобы понять, почему это так, достаточно взглянуть на развитие военных технологий у человека.

В качестве примера можно было бы взять противостояние США и СССР, но на самом деле здесь нет необходимости вести речь о каких-то конкретных государствах. Оружие, произведенное в любой промышленно развитой стране, может быть в конце концов куплено абсолютно кем угодно. Существование такого эффективного нападательного оружия, как противокорабельные ракеты типа “Экзосет”, невольно “подталкивает” к придумыванию достойного ответа, например радиоглушителя, который сбивает с толку систему управления ракеты. Более чем вероятно, что такое средство противодействия будет производиться не страной противника, а той же самой страной, где производятся ракеты, возможно, даже той же самой компанией! Кто, в самом деле, лучше оснащен для производства противоракетной установки, чем сам производитель ракет? Ничто не мешает одной и той же компании производить и то и другое для разных воюющих сторон. Я достаточно циничен, чтобы предполагать, что такое бывает в действительности, и это может послужить ярчайшим примером той ситуации, когда техника совершенствуется, а ее реальный КПД остается неизменным (притом что стоимость возрастает).

С этой точки зрения вопрос, являются поставщики противоборствующих сторон в человеческой гонке вооружений сами противниками или же представляют собой одно и то же лицо, не столь важен, что само по себе любопытно. По-настоящему важно здесь то, что сами вооружения вне зависимости от того, кто их произвел, приходятся друг другу врагами в том особом смысле, какой я присвоил этому слову в настоящей главе. Ракета и специфичная для нее противоракетная установка являются врагами в той степени, в какой успех одного устройства синонимичен поражению другого. То, враждуют ли между собой их разработчики, не имеет отношения к делу, хотя, возможно, проще считать, что враждуют.

До сих пор я обсуждал пример с ракетой и с разработанным специально против нее “антидотом”, не акцентируя внимание на эволюции, на прогрессе, то есть на той стороне вопроса, ради которой, собственно, этот пример и был приведен. Идея здесь в том, что не только нынешнее устройство ракеты способствует появлению подходящей противоракетной установки — скажем, радиоглушителя — или, если угодно, делает это появление необходимым. Сам “антидот”, в свою очередь, ведет к усовершенствованию устройства ракеты — требует “противопротиворакетной установки”, которая специфически противостояла бы данной противоракетной установке. Практически можно сказать, что каждая новая модель ракеты подстегивает свое собственное усовершенствование посредством своего воздействия на систему противоракетной защиты. Развитие техники подпитывает само себя. Вот вам, пожалуйста, рецепт взрывной, неконтролируемой эволюции.

После того как некоторое количество лет будет потрачено на упорное изобретательство в пику друг другу, текущие версии обоих аппаратов достигнут очень высокого уровня сложности. Но в то же самое время — и тут мы вновь сталкиваемся с эффектом Черной королевы — нет никакой закономерной причины ожидать, что какая-либо из сторон гонки вооружений станет справляться со своими задачами успешнее, чем справлялась с ними тогда, когда гонка только начиналась. Действительно, если улучшение ракет и противоракетной защиты шло с равной скоростью, то можно предположить, что самые последние, передовые и изощренные модели будут так же эффективны против своих современных противников, как более грубые и примитивные версии были эффективны против своих. Прогрессировала техника, но не польза от нее, и так получалось, в частности, потому, что в данной гонке вооружений технический прогресс обеих сторон был одинаковым. А на самом деле такой значительный прогресс в том, что касается инженерной сложности, произошел именно благодаря тому, что он был приблизительно равным с обеих сторон. Ведь если бы один из соперников — скажем, противоракетный глушитель радиосигналов — забежал в этой гонке слишком далеко вперед, то другая сторона — в данном случае ракета — просто-напросто перестала бы использоваться и выпускаться, “вымерла” бы. В контексте гонки вооружений эффект Черной королевы — в отличие от своего литературного прообраза совершенно не парадоксальный — оказывается основополагающим принципом прогрессивного развития.

Я уже сказал, что асимметричные гонки вооружений могут приводить к интересным усовершенствованиям и прогрессу с большей вероятностью, чем симметричные, и теперь благодаря примеру с человеческим оружием нам понятно, почему это так. Если у какого-то государства есть бомба весом 2 мегатонны, то вражеское государство создаст бомбу, весящую 5 мегатонн. Это подтолкнет первых к разработке 10-мегатонной бомбы, что, в свою очередь, вдохновит вторых на производство 20-мегатонной, и т. д. Налицо настоящая прогрессирующая гонка вооружений: каждое достижение с одной стороны провоцирует контрдостижение с другой, и в результате наблюдается постепенное увеличение некоей характеристики — в данном случае мощности бомб — с течением времени. Но при такой симметричной гонке вооружений не будет того досконального, однозначного соответствия, той взаимной зависимости конструкций, как при асимметричном противостоянии — например, в случае ракеты и противоракетного глушителя радиосигналов. Противоракетная установка создавалась специально, чтобы воздействовать на определенные уязвимые места в конструкции ракеты; разработчиками учитывались мельчайшие детали устройства вражеского орудия. А разработчик ракеты следующего поколения будет использовать все свои знания об “антидоте” к предыдущей модели, чтобы противостоять ему. С бомбами, тоннаж которых постоянно увеличивается, дело обстоит иначе. Нет, разумеется, инженеры противоборствующих сторон могут сколько угодно воровать удачные идеи друг у друга. Но это все же момент второстепенный. Ни одна деталь строения русской бомбы не обязана досконально, однозначно соответствовать какой-либо детали строения американской бомбы. В случае же асимметричных гонок вооружений между модельными рядами орудий и специфически противодействующих им устройств мы видим то самое взаимно однозначное соответствие, которое с течением сменяющих друг друга “поколений” будет приводить к еще большей изощренности и усложненности.

Так же и в мире живой природы. Всегда, когда мы сталкиваемся с конечными результатами продолжительной асимметричной гонки вооружений, где достижения одной из сторон неизменно перекрывались точно подогнанными “антидотами” (но не соперниками) с другой, вряд ли стоит удивляться обнаружению сложных и замысловатых структур. Это явно справедливо для гонок вооружений между хищниками и их добычей и — возможно, даже еще в большей степени — между паразитами и их хозяевами. Тем электронным и акустическим локационным системам летучих мышей, о которых шла речь в главе 2, вполне свойственны тончайшая отлаженность и изощренность, характерные для конечных результатов продолжительной гонки вооружений. Неудивительно, что удалось проследить эту гонку и с противоположной стороны. Насекомые, на которых охотятся рукокрылые, оснащены сопоставимым комплексом электронной и акустической аппаратуры. Некоторые ночные бабочки даже испускают (ультра)звуки, напоминающие сигналы летучих мышей, чем, по-видимому, сбивают последних с толку. Почти все животные живут в постоянной опасности либо быть съеденными другим животным, либо не суметь съесть другое животное, и гигантское количество мельчайших фактов, которые мы знаем, имеют смысл только в том случае, если помнить, что животные возникли в результате длительной и ожесточенной гонки вооружений. Автор классической книги “Окраска животных” Х. Б. Котт хорошо сформулировал это в 1940 г., — он, вероятно, впервые в истории биологической науки использовал аналогию с гонкой вооружений (по крайней мере в печати):

Прежде чем утверждать, будто обманный внешний облик кузнечика или бабочки избыточно детален, мы должны в первую очередь выяснить, каковы способности к восприятию и различению у естественных врагов этих насекомых. В противном случае это будет все равно что заявить, будто броня линейного крейсера слишком тяжела, а дальность действия его орудий слишком велика, не поинтересовавшись, какого рода оружием располагает противник и насколько оно эффективно. В первобытной борьбе в джунглях, как и в тонкостях цивилизованной войны, налицо грандиозная эволюционная гонка вооружений. Ее результаты выражаются в таких приспособлениях для защиты, как скорость, проворство, наличие брони и колючек, норный образ жизни, ночной образ жизни, секреция ядовитых веществ, тошнотворный вкус, а также [камуфляжная и другие разновидности защитной окраски], и в таких приспособлениях для нападения, как скорость, внезапность, устройство засад, хитрость, острота зрения, а также когти, челюсти, жала, ядовитые зубы и [приманки]. Так же как преследуемый начинал двигаться быстрее в ответ на увеличение скорости преследователя, а защитная броня была ответом на орудия нападения, механизмы маскировки совершенствовались вследствие усиления чьих-то способностей к восприятию.

Гонку вооружений в человеческих технологиях изучать проще, чем ее биологический эквивалент, поскольку протекает она значительно быстрее, разворачиваясь прямо у нас на глазах. Когда же речь идет о биологической гонке вооружений, все, что мы в состоянии увидеть, — это ее результат. Правда, погибшие животные и растения изредка сохраняются в виде окаменелостей, и потому последовательные этапы биологической гонки вооружений можно иногда увидеть и в какой-то степени напрямую. Один из самых интересных примеров такого рода относится к электронной технике. Эту гонку вооружений можно проследить, сравнивая размеры головного мозга ископаемых животных.

Сам по себе мозг не сохраняется, но зато сохраняется череп; если аккуратно оценить объем черепной коробки, той полости, где размещался мозг, то можно получить хорошее представление о размере мозга. Я написал — “аккуратно оценить”, и это важное замечание. Связано оно с множеством трудностей, в том числе со следующей. Крупные животные обычно обладают крупным мозгом отчасти просто в силу своего размера, но это не обязательно значит, что они в каком угодно интересном смысле “умнее”. У слона мозг больше, чем у человека, однако нам нравится считать себя (возможно, не без некоторых оснований) умнее слонов, а свой мозг “на самом деле” более крупным, если принять во внимание, что сами мы — намного более мелкие животные. Несомненно, наш мозг составляет значительно бóльшую долю от общего объема организма, что можно видеть невооруженным глазом благодаря выпуклой форме нашего черепа. И это не просто видовое самолюбование. Значительная часть мозга предположительно нужна для повседневного обслуживания тела, то есть большое тело невольно требует и больших мозгов. Надо найти какой-то способ “удалить” из наших расчетов ту долю объема мозга, которая объясняется просто-напросто размерами организма, чтобы сравнивать то, что останется, как истинную “мозговитость” различных животных. Иначе говоря, нам нужно хорошее и точное определение того, что понимать под истинной мозговитостью. Каждый волен предлагать свой метод произведения таких вычислений, но самым надежным показателем считается “коэффициент энцефализации”, или EQ, используемый Гарри Джерисоном — ведущим американским специалистом по эволюции головного мозга.

На самом деле EQ рассчитывается довольно-таки замысловатым способом, где логарифмы массы мозга и массы тела нормируются в соответствии со средними значениями этих показателей для всех млекопитающих в целом. Подобно тому как психологи пользуются (и иногда злоупотребляют) “коэффициентом интеллекта”, или IQ, откалиброванным в среднем по популяции, точно так же и EQ стандартизован, грубо говоря, для “среднестатистического млекопитающего”. Как IQ 100 по определению означает средний IQ в популяции, так и EQ 1 равносилен по определению среднему значению EQ для млекопитающих данного размера. Тонкости использования математического аппарата значения не имеют. Говоря человеческим языком, EQ любого конкретного вида животных, будь то носорог или кошка, — это мера того, насколько более (или менее) крупным является мозг по сравнению с тем, чего мы могли бы ожидать, исходя из одних лишь размеров организма. Разумеется, методика, с помощью которой рассчитывается такое ожидание, открыта для критики и для дискуссий. Тот факт, что у человека EQ равен 7, а у гиппопотама — 0,3, не означает в буквальном смысле, что люди в 23 раза умнее бегемотов! Но, возможно, EQ, измеренный таким образом, может рассказать нам кое-что о той “вычислительной мощности”, которой располагает животное вдобавок к минимуму, необходимому для повседневного функционирования организма — неважно, большого или маленького.

Диапазон значений EQ у современных млекопитающих очень широк. Так, у крыс он равен примерно 0,8, то есть чуть ниже среднего. А у белок несколько выше, около 1,5. Возможно, трехмерный мир деревьев требует дополнительной вычислительной мощности, чтобы контролировать точность прыжков и даже в еще большей степени — чтобы продумывать рациональные маршруты сквозь лабиринт ветвей, порой соединенных друг с другом, а порой и нет. У обезьян показатели EQ значительно выше среднего, а у человекообразных (особенно у нас с вами) и того выше. У одних обезьян EQ выше, чем у других, и, что любопытно, это как-то взаимосвязано с их образом жизни: обезьяны, питающиеся плодами и насекомыми, имеют более крупный относительно общих размеров тела головной мозг по сравнению со своими листоядными собратьями. Рассуждения, что животному требуется меньше вычислительных мощностей, чтобы найти листья (которых вокруг сколько угодно), чем чтобы найти плод (который еще нужно поискать) или поймать насекомое (которое активно пытается удрать), не лишены логики. К сожалению, как выяснилось, истинное положение дел несколько сложнее: важное влияние оказывают и другие параметры — например, скорость обмена веществ. Если рассматривать класс млекопитающих в целом, то EQ хищников обычно слегка превышает EQ добычи, на которую они охотятся. У читателя наверняка есть идеи, почему это может быть так, но предположения такого рода с трудом поддаются проверке. Однако, какова бы ни была причина, сам факт, по-видимому, можно уже считать установленным.

Но довольно о современных животных. Джерисон попытался восстановить и EQ тех видов, которые уже вымерли и существуют только в ископаемом виде. Чтобы оценить объем их головного мозга, ему пришлось делать гипсовые слепки с внутренней поверхности черепной коробки. В таком деле не обойтись без многих догадок и допущений, но пределы погрешности не столь велики, чтобы начисто лишить смысла все предприятие. В конце концов, точность этой методики можно проверить на современных животных. Мы делаем вид, будто высушенный череп современного животного — это все, что у нас есть, оцениваем объем мозга при помощи гипсового слепка, а затем сравниваем эту свою оценку с настоящим мозгом и выясняем, насколько точной она была. Такие контрольные измерения, проведенные на современных черепах, вселяют уверенность в правильности того подхода к оценке размера давно погибших мозгов, который использует Джерисон. Первый сделанный им вывод был таким: головной мозг животных имеет тенденцию увеличиваться в размерах по сравнению с тем, каким он был миллионы лет назад. В любой отдельно взятый момент времени головной мозг у травоядных, как правило, был меньше, чем у охотившихся на них хищников. Однако у травоядных, живших позже, он был больше, чем у травоядных, живших раньше, а более поздние хищники тоже обладали мозгом большего размера по сравнению с более ранними хищниками. Скорее всего, мы видим в геологической летописи не что иное, как гонку вооружений (или, скорее, целый ряд многократно возобновлявшихся гонок) между хищниками и травоядными. Здесь аналогия с человеческими гонками вооружений представляется особенно удачной, ведь и травоядные, и хищники используют головной мозг в качестве бортового компьютера, а электроника — это, вероятно, именно то, что развивается в наших сегодняшних военных технологиях особенно стремительно.

Чем же заканчивается гонка вооружений? Иногда она может закончиться тем, что одна из сторон вымрет, и тогда другая сторона, вероятнее всего, прекратит прогрессировать в этом конкретном направлении, а то и “повернет вспять” по причинам экономического характера, к обсуждению которых мы сейчас перейдем. В других случаях экономическое давление может остановить гонку вооружений в некоей стабильной точке — стабильной даже несмотря на то, что одна из сторон в каком-то смысле навсегда останется победившей. Возьмем для примера скорость бега. У скорости, с которой гепарды или газели могли бы бегать, существует какой-то крайний предел — предел, устанавливаемый законами физики. Однако ни гепарды, ни газели этой границы не достигли. И те и другие остановились на более низких значениях скорости, после чего, как мне думается, увеличивать ее стало нерентабельно. Быстроходность — технология не из дешевых. Для нее требуются длинные кости конечностей, мощные мускулы, объемные легкие. Любые животные, которым действительно необходимо бегать быстро, могут обзавестись всем этим, но им придется за это заплатить. И цена будет тем выше, чем больше скорость. Измеряется она в том, что экономисты называют “ценой возможности”. Цена возможности чего-либо — это сумма всего, от чего вы должны отказаться ради того, чтобы приобрести это что-либо. Стоимость того, чтобы отправить ребенка в частную платную школу, — это все, что вы не сможете себе позволить в результате: новый автомобиль, который вы не купите, отпуск, в который вы не поедете (если же вы настолько богаты, что в состоянии позволить себе все эти вещи сразу, значит, для вас цена возможности устроить своего ребенка в частную школу крайне невелика). Для гепардов цена увеличения мускулов на лапах — это все то прочее, на что можно было бы употребить материалы и энергию, израсходованные на образование мышц. Например, произвести больше молока для котят.

Разумеется, тут и речи нет о том, что гепарды могут осознанно заниматься вычислением себестоимости! Все это автоматически осуществляет обычный естественный отбор. Те из конкурирующих между собой кошек, чьи лапы не столь мускулисты, будут, вероятно, менее быстроногими, но зато они сэкономят ресурсы, чтобы произвести дополнительное количество молока, и, таким образом, смогут выкормить еще одного детеныша. Больше всего детенышей вырастят те гепарды, гены которых обеспечат наилучший компромисс между скоростью бега, выработкой молока и прочими нуждами бюджета организма. И оптимальное соотношение между, скажем, производством молока и скоростью бега совсем не очевидно. Оно наверняка будет разным для разных видов и варьирующим в рамках одного вида. Одно несомненно: компромиссы такого рода неизбежны. Когда и гепарды, и газели достигнут той максимальной скорости бега, какую они могут себе “позволить” с учетом всей необходимой экономии, данная гонка вооружений завершится.

Не исключено, что из-за различий в своей экономике два этих вида остановят прогресс на разных уровнях. И возможно, животные-жертвы будут в итоге тратить на орудия защиты бóльшую долю своего бюджета, чем хищники — на орудия нападения. Одна из причин такого финала резюмирована в басне Эзопа: “Заяц бежит быстрее, чем лиса, потому что он бежит ради своей жизни, а она — только ради обеда”. На языке экономики это означает, что те отдельные лисы, которые распределят свои ресурсы между различными проектами, преуспеют больше тех лис, которые практически все, что есть, вложат в технологии, связанные с охотой. В то же время в популяции зайцев экономическое равновесие будет сдвинуто в пользу тех особей, которые не жалеют средств на снаряжение, необходимое для быстрого бега. Результатом такого уравновешивания внутривидовых бюджетов будет то, что межвидовая гонка вооружений придет к обоюдному и устойчивому завершению, причем одна из сторон будет впереди.

Вряд ли нам доведется наблюдать биологические гонки вооружений в динамике, слишком уж маловероятно поймать это явление в какой-то конкретный “момент” геологической истории Земли — например, в наше время. Однако особенности тех животных, которых мы видим сейчас, вполне можно объяснить результатами гонки вооружений, протекавшей в прошлом.

Подведем итоги всему сказанному. Гены отбираются не по своим собственным качествам, а на основании их взаимодействия с окружением. Особенно важным компонентом окружения гена являются другие гены. Основная причина, почему этот компонент так важен, заключается в том, что в эволюционной череде поколений состав других генов тоже меняется. У этого есть два типа последствий.

Во-первых, отсюда следует, что в выгодном положении оказывались гены, способные “сотрудничать” с теми другими генами, встретить которые в условиях, благоприятствующих сотрудничеству, было в большой степени вероятно. Главным образом, хотя и не только, это относится к генам в пределах одного и того же вида, поскольку в этом случае генам часто приходилось встречаться друг с другом в клетках. Так началось постепенное формирование “бригад”, образованных сотрудничающими друг с другом генами, совместная деятельность которых привела в конечном итоге к возникновению организмов как таковых. Индивидуальный организм — это крупное транспортное средство или “машина выживания”, построенная кооперативом генов во имя сохранения копий всех членов этого кооператива. Гены сотрудничают друг с другом, потому что все они нацелены на один и тот же результат — выживание и размножение общего организма, — а еще потому, что все они составляют друг для друга важную часть той среды, где каждый из них подвергается действию естественного отбора.

Во-вторых, обстоятельства не всегда располагают к сотрудничеству. В своем движении сквозь геологические эпохи гены могут оказываться и в таких условиях, которые благоприятствуют антагонизму. В основном, хотя и не только, это относится к генам организмов, принадлежащих к разным видам. Особенность различных видов состоит в том, что их гены не перемешиваются, поскольку их представители не спариваются друг с другом. Когда благодаря отбору генов внутри одного вида формируется такая окружающая среда, которая стимулирует процесс отбора генов у другого вида, результатом нередко оказывается эволюционная гонка вооружений. Любое генетическое усовершенствование, появившееся у одной из сторон этой гонки (скажем, у хищников), видоизменяет окружающие условия, запуская естественный отбор среди генов другой стороны (добычи). В основном именно такие гонки вооружений придают эволюции столь отчетливо прогрессивный характер, совершенствуя беговые качества, способность к полету, остроту зрения, тонкость слуха и т. п. Эти гонки вооружений не длятся бесконечно, а со временем стабилизируются — например, когда дальнейшие улучшения становятся для конкретных животных слишком накладными.

Эта глава была непростой, однако включить ее в книгу было необходимо. Иначе мы остались бы с ощущением, что естественный отбор — процесс исключительно деструктивный, ну или в лучшем случае “подчищающий”. Здесь же мы рассмотрели два способа, с помощью которых естественный отбор может превращаться в созидательную силу. Один из этих способов связан с сотрудничеством генов в рамках одного биологического вида. Наша главная посылка остается прежней: гены — это “эгоистичные” объекты, стремящиеся к своему собственному распространению в генофонде вида. Но в связи с тем, что окружение гена в значительнейшей степени состоит из других генов, также подверженных действию отбора в том же самом генофонде, в выигрыше окажутся гены, способные кооперироваться с другими генами своего генофонда. Вот почему возникли огромные организмы, состоящие из клеток, слаженно работающих для достижения общих целей. Вот почему репликаторы располагаются внутри этих организмов, а не борются друг с другом, как в прежние времена, барахтаясь в первичном бульоне.

Живые организмы смогли выработать у себя такие свойства, как целостность и согласованность, благодаря тому что отбор генов происходит в среде, создаваемой другими генами в пределах того же самого вида. Но в формирование этой среды также вносят свой вклад и гены других видов, что приводит к развертыванию гонки вооружений. А гонка вооружений — это еще одна мощная сила, движущая эволюцию в направлении того, что мы воспринимаем как “передовые”, сложные “изобретения”. Гонки вооружений обладают свойством, которое ощущается как некая “необузданность”. Их стремительный галоп в будущее выглядит, с одной стороны, бесцельным и тщетным, а с другой, напротив, кажется прогрессивным и приводит нас, наблюдателей, в нескончаемое восхищение. В следующей главе мы рассмотрим особый, и довольно специфический, тип взрывной, необузданной эволюции — то, что Дарвин называл половым отбором.

Глава 8

Взрывы и спирали

Человеческий разум — заядлый любитель аналогий. Нас непреодолимо тянет видеть смысл в незначительных сходствах между совершенно разными явлениями. В Панаме я почти целый день провел, наблюдая за дракой двух огромных колоний муравьев-листорезов, и, глядя на усеянное оторванными конечностями поле брани, невольно вспоминал виденные мною фотографии битвы при Ипре. Мне почти что слышалось грохотание пушек и мерещился запах дыма. Вскоре после выхода моей первой книги “Эгоистичный ген” ко мне независимо друг от друга обратились два священника, оба пришедшие к одной и той же аналогии между изложенными в этой книге идеями и доктриной первородного греха. Дарвин применял понятие “эволюция” исключительно к изменениям формы тела живых организмов на протяжении бессчетного числа поколений. А его последователи испытывали искушение видеть эволюцию во всем: в преобразованиях вселенной, в сменяющих друг друга “ступенях” развития человеческой цивилизации, в моде на длинные и короткие юбки. Порой такие аналогии бывают необычайно плодотворны, но они могут завести слишком далеко. Кроме того, можно чересчур увлечься аналогией настолько несущественной, что она будет не просто бесполезна, но и откровенно вредна. Я уже привык регулярно получать письма от всяких чудаков и знаю, что один из признаков пустого чудачества — чрезмерное увлечение аналогиями.

Впрочем, некоторые из величайших научных достижений появились благодаря тому, что кто-то умный заметил сходство между уже известным предметом и чем-то пока еще плохо изученным. Главное — удерживать равновесие между излишней неразборчивостью в проведении параллелей, с одной стороны, и полной слепотой по отношению к продуктивным аналогиям — с другой. Успешный ученый и несущий околесицу чудак отличаются друг от друга качеством того, что их вдохновляет. Но я подозреваю, что в действительности это означает разницу в умении не столько замечать аналогии, сколько отвергать дурацкие аналогии и развивать полезные. Давайте оставим без внимания только что возникшую аналогию — дурацкую или плодотворную, но уж точно не оригинальную — между научным прогрессом и эволюцией путем дарвиновского отбора и перейдем сразу к тому, что имеет отношение к теме этой главы. Я намереваюсь рассмотреть две взаимосвязанные аналогии, которые кажутся мне захватывающими, но при неосторожном обращении могут завести нас слишком далеко. Первая — это аналогия между разнообразными процессами, которые объединяет сходство со взрывами. А вторая — аналогия между истинной дарвиновской эволюцией и тем, что называют эволюцией культуры. По моему мнению, обе эти аналогии могут оказаться продуктивными — иначе, очевидно, я не стал бы посвящать им целую главу. Однако читатель предупрежден.

Интересующее нас свойство взрывов — это то, что инженеры называют “положительной обратной связью”. Понять, что это за штука, проще всего в сравнении с ее противоположностью — отрицательной обратной связью. Отрицательная обратная связь лежит в основе большинства систем автоматического контроля и регуляции. Одним из самых наглядных и широко известных ее образцов может послужить уаттовский регулятор подачи пара. Чтобы двигатель был пригодным в использовании, он должен обеспечивать постоянную скорость вращения — ту самую, которая необходима для совершаемой работы, будь то молотьба, ткачество, накачка воды насосом или что угодно еще. До Уатта существовала трудность: скорость вращения зависела от давления пара. Подогрейте котел, и тем самым вы ускорите двигатель — не слишком удобно для мельницы или ткацкого станка, требующих единообразной работы привода для своих механизмов. Регулятор, изобретенный Уаттом, — это клапан, автоматически контролирующий подачу пара к поршню.

Хитроумная уловка заключалась в том, чтобы связать этот клапан с вращательным движением самого двигателя, причем так: чем выше частота оборотов, тем сильнее клапан перекрывает подачу пара. И наоборот, чем медленнее работает двигатель, тем шире открывается клапан. Следовательно, медленно работающий двигатель вскоре разгоняется, а двигатель, работающий слишком быстро, — замедляется. Способ, с помощью которого регулятор измеряет скорость вращения, прост и эффективен и используется до сих пор. Два рычага, закрепленные на шарнирах и с шарами на свободных концах, вращаются, приводимые в движение оборотами двигателя. Когда вращение ускоряется, шары поднимаются вверх благодаря центробежной силе. А при медленном вращении они опускаются. Рычаги присоединены непосредственно к подающей пар заслонке. Хорошо отлаженный уаттовский регулятор способен поддерживать частоту оборотов двигателя практически постоянной, несмотря на значительные перепады температур в топке.

В основе работы уаттовского регулятора лежит принцип отрицательной обратной связи. Результат работы двигателя (в данном случае вращательное движение) влияет на нее же (посредством воздействия на клапан). Эта обратная связь отрицательная, поскольку большой выход (быстрое вращение шаров) сказывается на входе (подаче пара) отрицательным образом. И наоборот, низкая результативность (медленное вращение шаров) усиливает подачу пара, опять меняя знак на противоположный. Но я объясняю, что такое отрицательная обратная связь, только чтобы показать, чем она отличается от положительной обратной связи. Давайте возьмем разработанный Уаттом регулятор и подвергнем его одному существенному преобразованию: изменим характер отношений между нашим центробежным устройством и клапаном подачи пара с точностью до наоборот. Теперь, когда шары разгоняются, клапан, вместо того чтобы закрываться, как это было в изобретении Уатта, открывается. Ну а когда шары вращаются медленно, то клапан вместо того, чтобы усиливать подачу пара, уменьшает ее. Если нормальный уаттовский двигатель начнет замедляться, то вскоре он скорректирует эту тенденцию и вновь разгонится до необходимой скорости. Однако наш подправленный двигатель будет делать нечто диаметрально противоположное. Начав замедляться, он будет замедляться еще больше, пока сам не перекроет себе пар до полной остановки. Если же такой переделанный двигатель разгонится излишне, то вместо того, чтобы исправить эту погрешность, как сделал бы нормальный уаттовский двигатель, он только увеличит ее. Легкое ускорение будет подкреплено поставленным “шиворот-навыворот” регулятором, и двигатель разгонится еще больше. Это ускорение тоже будет воздействовать на двигатель по принципу положительной обратной связи, что разгонит двигатель и того сильнее. Так будет продолжаться до тех пор, пока не произойдет одно из двух: либо двигатель разлетится на куски от перегрузки и взбесившийся маховик проломит фабричную стену, либо пар иссякнет и двигатель, выйдя на максимальную частоту вращений, перестанет ускоряться.

Если исходный уаттовский регулятор использовал принцип отрицательной обратной связи, то наш вымышленный переделанный регулятор предоставляет нам пример противоположного явления — положительной обратной связи. Процессы, идущие с положительной обратной связью, отличаются непостоянством и безудержностью. Легкие отклонения, стоит им только возникнуть, усиливаются, выходят из-под контроля, и дальше события развиваются по восходящей спирали, приводя или к катастрофе, или к остановке на новом уровне вследствие каких-то иных процессов. Инженеры находят плодотворным объединять целый ряд разнообразных явлений под общим названием “процессы с отрицательной обратной связью”, а другой ряд разнообразных явлений — под общим названием “процессы с положительной обратной связью”. И плодотворно это не только благодаря какой-то туманной качественной аналогии, но и потому, что все эти процессы описываются одними и теми же математическими уравнениями. Для биологов, которые изучают такие явления, как регуляция температуры тела или механизмы насыщения, позволяющие избежать переедания, оказалось полезным позаимствовать у инженеров математику, описывающую процессы с отрицательной обратной связью. Системы с положительной обратной связью используются реже как инженерами, так и живыми организмами, однако предметом данной главы будут именно они.

Причина, по которой и инженеры, и организмы извлекают из систем с отрицательной обратной связью больше выгоды, чем из систем с положительной обратной связью, состоит, конечно же, в том, что способность удерживаться в пределах, близких к оптимуму, — вещь полезная. А нестабильные, неконтролируемые процессы могут быть не только не полезны, но и попросту опасны. В химии типичным примером процессов с положительной обратной связью являются взрывы, и в повседневной речи мы употребляем эпитет “взрывной” по отношению ко всему, что выходит из-под контроля. Например, мы может сказать о ком-нибудь, что у него взрывной характер. Один из моих школьных учителей был культурным, вежливым и обычно добрым человеком, но страдал периодическими вспышками ярости, о чем и сам прекрасно знал. Когда кто-нибудь в классе особенно его изводил, то сперва он ничего не говорил, но по лицу его было видно, что в глубине души происходит что-то экстраординарное. Затем он, поначалу спокойным и рассудительным тоном, мог сказать что-нибудь вроде: “Боже мой, я не могу сдерживаться. Сейчас я выйду из себя. Прячьтесь под парты. Я вас предупреждаю. Началось”. Голос его плавно повышался, перерастая в крик, и тогда он хватал любые предметы, до которых мог дотянуться: книги, губки с деревянными спинками для вытирания доски, пресс-папье, чернильницы, — и швырял их один за другим с невероятной силой и свирепостью, но не просто так, а исступленно целясь в того ученика, который рассердил его. Постепенно его гнев шел на убыль, и на следующий день он мог принести этому же мальчику самые великодушные извинения. Этот учитель отдавал себе отчет в том, что потерял контроль над собой, что стал жертвой, которую затянуло в петлю положительной обратной связи.

Однако положительная обратная связь может приводить не только к неуправляемым усилениям чего-либо, но и к неуправляемым спадам. Недавно я присутствовал на заседании конгрегации — так называется “парламент” Оксфордского университета, — где решался вопрос о присуждении кому-то почетной ученой степени. Вопреки обыкновению дебаты были жаркими. После голосования, пока шел подсчет бюллетеней, в зале стоял обычный гул, создаваемый болтовней всех тех, кто сидел, ожидая результатов. Вдруг в какой-то момент разговоры смолкли, и воцарилась мертвая тишина. Причиной тому была особая разновидность положительной обратной связи. Произошло это так. В любом гаме неизбежны случайные колебания громкости — в сторону как усиления, так и затихания, — которых мы обычно не замечаем. Одно из таких случайных затиханий оказалось явственнее других — так что несколько человек его заметили. А поскольку каждый с нетерпением ждал итогов голосования, то все, кто услышал это случайное снижение шума, подняли головы и перестали разговаривать. Общий уровень шума снизился еще чуть-чуть, в результате чего еще больше людей обратили на это внимание и прервали разговор. Процесс с положительной обратной связью был запущен и распространялся довольно быстро, пока не замолчали абсолютно все. Затем, когда мы поняли, что тревога была ложной, в зале послышались смешки, и шум постепенно вернулся к своему первоначальному уровню.

Наиболее примечательными и зрелищными примерами процессов с положительной обратной связью являются те, что ведут не к спаду, а к неконтролируемому усилению чего-либо: ядерный взрыв, рассвирепевший школьный учитель, разборка в пивной, обостряющийся конфликт в Организации Объединенных Наций (напомню читателю о предупреждении, с которого я начал эту главу). Мы непроизвольно отдаем должное роли положительных обратных связей в мировой политике всякий раз, когда употребляем жаргонное словечко “эскалация”, или утверждаем, что “Ближний Восток — это пороховая бочка”, или отмечаем начало “вспышки”. Одно из самых известных определений положительной обратной связи дано в Евангелии от Матфея: “Всякому имеющему дастся и приумножится, а у неимеющего отнимется и то, что имеет”. Эта глава посвящена положительным обратным связям в эволюции. Некоторые признаки живых организмов выглядят так, как будто возникли в результате взрывного, сорвавшегося с цепи эволюционного процесса, движимого положительной обратной связью. В какой-то мере это справедливо и для гонок вооружений из предыдущей главы, но по-настоящему эффектные образцы следует искать среди органов, служащих для сексуального привлечения.

Попробуйте убедить себя в том, в чем преподаватели пытались убедить меня, когда я был студентом: будто опахало, которым снабжен павлин, — это самый что ни на есть приземленный, сугубо функциональный, как зуб или почка, орган, сформированный естественным отбором исключительно для того, чтобы выполнять утилитарную роль метки, однозначно указывающей на принадлежность птицы к данному виду. Меня им убедить никогда не удавалось; сомневаюсь, что и вам это объяснение покажется правдоподобным. На мой взгляд, павлиний хвост несет на себе безошибочно узнаваемую печать положительной обратной связи. Он явно возник в результате бесконтрольного, неуправляемого взрыва, происходившего в эволюционном масштабе времени. Так думал Дарвин, создавая свою теорию полового отбора, того же мнения открыто и недвусмысленно придерживался величайший из его последователей Р. Э. Фишер. В своей книге “Генетическая теория естественного отбора” он после недолгих рассуждений приходит к следующему выводу:

…итак, эволюция оперения самцов и сексуальных предпочтений самок, выбирающих такое оперение, должна будет идти рука об руку до тех пор, пока этот процесс не обуздается мощной силой встречного отбора, причем идти со все возрастающей скоростью. Нетрудно видеть, что при полном отсутствии каких-либо сдерживающих факторов скорость эволюции будет пропорциональна уже достигнутому результату и, следовательно, будет расти с течением времени экспоненциально, или в геометрической прогрессии.

Как это нередко бывало у Фишера, то, что ему было “нетрудно видеть”, другим стало вполне понятно только полвека спустя. Он не потрудился растолковать свою мысль, почему эволюция сексуально привлекательного оперения должна идти со все возрастающей скоростью, по экспоненте, взрывообразно. Остальным биологам потребовалось примерно 50 лет, чтобы нагнать ход его рассуждений и полностью воссоздать те математические расчеты, какими он должен был пользоваться — неважно, на бумаге или только в голове, — чтобы доказать эту мысль себе самому. В своем нынешнем виде эти математические доводы были разработаны главным образом молодым американским матбиологом Расселом Лэндом, я же собираюсь попытаться изложить их исключительно нематематической прозой. Думаю, у меня меньше поводов для пессимизма, чем у Фишера, который написал в предисловии к своей книге, изданной в 1930 г.: “Никакие усилия не помогли мне сделать книгу легкой для чтения”. Но тем не менее уместно вспомнить слова одного великодушного рецензента уже моей первой книги: “Предупреждаю читателя, что ему следует обуть свой разум в кроссовки для бега”. Самому мне удалось понять все эти сложные вещи с превеликим трудом. И здесь я должен, несмотря на его протесты, выразить признательность своему коллеге и бывшему ученику Алану Графену, чей разум снискал всеобщую известность благодаря своим первоклассным крылатым сандалиям, но на самом деле обладает и еще одним, даже более редким достоинством: умением снять их и найти способ разъяснить осмысленное так, чтобы было понятно другим. Если бы не его наставления, я попросту не смог бы написать средний раздел этой главы, и потому я отказываюсь ограничиваться одной лишь благодарностью в предисловии.

Прежде чем перейти к этим сложным материям, я должен отступить назад и сказать несколько слов о происхождении самого понятия “половой отбор”. Как и многое другое в этой области знаний, оно ведет свое начало от Чарльза Дарвина. Отводя основную роль выживанию и борьбе за существование, Дарвин тем не менее отдавал себе отчет в том, что существование и выживание — всего лишь средства для достижения некоей цели. Эта цель — размножение. Фазан может дожить до преклонных лет, но если он не размножится, то не передаст свои признаки потомству. Отбор будет благоприятствовать тем признакам, которые обеспечат животному успех при размножении, а в борьбе за размножение выжить — это только полдела. Среди выживших успеха добьются те, кто будет наиболее привлекателен для противоположного пола. Дарвин понимал, что, если самец фазана, павлина или райской птицы сумеет стать сексуально привлекательным, пусть даже ценой собственной жизни, он, вероятно, успеет передать потомству свои признаки, обеспечивающие привлекательность, поскольку будет интенсивно размножаться до тех пор, пока не погибнет. Понимал он и то, что гигантский веер павлина будет помехой для своего обладателя в том, что касается выживания, и потому предположил, что это неудобство с лихвой компенсируется возросшей сексуальной привлекательностью самца. Дарвин, любивший проводить параллели с искусственным отбором, сравнивал самку с селекционером, который направляет эволюцию домашних животных в соответствии со своими прихотями. А мы бы могли сравнить ее с человеком, который ведет отбор компьютерных биоморф, руководствуясь своими эстетическими пристрастиями.

Дарвин просто принимал прихоти самок как данность. Существование прихотей было в его теории полового отбора аксиомой, исходной посылкой, а не тем, что само по себе требует объяснения. Отчасти по этой причине дарвиновская теория полового отбора пребывала в немилости до тех пор, пока в 1930 г. ее не выручил из беды Фишер. К сожалению, многие биологи либо не придали значения работам Фишера, либо неверно их поняли. Возражение, выдвигавшееся Джулианом Хаксли и прочими, состояло в том, что женские капризы не могут служить законным основанием для истинно научной теории. Однако Фишер спас теорию полового отбора, рассматривая предпочтения самки как признак, который сам по себе — не в меньшей степени, чем хвосты самцов, — имеет право быть объектом для естественного отбора. Нервная система самки формируется под действием генов, и следовательно, весьма вероятно, что ее свойства возникли в результате отбора, действовавшего на предыдущие поколения. Если другие считали, что украшения самцов появились в ответ на неизменные предпочтения самок, то Фишер рассматривал предпочтения самок и украшения самцов в динамике, исходил из того, что они эволюционируют вместе, нога в ногу. Возможно, вы уже чувствуете, что до взрывообразных положительных обратных связей тут рукой подать.

Когда обсуждаешь сложные теоретические понятия, хорошо иметь в голове какой-то конкретный пример из реального мира. В качестве такого примера я собираюсь использовать хвост длиннохвостого бархатного ткача. Здесь подошло бы любое украшение, возникшее в результате полового отбора, но мне хочется добавить новизны, избавившись от вездесущего (в дискуссиях о половом отборе) павлина. Самец длиннохвостого бархатного ткача — это изящная черная птичка с оранжевыми отметинами на плечах. Размером он где-то с домового воробья, однако большие рулевые перья его хвоста в период размножения могут достигать 18 дюймов в длину. Часто можно видеть, как он совершает свой зрелищный демонстрационный полет над африканскими равнинами, наматывая виражи и делая мертвые петли, подобно самолету с длинным рекламным вымпелом. Неудивительно, что в дождливую погоду он порой не может взлететь. Даже сухой хвост такой длины должен быть обременительной ношей. Мы хотим объяснить эволюцию этого длинного хвоста, которая предположительно имела характер взрыва. Следовательно, наша отправная точка — птица-предок без длинного хвоста. Давайте будем считать, что ее хвост имел 3 дюйма в длину, то есть представлял собой примерно одну шестую от хвоста современного размножающегося самца. Эволюционное изменение, которое мы пытаемся объяснить, — это шестикратное увеличение длины хвоста.

Взявшись измерять почти какой угодно параметр у животных, мы, очевидно, обнаружим, что, хотя большинство представителей вида имеет значения, достаточно близкие к среднему, у одних особей они немного выше среднего, а у других — ниже. Можно не сомневаться в том, что у предков бархатного ткача существовал разброс по признаку длины хвоста: чьи-то хвосты были короче, а чьи-то — длиннее среднего значения в 3 дюйма. Мы не ошибемся, если предположим, что на длину хвоста влияло большое число генов, эффекты которых, сами по себе незначительные, суммировались друг с другом, а также с влиянием рациона и других факторов среды. В результате получалась реальная длина хвоста особи. Совокупность генов, эффекты которых суммируются, называется полигеном. На большинство наших с вами признаков, например на рост и вес, влияют разнообразные полигены. Математическая модель полового отбора, предложенная Расселом Лэндом, — та, которой я собираюсь придерживаться, — является полигенной моделью.

Теперь мы должны обратить свои взоры на самок и на то, каким образом они выбирают себе партнеров. Допущение, что именно самки выбирают себе партнеров, а не наоборот, попахивает сексизмом. Однако у нас есть серьезные теоретические основания полагать, что дело обстоит именно так (см. “Эгоистичный ген”), да и на практике факты свидетельствуют о том же. Доподлинно известно, что современные самцы длиннохвостого бархатного ткача собирают вокруг себя гаремы примерно из полудюжины самок. Это значит, что в популяции имеется излишек самцов, которые не размножаются. А это, в свою очередь, значит, что самке несложно найти партнера, и она может позволить себе быть привередливой. Самец, который привлекателен для самок, выиграет очень много. А самка, которая привлекательна для самцов, мало от этого выиграет, поскольку на нее и так есть спрос.

Теперь, приняв допущение, что выбор делается именно самкой, переходим к следующему, решающему шагу, которым Фишер поверг своих противников в замешательство. Вместо того чтобы просто признать, что у самок есть прихоти, мы рассмотрим женские преференции как один из тех многочисленных признаков, на которые влияют гены. Предпочтения самки — это количественная переменная, и мы можем предположить, что они формируются под действием полигенов — аналогично тому, как это происходит, собственно, с длиной хвоста. Эти полигены могут влиять на самые разные участки мозга самки или даже непосредственно на ее глаза — на все, что может хоть как-нибудь изменить ее пристрастия. Несомненно, эти пристрастия касаются многих параметров тела самца: оттенка отметин на его плечах, формы клюва и так далее; но так уж вышло, что здесь мы интересуемся эволюцией длинного хвоста у самцов, а следовательно, и женскими предпочтениями, связанными с длиной хвоста. Получается, что мы можем измерять предпочтения самок ровно в тех же самых единицах, в каких измеряем хвосты самцов, — в дюймах. А уж полигены позаботятся о том, чтобы одним самкам нравились хвосты длиннее среднего, другим — короче среднего, а третьи предпочитали хвосты примерно средней длины.

И вот мы подходим к одному из главных озарений во всей этой теории. Гены, отвечающие за женские предпочтения, экспрессируются только через поведение самок, но в организмах самцов тем не менее тоже присутствуют. Справедливо и обратное: гены длины мужского хвоста присутствуют и в организмах самок независимо от того, проявляют они себя там как-нибудь или нет. Представить себе гены, у которых нет возможности экспрессироваться, совсем не сложно. Если мужчина обладает генами длинного полового члена, он может с равной вероятностью передать их как своему сыну, так и дочери. У сына эти гены проявятся, а у дочери, разумеется, нет — по причине отсутствия полового члена как такового. Но, когда у этого мужчины пойдут внуки, сыновья его дочери могут унаследовать его длинный пенис с той же вероятностью, что и сыновья его сына. Организм может быть носителем генов, которые не экспрессируются. Рассудив таким образом, Фишер и Лэнд решили исходить из того, что гены, влияющие на предпочтения самки, переносятся и самцами, даже если проявляются исключительно в женских организмах. А гены мужского хвоста переносятся в организмах самок, пусть даже и не экспрессируясь там.

Давайте вообразим, будто у нас есть особый микроскоп, позволяющий заглянуть прямо внутрь клеток птицы и рассмотреть ее гены. Возьмем самца, у которого хвост вырос длиннее среднего, и посмотрим, что за гены у него в клетках. Начнем с генов, отвечающих за длину хвоста: никаких сенсаций, наш самец несет гены, обусловливающие длинный хвост. Это очевидно, ведь у него есть длинный хвост. Ну а как у него обстоят дела с генами предпочтения той или иной длины хвостов? Эти гены экспрессируются только у самок, так что никаких внешних подсказок у нас нет. Придется воспользоваться нашим микроскопом. Что же мы увидим? Мы увидим гены, которые заставляют самок предпочитать длинные хвосты. И наоборот, если бы мы заглянули внутрь самца с коротким хвостом, то нашли бы там гены, заставляющие самок предпочитать короткие хвосты. Вот это и есть ключевая точка всей аргументации. А объяснение тут такое.

Если я самец и у меня длинный хвост, то весьма вероятно, что у моего отца хвост тоже был длинный. Обычные законы наследственности. Но кроме того, раз моя мать избрала себе моего отца в качестве партнера, значит, она, весьма вероятно, предпочитала длиннохвостых самцов. Следовательно, если я унаследовал гены длиннохвостости от отца, то от матери мне вполне могли достаться гены любви к длинным хвостам. По той же самой причине если вы унаследовали гены короткого хвоста, то велики шансы, что вы носитель генов, которые заставляют самок делать выбор в пользу короткохвостых самцов.

Точно такую же нить рассуждений можно провести и для самок. Если я самка, предпочитающая длиннохвостых самцов, то высоки шансы, что и моя мать тоже оказывала им предпочтение. Таким образом, у моего отца, раз его выбрала моя мать, хвост, скорее всего, был длинным. Следовательно, если я унаследовала гены любви к длинным хвостам, то с высокой вероятностью у меня есть и гены, обусловливающие образование длинного хвоста, — неважно, проявляются они в моем женском организме или нет. А если я унаследовала гены любви к коротким хвостам, то вполне можно предположить, что заодно мне достались и гены обладания коротким хвостом. Общий вывод таков. Любая особь независимо от пола с большой вероятностью несет в себе как гены, которые наделяют самцов неким признаком, так и гены, которые заставляют самок предпочитать тот же самый признак, каким бы он ни был.

Выходит, что гены мужских признаков и гены, заставляющие самок предпочитать эти признаки, не перемешиваются в популяции случайным образом, а стараются держаться вместе. Такая “взаимная тяга”, известная под устрашающим научным названием “неравновесное сцепление”, вытворяет с уравнениями математической генетики забавные штуки. Она приводит к странным и удивительным последствиям, не самыми мелкими из которых в реальной жизни являются, если только Фишер и Лэнд правы, взрывные эволюционные процессы, приведшие к возникновению многих органов привлечения, таких как хвост павлина или бархатного ткача. Выводятся эти последствия только при помощи математики, но их суть можно изложить и словами, и мы постараемся придать нематематическому языку легкий привкус математического доказательства. Нашему разуму снова понадобятся беговые кроссовки, хотя в данном случае больше подошла бы аналогия с ботинками для скалолазания. Каждый шаг этих рассуждений довольно прост, но к вершине понимания ведет целый ряд таких шагов, и если пропустишь хотя бы один, то всех последующих, увы, уже не одолеть.

Итак, мы признали, что возможен непрерывный спектр женских предпочтений: начиная от любительниц длиннохвостых самцов и заканчивая самками с диаметрально противоположным вкусом, предпочитающих самцов с короткими хвостами. Но если бы нам довелось проводить социологический опрос среди самок какой-то конкретной популяции, то мы, вероятно, обнаружили бы, что у большинства из них вкусы в отношении самцов сходятся. Имеющийся разброс женских предпочтений мы можем измерить в тех же самых единицах, в каких мы выражаем разброс длины мужских хвостов, — в дюймах. В дюймах же можно выразить и среднее значение той длины, какую предпочитают самки в популяции. Может оказаться так, что среднее значение женского предпочтения полностью совпадает со средней длиной мужского хвоста — 3 дюйма и в том и в другом случае. Тогда выбор самки не будет движущей силой, направляющей эволюцию длины хвоста у самцов. А может оказаться, что самки в среднем предпочитают хвосты значительно большей длины, чем есть на самом деле, — скажем, 4 дюйма вместо трех. Давайте пока что оставим в стороне вопрос о причине такого несоответствия, просто примем его как факт и перейдем к следующему очевидному вопросу. Если большинству самок нравятся самцы с четырехдюймовыми хвостами, то почему же на самом деле у большинства самцов хвосты трехдюймовые? Почему средняя длина хвоста в популяции не увеличится до 4 дюймов под влиянием осуществляемого самками полового отбора? Каким образом между средней предпочитаемой длиной хвоста и средней фактической длиной хвоста может сохраняться дистанция в целый дюйм?

Причина в том, что женские вкусы — это не единственный тип отбора, определяющий длину хвоста у самцов. Хвост играет важную роль при полете, и, если хвост слишком длинен или слишком короток, это сказывается на эффективности полета не лучшим образом. Более того, чтобы таскать за собой длинный хвост, не говоря уже о том, чтобы вообще его отрастить, потребуются серьезные энергетические затраты. Самцы с хвостом длиной 4 дюйма будут привлекательнее для самок, но за это придется заплатить неудобствами при полете, бóльшими энергозатратами и большей уязвимостью для хищников. Выразимся так: существует утилитарный оптимум, отличный от того, что является оптимумом для полового отбора, — идеальная длина хвоста с точки зрения банальной пользы, то есть со всех точек зрения, кроме привлекательности для самок.

Можно ли предполагать, что фактическая длина хвоста — равная в нашем гипотетическом примере 3 дюймам — это и есть утилитарный оптимум? Нет, имеет смысл думать, что утилитарный оптимум должен быть меньше — скажем, 2 дюйма. Реальная средняя длина хвоста, то есть 3 дюйма, — результат компромисса между утилитарным отбором, стремящимся укоротить хвост, и половым отбором, задающим тенденцию к удлинению. Мы вправе подозревать, что, не будь необходимости в привлечении самок, средняя длина хвоста сократилась бы до 2 дюймов. А если бы не было необходимости беспокоиться об эффективности полета и потере энергии, то средняя длина хвоста выросла бы до 4 дюймов. Реальное среднее, равное 3 дюймам, — это компромисс.

Мы оставили в стороне вопрос, почему самки могут, сходясь во вкусах, предпочитать хвосты, отступающие от утилитарного оптимума. На первый взгляд сама эта мысль покажется глупостью. Следящие за модой любительницы хвостов более длинных, чем это нужно для того, чтобы соответствовать критериям хорошего устройства, будут иметь нескладных, неумелых, неуклюже порхающих сыновей. Любая мутантная самка, которой посчастливится предпочитать самцов с более короткими хвостами, в частности такая мутантная самка, чьи вкусы случайно совпадут с утилитарным оптимумом, произведет качественных сыновей, хорошо приспособленных к полету и, несомненно, более успешных по сравнению с сыновьями соперничающих с ней самок-модниц. Ах, но вот тут-то и загвоздка! Она скрывается в моей метафоре о “моде”. Сыновья нашей мутантной самки могут летать сколь угодно виртуозно, и все равно они не будут привлекательными для большинства самок в популяции. Они обратят на себя внимание только представительниц меньшинства, бросающих вызов общественному мнению, но представительниц меньшинства по определению труднее встретить, чем представительниц большинства, — просто-напросто потому, что их меньше на этом свете. В сообществе, где только один самец из шести вообще получает возможность спариваться и счастливчикам достаются большие гаремы, потакание вкусам большинства вознаграждается очень щедро, что с лихвой может компенсировать нерациональные расходы, связанные с потреблением энергии и неэффективностью полета.

Тут читатель вправе возмутиться: пусть даже все это так и есть, но аргументация целиком и полностью основывается на произвольном предположении. Действительно, из допущения, что самки предпочитают непрактичные длинные хвосты, нетрудно вывести все остальное. Но почему у большинства самок вообще возник такой вкус?! Почему большинство не предпочло хвосты короче утилитарного оптимума или в точности равные ему по длине? Почему мода не может совпадать с пользой? Ответ таков: все это вполне могло иметь место, и наверняка у многих видов так оно и было. Мой гипотетический пример с самками, предпочитающими длинные хвосты, выбран и в самом деле произвольно. Однако, какими бы ни были предпочтения большинства самок — пусть даже взятыми “с потолка”, — отбор все равно будет иметь тенденцию поддерживать это большинство, а иногда, при некоторых условиях, даже увеличивать, приумножать его. Вот тут нехватка математического обоснования в моих рассуждениях становится по-настоящему заметна. Я мог бы просто предложить читателю поверить мне на слово, что математические расчеты Лэнда подтверж дают мою мысль, и этим ограничиться. Возможно, это было бы мудрее всего, но я все-таки сделаю попытку хотя бы отчасти объяснить суть дела на словах.

Ключ к пониманию проблемы кроется в том, к чему мы уже пришли ранее, когда говорили о “неравновесном сцеплении”, — во “взаимной тяге” между генами определенной длины хвоста (какая бы она ни была) и соответствующими им генами предпочтения хвостов той же самой длины. Ничто не мешает нам рассматривать “коэффициент единства” как измеряемую величину. Если этот коэффициент очень велик, значит, зная, какие у данной особи гены длины хвоста, мы можем довольно точно предсказать, какие у нее гены предпочтения, и наоборот. Ну а если коэффициент единства мал, то знание об одной группе генов у индивида — будь то гены предпочтения или гены длины хвоста — дает нам не более чем слабую подсказку насчет генов из другой группы.

Какие факторы могут влиять на величину коэффициента единства? Такие как, например, сила женской приверженности к хвостам любимой длины — то есть то, насколько милостивы или суровы самки к тем самцам, которые кажутся им несовершенными. Еще один важный фактор — то, насколько изменчивость по длине хвоста у самцов обусловлена генами, а не факторами среды. А также многое другое. Если в результате воздействия всех этих факторов коэффициент единства — то есть прочность связи между генами длины хвоста и генами предпочтения этой длины — очень высок, то мы можем сделать следующий вывод. Каждый раз, когда самка делает выбор в пользу самца с длинным хвостом, происходит не только отбор генов длины хвоста. В тот же самый момент отбираются и гены пристрастия к длинным хвостам благодаря объединяющей эти гены “взаимной тяге”. Другими словами, те гены, которые определяют выбор самки в пользу мужских хвостов той или иной длины, фактически выбирают копии самих себя. Это важнейшая особенность самоусиливающихся процессов — способность самим производить поддерживающие их импульсы. Стоит только эволюции пойти в каком-то определенном направлении, как самого этого факта будет уже достаточно, чтобы направление оставалось неизменным.

Можно рассказать то же самое и другим способом — в терминах так называемого эффекта зеленой бороды. Эффект зеленой бороды — это такая научная биологическая шутка. Он исключительно гипотетический, но тем не менее поучительный. Изначально он был придуман как дидактическая уловка для объяснения фундаментального принципа, лежащего в основе выдвинутой У. Д. Гамильтоном ценнейшей теории родственного отбора, которую я обсуждаю на всем протяжении “Эгоистичного гена”. Гамильтон — ныне мой коллега по Оксфорду — показал, что естественный отбор должен благоприятствовать генам альтруистического поведения по отношению к близким родственникам просто-напросто потому, что в телах родственников с высокой вероятностью присутствуют копии тех же самых генов. Гипотеза насчет зеленой бороды представляет эту мысль в более общем, хотя и менее реалистичном виде. В сущности, родство, говорит она, — это не более чем один из возможных способов, с помощью которых гены могут обнаруживать свои копии в других организмах. Теоретически ген мог бы определять местонахождение своих копий и более прямым путем. Представьте себе, что возник такой ген, который случайно производит два следующих эффекта (гены с двумя и более эффектами — обычное явление): наделяет своих обладателей броским опознавательным знаком вроде зеленой бороды и так воздействует на их мозг, что они ведут себя альтруистично по отношению к зеленобородым особям. Спору нет, совпадение невероятное, но если оно когда-нибудь произойдет, то эволюционные последствия очевидны. Естественный отбор будет благоприятствовать гену зеленобородого альтруизма на том же основании, на каком он благоприятствует генам альтруизма по отношению к детенышам или к братьям. Всякий раз, когда одна зеленобородая особь будет помогать другой, ген такого избирательного альтруизма будет оказывать услугу своей копии. Автоматическое распространение гена зеленой бороды станет неизбежным.

На самом деле никто, и даже я, не верит, что эффект зеленой бороды в такой наипримитивнейшей форме будет когда-либо обнаружен. В природе гены проявляют пристрастие к своим копиям, руководствуясь ориентирами менее надежными, но более правдоподобными, чем зеленая борода. Родство — просто один из таких ориентиров. “Брат”, а фактически “тот, кто только что вылупился в гнезде, из которого я недавно вылетел” — это статистическая метка. Любой ген, заставляющий особь проявлять альтруизм по отношению к носителям данной метки, с высокой вероятностью окажет помощь своим копиям, поскольку у братьев с высокой вероятностью могут быть общие гены. Гамильтоновскую теорию родственного отбора можно рассматривать как одну из тех ситуаций, где эффект, напоминающий эффект зеленой бороды, в принципе возможен. Напоминаю, кстати, что здесь и речи нет о том, будто гены “хотят” помогать своим копиям. Просто любой ген, который случайно окажется обладающим подобным действием, волей-неволей будет становиться все более многочисленным в популяции.

Итак, родство — это одна из тех ситуаций, когда некая разновидность эффекта зеленой бороды выглядит правдоподобной. Фишеровская теория полового отбора описывает другую ситуацию такого рода. Если самки при выборе партнера склонны отдавать решительное предпочтение неким качествам самца, то, как мы уже видели, из этого следует, что организм любого самца будет с большой вероятностью содержать в себе копии тех генов, которые заставляют самок предпочитать именно таких самцов, как он. Все говорит в пользу того, что самец, унаследовавший длинный хвост от своего отца, мог унаследовать от матери гены, благодаря которым она польстилась на папин длинный хвост. А самец с коротким хвостом, по всей вероятности, будет носителем генов, заставляющих самок предпочитать короткохвостых самцов. Следовательно, всякий раз, когда самка выбирает себе самца, велика вероятность того, что, каковы бы ни были ее конкретные предпочтения, гены, которые определяют ее выбор, будут выбирать свои собственные копии, находящиеся внутри ее избранника. Делая выбор в пользу копий самих себя, они будут использовать длину хвоста как метку — несколько более сложная схема по сравнению с той, которой пользуется воображаемый ген зеленой бороды, использующий в качестве метки зеленую бороду.

Если половина самок в популяции предпочитают самцов с длинными хвостами, а половина — с короткими, то гены, отвечающие за женский выбор, все так же будут помогать своим копиям, но в общем и целом ни тот ни другой размер хвоста не будет более успешным. Популяция будет стремиться расколоться на две фракции: одну составят длиннохвостые самцы с любительницами длинных хвостов, а другую — короткохвостые самцы с любительницами коротких хвостов. Но такое положение дел, когда “голоса” самок разделены поровну, нестабильно. Стоит только появиться сколь угодно малому большинству, предпочитающему хвосты той или иной длины, и из поколения в поколение это большинство будет возрастать. Дело в том, что самцам, которые нравятся самкам, отличающимся более редким вкусом, будет сравнительно непросто найти себе партнершу, а у самок, исповедующих оппозиционные взгляды на мужской хвост, будут относительно неудачливые в любовных делах сыновья, которые, следовательно, подарят им меньше внуков. Всегда, когда меньшинство стремится к дальнейшему уменьшению, а большинство, даже незначительное, возрастает еще больше, мы видим перед собой рецепт положительной обратной связи: “Всякому имеющему дастся и приумножится, а у неимеющего отнимется и то, что имеет”. Когда равновесие нестабильно, случайные, непроизвольные тенденции имеют обыкновение упрочивать сами себя. Если мы спилим дерево, то вначале может быть неясно, в какую сторону оно упадет: к северу или к югу. Однако, когда, постояв немного, оно начнет заваливаться в ту или иную сторону, обратно его уже не вернуть.

Давайте еще крепче зашнуруем наши альпинистские ботинки и попытаемся ухватиться за следующий скальный крюк. Итак, вспомним, что самки тянут мужские хвосты в одну сторону (“тянут”, разумеется, в эволюционном смысле), а “утилитарный” отбор — в другую и реальная средняя длина хвоста представляет собой компромисс между двумя этими силами. Теперь давайте введем такую величину, как “несоответствие выбора”. Она выражает разницу между той средней длиной хвоста у самцов, какая наблюдается в действительности, и той “идеальной” длиной хвоста, какую среднестатистическая самка из данной популяции предпочла бы всем прочим. Единицы, в которых измеряется несоответствие выбора, могут быть произвольными, подобно тому как произвольными являются шкалы Фаренгейта и Цельсия для измерения температуры. Как некоторые находят удобным считать нулем точку замерзания воды, мы сочтем удобным установить наш ноль в той точке, где сила действия полового отбора в точности уравновешивается силой противодействия отбора утилитарного. Иными словами, если несоответствие выбора равняется нулю, это означает, что эволюционные изменения прекратились, поскольку две противоположных по своему направлению разновидности отбора полностью нейтрализуют одна другую.

Очевидно, что чем больше несоответствие выбора, тем сильнее эволюционная “тяга”, производимая самками, по сравнению с противоположным действием утилитарного естественного отбора. Но нас интересует не абсолютное значение несоответствия выбора в какой-то конкретный момент, а динамика его изменений из поколения в поколение. Если несоответствие имеется, то благодаря ему хвосты со временем удлинятся, но в то же время удлинится и идеальный с точки зрения самок хвост (напоминаю, что гены любви к длинным хвостам отбираются совместно с генами длинного хвоста). В следующем поколении в результате такого двойного отбора и средняя длина хвоста, и средняя длина предпочитаемого хвоста станут больше. Но вот какая из них увеличится сильнее? Это еще один способ спросить, что же произойдет с несоответствием выбора.

Оно может остаться неизменным (если средняя длина хвоста и средняя предпочитаемая длина хвоста вырастут на одну и ту же величину), может уменьшиться (если средняя длина хвоста вырастет сильнее, чем аппетиты самок), и наконец, несоответствие выбора может увеличиться (это если средняя длина хвоста возрастет, но средняя предпочитаемая длина хвоста вырастет и того больше). Если по мере того, как хвосты становятся длиннее, несоответствие выбора сокращается, тогда мы будем наблюдать, как длина хвоста эволюционирует к точке устойчивого равновесия. Но если по мере увеличения хвостов несоответствие выбора возрастает, значит, теоретически говоря, в последующих поколениях хвост будет увеличиваться со все возрастающей быстротой. Вне всяких сомнений, именно это должен был высчитать Фишер еще до 1930 г., хотя та сжатая формулировка, в которую он облек свою мысль при публикации, не была понята современниками.

Вначале давайте рассмотрим ситуацию, когда несоответствие выбора из поколения в поколение уменьшается. В конце концов оно уменьшится настолько, что предпочтения самок, двигающие эволюцию в одном направлении, будут полностью уравновешены утилитарным отбором, тянущим в противоположную сторону. Эволюция данного признака застопорится, и система, как говорят в таких случаях, придет в состояние равновесия. Тут Лэнд выяснил интересную вещь: оказывается — по крайней мере при определенных условиях, — точка равновесия не одна, их много (теоретически — бесконечное множество таких точек, выстроившихся на графике в прямую линию, но это уже математика!). Много их потому, что при любом значении силы утилитарного отбора противоположная по направлению сила, связанная с предпочтениями самок, будет стремиться принять такое значение, при котором силы уравняются.

Итак, если при заданных условиях несоответствие выбора с течением поколений уменьшается, то популяция придет в “ближайшую” к ней стабильную точку. Здесь утилитарный отбор, движущий эволюцию в одном направлении, будет полностью нейтрализован имеющей противоположную направленность селекцией, проводимой самками, и длина хвоста у самцов останется постоянной, какой бы она ни была. Читатель может заметить наличие здесь системы с отрицательной обратной связью, хотя и несколько причудливого свойства. Систему с отрицательной обратной связью всегда можно распознать по тому, что произойдет, если отклонить ее от “заданной точки”, вывести из “идеального состояния”. Например, если вы измените температуру воздуха в комнате, открыв окно, то термостат компенсирует это тем, что включит обогреватель.

Каким образом можно было бы вывести из равновесия эту схему полового отбора? Не будем забывать, что речь здесь идет об эволюционной шкале времени, так что поставить эксперимент, аналогичный открыванию окна, и дожить до его результатов будет проблематично. Но в природе, несомненно, система то и дело выходит из равновесия, например благодаря непроизвольным, бессистемным колебаниям численности самцов, связанным со случайными — как благоприятными, так и неблагоприятными — событиями. Каждый раз, когда такое происходит, сочетание двух отборов, утилитарного и полового, при наличии всех тех условий, которые мы сейчас обсуждаем, снова приводит популяцию в ближайшую стабильную точку. Возможно, это будет другая точка равновесия, расположенная на линии из таких точек несколько выше или ниже предыдущей. Следовательно, с течением времени популяция может дрейфовать по линии, состоящей из равновесных точек, как вверх, так и вниз. Сдвиг вверх будет означать, что хвосты станут длиннее — теоретически они могут быть сколь угодно длинными. А сдвиг по той же линии вниз будет означать, что хвосты станут короче — теоретически они могут укоротиться вплоть до нуля.

Для объяснения того, что такое точка равновесия, часто используют аналогию с термостатом. Мы можем развить эту аналогию, чтобы разъяснить более сложное понятие равновесной прямой. Давайте представим себе комнату, в которой одновременно имеются обогреватель и холодильная установка и каждый из этих приборов оснащен своим собственным термостатом. Оба термостата настроены на поддержание в комнате одной и той же температуры, равной 70 градусам по Фаренгейту. Если температура падает ниже этой цифры, то обогреватель включается, а холодильник выключается. Если же температура поднимается выше, то включается холодильная установка, а обогреватель выключается. Длине хвоста бархатного ткача здесь аналогична не температура (которая неизменно поддерживается примерно на уровне 70° F), а общая интенсивность потребления электроэнергии. Дело в том, что необходимую температуру можно поддерживать множеством различных способов. Например, оба устройства могут работать очень напряженно: обогреватель — выбрасывать мощной струей раскаленный воздух, а холодильник — выбиваться из сил, чтобы нейтрализовать тепло. Или же обогреватель может вырабатывать несколько меньше тепла, тогда, соответственно, и холодильная установка будет работать менее интенсивно. Наконец, ту же самую температуру можно поддерживать так, чтобы оба прибора работали вообще еле-еле. Конечно, с точки зрения того, кому придет счет за электричество, последнее решение выглядит наилучшим, но если говорить исключительно о необходимости поддерживать в комнате постоянную температуру в 70 градусов, то любой из огромного количества вариантов будет в равной степени удовлетворительным. У нас есть не одна точка равновесия, а целая линия из таких точек. При определенных технических параметрах данной системы, таких как время запаздывания приборов и ряд других факторов, теоретически возможно сделать так, чтобы уровень потребления электроэнергии дрейфовал по линии равновесных точек вверх и вниз, а температура оставалась неизменной. Если температуру опустить слегка ниже 70 градусов, то она вернется к прежнему значению, но общая интенсивность работы обогревателя и холодильника не обязательно возвратится в исходную точку. Она может прийти в какую-то другую точку на равновесной прямой.

Если исходить из реалий инженерной практики, то оснастить комнату так, чтобы в ней была возможна настоящая равновесная прямая, довольно сложно. В действительности такая прямая, по всей вероятности, схлопнется в точку. Рассуждения Рассела Лэнда о равновесной прямой при половом отборе тоже базируются на допущениях, которые могут и не иметь места в природе. Так, например, он исходит из того, что мутации возникают постоянно и с неизменной частотой. Также он предполагает, что сам процесс выбора, совершаемого самкой, не стоит ей никаких затрат. Если это допущение ошибочно, что вполне возможно, то равновесная прямая съежится в одну-единственную точку. Но, как бы то ни было, пока что мы обсуждали только ту ситуацию, когда после многих поколений отбора несоответствие выбора уменьшается. При иных условиях несоответствие выбора может, напротив, возрастать.

Прошло некоторое время с тех пор, как мы обращались к этой теме, так что имеет смысл напомнить самим себе, о чем речь. У нас есть популяция, в которой идет эволюция некоего признака у самцов — например, длины хвоста бархатного ткача. Идет эта эволюция под влиянием женских вкусов, стремящихся сделать хвосты длиннее, и утилитарного отбора, стремящегося укоротить их. Причина, по которой тенденция к удлинению хвостов будет обладать неким “внутренним двигателем”, состоит в следующем: всякий раз, когда самка делает выбор в пользу “понравившегося” ей самца, она в силу неравномерного распределения генов в популяции выбирает копии тех самых генов, которые заставили ее сделать такой выбор. Таким образом, в следующем поколении не только самцы будут более длиннохвостыми, но и самки еще больше будут склонны предпочитать длиннохвостых самцов. Какой же из этих признаков будет возрастать в ряду поколений с большей скоростью? Ответ на этот вопрос неочевиден. Пока что мы рассмотрели случай, когда длина хвоста возрастает за поколение на бóльшую величину, чем женские предпочтения. Давайте теперь рассмотрим другой возможный вариант развития событий: когда аппетиты самок в том, что касается длины хвостов, растут еще быстрее, чем сами хвосты. Иначе говоря, мы переходим к обсуждению такой ситуации, когда несоответствие выбора из поколения в поколение возрастает, а не уменьшается, как это было в предыдущих абзацах.

Здесь последствия обещают быть еще более странными. Вместо отрицательной обратной связи мы имеем положительную обратную связь. По мере того как поколения сменяют друг друга, хвосты становятся длиннее, но женская тяга к длинным хвостам усиливается еще быстрее. Это означает, что из поколения в поколение хвосты будут удлиняться, причем со все возрастающей скоростью. Теоретически они могут продолжать увеличиваться даже после того, как достигнут 10 миль в длину. В реальности-то, конечно, правила игры изменятся задолго до достижения таких абсурдных величин, точно так же как наш паровой двигатель с перевернутым регулятором на самом деле никогда не разгонится до миллиона оборотов в секунду. Но, хотя мы и должны с осторожностью относиться к выводам данной математической модели, когда речь идет о крайних значениях, эти выводы вполне могут оставаться верными на том отрезке, где условия реалистичны, правдоподобны.

Теперь, 50 лет спустя, нам понятно, что имел в виду Фишер, безапелляционно заявлявший: “Нетрудно видеть, что при полном отсутствии каких-либо сдерживающих факторов скорость эволюции будет пропорциональна уже достигнутому результату и, следовательно, будет расти с течением времени экспоненциально, или в геометрической прогрессии”. Несомненно, он обосновывал это утверждение так же, как и Лэнд, который написал: “Таким образом, оба затрагиваемых подобным процессом признака, а именно развитие оперения у самца и сексуальное предпочтение, оказываемое самкой самцам с данным типом развития, должны усиливаться вместе, и — при отсутствии мощного давления отбора, направленного в противоположную сторону и сдерживающего этот процесс, — усиливаться с постоянно возрастающей скоростью”.

Сам факт, что и Фишер, и Лэнд пришли в своих математических рассуждениях к одному и тому же захватывающему выводу, еще не говорит о том, что их теория правильно отражает то, что действительно происходит в природе. Не исключено, что прав Питер О’Дональд, генетик из Кембриджского университета и один из ведущих специалистов по теории полового отбора, который считает, что взрывной характер модели Лэнда “запрятан” в ее начальных посылках и просто не мог досадным образом не вылезти на противоположном конце длинных математических выкладок. Некоторые теоретики, в том числе такие как Алан Графен и У. Д. Гамильтон, предпочитают теории другого рода, где выбор, который делает самка, действительно сказывается на ее потомстве благотворно в самом что ни на есть утилитарном, евгеническом смысле. Теория, которую они в настоящее время совместно разрабатывают, заключается в том, что самки действуют как врачи-диагносты, отмечая самцов, наименее восприимчивых к паразитам. Согласно этой по-гамильтоновски оригинальной теории, яркое оперение — не что иное как реклама, с помощью которой самец наглядно демонстрирует свое здоровье.

Чтобы досконально разъяснить теоретическое значение паразитов, понадобится слишком много времени. Вкратце же можно рассказать так. Все “евгенические” теории сталкиваются с одной и той же проблемой. Если бы самки действительно могли безошибочно выбирать самцов с наилучшими генами, тогда чем успешнее они выбирали бы, тем более узким становился бы их выбор в будущем: в конце концов вокруг остались бы одни только хорошие гены, и у самок не было бы никакой необходимости быть разборчивыми. Паразиты устраняют это теоретическое затруднение. Дело в том, что, как полагает Гамильтон, паразиты ведут бесконечную цикличную гонку вооружений со своими хозяевами. А это в свою очередь значит, что для любого отдельно взятого поколения птиц “наилучшими” будут не те же самые гены, которые окажутся наилучшими для следующих поколений. То, что эффективно против нынешнего поколения паразитов, не годится для борьбы со следующим, проэволюционировавшим. Следовательно, какие-то самцы всегда будут генетически лучше других оснащены против злободневной инфекционной напасти. Получается, что самка окажет своему будущему потомству наибольшую услугу, если выберет самого здорового самца в своем поколении. Для сменяющих друг друга поколений самок универсальными критериями выбора могут служить лишь те признаки, которыми воспользовался бы и любой ветеринар: ясные глаза, лоснящиеся перья и т. п. Всем этим может похвастаться только истинно здоровый самец, и потому отбор благоприятствует тем самцам, которые демонстрируют свои симптомы здоровья на всю катушку и даже чрезмерно подчеркивают их при помощи длинных хвостов и раскидистых опахал.

Однако эта паразитарная теория, пусть даже она и может оказаться верной, никак не относится к теме данной главы, посвященной “взрывам”. Вернемся к выдвинутой Фишером и Лэндом “теории выхода из-под контроля”. Теперь ей нужны подтверждения из реального животного мира. Как нам получить их? Какие методы использовать? Многообещающий подход придумал Мальте Андерссон из Швеции. Вышло так, что он работал с тем же самым видом птиц, который мы используем здесь в теоретических рассуждениях, — с длиннохвостым бархатным ткачом — и изучал его в природных условиях в Кении. Свои эксперименты Андерссон сумел осуществить благодаря недавней технической новинке — суперклею. Он рассудил так. Если реальная длина хвоста самцов представляет собой компромисс между утилитарным оптимумом и тем, чего хотят самки, значит, можно сделать самца сверхпривлекательным, подарив ему чрезмерно длинный хвост. Вот тут-то и пошел в дело суперклей. Я вкратце опишу опыт Андерссона, являющий собой превосходный образец хорошо продуманного эксперимента.

Андерссон отловил 36 самцов длиннохвостого бархатного ткача и разделил их на девять групп по четыре птицы в каждой. С каждой группой он обходился одинаково. Одному самцу (выбранному строго случайным образом, чтобы не было никакой неосознанной необъективности) хвостовые перья укорачивались до 14 см (около 5½ дюйма). Отрезанная часть приклеивалась с помощью быстросхватывающегося суперклея к кончику хвоста второго самца из четверки. Итак, у первого самца хвост был искусственно укорочен, а у второго — искусственно удлинен. Хвост третьей птицы для сравнения оставляли в неприкосновенности. А у четвертого из самцов хвост тоже оставался прежней длины, но отнюдь не неприкосновенным. Кончики его перьев были отрезаны, а затем приклеены обратно. На первый взгляд, пустая трата времени, но на самом деле это хороший пример того, как тщательно нужно планировать эксперименты. Ведь на птицу могло повлиять не изменение длины хвоста как таковое, а сам факт, что ее ловили, трогали и проводили манипуляции с ее хвостовыми перьями. Группа 4 служила контролем на случай подобных эффектов.

Целью этого опыта было выяснить, насколько успешным в спаривании будет каждый самец по сравнению со своими товарищами из той же четверки. Претерпев ту или иную процедуру над своим хвостом, птицы могли вернуться на прежнее место жительства и вновь занять свою территорию. Здесь они возвращались к своим обычным делам: привлечению самок, спариванию, постройке гнезд и обзаведению потомством. Вопрос был в том, кто же из четверки добьется наибольшего успеха в соблазнении самок. Чтобы выяснить это, Андерссон не только в буквальном смысле слова следил за самками, но и, выждав, подсчитывал количество гнезд с яйцами на территории каждого из самцов. В итоге он выяснил, что самцы с искусственно удлиненными хвостами покорили примерно в четыре раза больше самок, чем самцы, чьи хвосты были искусственно укорочены. Самцы с хвостами нормальной, естественной длины показали промежуточный результат.

Чтобы исключить возможность случайного совпадения, данные были обработаны статистически. Вывод был сделан следующий: если бы привлечение самок было единственным предназначением хвоста, тогда самцам следовало бы иметь более длинные хвосты, чем те, что у них есть. Другими словами, половой отбор постоянно тянет хвосты (в эволюционном смысле) в сторону удлинения. Тот факт, что в реальности хвосты короче тех, какие самки предпочли бы, наводит на мысль, что существует и какое-то иное давление отбора, удерживающее длину хвоста на нынешнем уровне. Это “утилитарный” отбор. Предположительно обладатели особенно длинных хвостов гибнут с большей вероятностью, чем самцы с хвостами средней длины. К сожалению, у Андерссона не было времени проследить дальнейшую судьбу птиц, подвергнутых им пластической хирургии. Найди он на это время, прогноз был бы такой: самцы с приклеенными дополнительными перьями в среднем гибли бы раньше нормальных самцов — возможно, из-за большей уязвимости для хищников. А самцы с искусственно укороченными хвостами должны были бы, вероятно, жить дольше, чем обыкновенные самцы. Все это потому, что, по-видимому, нормальная длина хвоста представляет собой компромисс между оптимальным значением для полового отбора и оптимумом для отбора утилитарного. Не исключено, что птицы с искусственно укороченными хвостами окажутся ближе к утилитарному оптимуму, а потому и проживут дольше. Впрочем, тут много допущений. Если, к примеру, с утилитарной точки зрения главный недостаток длинного хвоста состоит не столько в опасности погибнуть из-за его размеров, сколько в экономических затратах на то, чтобы его отрастить, тогда у самцов, получивших увеличенный хвост на блюдечке, в качестве безвозмездного дара от Андерссона, продолжительность жизни, возможно, и не особенно сократится.

Я писал так, как будто предпочтения самок стремятся непременно направлять эволюцию хвостов и прочих украшений в сторону увеличения. Но мы уже знаем, что теоретически нет никаких препятствий, которые мешали бы женским прихотям подталкивать эволюцию в противоположном направлении — например, не удлинять хвосты, а укорачивать их. Хвост обыкновенного крапивника представляет собой столь короткий обрубок, что так и тянет поинтересоваться, уж не короче ли он, чем “должен” быть с точки зрения голого прагматизма. Конкуренция между самцами крапивника очень велика — это можно заключить даже из их несоразмерно громкого пения. Такое пение не может не быть затратным, и известны случаи, когда поющие самцы крапивника надрывались в буквальном смысле до смерти. На территории успешных самцов селится по нескольку самок, как и у бархатных ткачей. Такая напряженная обстановка располагает к возникновению положительных обратных связей. Может ли короткий хвост крапивника быть результатом неконтролируемой “эволюционной усадки”?

Оставим крапивников в стороне, нам и без них хватает правдоподобных примеров, которые можно трактовать как следствия взрывной эволюции, идущей по восходящей спирали и движимой положительными обратными связями: веер павлина, хвосты бархатного ткача и райской птицы. Фишер и его современные последователи показали нам, как могут возникать подобные явления, отдающие безвкусицей и сумасбродством. Насколько неразрывно связана эта теория с половым отбором? Можно ли найти ей какие-то убедительные аналогии среди других эволюционных процессов? Стоит задаться этим вопросом хотя бы только потому, что наша собственная эволюция в некоторых отношениях определенно имела взрывной характер. Особенно это заметно на примере нашего головного мозга, который рос как на дрожжах в течение последних нескольких миллионов лет. Высказывались предположения, что в этом виновен непосредственно половой отбор: мозговитость (или какое-то ее проявление — например, способность запомнить последовательность движений продолжительного и сложного ритуального танца) могла быть сексуально привлекательным признаком. Но также взрывообразное увеличение мозга могло произойти под влиянием какой-то другой разновидности отбора — аналогичной половому отбору, но не идентичной ему. Тут, думаю, имеет смысл разграничить между собой два типа возможных аналогий с половым отбором: поверхностную аналогию и глубинную аналогию.

Поверхностная аналогия незамысловата. Любой эволюционный процесс, в котором результат одного шага служит фундаментом для следующего, потенциально ведет к прогрессу, иногда стремительному. Мы уже сталкивались с этим в предыдущей главе, когда говорили о “гонке вооружений”. Всякое эволюционное усовершенствование, достигаемое хищниками, изменяет давление отбора, действующее на жертв, стимулируя их к повышению эффективности в деле избегания хищников. Это, в свою очередь, усиливает отбор среди хищников, тоже заставляя их совершенствоваться, и получается непрерывно восходящая спираль. Как мы уже видели, вполне возможно, что в результате ни хищникам, ни жертвам не удастся насладиться возрастающим успехом, поскольку их враги тоже будут становиться совершеннее. Но тем не менее как жертвы, так и хищники будут становиться все лучше и лучше оснащенными. Итак, это была поверхностная аналогия с половым отбором. Более серьезная аналогия должна учитывать самую суть теории Фишера — Лэнда: ситуацию, напоминающую эффект зеленой бороды и взрывоопасную по своей природе, когда гены, определяющие выбор самки, непроизвольно стремятся выбрать копии самих себя. Существуют ли еще какие-то подобные явления помимо полового отбора как такового — неизвестно.

Я подозреваю, что нечто аналогичное взрывообразной эволюции по типу полового отбора стоит поискать в истории человеческой культуры. Здесь тоже имеют значение прихоти и возможны такие явления, как “мода” и эффект “большинство всегда побеждает”. Еще раз обращаю ваше внимание на предупреждение, с которого я начал эту главу. Если быть занудами и пуристами в вопросах словоупотребления, то “эволюция” культуры — это никакая не эволюция, но эти два процесса имеют между собой достаточно много общего для того, чтобы мы могли позволить себе некоторые сопоставления. Главное — не забывать о различиях. Давайте разберемся с этими тонкостями, прежде чем перейти к интересующей нас теме взрывных спиралей.

Многими неоднократно отмечалось (а на самом деле любой дурак может заметить), что история человечества во многих отношениях напоминает биологическую эволюцию. Если вы будете рассматривать какую-либо сторону человеческой жизни — состояние науки, исполняемую музыку, манеру одеваться, средства передвижения и т. п. — через одинаковые промежутки времени, равные, скажем, веку или десятилетию, вы заметите тенденции. О наличии тенденции можно говорить тогда, когда, взглянув на три последовательные хронологические точки A, B и C, мы видим, что значение измеряемого признака в точке B лежит между соответствующими значениями для точек A и C. Несмотря на наличие исключений, каждый согласится с тем, что многие аспекты нашей цивилизации имеют такого рода направленность. Правда, иногда тенденции меняются на противоположные (взять хотя бы длину юбок), но то же самое справедливо и для генетической эволюции.

Во многих случаях, особенно когда речь идет не о капризах моды, а о практичных технологиях, можно без излишних споров на тему субъективности восприятия считать тенденции улучшениями. Например, нет никаких сомнений в том, что средства передвижения в течение последних 200 лет плавно и неуклонно совершенствовались: экипажи, запряженные лошадьми, затем машины, приводимые в движение паром, и, наконец, сегодняшние сверхзвуковые реактивные самолеты. В слово “улучшение” я не вкладываю никакой оценки. Я не имею в виду, что в результате этих преобразований качество жизни непременно улучшилось, — лично я нередко в этом сомневаюсь. Не спорю я и с той распространенной точкой зрения, что стандарты мастерства снизились после того, как на смену искусным ремесленникам пришло серийное производство. Но если смотреть на транспорт исключительно как на транспорт, то есть как на средство для перемещения из одной точки мира в другую, то, бесспорно, исторические тенденции направлены в сторону некоторого улучшения, даже если это улучшение связано всего лишь с увеличением скорости. Точно так же на шкале десятилетий, а то и лет можно видеть непрерывное повышение качества звуковоспроизводящей аппаратуры. Это неоспоримо, пусть даже вы, как и я, иногда считаете, что этот мир был бы более приятным местом для жизни, если бы усилитель никогда не был изобретен. Это не вопрос вкуса, это объективный, поддающийся строгой оценке факт: сегодня точность воспроизведения звука выше, чем в 1950 г., а в 1950 г. она была выше, чем в 1920 г. Также несомненно и то, что современные модели телевизоров воспроизводят изображение лучше, чем это делали ранние образцы, хотя, конечно же, это не означает более высокого качества транслируемых передач. Качество военной техники, предназначенной для уничтожения людей, возрастает стремительно: теперь она может убить больше человек за более короткое время. То, что не во всех смыслах это является улучшением, очевидно и в разъяснениях не нуждается.

Нет, несомненно, с сугубо технической точки зрения вещи действительно становятся лучше. Но очевидной истиной это является только в отношении приборов вроде самолетов или компьютеров. У человеческой жизни немало и таких аспектов, развитие которых отличается четкими тенденциями, но тенденции эти сложно назвать улучшениями. Языки, безусловно, эволюционируют: они развиваются по определенным направлениям, они происходят от общих предков и, разойдясь, становятся с течением веков все более непохожими друг на друга. Многочисленные острова Тихого океана дают прекрасную возможность для изучения эволюции языка. Жители различных островов говорят на языках, обладающих несомненным сходством, и разницу между этими языками можно точно измерить по количеству несовпадающих слов. Это чрезвычайно похоже на молекулярно-таксономические измерения, речь о которых пойдет в главе 10. Если на одной координатной оси отложить различия между языками, измеренные в количестве несовпадающих слов, а на другой — расстояния между островами, измеренные в милях, то можно будет построить кривую, строгая форма которой расскажет нам об уровне миграции между островами. Слова перепрыгивали с острова на остров, путешествуя в каноэ, и продолжительность их путешествия была пропорциональна удаленности островов друг от друга. В пределах каждого острова слова меняются с постоянной скоростью, что напоминает постоянный уровень случайных генетических мутаций. Если остров абсолютно изолирован, то с течением времени язык его обитателей будет эволюционировать и, следовательно, накапливать отличия от языков, на которых говорят жители других островов. Острова, расположенные поблизости друг от друга, будут, очевидно, интенсивнее обмениваться словами при помощи каноэ, чем далекие друг от друга острова. Кроме того, у языков, используемых на соседних островах, будет более недавний общий предок. Эти явления, объясняющие существующее распределение сходств и различий между языками, бытующими на различных островах, позволяют провести очень близкую аналогию с галапагосскими вьюрками, некогда вдохновившими Чарльза Дарвина на создание его теории.

Стало быть, языки эволюционируют. Но, хотя современный английский язык и произошел от чосеровского английского, думаю, мало кому придет охота доказывать, будто современный английский язык является улучшенным вариантом чосеровского. Обычно мы не оперируем такими понятиями, как “улучшение” или “качество”, когда речь идет о языке. А если уж прибегаем к ним, то скорее склонны относиться к переменам как к порче, вырождению. Старые способы словоупотребления кажутся нам грамотными, а новые — ошибочными. Тем не менее мы можем увидеть в языке прогрессирующие тенденции и не прибегая к оценочным суждениям. Можем даже встретить последствия положительных обратных связей на примерах расширения (или, если относиться по-другому, искажения) значений слов. Скажем, раньше слово “звезда” обозначало киноартиста, пользующегося исключительной известностью. Затем оно выродилось, и его стали использовать по отношению к любому обыкновенному актеру, играющему в фильме одну из главных ролей. Тогда, чтобы вернуть свое исходное значение — “особо выдающаяся знаменитость”, — слову пришлось видоизмениться до “суперзвезды”. Позже в рекламе киностудий суперзвездами стали называть таких актеров, которых многие и знать не знали, что привело к новому витку эскалации и возникновению “мега-звезд”. Сегодня на афишах можно встретить немало “мегазвезд”, о которых я, по крайней мере раньше, никогда не слышал. Не доведется ли нам в скором времени услышать о “гиперзвездах”? Подобная положительная обратная связь обесценила и значение слова “шеф-повар”. Слово это, разумеется, происходит от французского chef de cuisine, что означает глава или начальник кухни. Это значение дается и в Оксфордском словаре. Следовательно, по определению на одну кухню не может приходиться более одного шеф-повара. Однако рядовые повара (мужского пола), не исключая и младших помощников, переворачивающих гамбургеры, стали — возможно, из тщеславия — тоже называть себя “шефами”. В результате теперь нередко можно услышать тавтологическое словосочетание “главный шеф”!

Но если это и можно считать аналогией с половым отбором, то в лучшем случае это будет то, что я назвал “поверхностной” аналогией. Давайте же подойдем поближе к аналогии “глубинной” — для этого добро пожаловать в мир так называемой поп-музыки. Прислушавшись к разговору между фанатами популярных записей или к разглагольствованиям диджеев, ведущих музыкальные радиопередачи на смеси американского и британского английского, вы обнаружите любопытную вещь. Если критика прочих жанров искусства в той или иной мере затрагивает такие стороны, как стиль и мастерство исполнения, настроение, воздействие на эмоции, особенности художественной формы и т. п., то “популярная” музыкальная субкультура интересуется почти исключительно популярностью как таковой. Вполне очевидно, что в пластинке важно не то, как она звучит, а то, сколько народу ее покупает. Целая субкультура озабочена не чем иным, как рейтингами звукозаписей, называемыми “горячая десятка” или “горячая двадцатка” и всецело основывающимися на объемах продаж. Единственной по-настоящему важной характеристикой песни является то место, которое она занимает в хит-параде. Это, если подумать, крайне необычное явление. И очень интересное, если вспомнить про теорию Р. Э. Фишера о взрывообразной эволюции. Также, возможно, существенно то, что диск-жокей редко указывает на текущую позицию аудиозаписи в чартах, не упомянув при этом, какую строчку занимала эта же запись на прошлой неделе. Это позволяет слушателю оценить не только нынешний уровень ее популярности, но еще и скорость изменения популярности и направление этого изменения.

По-видимому, можно с уверенностью утверждать, что многие покупают новую пластинку только из-за того, что большое количество людей тоже ее покупают, или по крайней мере из-за того, что создается такое впечатление. Поразительным доказательством тому служит известный факт, что звукозаписывающие компании засылают своих представителей в крупные магазины грамзаписи, чтобы скупить свою же продукцию и поднять продажи до того уровня, начиная с которого они “взлетают”. (Это не так сложно, как может показаться, поскольку “горячая двадцатка” формируется на основании данных, поступающих из небольшой выборки магазинов. И если вы знаете, что это за магазины, вам понадобится приобрести не так уж много пластинок, чтобы существенно повлиять на оценку продаж по всей стране. Хорошо известны документированные случаи подкупа продавцов, работающих в этих магазинах.)

В несколько меньшей степени это явление — когда популярно просто быть популярным — характерно для книгоиздательского бизнеса, для мира дамских мод и вообще для всего, что рекламируют. Самое лучшее, что рекламодатель только может сказать о товаре, — это то, что среди товаров своей категории он продается лучше всего. Списки книг-бестселлеров публикуются еженедельно, и нет никаких сомнений, что стоит только книге попасть в такой список, как ее продажи возрастают еще сильнее — просто в силу этого факта. Издатели говорят в таких случаях, что продажи книги “взлетели”, а те из них, кто немножко знаком с наукой, рассуждают даже о “критической массе”, которую необходимо набрать для “взлета”. Здесь проводится аналогия с атомной бомбой. Уран-235 является стабильным веществом до тех пор, пока его не слишком много. Существует некое критическое значение массы, при достижении которого может начаться неконтролируемая цепная реакция с невероятно разрушительными последствиями. Атомная бомба содержит два куска урана-235, масса каждого из которых меньше критической. При детонации бомбы два этих куска сталкиваются друг с другом — и прощай город средних размеров. Если продажи книги “набрали критическую массу”, это значит, что их объем достиг того уровня, когда сарафанное радио и тому подобные явления производят некое подобие взрыва. Внезапно резко возрастает спрос (по сравнению с тем, что было до того, как критическая масса была набрана) и в течение некоторого времени продажи растут экспоненциально, после чего неизбежно происходит стабилизация, а затем спад.

Чем обусловлен такой ход событий, понять нетрудно. В сущности, это примеры все той же положительной обратной связи. Собственные качества книги и даже популярной песни тоже оказывают влияние на уровень продаж, но тем не менее везде, где есть место положительным обратным связям, неизбежна и значительная доля случайности в том, какая книга или пластинка будет иметь успех, а какая нет. Если “критическая масса” и “взлет продаж” — неотъемлемые составляющие любой истории успеха, то это непременно повышает роль чистого везения, а для тех, кто понимает, как работает эта система, открывает широкие возможности эксплуатировать ее и манипулировать ею. Например, имеет смысл вложить большие суммы денег в рекламу книги или грампластинки, чтобы помочь продажам “набрать критическую массу”, — тогда после этого вам не придется так уж сильно тратиться на рекламу: положительные обратные связи сделают всю работу за вас.

У таких положительных обратных связей есть что-то общее с теми положительными обратными связями, которые, согласно теории Фишера — Лэнда, имеют место при половом отборе. Но есть и различия. Самкам павлина, предпочитающим длиннохвостых самцов, отбор благоприятствует исключительно по той причине, что у других самок предпочтения точно такие же. Собственные качества самца тут произвольны и отношения к делу не имеют. В этом смысле любитель музыки, желающий приобрести какую-то запись только из-за того, что она попала в “горячую двадцатку”, ведет себя в точности как самка павлина. Однако конкретный механизм работы положительных обратных связей в том и в другом случае свой. И это, как мне кажется, возвращает нас к тому, с чего мы начинали эту главу, — к предупреждению, что аналогии уместно проводить только до определенной границы и никак не дальше.

Глава 9

Пререкания о прерывистом

Если верить Книге Исхода, то детям Израилевым потребовалось 40 лет на то, чтобы перейти через Синайскую пустыню и достичь Земли обетованной. Речь идет где-то о 200 милях пути. Получается, что средняя скорость израильтян составляла приблизительно 24 ярда в сутки, то есть 1 ярд в час — ну или, скажем, 3 ярда в час, если учесть ночные стоянки. Как тут ни считай, речь все равно будет идти о скорости, в среднем абсурдно малой — намного меньше, чем ставшая синонимом медлительности скорость улитки (головокружительные 55 ярдов в час — таков мировой рекорд улитки-чемпиона, вошедший в “Книгу рекордов Гиннесса”). Но, разумеется, никто в действительности не думает, что эта средняя скорость непрерывно поддерживалась на одном уровне. Очевидно, что израильтяне передвигались неупорядоченными рывками и, возможно, подолгу стояли лагерем на одном месте. Не исключено, что многие из них и не подозревали, что куда-то направляются, а просто бесцельно бродили от оазиса к оазису, как это свойственно всем пустынным кочевым племенам. Итак, я повторюсь, никто не считает, будто бы их скорость была постоянной и неизменной.

Теперь давайте представим себе, как откуда ни возьмись появляются два молодых и красноречивых историка и говорят нам: “До сих пор в библейской истории доминировали градуалисты. Они полагали, что израильтяне перемещались в буквальном смысле на 24 ярда в сутки — каждое утро собирали свои шатры, затем проползали 24 ярда в северо-восточном направлении, после чего вновь устраивались на ночлег. Единственной альтернативой данному учению является новая и энергичная историческая школа пунктуалистов”. В соответствии со взглядами этих юных радикалов израильтяне бóльшую часть времени находились в состоянии “стазиса”, то есть стояли лагерем и вообще никуда не двигались, иногда по нескольку лет. Затем они могли довольно быстро перейти на место новой стоянки, чтобы тоже оставаться там годами. Их путешествие в Землю обетованную происходило не плавно и не постепенно, а рывками: долгие периоды стазиса перемежались краткими периодами быстрого движения. Кроме того, эти рывки отнюдь не всегда делались в сторону Земли обетованной — их направленность была почти случайной. Только задним числом на крупномасштабной макромиграционной шкале можно заметить тенденцию, приближавшую народ Израиля к земле обетованной.

Красноречие наших пунктуалистских толкователей библейской истории таково, что очень скоро они становятся сенсацией в СМИ. Их портреты украшают обложки самых знаменитых новостных изданий. Никакой документальный фильм о библейской истории не выглядит законченным без интервью с хотя бы одним из ведущих пунктуалистов. Даже те люди, которые не помнят из школьного курса религии ровным счетом ничего, твердо знают одно: в темные времена, царившие до появления пунктуалистов, все поголовно заблуждались. Заметьте, эта слава пунктуалистов никоим образом не связана с тем фактом, что, возможно, они правы. Она возникла исключительно благодаря голословному утверждению, что все предыдущие специалисты были градуалистами и ошибались. К пунктуалистам прислушиваются не потому, что они правы, а потому, что они подают себя как революционеров.

Разумеется, мой рассказ про историков-пунктуалистов — выдумка. Это была метафора, описывающая аналогичную сомнительную полемику среди тех, кто занимается изучением эволюции. Отчасти эта метафора несправедлива, но она содержит в себе достаточно истины, чтобы оправдать свое местонахождение в начале данной главы. В эволюционной биологии существует широко разрекламированное течение, представители которого называют себя пунктуалистами, и они действительно выдумали слово “градуалисты”, чтобы так называть наиболее влиятельных из своих предшественников. Они пользуются небывалой известностью среди тех, кто не знает об эволюции практически ничего, и связано это с тем, что их точку зрения представляют (не столько они сами, сколько пересказывающие их слова репортеры) как радикально отличающуюся от взглядов предыдущих эволюционистов — в первую очередь Чарльза Дарвина. В этом смысле моя библейская аналогия правомерна.

Неправомерна же она вот в каком смысле. В истории с толкователями Библии было очевидно, что градуализм — это несуществующее пугало, выдуманное пунктуалистами. А если говорить о градуализме в эволюции, то тот факт, что он — вымышленное пугало, не столь очевиден и нуждается в доказательстве. Высказывания Дарвина и многих других эволюционистов можно трактовать как градуалистские, но тут важно вовремя понять, что слово “градуализм” может употребляться по-разному и в разных значениях. И я действительно намереваюсь привести здесь такое значение этого слова, при котором градуалистом окажется чуть ли не каждый. В отличие от метафоры об израильтянах в случае с эволюционной теорией есть место для истинной полемики, но полемика эта касается таких незначительных деталей, которые и близко не оправдывают всей шумихи, поднятой в СМИ.

Первые сторонники пунктуалистской концепции в эволюции появились среди палеонтологов. Палеонтология — это наука об ископаемых останках. Эта отрасль биологии очень важна, поскольку все предковые формы организмов давным-давно вымерли и ископаемые являются для нас единственным прямым подтверждением существования животных и растений в далеком прошлом. Если мы хотим знать, как выглядели наши эволюционные предшественники, полагаться приходится почти исключительно на ископаемые останки. Как только люди поняли, чем ископаемые являются на самом деле (ранее считалось, будто это создания дьявола или же кости несчастных грешников, погибших при Потопе), стало ясно и то, что любая эволюционная теория должна искать себе подтверждения в геологической летописи. Однако насчет того, как именно эти подтверждения должны выглядеть, имелись некоторые разногласия, и доводы пунктуалистов отчасти основаны именно на этом.

Нам повезло, что у нас вообще есть ископаемые. Это редкостная удача, что, перед тем как разложиться, кости, раковины и другие твердые части организмов могут изредка оставлять отпечаток, впоследствии служащий литейной формой, которая придает твердеющей горной породе облик монумента, увековечивающего память о животном. Мы не знаем, какова доля животных, окаменевших после своей смерти (лично я почел бы за большую честь стать окаменелостью), но, несомненно, доля эта крайне мала. Однако, как бы ничтожна она ни была, есть вещи, которых любой палеонтолог вправе ожидать от палеонтологической летописи с полной уверенностью. Например, если мы обнаружим человеческие останки, которые окаменели прежде, чем должны были возникнуть первые млекопитающие, то будем чрезвычайно удивлены! Если один-единственный череп млекопитающего будет найден в горной породе возрастом 500 млн лет, вся современная теория эволюции потерпит полный крах. Кстати говоря, одного этого достаточно, чтобы опровергнуть распространяемый креационистами и сочувствующими им журналистами ложный слух, будто вся эволюционная теория представляет собой “нефальсифицируемую” тавтологию. Забавно, однако, что при этом креационистов приводят в восторг фальшивые человеческие следы, вырезанные в годы Великой депрессии в техасской скале — ровеснице динозавров, чтобы заманивать туристов.

Как бы то ни было, если взять подлинные ископаемые останки и расположить их в ряд по возрасту, то в соответствии с теорией эволюции мы вправе ожидать, что последовательность получится упорядоченной, а отнюдь не сумбурной. И, чтобы не уходить далеко от темы, добавлю, что приверженцы различных версий эволюционной теории, например “градуалисты” и “пунктуалисты”, будут представлять себе эту последовательность несколько по-разному. Проверить, кто тут прав, можно, только если мы владеем каким-либо способом датировать ископаемые или хотя бы просто установить ту очередность, в которой они откладывались. Проблема датировки ископаемых и способы ее решения требуют краткого отступления — первого из нескольких отступлений этой главы, за которые я прошу у читателя прощения. Они совершенно необходимы для разъяснения моей основной мысли.

Распределять ископаемые останки в той очередности, в которой они откладывались, люди умеют уже давно. Ключевое слово здесь — “откладывались”. Очевидно, что новые ископаемые откладывались поверх старых, а не под ними и, следовательно, залегают выше в осадочных пластах. Порой вулканическая активность может перевернуть скальную породу вверх тормашками, и тогда, разумеется, порядок нахождения ископаемых останков, если копать вглубь, изменится с точностью до наоборот; но это достаточно редкое явление, которое сразу же бросается в глаза. И хотя мы вряд ли обнаружим полную палеонтологическую летопись, копая горную породу в одном и том же месте, неплохую картину можно составить по кускам из частично перекрывающихся по возрасту пластов, раскопанных в разных местностях (о “раскапывании” я говорю для наглядности; на самом деле палеонтологи редко когда в буквальном смысле слова роют сквозь напластования — обычно они обнаруживают ископаемые останки в открытых эрозией слоях на разной высоте в скалах). Значительно раньше, чем научиться определять реальный возраст ископаемых, исчисляемый миллионами лет, палеонтологи разработали надежную схему последовательности геологических эпох и доподлинно знали, какая эпоха была раньше, а какая позже. Некоторые ракушки являются настолько надежными показателями возраста горных пород, что вовсю используются геологами в качестве индикаторов при разведке нефти. Тем не менее сами по себе они могут рассказать только об относительном, но никак не об абсолютном возрасте пласта.

Теперь благодаря недавним достижениям физики мы располагаем и такими методами, которые позволяют определить абсолютный (то есть в миллионах лет) возраст как горных пород, так и заключенных в них ископаемых. Эти методы основываются на том, что некоторые радиоактивные элементы распадаются с неизменной скоростью, и эта скорость в точности нам известна. Это как если бы на наше счастье в каждую скалу был вмурован секундомер. Такие секундомеры начинают отсчет времени в момент формирования данной горной породы. Все, что нужно палеонтологам, — это только выкопать их и посмотреть время на циферблате. Различные “геологические секундомеры”, в основе устройства которых лежит радиоактивный распад, бегут с разной скоростью. Так, стрелка радиоуглеродного секундомера вертится столь бешено, что через какие-нибудь несколько тысяч лет его пружина совершенно ослабевает, и полагаться на его показания становится более невозможно. Этот секундомер полезен при датировке органического материала на той временнóй шкале, с которой имеют дело археология и история, — сотни, самое большее тысячи лет, — но для эволюционной шкалы времен, где счет идет на миллионы лет, он совершенно непригоден.

Для эволюционной временнóй шкалы подходят другие типы часов — например, калий-аргоновые часы. Они идут настолько медленно, что археологам и историкам от них нет никакого прока. Нельзя с помощью обычной часовой стрелки засечь время, за которое спортсмен пробежит стометровку. А вот для такого грандиозного марафона, каким является эволюция, калий-аргоновые часы — это именно то, что нужно. Есть и другие разновидности радиоактивных часов: рубидий-стронциевые, уран-свинцовые, — и у каждой из них “завода” хватает на свой, только для нее характерный срок. Итак, из этого моего отступления следует, что, имея перед собой некое ископаемое, палеонтолог обычно знает, в какой точке абсолютной шкалы времен с масштабом в миллионы лет жило данное животное. Напоминаю, что мы вообще ввязались в этот разговор о датировке и хронологии только потому, что нас интересует то, чего должны ожидать от геологической летописи приверженцы различных вариантов эволюционной теории — пунктуалисты, градуалисты и т. д. Пришло наконец время обсудить и сами эти ожидания.

Для начала давайте представим себе, что было бы, если бы природа оказалась невероятно милостива к палеонтологам (или, наоборот, немилостива, учитывая, сколько лишней работы пришлось бы им проделать) и сохранила в ископаемом виде всех животных, которые только когда-либо существовали. Если бы в самом деле можно было взглянуть на столь полную последовательность ископаемых, аккуратно выстроенную в хронологическом порядке, то что мы в соответствии со своими эволюционными представлениями ожидали бы увидеть? Ну, если мы такие карикатурные “градуалисты”, каких я изобразил в своей метафоре про израильтян, тогда мы долж ны рассчитывать на то, что расположенные в хронологическом порядке цепочки окаменелостей будут демонстрировать плавные эволюционные изменения, происходившие с неизменной скоростью. Это означает, что если у нас есть три ископаемых, A, B и C, причем A является предком B, а B — предком C, то форма B будет по всем показателям промежуточной между A и C. Например, если у A ноги длиной 20 дюймов, а у C — 40 дюймов, то у B значение длины ног будет находиться где-то между этими двумя числами и будет тем больше, чем большее время разделяло организмы A и B.

Если доводить эту карикатуру на градуализм до логического завершения, то можно — точно так же, как мы вычислили среднюю скорость израильтян, оказавшуюся равной 24 ярдам в сутки, — рассчитать и среднюю скорость удлинения ног в ряду поколений, ведущем от A к. Скажем, зная, что организм A жил на 20 млн лет раньше, чем организм C (чтобы хоть как-то привязать эти рассуждения к реальности, упомяну о том, что Hyracotherium — самый древний из известных представителей семейства лошадиных — жил около 50 млн лет назад и был размером с терьера), мы имеем эволюционную скорость роста ног, равную 20 ного-дюймам за 20 млн лет, что соответствует одной миллионной дюйма в год. Таким образом, наш гротескный градуалист должен считать, что из поколения в поколение ноги неуклонно увеличивались в длину с ничтожно малой скоростью, составляющей примерно четыре миллионных доли дюйма за поколение (это если исходить из допущения, что промежуток между поколениями составлял, как и у лошадей, около четырех лет). Также карикатурный градуалист должен верить и в то, что на протяжении всех этих миллионов поколений те особи, чьи ноги были на четыре миллионных части дюйма длиннее среднего, обладали преимуществом перед особями с ногами среднего размера. Предполагать такое — то же самое, что предполагать, будто израильтяне каждый день перемещались по пустыне на 24 дюйма.

Эти рассуждения будут справедливы даже применительно к одному из самых стремительных эволюционных изменений, какие только известны науке: к разрастанию человеческого черепа, начиная от австралопитекоподобного предка, чей головной мозг имел примерно 500 кубических сантиметров (см^3) в объеме, и заканчивая современным Homo sapiens, объем головного мозга которого составляет около 1400 см^3. Это прибавление 900 см^3, увеличившее наш мозг почти что втрое, заняло не более 3 млн лет. По эволюционным меркам это быстро — мозг раздувался подобно воздушному шару. Действительно, современный человеческий череп, если сравнивать его с более плоским, низколобым черепом австралопитека, в каком-то смысле похож на выпуклый, сферический воздушный шар. Однако если мы вычислим число поколений, сменившихся за эти 3 млн лет (скажем, из расчета четыре поколения за столетие), то окажется, что средняя скорость эволюции составляла менее одной сотой кубического сантиметра на поколение. Карикатурный градуалист, наверное, решил бы, что преобразование шло медленно и неуклонно: из поколения в поколение сыновья были чуть-чуть (на 0,01 см^3) мозговитее своих отцов. По-видимому, дополнительная сотая доля кубического сантиметра должна была давать каждому следующему поколению заметные преимущества для выживания.

Но эта величина ничтожна по сравнению с существующим разбросом в размере мозга, наблюдаемом нами у современных людей. Так, часто упоминается тот факт, что у писателя Анатоля Франса — совсем не дурака и нобелевского лауреата — головной мозг был меньше 1000 см^3 в объеме. Известны и люди, находящиеся на другом конце спектра, с мозгом более 2000 см^3: в качестве примера нередко приводится Оливер Кромвель, хотя я и не знаю, на основании каких источников. Прибавка в 0,01 см^3 за поколение — по мнению карикатурного градуалиста, дававшая нашим предкам ощутимые преимущества, — это всего-навсего одна стотысячная от разницы между мозгами Анатоля Франса и Оливера Кромвеля! Хорошо, что карикатурных градуалистов на самом деле не бывает.

Ну хорошо, градуалисты такого рода — это не более чем выдуманная карикатура, ветряная мельница для донкихотствующих пунктуалистов. А возможны ли какие-то иные градуалисты, которые существуют в действительности и чьи убеждения не абсурдны? Я собираюсь показать, что ответ на этот вопрос утвердителен и что к этим другим градуалистам относятся все серьезные эволюционисты — в том числе и те, кто называет себя пунктуалистами. Однако нам необходимо понять, с чего пунктуалисты вдруг решили, будто их взгляды революционны и будоражат воображение. Весь сыр-бор начался из-за несомненного наличия “пробелов” в палеонтологической летописи. К этим-то пробелам мы сейчас и перейдем.

Дарвин и его последователи отдавали себе отчет в том, что, расположив все имеющиеся у нас ископаемые останки в хронологическом порядке, мы отнюдь не получим плавную последовательность едва заметных изменений. То есть долговременные эволюционные тенденции мы различить, конечно же, сможем: ноги становились более длинными, черепа — более выпуклыми и т. п. Но в геологической летописи эти изменения обычно выглядят резкими, а не плавными. Дарвин и большинство дарвинистов объясняли прерывистость геологической летописи ее несовершенством. С их точки зрения, полная коллекция ископаемых, если бы она имелась, демонстрировала бы постепенные, а не резкие преобразования. Но поскольку окаменение останков — это дело случая, а находка окаменелостей — тоже случайность, и едва ли не более редкая, в результате мы имеем некое подобие кинофильма, большинство кадров которого утрачены. При его просмотре мы, безусловно, можем увидеть своего рода “движения”, но движения эти будут еще более отрывистыми, чем у Чарли Чаплина, поскольку даже самый старый и некачественный фильм Чарли Чаплина не терял девяти десятых своих кадров.

В 1972 году американские палеонтологи Найлз Элдридж и Стивен Джей Гульд выдвинули теорию прерывистого равновесия, в которой попытались объяснить имеющуюся картину совершенно иначе. Они исходили из гипотезы, что, возможно, на самом деле палеонтологическая летопись не такая уж и неполная. Возможно, наблюдаемые “пробелы” являются отражением каких-то реальных событий, а не просто досадным, но неизбежным следствием нехватки ископаемого материала. Что если, предположили Элдридж и Гульд, эволюция действительно двигалась резкими скачками, которые чередовались с продолжительными периодами “стазиса”, когда в рассматриваемом ряду поколений никаких эволюционных изменений не происходило вообще?

Прежде чем перейти к тем “резким скачкам”, которые они имели в виду, упомяну о тех возможных значениях словосочетания “резкие скачки”, которых они определенно в виду не имели. Эти значения следует сразу же убрать с дороги, покуда они никого не сбили с толку. И Элдридж, и Гульд, несомненно, согласились бы с тем, что некоторые серьезные пробелы в геологической летописи действительно связаны с ее несовершенством. В том числе и очень большие пробелы. К примеру, кембрийские горные породы, возникшие около 600 млн лет назад, являются самыми древними из тех, в которых встречаются останки большинства современных групп беспозвоночных. И многие из этих окаменевших организмов, впервые появившись в палеонтологической летописи, находятся уже на продвинутых стадиях эволюции. Как будто бы их туда заселили безо всякой эволюционной предыстории. Надо ли говорить, что эта кажущаяся внезапность безмерно радует креационистов? Однако эволюционисты всех мастей полагают, что на самом деле перед нами очень большой пробел в палеонтологической летописи, связанный просто-напросто с тем, что по каким-то причинам от периодов, протекавших ранее 600 млн лет назад, сохранилось очень мало ископаемых. Одно из убедительных предположений состоит в том, что многие из тогдашних животных были целиком мягкотелыми: не было ни раковин, ни костей, которые могли бы окаменеть. Если вы креационист, вы можете счесть этот аргумент предвзятым. Я же всего-навсего хочу сказать, что, когда речь идет о пробелах такого масштаба, разница между объяснениями пунктуалистов и градуалистов отсутствует. И те и другие с презрением относятся к так называемым научным креационистам, считая, что самые крупные пробелы — это действительно пробелы, вызванные подлинными изъянами в геологической летописи. И те и другие равно согласны с тем, что единственное альтернативное объяснение внезапному появлению стольких сложных типов животных в кембрийском периоде — это божественное творение, и как те, так и другие эту альтернативу отвергают.

Существует и еще одно возможное значение фразы “эволюция движется резкими скачками”, которого Элдридж и Гульд также не имели в виду — по крайней мере в большинстве своих работ. В принципе можно себе представить, что некоторые из явных “пробелов” в палеонтологической летописи на самом деле являются отражением внезапных изменений, происходивших за одно поколение. Теоретически можно допустить, что промежуточных форм действительно не было, что крупные эволюционные преобразования совершались одним махом. Сын мог родиться настолько непохожим на своего отца, что их с уверенностью можно было бы отнести к разным видам. Такой сын был бы мутантной особью, и мутация была бы столь значительной, что вполне заслуживала бы именоваться макромутацией. Эволюционные теории, опирающиеся на макромутации, получили название “сальтационных” от латинского saltus, то есть “прыжок”. Теорию прерывистого равновесия часто путают с истинным сальтационизмом, и потому нам необходимо обсудить здесь, что же такое сальтация и почему она не может быть существенным фактором эволюции.

Несомненно, макромутации — мутации, обладающие мощным эффектом, — время от времени случаются. Следовательно, вопрос не в том, случаются они или нет, а в том, играют ли они роль в эволюции. Иначе говоря: включаются эти мутации в генофонд вида или же, напротив, всегда элиминируются естественным отбором? Знаменитый пример макромутации — мутация antennapaedia у плодовой мушки. В норме антенны насекомых имеют нечто общее с ногами и закладываются в эмбриональном развитии сходным образом. Однако разница между этими двумя типами конечностей тоже весьма велика, и используются они совершенно в различных целях: ноги — чтобы ходить, а антенны — как орган осязания, обоняния и прочей чувствительности. Дрозофилы с мутацией antennapaedia являются уродцами, у которых антенны вырастают в точности такими же, как ноги. Можно сформулировать по-другому: это мушки, у которых нет антенн, но есть лишняя пара ног, растущая из углублений, предназначенных для антенн. Это именно мутация, то есть ошибка, возникающая при копировании ДНК. И она действительно передается по наследству, если мутантных мушек содержать в “тепличных”, лабораторных условиях, где они живут достаточно долго, чтобы успеть размножиться. В дикой же природе им не выжить, так как их движения затруднены, а важнейшие органы чувств дефектны.

Итак, макромутации происходят. Но имеют ли они эволюционную значимость? Так называемые сальтационисты полагают, что при помощи макромутаций крупные эволюционные скачки могут совершаться за одно поколение. Истинным сальтационистом был Рихард Гольдшмидт, с которым мы встречались в главе 4. Если бы сальтационизм оказался правдой, тогда явные “пробелы” в палеонтологической летописи вовсе не обязательно было бы считать пробелами. К примеру, на переход от австралопитека со скошенным черепом к Homo sapiens с куполообразным черепом потребовался бы, с точки зрения сальтациониста, один-единственный макромутационный шаг. Не исключено, что внешне представители двух этих видов различаются меньше, чем нормальная дрозофила и дрозофила с мутацией antennapaedia, и теоретически возможно, что самый первый Homo sapiens был уродливым (и, вероятно, подвергшимся гонениям и издевательствам) ребенком двух нормальных родителей-австралопитеков.

У нас есть немало оснований решительно отвергнуть все подобные сальтационистские теории. Один, довольно скучный, аргумент состоит в том, что, возникай новые виды таким образом, их представителям было бы проблематично найти себе полового партнера. Но эта причина представляется мне менее убедительной и интересной, чем две другие, уже проглядывавшие между строк тогда, когда речь шла о том, почему в Стране биоморф прыжки на большие расстояния непозволительны. Первую из этих двух идей высказал великий статистик и биолог Р. Э. Фишер, упоминавшийся по другим поводам в предыдущих главах. В те времена, когда сальтационизм был куда в большей моде, чем теперь, Фишер стал одним из самых непримиримых его противников. Он пользовался следующей аналогией. Представьте себе, говорил он, микроскоп, который почти точно (но все же не вполне точно) наведен на фокус, а в остальном же прекрасно отлажен для того, чтобы четко видеть. Какова вероятность того, что, сделав какое-либо случайное изменение настроек (в данной аналогии соответствующее мутации), мы увеличим резкость и улучшим общее качество изображения? Вот что писал Фишер:

Достаточно очевидно, что у любого крупного преобразования шансы усовершенствовать настройку крайне невелики, а любое изменение, во много раз меньшее, чем те, которые способны сознательно произвести инженер или оператор, приведет к улучшению с вероятностью, почти в точности равной одной второй.

Как я уже отмечал, то, что Фишеру было “нетрудно видеть”, требовало от обычных ученых изрядного напряжения умственных сил. Так же справедливо это и по отношению к тому, что казалось ему “достаточно очевидным”. Тем не менее по зрелом размышлении почти всегда оказывается, что он был прав, а в данном случае мы можем, к вящему своему удовлетворению, убедиться в этом без особого труда. Напоминаю: мы исходим из того, что фокусировка у микроскопа уже практически точная. Предположим, объектив расположен несколько ниже, чем это требуется для того, чтобы фокус был идеальным, — к примеру, на одну лишнюю десятую дюйма ближе к препарату. Теперь давайте сдвинем его в случайном направлении совсем чуть-чуть — скажем, на одну сотую дюйма. Каковы шансы, что резкость станет лучше? Ну, если мы переместим его на одну сотую дюйма вниз, тогда фокусировка еще больше разладится. Если же мы поднимем его на одну сотую дюйма, изображение станет лучше. Поскольку мы двигаем объектив в случайном направлении, то вероятность каждого из этих двух исходов равна одной второй. Чем меньше производимое изменение по отношению к первоначальной ошибке, тем ближе вероятность улучшения подходит к значению ½. Таким образом, вторую часть фишеровского утверждения можно считать полностью обоснованной.

Ну а теперь представим себе, что мы подвинули объектив микроскопа, тоже в случайном направлении, на большое расстояние (это будет эквивалентно макромутации) — скажем, на целый дюйм. Здесь уже неважно, куда именно, вверх или вниз, произошло перемещение — резкость в любом случае упадет. Если окажется, что мы объектив опустили, то теперь он будет находиться на расстоянии одной целой одной десятой дюйма от своего идеального местоположения (и, по всей видимости, раздавит препарат). Если же мы случайно его подняли, то теперь он удален от идеальной позиции на девять десятых дюйма. А до этого он был удален от нее всего лишь на одну десятую дюйма, так что вне зависимости от направления наш большой — “макромутационный” — сдвиг был во вред. Мы произвели вычисления для двух изменений: очень большого (макромутации) и очень малого (микромутации). Такие же вычисления можно проделать и для сдвигов на любые промежуточные расстояния, но в этом нет необходимости. Думаю, теперь уже действительно достаточно очевидно, что чем меньше совершаемое нами изменение, тем ближе мы подходим к тому пределу, где вероятность улучшения составляет одну вторую, а чем оно больше, тем ближе мы подходим к другому пределу, где вероятность улучшения равна нулю.

От внимания читателя вряд ли ускользнула зависимость всех этих рассуждений от исходного допущения, что фокусировка микроскопа была довольно-таки неплохо настроена еще до того, как мы начали производить случайные преобразования. Если первоначально объектив находится на расстоянии 2 дюймов от идеальной позиции, тогда случайный сдвиг на 1 дюйм, так же как и случайный сдвиг на одну сотую дюйма, может улучшить изображение с вероятностью 50 %. Макромутации при таком раскладе выглядят даже предпочтительнее, поскольку они быстрее могут привести микроскоп в состояние фокуса. Разумеется, в этом случае доводы Фишера будут применимы к мегамутациям — скажем, к перемещению объектива на 6 дюймов в случайном направлении.

Тогда на каком же основании Фишер позволил себе исходное допущение, что микроскоп уже находился практически в фокусе? Это допущение вытекает из той роли, которую играет микроскоп в данной метафоре. Микроскоп после случайного изменения настроек символизирует мутантное животное. А микроскоп в исходном положении обозначает здесь нормального, немутантного родителя нашего воображаемого мутанта. Раз организм является родителем, значит, он сумел прожить достаточно долго для того, чтобы успеть размножиться, и следовательно, не может быть совсем уж плохо отлажен. Точно так же и микроскоп до произведенного нами случайного сдвига не мог быть совсем уж не в фокусе, иначе животное, которое он олицетворяет в этой аналогии, просто не выжило бы. Это всего лишь метафора, и нет нужды дискутировать о том, что именно здесь подразумевается под “совсем уж”: целый дюйм, десятая доля дюйма или тысячная доля дюйма. Важно то, что, рассматривая мутации, масштабность которых последовательно увеличивается, мы обязательно дойдем до такой точки, начиная с которой мутация будет оказываться благотворной с тем меньшей вероятностью, чем значительнее производимое ею изменение. И наоборот: рассматривая мутации, масштабность которых последовательно уменьшается, мы обязательно найдем такую точку, начиная с которой любое преобразование будет оказываться полезным с вероятностью 50 %.

Таким образом, полемика о том, могут ли макромутации, подобные antennapaedia, оказываться благоприятными (или хотя бы безвредными) и, следовательно, вести к эволюционным преобразованиям, сводится к тому, насколько “макроскопической” является та или иная рассматриваемая нами мутация. Чем более мутация будет “макро-”, тем скорее она окажется пагубной и тем менее вероятно, что она сможет внести вклад в эволюцию вида. Собственно говоря, практически все мутации, которые изучаются в генетических лабораториях (и являются довольно-таки макроскопическими — в противном случае генетики не обратили бы на них внимания), вредны для своих обладателей. (Как это ни забавно, мне приходилось встречать людей, считающих, что данный факт свидетельствует против дарвинизма!) Итак, фишеровская аналогия с микроскопом дает нам основание быть настроенными скептически по отношению к “сальтационистским” теориям эволюции — по крайней мере к наиболее экстремальным из них.

Другое общее соображение, отрицающее возможность подлинных эволюционных скачков, тоже является статистическим по своей сути, и его убедительность точно так же количественно зависит от того, насколько крупна постулируемая нами мутация. В данном случае речь идет о сложности происходящих преобразований. Многие, если не все интересующие нас эволюционные изменения представляют собой усложнения. Такой пример чрезвычайной сложности, каким является уже обсуждавшийся в предыдущих главах глаз, здесь очень показателен. Животные с глазами, подобными нашим, произошли от предков, совсем не имевших глаз. Крайний приверженец сальтационизма мог бы предположить, что для всей этой эволюции понадобился один-единственный мутационный скачок. У родительской особи вообще не было глаз — на их месте находилась голая кожа. И этот родитель произвел на свет ненормального потомка с полностью сформированными глазами, укомплектованны ми регулирующим фокусировку гибким хрустали ком, зрачком, работающим как “диафрагма для затемнения”, сетчаткой с миллионами трехцветных фотоэлементов, а также всеми необходимыми нервами, должным образом подведенными к мозгу, чтобы обеспечивать четкое, стереоскопическое цветное зрение.

В модели с биоморфами мы исходили из того, что такого усовершенствования сразу по многим направлениям произойти не могло. Напомню вкратце, какими были основания для этой точки зрения. Чтобы сделать глаз из ничего, требуется не просто какое-то одно усовершенствование, а большое количество преобразований. Каждое из этих преобразований само по себе достаточно невероятно — но не настолько невероятно, чтобы быть совершенно невозможным. Чем больше необходимое число улучшений, тем меньше вероятность того, что все они произойдут враз. Такое совпадение равносильно тому, чтобы совершить в Стране биоморф прыжок на большое расстояние и приземлиться точно в заданном месте. Когда речь идет о достаточно большом количестве необходимых преобразований, их одновременность столь невероятна, что, в сущности, невозможна. Этим доводам мы уделили немало времени, но, может быть, все же будет небесполезно провести разграничение между двумя типами гипотетических макромутаций: оба они на первый взгляд отвергаются данным “аргументом от сложности”, но на самом деле аргумент от сложности действителен только против одного из них. По причинам, которые вскоре станут понятны, я назову их “макромутациями по типу “Боинга-747” и “макромутациями по типу удлиненного DC8”.

“Макромутации по типу “Боинга-747” — это и есть те самые, которые исходя из приведенных рассуждений невозможны. Названы они в честь достопамятного заблуждения, высказанного сэром Фредом Хойлом, астрономом, насчет теории естественного отбора. Якобы естественный отбор настолько невероятен, что его можно сравнить с ураганом, который пронесся над свалкой и случайно собрал “Боинг-747”. Как мы могли видеть в главе 1, к естественному отбору это сравнение совершенно не подходит, но зато тут видна хорошая аналогия с представлениями о том, будто некоторые макромутации могут давать начало эволюционным изменениям. Собственно, главная ошибка Хойла состояла в том, что он, в сущности, думал (сам того не осознавая), будто естественный отбор действительно нуждается в макромутациях. Образ полностью сформированного глаза, обладающего всеми перечисленными выше качествами и возникшего на месте гладкой кожи, в самом деле так же фантастичен, как и ураган, собирающий “Боинг-747”. Вот почему я назвал такую разновидность гипотетических макромутаций “макромутациями по типу “Боинга-747”.

А “макромутации по типу удлиненного DC8” — это такие мутации, воздействие которых может быть весьма значительным, однако сложность преобразований на поверку оказывается не столь велика. Удлиненный DC8 — это авиалайнер, сделанный на основе предыдущей модели — DC8. Он похож на DC8, но отличается более вытянутым фюзеляжем. Это преобразование является улучшением по крайней мере с одной точки зрения: удлиненный DC8 способен вместить больше пассажиров по сравнению с классическим DC8. Поскольку речь идет о существенном увеличении длины, это улучшение вполне можно сравнить с макромутацией. Более того, на первый взгляд, это сложное преобразование. Удлинить фюзеляж авиалайнера — это ведь не только прирастить корпус. Также необходимо удлинить бесчисленные трубки, тросы, пневмопроводы и электрические кабели. Еще придется добавить изрядное количество сидений, пепельниц, лампочек, 12-канальных переключателей музыки и вентиляторов. Может показаться, что удлиненный DC8 устроен гораздо сложнее, чем обычный DC8, но так ли это на самом деле? Нет, не так — по крайней мере в том смысле, что все “новшества” удлиненного самолета относятся к категории “опять то же самое, только в большем количестве”. У биоморф из главы 3 нередко наблюдаются макромутации подобного рода.

Какое же отношение все это имеет к мутациям у животных в реальном мире? Ответ таков: некоторые мутации, случающиеся в природе, становятся причиной масштабных изменений, очень похожих на переход от DC8 к удлиненному DC8, и некоторые из таких мутаций, тоже будучи в каком-то смысле “макромутациями”, определенно вносят свой вклад в эволюцию. Например, количество позвонков у змей намного больше, чем у их предков. Мы могли бы быть в этом уверены, даже не будь у нас никаких ископаемых останков, поскольку число позвонков у змей существенно выше, чем у ныне живущих родственных им групп организмов. Более того, для разных видов змей характерно разное количество позвонков, а это означает, что за то эволюционное время, которое отделяет змей от их общего предка, количество позвонков менялось, причем довольно часто.

Но ведь для того, чтобы изменить у животного количество позвонков, недостаточно просто запихнуть в него дополнительную косточку. Каждый позвонок связан со своим собственным набором нервов, кровеносных сосудов, мышц и т. д., точно так же как и каждый ряд сидений в авиалайнере имеет свой набор подушек, подголовников, гнезд для наушников, лампочек для чтения с подведенными к ним проводами и т. д. Срединный отрезок тела змеи, так же как и срединный отрезок корпуса самолета, состоит из некоторого числа сегментов, многие из которых в точности похожи друг на друга, как бы сложно они ни были устроены. Таким образом, для того чтобы увеличить количество сегментов, требуется всего-навсего сделать простое удвоение. Когда уже существуют генетические механизмы (неимоверно сложные механизмы, на создание которых ушли многие поколения постепенной, пошаговой эволюции) для построения одного змеиного сегмента, новые сегменты могут быть добавлены при помощи единичной мутации. Если рассматривать гены как “набор инструкций для развивающегося зародыша”, то ген добавления новых сегментов может попросту гласить: “Повторить еще раз”. Думаю, что инструкции по изготовлению первого удлиненного DC8 выглядели примерно так же.

Можно не сомневаться: в эволюции змей число позвонков всегда изменялось на целые, а не на дробные числа. Нельзя представить себе змею с 26,3 позвонка. Их либо 26, либо 27, и очевидно, что бывали такие случаи, когда у появившейся на свет змеи оказывалось хотя бы на один позвонок больше, чем у ее родителей. А это означает, что она получала и весь дополнительный “пакет” нервов, кровеносных сосудов, мышечных элементов и т. д. Выходит, что такая змея была в некотором роде макромутантом, но только в слабом значении этого слова — “по типу удлиненного DC8”. Легко можно предположить, что иногда за один мутационный шаг появлялись змеи сразу с полудюжиной лишних позвонков. “Аргумент от сложности”, доказывающий невозможность скачкообразной эволюции, неприменим к макромутациям по типу удлиненного DC8, потому что если внимательно посмотреть на природу вызываемых ими изменений, то на самом деле это и не макромутации вовсе. Их можно принять за макромутации, только наивно рассматривая “готовое изделие” — взрослую особь. Но если взглянуть на процессы эмбрионального развития, то окажется, что речь идет о микромутациях — в том смысле, что заметные эффекты, проявляющиеся у взрослой особи, возникают в результате незначительного изменения эмбриональных инструкций. То же самое относится и к мутации antennapaedia у плодовой мушки, и ко многим другим так называемым гомеозисным мутациям.

Этим я завершаю свое отступление, посвященное макромутациям и скачкообразной эволюции. Оно было необходимо, поскольку теорию прерывистого равновесия часто путают со скачкообразной эволюцией. Но все же это было отступление, и теперь оно подошло к концу, ибо главная тема настоящей главы — это теория прерывистого равновесия, которая в действительности никак не связана ни с макромутациями, ни с подлинным сальтационизмом.

Итак, “пробелы”, о которых ведут речь Элдридж с Гульдом и прочие “пунктуалисты”, возникли никак не в результате настоящих эволюционных скачков, и они во много-много раз меньше тех пробелов, которые приводят в радостное возбуждение креационистов. Более того, первоначально Элдридж и Гульд преподносили свою теорию не как радикальное и революционное опровержение обычного, “традиционного” дарвинизма, за которое ее стали выдавать впоследствии, а как нечто вытекающее из общепризнанного традиционного дарвинизма, если понимать его правильно. Для того чтобы достичь этого правильного понимания, нам, боюсь, понадобится еще одно отступление — на сей раз в область того, каким образом происходит возникновение новых видов или, как еще говорят, “процесс видообразования”.

Дарвин отвечал на вопрос о происхождении видов в общих чертах так: виды происходят от других видов. Кроме того, генеалогическое древо жизни ветвится, то есть несколько современных видов могут вести свою родословную от одного общего предка. Так, львы и тигры принадлежат в настоящее время к разным видам, однако и те и другие произошли от одного и того же предкового вида, что случилось, по всей вероятности, не так давно. Возможно, этот предковый вид был одним из этих двух, или это был какой-то третий, ныне существующий вид, или же этот предковый вид теперь вымер. Другой пример — человек и шимпанзе. Сегодня это определенно два разных вида, но несколько миллионов лет назад их предки принадлежали к одному и тому же виду. Процесс видообразования состоит в том, что из одного вида получается два, один из которых может оставаться все тем же исходным видом.

Трудность же здесь состоит в следующем. Все представители исходного вида, который мог бы дать начало виду новому, способны скрещиваться друг с другом — собственно, для многих это и есть определение понятия “вид”. Следовательно, всякий раз, когда будет начинаться “отпочкование” нового вида, есть опасность, что этому процессу помешает наличие свободного скрещивания. Легко представить себе, как потенциальным предкам львов и потенциальным предкам тигров никак не удается разойтись из-за того, что они продолжают скрещиваться друг с другом и потому остаются похожими друг на друга. Кстати говоря, пусть вас не вводят в заблуждение слова “помешает” или “не удается” — не подумайте, часом, будто бы предкам львов и тигров в каком-то смысле “хотелось” разделиться на два вида. Просто нам известен тот факт, что дивергенция этих двух видов произошла, а наличие такого явления, как свободное скрещивание, делает для нас затруднительным понимание того, каким образом это могло случиться.

Можно почти не сомневаться в том, что чаще всего основное решение этой проблемы лежит на поверхности. Если предки львов и предки тигров окажутся в разных частях света, где они не смогут скрещиваться друг с другом, то никакой проблемы свободного скрещивания не будет. Разумеется, они не уходили на разные континенты специально, чтобы эволюционировать в разных направлениях, — они понятия не имели, что впоследствии дадут начало львам или тиграм! Но если принять как данность то, что исходный единый вид разбрелся по разным континентам — допустим, кто-то пошел в Африку, а кто-то в Азию, — тогда те особи, которые оказались в Африке, больше не могли скрещиваться со своими азиатскими собратьями, просто потому что никогда не встречались с ними. Если имелись какие-то предпосылки к тому, чтобы эти животные эволюционировали в различных направлениях — под действием естественного отбора ли, по воле ли случая, — возможность скрещивания более не мешала им дивергировать и стать в итоге двумя разными видами.

Для большей ясности я вел речь о разных континентах, но данный принцип географического разделения точно так же может относиться к животным, оказавшимся по разные стороны пустыни, горного хребта, реки и даже автомагистрали. Также он применим и к тем животным, которых не разделяют никакие преграды, кроме расстояния как такового. Землеройки из Испании не имеют возможности скрещиваться с землеройками из Монголии и могут эволюционировать независимо от монгольских землероек даже в том случае, если на всем пространстве от Испании до Монголии землеройки беспрепятственно передвигаются и скрещиваются друг с другом. Тем не менее роль географического разделения при видообразовании нагляднее видна на примере осязаемых физических барьеров, таких как море или горная гряда. Группы островов представляют собой, судя по всему, настоящие питомники новых видов.

Итак, в соответствии с нашими традиционными неодарвинистскими представлениями, “рождение” нового вида происходит обычно путем дивергенции внутри вида-предшественника. Все начинается с этого предкового вида, представленного крупной популяцией похожих друг на друга свободно скрещивающихся особей, населяющих обширную территорию. Это могут быть какие угодно животные, но давайте и дальше будем пользоваться примером с землеройками. На этой территории располагается горная цепь — неприветливый край, куда землеройки стараются не соваться, но одна-другая землеройка вполне может случайно оказаться по другую сторону гор, ничего уж особенно невероятного в этом нет. Такие заплутавшие землеройки могут размножиться и дать начало еще одной, удаленной, популяции данного вида, которая будет практически отрезана от основной популяции. Итак, наши землеройки благополучно плодятся отдельно друг от друга, их гены свободно перемешиваются с каждой стороны горного массива, но не пересекают его. С течением времени все изменения в генетическом составе каждой из этих двух популяций распространяются в ней благодаря скрещиванию, но не переходят в другую популяцию. Некоторые из этих изменений могут быть вызваны естественным отбором, действующим неодинаково по разные стороны горной цепи, поскольку трудно предположить, чтобы погодные условия, хищники и паразиты были и там и там абсолютно одними и теми же. А некоторые изменения могут возникнуть по чистой случайности. Какова бы ни была их причина, эти изменения будут преимущественно распространяться внутри каждой из популяций, а не передаваться туда-сюда. Так популяции будут претерпевать генетическое расхождение и постепенно становиться все менее и менее похожими друг на друга.

Через какое-то время они станут настолько непохожими, что натуралисты сочли бы их принадлежащими к разным “расам”. А по прошествии еще какого-то времени расхождение станет столь сильным, что будет целесообразно отнести их уже к разным видам. Теперь представьте себе, что климат вдруг потеплел, переход через горы стал проще, и некоторые представители нового вида стали перебираться обратно на свою историческую родину. Там они встретятся с потомками давным-давно покинутых сородичей, и выяснится, что успешное скрещивание с ними уже невозможно — так велики накопившиеся генетические различия. Если представителям двух этих ветвей все-таки удается спариться друг с другом, то потомство получается болезненным или же стерильным, как мулы. Так естественный отбор будет штрафовать какую бы то ни было склонность к скрещиванию с представителями другого вида или даже расы и, следовательно, окончательно завершит процесс “репродуктивной изоляции”, начавшийся с того, что несколько землероек случайно забежали на другую сторону горного хребта. Процесс “видообразования” окончен. Вместо одного вида теперь имеется два, и эти два вида могут сосуществовать на одной территории, не смешиваясь друг с другом.

Впрочем, вероятнее всего, сосуществование это не продлится долго. И вовсе не по причине гибридизации, а из-за конкуренции. Это общепризнанное правило экологии: два вида со сходным образом жизни не могут продолжительное время обитать в одном и том же месте, поскольку они будут конкурировать, что приведет к вымиранию одного из них. Разумеется, образ жизни двух наших популяций землероек может и не быть сходным — например, за период своей эволюции по другую сторону гор новый вид мог начать специализироваться на поедании каких-то других насекомых. Но в случае если межвидовая конкуренция велика, практически любой эколог поставит на то, что в области пересечения ареалов один из двух соперничающих видов со временем исчезнет. Если этим исчезнувшим видом окажется исходный, предковый вид, тогда можно будет сказать, что его вытеснил новый вид-иммигрант.

Видообразование, начинающееся вследствие географического разделения, было в течение долгого времени краеугольным камнем традиционной, господствующей неодарвинистской доктрины и по-прежнему считается основным механизмом возникновения новых видов (хотя некоторые полагают, что существуют и другие механизмы). Это стало неотъемлемой частью современного дарвинизма во многом благодаря влиянию выдающегося зоолога Эрнста Майра. “Пунктуалисты” же, выдвигая свою теорию, просто-напросто задались вопросом: “Если мы, как и большинство неодарвинистов, согласны с ортодоксальной точкой зрения, что видообразование начинается с географической изоляции, то как тогда в соответствии с этими нашими представлениями должна выглядеть палеонтологическая летопись?”

Давайте вернемся к вымышленной истории про популяцию землероек и про новый вид, который сформировался по ту сторону горной гряды, а затем вернулся на свою исконную территорию и, что вполне возможно, спровоцировал вымирание предковой формы. Допустим, что от наших землероек остались окаменелости, допустим также, что получившаяся в результате палеонтологическая летопись идеальна, то есть все важные ступени эволюции в ней представлены без каких-либо пробелов. Что же мы увидим, глядя на эти ископаемые останки? Плавный переход от предкового вида к дочернему? Разумеется, нет — по крайней мере если мы копаем на территории основного ареала, которая изначально была заселена старым видом и куда впоследствии вернулись представители вида нового. Ведь что там, собственно, произошло? Там жил-поживал предковый вид землероек, он благополучно плодился и не имел никаких особых причин меняться. Правда, их родственники по ту сторону гор вовсю эволюционировали, но их ископаемые останки откладывались там же, по ту сторону, а мы копаем здесь и потому их не находим. Затем внезапно (по геологическим меркам) новый вид вернулся, вступил в конкуренцию с исходным видом и, предположим, вытеснил его. Поднимаясь вверх по геологическому пласту, мы обнаружим резкое изменение состава ископаемых. Вначале нам будут попадаться исключительно останки предкового вида, и вдруг, без каких-либо заметных переходных стадий, появятся останки, относящиеся к новому виду, в то время как следы присутствия прежнего вида исчезнут.

Выходит, что “пробелы” — это отнюдь не досадные изъяны и малообъяснимые затруднения, а именно то, чего следует с уверенностью ожидать, если только мы принимаем общепризнанную неодарвинистскую теорию видообразования всерьез. “Переход” от предкового вида к виду-потомку кажется нам резким и скачкообразным просто потому, что, глядя на серию ископаемых, обнаруженных в каком-либо одном месте, мы, весьма вероятно, наблюдаем не эволюционное, а миграционное событие — приход нового вида из другой географической области. Конечно же, эволюционные события тоже случались, и на самом деле один вид происходил от другого постепенно. Но, чтобы увидеть этот переход запечатленным в ископаемой летописи, нам следовало копать в другом месте. В данном конкретном примере — по другую сторону гор.

Таким образом, идея, предложенная Элдриджем и Гульдом, могла быть скромно преподнесена как полезное средство, избавляющее Дарвина и его последователей от того, что казалось им неудобным затруднением. В самом деле, именно так ее поначалу и подавали. Явное наличие пробелов в палеонтологической летописи всегда беспокоило дарвинистов, которые, казалось, были вынуждены вечно подавать “особое прошение” о “нехватке доказательств”. Дарвин сам писал по этому поводу:

Геологическая летопись крайне несовершенна, и этим фактом в значительной степени объясняется то, почему мы не находим тех бесчисленных разновидностей, которые соединяли бы между собой все вымершие и ныне существующие формы жизни незаметными и плавными переходами. Тот, кто отвергает подобный взгляд на природу геологической летописи, будет вправе отвергнуть и всю мою теорию.

Элдридж и Гульд могли бы выразить свою главную посылку так: “Не волнуйся, Дарвин, даже если бы геологическая летопись была совершенной, не стоило бы рассчитывать обнаружить незначительные и плавные видоизменения, копая в одном месте, — просто потому что бóльшая часть эволюционных изменений происходила не там!” Можно было бы пойти даже еще дальше и сказать:

Дарвин, утверждая, что геологическая летопись несовершенна, ты еще не все сказал. Она не просто несовершенна! Есть серьезные основания полагать, что она будет особенно несовершенна на самых интересных своих отрезках — именно на тех, где происходили эволюционные изменения. Отчасти это связано с тем, что обычно эволюция шла не там, где мы находим большинство ископаемых, а отчасти — с тем, что даже если нам повезет и мы наткнемся на один из тех небольших и труднодоступных участков, где происходили основные эволюционные преобразования, преобразования эти (какими бы постепенными они ни были) совершались столь быстро, что обнаружить их можно, только имея неимоверно полную геологическую летопись.

Но нет, вместо этого Элдридж с Гульдом решили (особенно в последних работах, за которыми с напряженным вниманием следили журналисты) выдать свои идеи за нечто противоречащее Дарвину и неодарвинистской синтетической эволюционной теории. С этой целью они всячески подчеркивали градуализм дарвиновских взглядов на эволюцию, противопоставляя его стремительному, отрывистому и бессистемному пунктуализму своего собственного изобретения. Они — в особенности Гульд — даже проводили параллели между своей теорией и такими старинными учениями, как теория катастроф и сальтационизм. О том, что такое сальтационизм, мы уже говорили. А теория катастроф — это предпринимавшаяся в XVIII и XIX столетиях попытка примирить креационистское мировоззрение с неудобными для него палеонтологическими данными. Катастрофисты полагали, что развитие живой природы, отчетливо наблюдаемое в геологической летописи, на самом деле является отражением ряда отдельных актов творения, каждый из которых заканчивался катастрофой и массовым вымиранием. Последней из таких катастроф считался библейский потоп.

Сравнивать современный пунктуализм с теорией катастроф или сальтационизмом можно исключительно в виде поэтической метафоры. Такие сравнения, позволю себе высказать парадокс, глубоко поверхностны. Они вычурны, литературны и в этом смысле могут производить впечатление, но серьезному пониманию не помогают, зато вполне способны поддержать креационистов в их пугающе успешной борьбе за то, чтобы подчинить себе образование и книгоиздательство в Америке. На самом деле Элдридж и Гульд точно такие же градуалисты в самом полном и существенном смысле этого слова, каким был Дарвин и все его последователи. Просто, по их мнению, плавные преобразования происходят не постоянно, а ограничиваются короткими периодами вспышек. Кроме того, Элдридж с Гульдом делают особый акцент на том, что бóльшая часть постепенных изменений шла не в тех географических областях, в которых ныне обнаруживается основная масса ископаемых останков.

Таким образом, пунктуалисты возражают не против дарвиновского градуализма как такового. Градуализм подразумевает, что каждое следующее поколение лишь незначительно отличается от предыдущего. Если вы сальтационист, то вы не согласитесь с этим, но Элдридж и Гульд не сальтационисты. Они и прочие пунктуалисты протестуют скорее против того, чтобы считать, как якобы считал Дарвин, будто эволюция идет с постоянной скоростью. Они спорят с этим, поскольку убеждены, что эволюция (все та же неоспоримо градуалистическая эволюция) протекает быстро в течение относительно коротких всплесков активности (событий видообразования, случающихся в моменты кризисов, когда нормальное сопротивление эволюционным изменениям, предположительно имеющее место, дает сбой). А в промежутках между этими вспышками, в течение долгих периодов стазиса, эволюция движется медленно или же не движется вовсе. Говоря об “относительно коротких всплесках”, мы, разумеется, имеем в виду, что они коротки на фоне всей геологической временнóй шкалы. Пусть по геологическим меркам пунктуалистские эволюционные рывки мгновенны, их продолжительность все равно измеряется десятками и сотнями тысяч лет.

Это прекрасно видно и из рассуждений знаменитого американского эволюциониста Дж. Ледьярда Стеббинса. Собственно, Стеббинс не говорил о прерывистой эволюции, он просто хотел проиллюстрировать, с какой бешеной скоростью она может идти, если рассматривать ее в масштабе геологической истории в целом. Выдумав некое животное размером с мышь, он представил себе, что будет, если естественный отбор по какой-то причине начнет крайне незначительно благоприятствовать увеличению размеров тела у представителей этого вида. Допустим, более крупные самцы имеют легкое преимущество в борьбе за самку. В любой отдельно взятый момент времени самцы среднего размера слегка неудачливее тех самцов, которые самую чуточку крупнее среднего. В математической модели, описывающей приведенный им гипотетический пример, Стеббинс задал точное численное значение этого преимущества. Оно так мало, что никакой исследователь не смог бы его заметить. А значит, и вызываемые этим преимуществом эволюционные изменения протекают настолько медленно, что их невозможно уловить на протяжении обычной человеческой жизни. Итак, с точки зрения полевых научных исследований наши животные не эволюционируют. Тем не менее они эволюционируют, хотя и очень медленно, со скоростью, определяемой сделанным Стеббинсом математическим допущением. Но даже с такой низкой скоростью они в конце концов могут увеличиться до размеров слона. Сколько времени это займет? По человеческим меркам, разумеется, долго, но человеческие мерки здесь ни при чем. Речь идет о геологическом масштабе. Стеббинс вычислил, что при заданных им параметрах для эволюции средней массы тела от 40 г (размер мыши) до шести с лишним миллионов граммов (размер слона) потребуется около 12 тыс. поколений. Приняв промежуток между поколениями равным пяти годам (это больше, чем у мыши, но меньше, чем у слона), вычисляем, что на 12 тыс. поколений уйдет примерно 60 тыс. лет. Это слишком малый срок, чтобы его можно было измерить стандартными геологическими методами, используемыми для датировки ископаемых. Как выразился Стеббинс, “возникновение нового вида за 100 тыс. лет и менее будет восприниматься палеонтологами как “внезапное” и “мгновенное”».

Пунктуалисты ведут речь не об эволюционных прыжках, а о периодах относительно быстрой эволюции. Но, чтобы быть мгновенными с точки зрения геологии, этим кратким эпизодам не обязательно быть быстрыми по человеческим меркам. Что бы мы ни думали о теории прерывистого равновесия как таковой, существует опасность перепутать градуализм (убежденность в отсутствии резких переходов между поколениями, которую современные пунктуалисты разделяют с Дарвином) и “постоянный эволюционный скоростизм” (отвергаемый пунктуалистами и ошибочно приписываемый Дарвину). Это вовсе не одно и то же. Взгляды пунктуалистов правильно будет описать как “градуалистские, но с учетом продолжительных периодов “стазиса” (эволюционной стагнации), перемежающихся короткими эпизодами быстрых и плавных изменений”. Следовательно, основное ударение здесь делается на долгие периоды стазиса — как на явление, прежде не замечавшееся и требующее объяснения. Истинный научный вклад пунктуалистов состоит именно в том, что они обратили внимание на феномен стазиса, а отнюдь не в декларируемом ими неприятии градуализма, поскольку на самом деле они такие же градуалисты, как и все остальные.

Но даже это подчеркивание явления стазиса можно — в не столь гиперболизированной форме — найти еще в предложенной Майром теории видообразования. Майр полагал, что при географическом разделении двух рас большая исходная популяция менее склонна к изменениям, чем новая, “дочерняя” популяция (в нашем примере с землеройками — та, которая оказалась по другую сторону гор). Дело тут не только в том, что эта дочерняя популяция перешла на новые пастбища, где условия могут быть другими и естественный отбор действует иначе. Также есть некие теоретические причины (довольно-таки спорные, но Майр придает им большое значение) полагать, что крупным популяциям, в которых особи свободно скрещиваются между собой, свойственно сопротивляться эволюционным переменам. Здесь подойдет аналогия с инертностью большого тяжелого предмета: его трудно сдвинуть с места. А маленьким, удаленным популяциям, как утверждает данная теория, более свойственно меняться, эволюционировать — просто в силу того, что они маленькие. Поэтому там, где я говорил о двух популяциях землероек, ответвляющихся друг от друга, Майр предпочел бы рассматривать исходную, предковую популяцию как неизменную, а новую популяцию — как происходящую от нее. Данная ветвь эволюционного древа не разветвляется на два равных побега; скорее, новый побег отпочковывается от основного ствола.

Создатели теории прерывистого равновесия воспользовались майровским предположением, раздув его до пределов твердой уверенности в том, что “стазис” — другими словами, отсутствие эволюционных изменений — это нормальное состояние для вида. Они считают, что внутри крупных популяций существуют такие генетические силы, которые активно сопротивляются эволюционным преобразованиям. С точки зрения этих ученых, эволюционное изменение — редкое событие, неизменно сопутствующее видообразованию. По их мнению, эти два явления потому совпадают одно с другим, что географическое отделение маленьких, изолированных субпопуляций, при котором происходит формирование новых видов, является необходимым условием для того, чтобы силы, обычно противодействующие эволюции, были ослаблены или подавлены. Видообразование — это переворот, революция. Именно в этих периодах переворотов и сконцентрированы все эволюционные преобразования. На протяжении же большей части своей истории любой ряд поколений пребывает неизменным.

То, что Дарвин полагал, будто эволюция движется с постоянной скоростью, — неправда. Он, разумеется, не придерживался этой точки зрения в том нелепом виде, в котором я ее высмеял своей притчей о детях Израилевых, и я на самом деле не думаю, чтобы он мог придерживаться ее в каком угодно, хоть сколько-нибудь заслуживающем внимания смысле. Цитирование следующего хорошо известного отрывка из четвертого, а также всех последующих изданий “Происхождения видов” раздражает Гульда, поскольку он считает эту цитату нетипичной для дарвиновского учения в целом:

Однажды возникнув, многие виды никогда более не меняются… и как бы по многу лет ни длились те периоды, в течение которых виды претерпевали изменения, они были, вероятно, короткими, если сравнивать их с теми периодами, во время которых форма видов поддерживалась неизменной.

Гульд хочет отмахнуться от этого и других подобных высказываний, утверждая, что:

Нельзя повлиять на историю при помощи выборочных цитат и уточняющих сносок. Общий смысл и реальный вклад — вот истинные критерии. Разве современники и последователи Дарвина когда-нибудь воспринимали его как сальтациониста?

Насчет общего смысла и реального вклада Гульд, конечно же, прав, однако последнее предложение в приведенной выдержке — это весьма показательная оплошность. Разумеется, никто никогда не воспринимал Дарвина как сальтациониста, и разумеется, Дарвин был неизменно враждебен сальтационизму, но о том-то и речь, что, когда мы обсуждаем прерывистое равновесие, сальтационизм тут ни при чем. Как я уже подчеркивал, теория прерывистого равновесия в том виде, как ее излагают сами Элдридж и Гульд, не является сальтационистской. Постулируемые ею эволюционные скачки не имеют отношения к настоящим скачкам, происходящим за одно поколение. Они рассредоточены между большим числом поколений и длятся, по собственной оценке Гульда, десятки тысяч лет. Теория прерывистого равновесия — теория по сути своей градуалистская, хотя она и придает особое значение продолжительным периодам стазиса, которые перемежаются относительно короткими рывками поступательной эволюции. Подчеркивая в своей риторике имеющее исключительно поэтическую ценность сходство между пунктуализмом и истинным сальтационизмом, Гульд в итоге сбил с толку сам себя.

Думаю, чтобы разъяснить суть дела, будет кстати кратко описать весь спектр возможных точек зрения на скорость, с которой движется эволюция. На самом отшибе находятся настоящие сальтационисты, которым мы уже уделили достаточно внимания. Среди современных биологов нет подлинных сальтационистов. А любой, кто не является сальтационистом, — градуалист, в том числе и Элдридж с Гульдом, как бы им самим ни было угодно себя называть. В рамках градуализма можно выделить различные представления о том, с какой скоростью протекает (градуальная, или постепенная) эволюция. Как мы уже видели, некоторые из этих представлений имеют чисто поверхностное (“литературное” или “поэтическое”) сходство с истинным, противоречащим градуализму сальтационизмом, благодаря чему их иногда с ним путают.

На противоположном конце спектра мы видим некий “постоянный скоростизм”, который был высмеян мной в открывавшей настоящую главу карикатуре на книгу Исход. Крайняя форма этой точки зрения состоит в том, что эволюция медленно тащится, безостановочно и неотвратимо, вне зависимости от того, происходит ли какое-либо ответвление дочерних форм, видообразование и т. п. Другими словами, степень эволюционных изменений количественно пропорциональна истекшему времени. По некоей иронии, своего рода “постоянный скоростизм” пользуется с недавних пор благосклонностью среди современных молекулярных генетиков. Можно привести хорошие аргументы в пользу того, что на уровне белковых молекул эволюционные преобразования действительно тащатся с постоянной скоростью, прямо как наши выдуманные дети Израилевы, — и это будет справедливо даже в том случае, если эволюция внешних признаков вроде рук или ног протекает крайне прерывисто. Мы уже встречались с этой темой в главе 5, и я снова затрону ее в следующей главе. Но там, где речь идет о приспособительной эволюции макроскопических структур и поведенческих схем, “постоянный скоростизм” будет отвергнут практически всеми современными эволюционистами — так же, как он, несомненно, был бы отвергнут Дарвином. А любой, кто не считает скорость эволюции постоянной, считает ее переменной.

В рамках “переменного скоростизма” можно различить два типа точек зрения, которые могут быть названы “дискретным переменным скоростизмом” и “непрерывным переменным скоростизмом”. Крайние “дискретисты” убеждены не только в том, что скорость эволюции меняется, но и в том, что эта скорость резко перескакивает с одного уровня на другой — как в коробке передач автомобиля. Они могут считать, например, что у эволюции есть только две скорости: “очень быстро” и “стоп”. (Тут мне поневоле вспоминается унижение, испытанное мной после самого первого отчета о моем пребывании в школе. То, как я, будучи семи лет от роду, справлялся со складыванием одежды, принятием холодных ванн и прочими повседневными делами закрытого пансиона, было охарактеризовано заведующей хозяйством следующим образом: “У Докинза есть только три скорости: “медленно”, “очень медленно” и “стоп”.) Эволюция на скорости “стоп” — это и есть тот самый “стазис”, который пунктуалисты считают отличительным свойством больших популяций. А эволюция “на верхней передаче” — это то, что происходит при видообразовании, в маленьких изолированных популяциях по краю ареала основной, эволюционно стабильной популяции. Согласно описываемой точке зрения, эволюция всегда пребывает в каком-либо из двух этих состояний и никогда — между ними. Элдридж с Гульдом склоняются к такому “дискретизму”, и в этом смысле их действительно можно считать радикалами и называть приверженцами “дискретного переменного скоростизма”. Кстати говоря, у “дискретных переменных скоростистов” нет никакой особенной причины приурочивать видообразование к моментам максимально быстрой эволюции. На практике же, однако, большинство из них именно так и делают.

А вот “непрерывные переменные скоростисты” считают, что скорость эволюционирования может непрерывно меняться от очень высокой до очень низкой вплоть до полного нуля со всеми промежуточными вариантами. Они не видят сколь-нибудь веских причин придавать особое значение каким-то конкретным скоростям. В частности, стазис для них — это просто экстремальная форма очень медленной эволюции. С точки же зрения пунктуалиста, стазис представляет собой нечто весьма особенное. Для него стазис — это не просто эволюция, которая настолько медленна, что ее скорость равна нулю, и не просто пассивное отсутствие изменений, связанное с отсутствием необходимых для эволюции движущих сил. Напротив, стазис является отражением реально существующего сопротивления эволюционным переменам. Почти как если бы виды предпринимали активные действия к тому, чтобы не эволюционировать — вопреки тем движущим силам, которые благоприятствуют эволюции.

Многие биологи согласятся с тем, что стазис — реально существующее явление, но не все из них сойдутся во мнении относительно его причин. Рассмотрим исключительный пример кистеперой рыбы (или, по-другому, целаканта) Latimeria. Целаканты представляли собой обширную группу “рыб”, которая процветала 250 с лишним миллионов лет назад и вроде бы вымерла примерно в одно время с динозаврами. (На самом деле эти “рыбы” приходятся более близкой родней нам, нежели форели или сельди.) Я написал “вроде бы”, потому что в 1938 г., к изумлению зоологов всего мира, в улове океанического промыслового судна неподалеку от берегов Южной Африки попалась странная рыбина длиной в полтора ярда, с необычными плавниками, напоминающими лапы. И хотя до того, как стала понятна вся бесценность этой находки, рыба успела почти совершенно испортиться, ее разлагающиеся останки все же успели попасть в поле зрения компетентного южноафриканского зоолога. Едва веря своим глазам, он понял, что перед ним современный целакант, и дал ему название Latimeria. Впоследствии в тех же краях было выловлено еще несколько экземпляров[10], и вид теперь как следует изучен и описан. Он является “живым ископаемым” — в том смысле, что едва ли хоть сколько-нибудь изменился со времен своих ископаемых предков, живших сотни миллионов лет назад.

Итак, перед нами пример стазиса. Как нам к нему относиться? Как объяснить его? Некоторые из нас сказали бы, что ряд поколений, предшествовавших современной латимерии, не менялся, потому что естественный отбор не менял его. В каком-то смысле у животных не было “необходимости” эволюционировать, поскольку они сумели успешно приспособиться к жизни на больших глубинах, где условия не слишком изменились. Возможно, им никогда не доводилось участвовать в гонках вооружений. Тех их родственников, которые вышли на сушу и столкнулись там с различными неблагоприятными условиями, в частности с гонкой вооружений, вынудил эволюционировать естественный отбор. Другие биологи, в том числе и некоторые из тех, кто называет себя пунктуалистами, сказали бы, вероятно, что данный ряд поколений активно сопротивлялся эволюционным изменениям, как бы ни менялось при этом давление отбора. Кто же тут прав? В случае с Latimeria сказать трудно, однако существует способ, с помощью которого в принципе можно было бы приблизиться к разгадке.

Давайте объективности ради не будем зацикливаться на латимерии. Это пример впечатляющий, но совсем уж экстремальный — не из тех, на которые всерьез намерены полагаться пунктуалисты. Их убеждение состоит в том, что не столь выдающиеся, менее продолжительные периоды стазиса являются обычным делом и, более того, нормой, поскольку у видов имеются такие генетические механизмы, которые активно противятся изменениям даже при наличии движущих импульсов со стороны естественного отбора. Пусть не во всех конкретных случаях, но в принципе мы можем проверить эту гипотезу при помощи очень простого эксперимента. Мы сами можем воздействовать на дикие популяции силами отбора. Если гипотеза верна и виды активно сопротивляются переменам, то мы обнаружим, что в ответ на наше стремление провести селекцию по какому-либо признаку они, так сказать, упрутся рогом и будут отказываться тронуться с места — по крайней мере какое-то время. К примеру, взявшись за выведение более удойных коров, мы потерпим неудачу. Генетическая система вида мобилизует все свои антиэволюционные механизмы и отразит наши посягательства на ее неизменность. Если мы попытаемся путем селекции повысить яйценоскость у кур, то потерпим неудачу. Если тореадоры ради целей своего отвратительного “спорта” возьмутся выводить более отважных быков, у них ничего не получится. Разумеется, все эти неудачи будут временными. В конце концов подобно рушащейся под напором воды плотине предполагаемые антиэволюционные силы будут низвергнуты, и популяция стремительно перейдет в новое состояние равновесия. Но на самых первых этапах искусственного отбора мы должны будем столкнуться хотя бы с некоторым сопротивлением.

На самом деле, конечно же, пытаясь направить эволюцию путем скрещивания животных или растений в искусственных условиях, никаких неудач мы не терпим. И с затруднениями на первоначальном этапе селекции тоже не сталкиваемся. Как животные, так и растительные виды сразу же реагируют на искусственный отбор, и селекционерам неведомы никакие присущие всему живому антиэволюционные силы. Если уж на то пошло, трудности начинаются потом — после многих поколений успешной селекции. Связано это с тем, что искусственный отбор постепенно исчерпывает всю имеющуюся в наличии наследственную изменчивость, и тогда приходится ждать новых мутаций. Теоретически возможно, что целаканты прекратили эволюционировать, потому что перестали мутировать — например, из-за того, что глубоководный образ жизни защищает их от космических лучей. Кто знает! Но, насколько мне известно, никто никогда не рассматривал это предположение всерьез, и пунктуалисты, говоря о том, что видам свойственно сопротивляться эволюционным изменениям, имеют в виду уж точно не это.

То, что они имеют в виду, ближе к мысли о “сотрудничестве” генов, которую я высказывал в главе 7: гены, объединившиеся в группы, настолько хорошо “притерты” друг к другу, что это препятствует вторжению новых мутантных генов, не являющихся “членами клуба”. Это довольно-таки замысловатая идея, и ее можно довести до ума, чтобы она выглядела правдоподобно. Собственно, в какой-то мере именно на нее опирается уже упоминавшаяся здесь майровская концепция инертности крупных популяций. Тем не менее тот факт, что селекционное разведение организмов никогда не сталкивалось с первоначальным “сопротивлением материала”, склоняет меня к предположению, что, если в течение многих поколений вид не меняется, это говорит не о том, что он противодействует переменам, а о том, что им не благоприятствует естественный отбор. Виды не меняются, потому что те особи, форма которых соответствует устоявшемуся образцу, выживают лучше особей, имеющих какие-либо отклонения.

Итак, на самом деле пунктуалисты — точно такие же градуалисты, как Дарвин или как любой другой дарвинист. Просто в промежутки между энергичными рывками постепенной эволюции они помещают продолжительные периоды стазиса. Как я уже говорил, в одном аспекте пунктуализм действительно отличается от прочих направлений дарвинизма: он придает феномену стазиса большое значение, объясняя его активным сопротивлением эволюционным изменениям, а не просто их отсутствием. И это тот аспект, в котором пунктуалисты, по всей видимости, ошибаются. Теперь нам остается только развеять тайну, почему они считали себя столь далекими от Дарвина и от неодарвинизма.

Все дело в том, что у слова “постепенный” есть два значения. Их часто путают, и с этой путаницей связана другая путаница — между пунктуализмом и сальтационизмом, — которую мне стоило немалых усилий разъяснить здесь и которая на бессознательном уровне присутствует в умах многих людей. Дарвин был убежденным противником сальтационизма и потому непрестанно подчеркивал чрезвычайную плавность постулируемых им эволюционных преобразований. Сальтация означала для него то же самое, что я называю “мутациями по типу “Боинга-747”: возможность появления новехоньких сложных органов по одному взмаху генетической волшебной палочки. Как если бы полностью сформированные, сложно устроенные и исправно функционирующие глаза возникли на месте голой кожи за одно поколение, подобно тому как Афина Паллада появилась из головы Зевса. Дарвин понимал сальтацию так, а не иначе, поскольку именно так понимали ее некоторые из его наиболее влиятельных оппонентов, по мнению которых она действительно была основным фактором эволюции.

Например, герцог Джон Аргайл соглашался с доводами в пользу существования эволюции, но хотел пронести божественное творение контрабандой с черного хода. И в этом стремлении он был не одинок. Не веря в раз и навсегда сотворенный Эдем, многие мыслители викторианской эпохи полагали, что божество все же вмешивалось время от времени — в самые ключевые моменты эволюции. Считалось, что такие сложные органы, каким является глаз, возникли мгновенно, из ничего, а не путем плавной, постепенной эволюции из более примитивно устроенных предшественников, как это сумел понять Дарвин. Эти авторы справедливо отдавали себе отчет в том, что их мгновенная “эволюция”, имей она место в действительности, не смогла бы обойтись без того сверхъестественного вмешательства, в которое они верили. Причины, почему это так, имеют статистический характер. Я уже говорил о них в связи с ураганами и “Боингами-747”. Подобный сальтационизм есть в сущности не что иное, как разбавленный креационизм. И наоборот, божественное творение — это наивысшая форма сальтации, единый огромный скачок от неодушевленной глины к полностью сформированному человеку. Дарвин тоже осознавал это. В письме к сэру Чарльзу Лайелю, крупнейшему геологу того времени, он писал:

Если бы меня убедили в том, что теория естественного отбора нуждается в таких поправках, я бы отбросил ее как никуда не годную… Теория естественного отбора, требующая чудес на каком угодно этапе происхождения видов, ничего бы не стоила.

Речь идет не о какой-нибудь мелочи. С точки зрения Дарвина, самая суть теории эволюции путем естественного отбора заключается в том, что теория эта предлагает несверхъестественное объяснение существования сложных приспособлений. В этом же, к слову, состоит и основная мысль данной книги. Для Дарвина эволюция, которая вынуждена двигаться прыжками с божьей помощью, — это уже не эволюция. Само понятие эволюции теряет тут всякий смысл. В свете сказанного нетрудно понять, почему Дарвин из раза в раз упорно твердил о постепенности эволюции. Нетрудно понять, почему он написал то, что я уже цитировал в главе 4:

Если бы можно было показать наличие такого сложно устроенного органа, который не мог сформироваться в ходе многочисленных последовательных незначительных модификаций, моя теория потерпела бы полный крах.

Была у Дарвина и другая причина придавать постепенности большое значение. Его современники, как и многие наши современники, с трудом могли себе представить возникновение человеческого организма и других столь же сложных объектов эволюционным путем. Если считать нашим далеким предком одноклеточную амебу, как это было еще недавно принято, то многим людям будет нелегко мысленно заполнить пропасть, разделяющую амебу и человека. Им покажется невероятным, как столь примитивный первоисточник мог дать начало такой сложности. Чтобы преодолеть данную разновидность скептицизма, Дарвин использовал образ длинного ряда незначительных, плавных изменений. Его рассуждения сводились к следующему: вам трудно представить себе, как амеба превращается в человека, но вы с легкостью можете себе представить, как амеба превращается в несколько иную разновидность амебы. А теперь вам несложно будет представить себе и то, как эта несколько иная разновидность превращается в несколько иную разновидность несколько иной разновидности… и т. д. Как мы уже видели в главе 3, эта аргументация способна убедить нас только в том случае, если количество эволюционных шагов огромно, а каждый шаг ничтожно мал. Дарвину постоянно приходилось бороться с недоверием такого рода, и он всегда прибегал к одному и тому же оружию: к подчеркиванию того, что изменения были плавными, практически незаметными и распределялись между бессчетным числом поколений.

Здесь уместно будет вспомнить рассуждения Дж. Б. С. Холдейна — прекрасный образец неординарного подхода к борьбе с подобным скептицизмом. Холдейн обратил наше внимание на то, что нечто очень похожее на переход от амебы к человеку происходит в утробе у любой матери всего за девять месяцев. Спору нет, индивидуальное развитие и эволюция — процессы чрезвычайно разные, но тем не менее любому, кто сомневается в самой возможности плавного перехода от одной клетки к человеку, достаточно посмотреть, каким образом возник он сам, чтобы все его сомнения рассеялись. Надеюсь, я не покажусь вам педантом, если между прочим напомню о том, что выбор амебы на роль почетного прародителя — это не более чем дань причудливой традиции. Какая-нибудь бактерия подошла бы тут лучше — впрочем, те бактерии, которые нам известны, тоже являются современными организмами.

Подытожу сказанное. Усиленное подчеркивание Дарвином того, что эволюция постепенна, было вызвано тем, против чего он возражал: ошибочными представлениями об эволюции, широко распространенными в XIX столетии. В контексте той эпохи слово “постепенный” означало “противоположный сальтации”. А в контексте следующего, ХХ столетия Элдридж с Гульдом употребляют это же слово совершенно в ином смысле. Фактически, хотя и не говоря об этом напрямую, под “постепенностью” они подразумевают “постоянную скорость” и противопоставляют ей придуманное ими понятие “прерывистости”. Под видом градуализма они осуждают “постоянный скоростизм”. И тут они, несомненно, правы: в чистом виде он так же абсурден, как и моя притча об исходе евреев.

Однако объединить эту справедливую критику с критикой в адрес Дарвина значит просто-напросто перепутать два различных значения слова “постепенный”. У нас нет никаких оснований сомневаться в том, что Дарвин и сам согласился бы с теми претензиями, которые Элдридж и Гульд предъявляют градуализму. А в том смысле, в каком Дарвин был убежденным градуалистом, Элдридж и Гульд тоже градуалисты. Теория прерывистого равновесия — это незначительная поправка к дарвинизму, которую сам Дарвин вполне мог бы одобрить, если бы это было предметом обсуждения в его время. Незначительные поправки не заслуживают большой шумихи. Причина того, почему шумиха все-таки возникла и почему я почувствовал себя вынужденным посвятить этой поправке целую главу, состоит попросту в том, что теорию эту преподносили (некоторые журналисты — весьма навязчиво) так, как если бы она кардинально противоречила взглядам Дарвина и его последователей. Отчего же это произошло?

В мире полно людей, которые тщетно стараются найти оправдание своему нежеланию верить в дарвинизм. По всей видимости, они делятся на три основные группы. Первая — это те, кто по религиозным причинам хочет, чтобы сама эволюция оказалась неправдой. Ко второй группе относятся те, у кого нет оснований отрицать, что эволюция происходила, но ее механизм, изложенный в дарвиновской теории, кажется им отвратительным по причинам политическим или идеологическим. Некоторым из них идея естественного отбора кажется недопустимо грубой и жестокой; некоторые путают естественный отбор со случайностью и, как следствие, с “бессмысленностью”, оскорбляющей их достоинство; иные же не видят разницы между дарвинизмом и социал-дарвинизмом — понятием, имеющим расистские и прочие неприятные обертоны. И наконец, к третьей категории относятся многие сотрудники так называемых СМИ, которые просто любят ниспровергать устои — возможно, потому что это поднимает тиражи, — а дарвинизм пользуется достаточным признанием и авторитетом, чтобы быть для них лакомым куском.

Каковы бы ни были их мотивы, результат один: стоит только уважаемому ученому заикнуться о своем малейшем несогласии с каким угодно нюансом современного ему дарвинизма, как он будет немедленно “пойман за язык”, а слова его раздуты сверх всякой меры. Будто бы некий мощный усилитель оснащен тонко настроенным микрофоном, избирательно выхватывающим все то, что может показаться хоть сколько-нибудь противоречащим дарвиновской теории. Это крайне прискорбно, ибо серьезные прения и критика жизненно необходимы любой науке, и горе нам, если ученые будут вынуждены держать свои мнения при себе, опасаясь “прослушки”. Надо ли говорить о том, что при всей своей мощности этот усилитель не отличается высокой точностью воспроизведения? Искажений больше чем достаточно! Ученый, шепотом высказывающий легкое сомнение в каком-либо современном аспекте дарвинизма, обречен слышать, как его слова громыхают и повторяются на все лады в искаженном, едва узнаваемом виде только и ждавшими этого момента громкоговорителями.

Элдридж и Гульд не шепчут, они кричат, красноречиво и убедительно. То, о чем они кричат, — материи зачастую довольно тонкие, но ясно одно: с дарвинизмом что-то не так. Аллилуйя, “ученые” сами это сказали! Редактор издания “Сотворение мира по Библии” писал по этому поводу:

…нет никаких сомнений в том, что доверие к нашей религиозной и научной позиции значительно возросло после произошедшего недавно смятения в рядах неодарвинистов. И мы обязаны воспользоваться этим в полной мере.

И Элдридж, и Гульд отважно ринулись в бой против мракобесия креационистов. Они выкрикивали протесты против превратного истолкования их слов только затем, чтобы обнаружить, что на этот раз микрофоны внезапно оказались выключены. Тут я могу им посочувствовать, так как мне тоже приходилось иметь дело с подобным комплектом микрофонов — правда, в моем случае они был настроены однобоко не столько в религиозном, сколько в политическом смысле.

Теперь надо просто сказать правду, громко и ясно: теория прерывистого равновесия не выходит за рамки неодарвинистского синтеза. И никогда за них не выходила. Понадобится время, чтобы ликвидировать урон, причиненный ради красного словца, но он будет исправлен. Теория прерывистого равновесия станет для всех тем, чем она и является, — интересной, но небольшой морщинкой на поверхности неодарвинизма. Нет абсолютно никаких оснований ни для разговоров о “смятении в рядах неодарвинистов”, ни для заявлений самого Гульда о том, что синтетическая теория эволюции (один из синонимов неодарвинизма) “фактически мертва”. Это как если бы открытие, что Земля имеет форму не абсолютной сферы, а слегка уплощенного сфероида, удостоилось следующего напечатанного огромными буквами заголовка на первой полосе:

КОПЕРНИК ОШИБАЛСЯ! ТЕОРИЯ ПЛОСКОЙ ЗЕМЛИ РЕАБИЛИТИРОВАНА.

Впрочем, справедливости ради надо признать, что последнее замечание Гульда было направлено не столько против предполагаемого градуализма неодарвинистской теории, сколько против другого ее утверждения. Это утверждение, с которым пунктуалисты не согласны, состоит в том, что эволюция, даже на самой крупномасштабной геологической временнóй шкале, является отражением исключительно тех событий, которые происходят на уровне популяций и видов. А Элдридж и Гульд считают, что существует и другая, высшая разновидность отбора, названная ими “межвидовым отбором”. Эту тему я отложу до следующей главы, где мы также столкнемся еще с одной биологической научной школой — с приверженцами так называемого трансформированного кладизма, которых тоже — и на таких же шатких основаниях — выдают иногда за антидарвинистов. Они трудятся в области систематики — науки о классификации организмов.

Глава 10

Единственное истинное древо жизни

Главный предмет этой книги — эволюция как решение проблемы сложного “замысла”, как правдивое объяснение тех явлений, которые, по мнению Пейли, долж ны доказывать существование божественного часовщика. Вот почему в своем повествовании я постоянно возвращаюсь то к глазу, то к эхолокации. Но есть еще целый ряд вещей, объясняемых теорией эволюции. Есть, например, явления, связанные с биологическим разнообразием: распределение различных типов животных и растений по планете и различных признаков между ними. И хотя в первую очередь меня интересуют глаза и прочие детали сложных механизмов, не следует пренебрегать и другими сторонами эволюционной теории, которые помогают нам понять природу. Так что эта глава будет посвящена систематике, или таксономии.

Таксономия — это наука о классификации. Некоторые люди незаслуженно считают ее скучной, отдающей музейной пылью и формалином, как будто бы это не таксономия, а таксидермия. На самом же деле ее можно назвать какой угодно, но только не скучной. По причинам, не вполне мне ясным, это одна из тех областей биологической науки, в которых случаются самые бурные перепалки. Ею интересуются философы и историки. Она играет значительную роль в любой околоэволюционной полемике. И именно из рядов систематиков вышли некоторые из тех современных биологов, которые откровенно называют себя антидарвинистами.

Хотя в основном систематики занимаются изучением животных и растений, классифицировать можно все что угодно: минералы, военные корабли, книги в библиотеке, звезды, языки. Упорядоченная классификация обычно считается вопросом удобства, практической необходимости, и отчасти это действительно так. Большая библиотека будет практически бесполезна, если не расположить в ней книги таким неслучайным образом, чтобы при желании всегда можно было отыскать нужные. Науку — или, если угодно, искусство — библиотечного дела можно рассматривать как пример прикладной систематики. Руководствуясь сходными соображениями, биологи тоже находят для себя удобным рассортировывать живые организмы по “полочкам” с общепринятыми наименованиями. Но сказать, что систематика животных и растений нужна только для этого, значит упустить почти все самое важное. Для биолога-эволюциониста классификация живых существ представляет собой нечто особенное, нечто отличное от всех прочих разновидностей систематики. Из наших представлений об эволюции следует то, что для всех существующих организмов можно составить только одно правильное генеалогическое древо и на нем основывать свою классификацию. Помимо своей уникальности такая система будет обладать еще одним замечательным свойством, которое я назову “идеальной вложенностью”. Что это за свойство и почему оно столь важно — главная тема настоящей главы.

Возьмем в качестве примера небиологической таксономии библиотеку. Уникального, единственно верного способа систематизировать книги в библиотеке или в книжном магазине не существует. Какой-нибудь библиотекарь, возможно, разложит все собрание книг по следующим основным категориям: наука, история, литература, другие искусства, книги на иностранных языках и т. д. Каждый из этих главных библиотечных отделов тоже, в свою очередь, будет разделен. Например, крыло библиотеки, отведенное под научную литературу, займут такие отсеки, как биология, геология, физика, химия… А в биологическом отделении научного крыла книги будут, вероятно, рассортированы по отдельным стеллажам, посвященным физиологии, анатомии, биохимии, энтомологии и т. п. Наконец, на каждом из этих стеллажей книги можно расставить в алфавитном порядке. Другие главные отделы библиотеки — исторический, литературный, иноязычный и прочие — будут приведены в систему сходным образом. Такая библиотека будет иметь иерархическую структуру, которая позволит читателю прицельно отыскивать интересующую его книгу. Иерархическая классификация в данном случае удобна: благодаря ей пользователь библиотеки сможет быстро ориентироваться в книжном собрании. Слова в словарях расположены по алфавиту с той же целью — для удобства ориентирования.

Но не существует никакой единственной иерархии, в соответствии с которой мы были бы обязаны систематизировать библиотечные книги. Другой библиотекарь, возможно, предпочел бы другую, хотя и тоже иерархическую классификацию. К примеру, не стал бы объединять вместе все книги на иностранных языках, а разместил бы их по тематическим отделам: биологические книги на немецком — в биологическую секцию, исторические книги на немецком — в историческую, и так далее. Третий библиотекарь подошел бы к вопросу радикально, расставив все книги независимо от того, о чем они, в хронологическом порядке по году издания, а для тематического поиска использовал бы карточный каталог (или его компьютерный эквивалент).

Эти три способа организации библиотеки довольно сильно отличаются друг на друга, но любой из них, по всей вероятности, работал бы нормально и пришелся бы по нраву многим пользователям, даже если бы, к слову, и не удовлетворил того раздражительного пожилого завсегдатая одного из лондонских клубов, которого мне довелось как-то слышать по радио. Он на чем свет стоит ругал правление своего клуба за то, что оно наняло библиотекаря: клубная библиотека обходилась без какой-либо организации сотни лет, так зачем же понадобилось что-то менять теперь? Журналист осторожно поинтересовался, как же, по его мнению, следует систематизировать книги. “По размеру: большие слева, маленькие справа!” — ни на секунду не задумываясь, проревел недовольный. Книжные магазины, рассчитанные на широкую публику, сортируют свои книги в соответствии с массовым потребительским спросом. Вместо науки, истории, литературы, географии и т. п. их основные отделы посвящены садоводству, кулинарии, телепередачам, оккультизму, а однажды мне попался стеллаж с огромной, бросающейся в глаза надписью “РЕЛИГИЯ И НЛО”.

Итак, правильного ответа на вопрос, как классифицировать книги, не существует. У библиотекарей могут быть серьезные разногласия на этот счет, но критерии, по которым будет оцениваться та или иная система классификации, не будут связаны с ее “истинностью” и “правильностью”. Вместо этого дискуссия будет строиться вокруг таких критериев, как “удобство для посетителей”, “скорость нахождения книг” и т. п. В этом смысле систематику книг в библиотеке можно назвать произвольной. Это не значит, что разработка удобной системы классификации в данном случае неважное дело, вовсе нет. Но это значит, что даже если бы мы жили в идеальном мире и владели бы всей полнотой информации, то какой-то одной системы, которую можно было бы признать за единственно верную, тут не существовало бы. А вот систематика живых организмов, как мы увидим, отличается той строгостью, которой лишена систематика книг. По крайней мере если смотреть с эволюционных позиций.

Разумеется, можно придумать множество систем для классификации живых существ, но я собираюсь показать, что все они, кроме одной, будут так же произвольны, как и любая библиотечная система расстановки книг. Если классификация животных создается исключительно ради удобства, то музейный хранитель может распределять экспонаты по размеру и способу их хранения: большие в виде чучел, маленькие засушенные на булавках, законсервированные в склянках, микроскопические на стеклах и так далее. В зоопарках тоже принято группировать животных по принципу удобства. В Лондонском зоопарке носороги живут в “Слоновьем доме” по той лишь причине, что для них нужны такие же массивные решетки, как и для слонов. Тот, кто занимается прикладными аспектами биологии, может делить животных на вредных (которые в свою очередь будут подразделяться на возбудителей заболеваний человека, сельскохозяйственных вредителей, кусачих и жалящих), полезных и нейтральных. Диетолог мог бы создать классификацию животных, основываясь на пищевой ценности их мяса для человека, причем и в этом случае разделение на категории и подкатегории оказалось бы сложным и замысловатым. Моя бабушка вышила однажды тряпичную книжку для детей, где животные распределялись по группам в зависимости от формы лап. Антропологи сообщают об изощреннейших системах классификации животных, используемых различными племенами по всему миру.

Но из всех систем классификации, какие можно выдумать, только одна является уникальной в том смысле, что, располагая полной информацией, к этой системе абсолютно правомерно применять такие понятия, как “правильно” и “неправильно”, “истинно” и “ложно”. Эта единственная в своем роде классификация строится на эволюционном родстве организмов. Во избежание путаницы я буду называть эту систему так, как биологи называют самую строгую из ее разновидностей: кладистическая таксономия.

В кладистической таксономии главным критерием распределения организмов по группам служит степень их родства или, другими словами, давность их происхождения от общего предка. Например, птицы отличаются от нептиц тем, что все они имеют такого общего предка, который не приходится предком никому, кроме птиц. Все млекопитающие тоже происходят от общего предка, более ничьим предком не являющегося. У птиц с млекопитающими был более далекий общий предок, который также дал начало и многим другим животным — например, змеям, ящерицам и гаттериям. Всех животных, произошедших от этого общего предка, называют амниотами. Таким образом, птицы и млекопитающие — амниоты. “Пресмыкающиеся”, с точки зрения кладистов, — ненастоящая таксономическая группа, потому что она определяется методом исключения: все амниоты, кроме птиц и млекопитающих. Иначе говоря, ближайший общий предок всех “рептилий” (змей, черепах и т. д.) является предком и некоторых других животных, а именно птиц и млекопитающих.

Внутри класса млекопитающих относительно недавно жили общие предки мышей и крыс, леопардов и львов, шимпанзе и людей. Близкородственными называют тех животных, чей общий предок жил недавно. Чем меньше степень родства, тем раньше жил общий предок. Совсем дальние родственники, такие как люди и слизни, имеют очень далекого общего предка. Организмы не могут быть совсем не родственными друг другу, поскольку практически наверняка жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, зарождалась на земле всего однажды.

Подлинная кладистическая таксономия является строго иерархической — это означает, что она может быть представлена в виде ветвящегося дерева, ветви которого никогда не сходятся вновь. По моему мнению (не разделяемому некоторыми из тех таксономических школ, которые мы вскоре обсудим), ее строгая иерархичность связана не с тем, что иерархические классификации удобны, как они удобны в библиотеках, и не с тем, что все в мире имеет свою естественную иерархию, а только лишь с тем, что эволюционное происхождение осуществляется по иерархическому принципу. Стоит двум новым ветвям древа жизни разойтись на некоторое минимальное расстояние (превышающее хотя бы рамки одного вида), и они уже никогда и ни при каких обстоятельствах не сойдутся снова. (У этого правила могут быть редчайшие исключения — например, упоминавшееся в главе 7 возникновение эукариотической клетки.) Птицы и млекопитающие происходят от общего предка, но теперь это различные ветви эволюции, которые уже никогда не объединятся: гибрид между птицей и млекопитающим невозможен. Группа организмов, произошедшая от общего предка, не приходящегося предком никому из представителей других групп, называется клада, что по-гречески означает “ветвь”.

Эту идею строгой иерархии можно представить и по-другому — в понятиях “идеальной вложенности”. Мы можем взять большой лист бумаги, выписать на него названия любых групп животных и обвести кружком названия близкородственных групп. Например, крыса и мышь будут объединены в рамках одного маленького кружочка, обозначающего, что это близкие родственники, чей общий предок жил недавно. Другой такой маленький кружок объединит вместе морскую свинку и капибару. Эти два кружка — крыса/мышь и морская свинка / капибара — попадут, в свою очередь, в один более крупный общий кружок, имеющий свое собственное название “грызуны”, где им составят компанию бобры, дикобразы, белки и многие другие животные. Маленькие внутренние кружки как бы “вложены” в более крупные внешние. Где-то на другом участке того же листа бумаги в одном небольшом кружке будут объединены тигр и лев. Этот кружок вместе со многими другими будет включен в состав круга, называемого “кошки”. Кошки, собаки, хорьки, медведи и т. п. будут образовывать сложную систему вложенных друг в друга окружностей, но все они попадут в один большой круг под названием “хищные”. Два больших круга, грызунов и хищников, составят часть системы более крупных окружностей внутри очень большого круга, который называется “млекопитающие”.

Получившаяся схема из кругов обладает важной особенностью: она является идеально вложенной. Никогда, ни в каком из случаев нарисованные нами окружности не пересекаются друг с другом. Это правило, не знающее исключений. Если два круга перекрываются, значит, один полностью расположен внутри другого, и никак иначе. Область, ограниченная внутренней окружностью, всегда целиком входит в состав внешнего круга. Частичного перекрывания быть не может. Это свойство идеальной таксономической вложенности не характерно ни для книг, ни для языков, ни для типов почвы, ни для философских течений. Библиотекарь, который в один круг поместит книги по биологии, а в другой — книги по теологии, обнаружит, что два эти круга частично перекрываются. В зону перекрытия попадут книги с заголовками типа “Биология и христианское вероучение”.

На первый взгляд, свойством идеальной вложенности должна обладать и классификация языков. Как мы уже видели в главе 8, эволюция языков во многом напоминает эволюцию животных. Языки, которые недавно произошли от общего предка, такие как, например, шведский, норвежский и датский, имеют намного больше сходства друг с другом, нежели с языками, ответвившимися раньше — например, с исландским. Однако языкам свойственно не только расходиться, но и соединяться. Современный английский язык возник как гибрид между германскими и романскими языками, разошедшимися много раньше, и следовательно, будет непросто аккуратно разместить его на диаграмме иерархического ветвления с идеальной вложенностью. Окружности, внутрь которых попадет английский, будут пересекаться, частично накладываться друг на друга. А в биологической классификации такие перекрывания невозможны, поскольку на уровнях выше видового биологическая эволюция всегда является дивергентной.

Но вернемся к примеру с библиотекой. Никакому библиотекарю не удастся полностью избежать проблемы промежуточных форм или “пересечений”. И тут бессмысленно располагать биологический и теологический отделы в соседних помещениях, а “промежуточные” книги — в соединяющем эти помещения коридорчике. Куда тогда прикажете девать книги, посвященные вопросам на стыке биологии и химии, физики и теологии, истории и теологии, истории и биологии? Думаю, я не ошибусь, если скажу, что проблема промежуточных форм является неизбежной, неотъемлемой частью любой таксономической системы за исключением тех, которые выводятся из эволюционной биологии. Что касается меня, то эта проблема причиняет мне почти физические страдания, когда в моей профессиональной жизни в весьма скромных масштабах возникает необходимость привести что-либо в порядок — расставить свои личные книги и систематизировать те копии научных статей, что мне присылают (руководствуясь самыми добрыми намерениями) мои коллеги, разобрать документы, старые письма и т. п. Какую совокупность категорий ни придумай, всегда найдутся странные предметы, которые не будут подходить никуда, и вынужден с огорчением признаться: из-за моей досадной нерешительности такие бумаги остаются на столе, где иногда валяются годами — до тех пор пока их нельзя со спокойной душой выбросить. В качестве не слишком удачного выхода из положения можно создать для них категорию “разное” — категорию, которая, только создай ее, начнет разрастаться с угрожающей быстротой. Я иногда задаюсь вопросом: не страдают ли библиотекари и хранители коллекций в музеях (за исключением биологических музеев) язвенной болезнью чаще прочих?

При систематике живых организмов таких проблем не возникает. Не бывает животных из категории “разное”. Пока мы остаемся на уровне более высоком, чем вид, и пока мы изучаем только современных животных (или животных, взятых в любой другой конкретный момент времени, — см. ниже), неудобных промежуточных форм быть не может. Если животное выглядит как неудобная промежуточная форма — например, как нечто среднее между млекопитающим и птицей, — то эволюционист может быть уверен в том, что на самом деле это наверняка либо одно, либо другое. Наблюдаемая неопределенность непременно окажется иллюзорной. А несчастному библиотекарю неоткуда взять такую уверенность. Книга вполне может быть и биологической, и исторической одновременно. Биологи с кладистическим образом мыслей никогда не позволят себе рассуждений библиотекарского типа о том, кем “удобнее” считать китов: млекопитающими, рыбами или чем-то средним. Удобство здесь ни при чем; единственное, что имеет значение, — это факты. Факты же приводят всех современных биологов к одному и тому же заключению. Киты — это млекопитающие, а не рыбы, и они ни в малейшей степени не являются чем-либо промежуточным. К рыбам они ничуть не ближе, чем люди, утконосы или любые другие млекопитающие.

Действительно, важно понимать, что все млекопитающие — люди, киты, утконосы и прочие — в точности одинаково родственны рыбам, поскольку все млекопитающие связаны с рыбами родством через одного и того же общего предка. То, что млекопитающие якобы образуют “лестницу”, где “низшие” ближе к рыбам, чем “высшие”, — миф, имеющий отношение к снобизму, а не к эволюции. Это старинное, еще доэволюционистское понятие, называемое иногда “великой цепью бытия”, должно было быть уничтожено эволюционной теорией, но вместо этого таинственным образом проникло в представления многих людей об эволюции.

Тут я не могу совладать с искушением и не обратить внимание на то, какая ирония заключается в том вызове, который креационисты столь охотно бросают эволюционистам: “Предъявите ваши промежуточные формы! Если эволюция — правда, тогда должны существовать животные, представляющие собой нечто среднее между кошкой и собакой или между лягушкой и слоном. Но разве кто-нибудь встречал когда-нибудь лягушкослона?” Я не раз получал по почте креационистские брошюры, высмеивающие эволюцию при помощи карикатур с изображением гротескных химер, составленных из частей разных животных — например, задняя часть тела лошади была приставлена к передней части тела собаки. По всей видимости, авторы этих брошюр думают, будто эволюционисты предполагают существование таких промежуточных форм. Это не просто неправильное понимание истины — это ее антитеза. Один из самых убедительных выводов из эволюционной теории заключается в том, что подобные промежуточные формы не долж ны существовать. В этом была суть моего сравнения животных с библиотечными книгами.

Итак, систематика живых существ, возникших путем эволюции, обладает уникальным свойством: в лучшем из миров, где мы владели бы всей полнотой информации, она не вызывала бы никаких разногласий. Именно это я имел в виду, когда говорил, что к утверждениям кладистической таксономии применимы такие понятия, как “истинность” или “ложность”, неприменимые в библиотечной систематике. Здесь необходимо сделать две оговорки. Во-первых, в действительности мы полной информацией не располагаем. Биологи могут расходиться во взглядах на родословную живых организмов, и нехватка данных — например, из-за недостаточного количества ископаемых — может приводить к ожесточенным спорам. К этой проблеме мы еще вернемся. Вторая же проблема, напротив, может возникнуть при наличии избытка ископаемых. Четкая и аккуратная дискретность классификации рассеется как дым, если мы попытаемся вместить в нее всех животных, которые когда-либо существовали, а не только современных. Связано это с тем, что, какими бы дальними родственниками ни были два современных животных, скажем птица и млекопитающее, давным-давно у них все же был общий предок. И найти ему место в нашей современной таксономии может оказаться непростой задачей.

Как только мы начинаем учитывать вымерших животных, утверж дение об отсутствии промежуточных форм сразу же перестает быть верным. Напротив, теперь мы оказываемся один на один с потенциально непрерывным рядом промежуточных форм. Разграничение между современными птицами и современными нептицами — например, млекопитающими — является четким только лишь потому, что все промежуточные формы, ведущие назад к их общему предку, мертвы. Для большей наглядности я попрошу вас снова представить себе, что природа оказалась вдруг “благосклонна” к нам и обеспечила нас полной палеонтологической летописью, сохранив ископаемые останки всех когда-либо живших животных. Впервые воспользовавшись этой выдумкой в предыдущей главе, я упомянул, что в одном отношении такая природа на самом деле оказалась бы отнюдь не любезной. Тогда я подразумевал тяжкий труд по изучению и описанию всех ископаемых, который пришлось бы проделать, но теперь нам предстала еще одна грань этой парадоксальной нелюбезности. Полная геологическая летопись сделала бы крайне затруднительным распределение животных по обособленным систематическим группам, которым можно было бы дать названия. Обладай мы таким “подарком” природы, нам пришлось бы отказаться от названий для конкретных групп и прибегнуть к каким-то математическим или графическим обозначениям плавно меняющихся параметров. Человеческий разум намного охотнее имеет дело с отдельными наименованиями, так что в некотором смысле даже хорошо, что палеонтологическая летопись столь бедна.

Если мы будем рассматривать всех когда-либо живших, а не только современных животных, то такие понятия, как “человек” или “птица”, станут столь же расплывчатыми и неточными, как понятия “высокий” или “толстый”. Палеонтологи могут до бесконечности спорить о том, считать им то или иное ископаемое птицей или нет. Именно этот вопрос, в самом деле, часто поднимается вокруг знаменитого ископаемого Archaeopteryx. Выходит, что различие между птицей и нептицей четче различия между большим и маленьким только потому, что в первом из этих случаев все неудобные промежуточные формы вымерли. Если бы какая-нибудь отличающаяся странной избирательностью эпидемия вдруг выкосила всех до единого людей среднего роста, тогда понятия “высокий рост” и “низкий рост” стали бы такими же определенными, как “птица” или “млекопитающее”.

Тот удобный факт, что большинство промежуточных форм вымерли, спасает от затруднительной неопределенности не только классификацию живых организмов, но также человеческую этику и законодательство. Наша юридическая система и наши представления о нравственности жестко ограничиваются видовыми рамками. Директор зоопарка имеет право “списать” лишнего шимпанзе, в то время как попытка избавиться от ненужного сторожа или билетера может быть воспринята как возмутительный произвол. Шимпанзе — собственность зоопарка. А людей в наши дни не считают чьей-либо собственностью, хотя редко кто удосуживается разумно обосновать такую дискриминацию — лично я сомневаюсь, что тут вообще может быть какое-либо логическое обоснование. “Видизм” нашего исповедующего христианские ценности общества просто ошеломляет: аборт одной-единственной человеческой зиготы (большинству из которых суждено погибнуть в любом случае) может вызвать больше душевных терзаний и благородного негодования, чем вивисекция любого количества смышленых взрослых шимпанзе! Я знаю достойных, либерально мыслящих ученых, которые на самом деле не собираются резать живых шимпанзе, но тем не менее с пеной у рта отстаивают свое право делать это, если им вздумается, без каких-либо препятствий со стороны закона. Эти же люди часто первыми приходят в ярость при малейшем посягательстве на права человека. Причина, по которой наша совесть мирно уживается с такими двойными стандартами, заключается только в том, что промежуточных форм между человеком и шимпанзе не осталось.

Последний общий предок людей и шимпанзе жил, судя по всему, около 5 млн лет назад[11], то есть определенно позже, чем общий предок шимпанзе и орангутанов и, вероятно, на 30 млн лет позже общего предка шимпанзе и всех прочих обезьян. Более 99 % генов у нас с шимпанзе идентичны. Если бы на каком-нибудь забытом острове вдруг обнаружилась сохранившаяся промежуточная форма, восходящая к общему предку шимпанзе и человека, то можно не сомневаться: наши законы и нравственные нормы подверглись бы тяжелому испытанию — особенно если бы на каком-либо участке имеющегося спектра форм сохранилась возможность для скрещивания между разновидностями. Пришлось бы либо даровать права человека всем представителям спектра (избирательное право для шимпанзе!), либо разработать сложную систему апартеида с дискриминирующими законами, где суды разбирали бы вопрос, считать того или иного индивидуума “юридически шимпанзе” или “юридически человеком”, а родители беспокоились, как бы их дочь не вышла замуж за одного из “этих”. Наш мир, как я подозреваю, достаточно хорошо изучен, чтобы человечество могло не бояться такого заслуженного наказания. Но каждому, кто считает, будто человеческие “права” — это что-то очевидное и само собой разумеющееся, стоит задуматься о той случайной удаче, какой оказалось для нас отсутствие смазывающих четкую картину промежуточных форм. Впрочем, возможно, что, если бы шимпанзе были открыты сегодня, они показались бы нам промежуточной формой и создали бы затруднения.

Те, кто читал предыдущую главу, могут заметить, что вся эта аргументация насчет того, что категории не будут размытыми только в том случае, если классификация ограничится современными животными, основана на допущении, что эволюция не прерывиста, а идет с постоянной скоростью. Чем более плавным, постепенным представляется нам ход эволюции, тем более безнадежной нам должна казаться сама возможность применять такие понятия, как “птица” и “нептица”, “человек” и “нечеловек” по отношению ко всем когда-либо жившим животным. А крайний сальтационист, напротив, мог бы считать, что на свете действительно существовал самый первый человек, чей мутантный мозг был вдвое больше как мозга его отца, так и мозга его брата-шимпанзе.

Как мы видели, сторонники теории прерывистого равновесия в большинстве своем не являются истинными сальтационистами. Тем не менее проблема неопределенности названий поневоле должна быть для них менее затруднительной, чем для тех, кто придерживается не столь радикальных взглядов на эволюцию. Если бы буквально каждое животное сохранялось в ископаемом виде, тогда проблема с наименованиями категорий встала бы даже перед пунктуалистами, ведь на самом-то деле они градуалисты, стоит только как следует разобраться. Однако, поскольку они исходят из того предположения, что вероятность найти ископаемые свидетельства кратких переходных периодов чрезвычайно мала, а ископаемые, оставшиеся от долгих периодов стазиса, напротив, обнаруживаются относительно легко, “проблема названий” все же не должна стоять перед пунктуалистами так остро, как перед теми, кто не считает эволюцию прерывистой.

Именно по этой причине пунктуалисты, особенно Найлз Элдридж, придают большое значение тому, чтобы считать понятие “вид” реальной “сущностью”. Для того, кто не является пунктуалистом, это понятие поддается определению лишь постольку, поскольку неудобных промежуточных форм более не существует. Если крайний антипунктуалист посмотрит со своей точки зрения на всю эволюционную историю в целом, то он вообще не увидит там никаких обособленных “видов”, один только смазанный континуум. По его мнению, у вида не может быть четко определяемого начала и только иногда бывает четко определяемый конец (вымирание); зачастую же вид не пресекается, а потихоньку превращается в новый. Зато пунктуалисту все представляется так, будто каждый вид возникает в определенный момент времени (строго говоря, имеется переходный период, длящийся несколько десятков тысяч лет, но по геологическим меркам это недолго). Более того, он считает, что у видов должно быть и четкое (ну или по крайней мере скоротечное) завершение, а не постепенный переход в другой вид. Поскольку с пунктуалистской точки зрения почти вся жизнь вида проходит в неизменном состоянии стазиса и поскольку у видов имеются обособленные начало и конец, то для пунктуалиста правомерно говорить об определенной и поддающейся измерению “продолжительности жизни” вида. А с непунктуалистской точки зрения понятие “продолжительность жизни” к видам, в отличие от индивидуальных организмов, применяться не может. Для крайнего пунктуалиста слово “вид” означает нечто реально существующее и вполне достойное иметь свое собственное название. А для крайнего антипунктуалиста “вид” — это произвольно выбранный участок непрерывно текущей реки, и нет никаких особых оснований считать какую-либо точку его началом или концом.

В написанной с пунктуалистских позиций книге по эволюционной истории некоей группы животных — например, по истории лошадей за последние 30 млн лет — действующими лицами вполне могут быть не индивидуальные организмы, а виды, поскольку с точки зрения автора-пунктуалиста вид является реально существующим “объектом”, который обладает выраженной индивидуальностью. Виды будут внезапно выходить на сцену и внезапно исчезать, уступая место видам-преемникам. Это будет история династии видов, поочередно сменяющих друг друга. Но если ту же самую историю будет писать антипунктуалист, то он будет употреблять видовые названия исключительно ради некоего смутного удобства. Рассматривая шкалу времен по всей ее длине, он перестает различать виды как обособленные единицы. Настоящими героями драмы в книге этого второго автора будут отдельные животные внутри меняющихся популяций. Особи будут уступать место новым особям, а не виды — новым видам. Так что вряд ли стоит удивляться, что пунктуалисты склонны верить в существование своеобразного естественного отбора на видовом уровне, аналогичного традиционному дарвиновскому отбору, действующему на уровне индивидуальных организмов. А антипунктуалисты, напротив, скорее всего, будут рассматривать действие естественного отбора на уровне особи, но не выше. Идея “межвидового отбора” меньше придется им по вкусу, поскольку они не воспринимают виды как нечто обособленно существующее в геологических временны´х масштабах.

Подошел удачный момент, чтобы коснуться гипотезы межвидового отбора — темы, фактически оставшейся нам в наследство от предыдущей главы. Я не стану уделять ей много времени — мои сомнения насчет способности межвидового отбора играть значимую роль в эволюции подробно разъяснены в “Расширенном фенотипе”. Подавляющее большинство когда-либо существовавших видов вымерли — это бесспорно. Справедливо и то, что интенсивность возникновения новых видов по меньшей мере компенсирует вымирание, благодаря чему мы имеем некий “видофонд”, состав которого постоянно меняется. Неслучайное попадание видов в этот “фонд” и неслучайное выбывание их оттуда теоретически могли бы в самом деле дать начало своеобразному естественному отбору высшего порядка. Также вполне возможно, что какие-то характерные особенности видов оказывают влияние на вероятность их вымирания и на их способность давать начало новым видам. Те виды, что уже существуют, должны быть склонны к обладанию такими качествами, которые позволили им, прежде всего, вообще возникнуть — “видообразоваться”, — равно как и такими, которые не дают им вымереть. При желании это можно назвать разновидностью естественного отбора, хотя я подозреваю, что отбор этот скорее одноступенчатый, нежели накапливающий. Единственное, в чем я здесь сомневаюсь, — это то, что отбор такого рода может быть хоть сколько-нибудь важен для понимания эволюционных процессов.

Может быть, у меня просто предвзятое мнение насчет того, что считать важным. Как я уже сказал в начале этой главы, мое главное требование к любой эволюционной теории состоит в том, чтобы она объясняла существование таких сложно устроенных механизмов, как сердце, рука, глаз или эхолот. Никакой, даже самый пылкий приверженец гипотезы межвидового отбора ни на что такое не претендует. Некоторые полагают, что межвидовым отбором можно объяснить некоторые долгосрочные тенденции, наблюдаемые в геологической летописи, — например, нередко встречающуюся тенденцию к увеличению средних размеров тела с течением эпох. Мы уже упоминали, что, скажем, современные лошади крупнее, чем их предки, жившие 30 млн лет назад. Видовые селекционисты отказываются считать это следствием того, что преимущества для отдельных особей всегда оставались одними и теми же. Они не рассматривают данную тенденцию как свидетельство неизменно большей успешности крупных лошадей по сравнению с мелкими представителями тех же самых видов. По их мнению, дело было так. Было много различных видов, некий видофонд. У представителей одних видов средний размер тела был крупным, а у представителей других видов — мелким (возможно, в связи с тем, что у каких-то видов преуспевали крупные, а у каких-то — мелкие особи). Но виды, представленные крупными организмами, были менее склонны к вымиранию (или более склонны к отпочковыванию новых, себе подобных видов). В соответствии с такой точкой зрения, какие бы процессы ни происходили внутри видов, ископаемая летопись будет показывать тенденцию к увеличению размера тела, возникшую благодаря сменяющей друг друга последовательности видов, представленных все более и более крупными животными. Возможно даже, что у большинства видов естественный отбор благоприятствовал более мелким особям, но даже в этом случае палеонтологические данные будут показывать всю ту же тенденцию к увеличению. Иначе говоря, межвидовой отбор мог благоприятствовать меньшинству тех видов, у которых преимущество имели крупные особи. Именно эта мысль (правда, скорее в форме интеллектуальной забавы) была высказана крупнейшим теоретиком неодарвинизма Дж. К. Уильямсом еще задолго до того, как современные видовые селекционисты появились на научной арене.

Возможно, здесь, да и вообще во всех предполагаемых примерах межвидового отбора мы имеем дело не столько с эволюционным направлением, сколько с направлением с укцессии, напоминающей то, как безжизненную территорию последовательно заселяют все более и более крупные растения: сначала совсем небольшие травянистые формы, затем более заметные, затем кустарники и, наконец, зрелое, “климаксное” сообщество — лес. Так или иначе, видовые селекционисты вполне могут быть правы, считая, что подобные тенденции — как их ни называй, эволюционными или сукцессионными, — часто встречаются палеонтологам при изучении следующих друг за другом геологических пластов. Но, как я уже заметил, никто не собирается утверждать, будто межвидовой отбор представляет хоть какую-то важность для нашего понимания эволюции сложных приспособлений. И вот почему.

Сложные приспособления являются по большей части свойствами особей, а не видов. У видов не бывает ни глаз, ни сердец, но они могут быть у особей, принадлежащих к этим видам. Если вид вымирает по причине слабого зрения, то это, скорее всего, подразумевает гибель каждой особи из-за того, что она плохо видела. Острота зрения — признак индивидуальных организмов, а не видов. А какие свойства можно было бы считать именно видовыми? Долж но быть, те, которые влияют на выживаемость и размножение вида таким образом, что это не может быть сведено к совокупности их влияний на выживаемость и размножение особей. В нашем гипотетическом примере с лошадьми я высказал предположение, что те немногие виды, у которых естественный отбор благоприятствовал более крупным особям, вымирали реже тех многих видов, у которых индивидуальное преимущество имели более мелкие особи. Но все это не слишком убедительно. Трудно представить себе, с какой стати выживаемость вида должна быть не связана с суммарной выживаемостью его представителей.

Удачнее будет другой гипотетический пример признака, относящегося к видовому уровню. Предположим, все представители какого-то вида добывают себе пропитание из одного и того же источника. Например, коалы живут на эвкалиптовых деревьях и не питаются ничем, кроме эвкалиптовых листьев. Такой вид можно назвать однородным. А какой-то другой вид представлен непохожими друг на друга особями, по-разному добывающими себе пропитание. Каждый отдельно взятый индивид вполне может быть так же узкоспециализирован, как и отдельно взятая коала, но у вида в целом имеется целый спектр пищевых привычек. Одни его представители питаются только листьями эвкалипта, другие только пшеницей, третьи только ямсом, четвертые только кожурой лайма и так далее. Назовем такой вид неоднородным. Думаю, нетрудно вообразить себе обстоятельства, при которых однородные виды могут вымереть с большей вероятностью, чем неоднородные. Коалы всецело зависят от наличия эвкалиптов, и какая-нибудь эпидемия среди эвкалиптовых деревьев, аналогичная голландской болезни вяза, вполне может уничтожить и коал. А вот у разнородного вида при эпидемии, которая поразит любое из употребляемых в пищу растений, какие-то представители все равно выживут, и вид продолжит свое существование. Нетрудно также предположить, что неоднородные виды смогут легче по сравнению с однородными давать начало новым, дочерним видам. Возможно, тут и найдутся какие-то примеры подлинного межвидового отбора. В отличие от близорукости и длинноногости “однородность” и “неоднородность” — это свойства, действительно относящиеся к видам. Беда в том, что примеры таких свойств крайне немногочисленны.

Американский эволюционист Эгберт Ли выдвинул интересную теорию, которую можно рассматривать как гипотетический пример настоящего межвидового отбора, хотя она и была предложена еще до того, как словосочетание “межвидовой отбор” вошло в моду. Ли занимался вечной проблемой — эволюцией “альтруистического” поведения индивидуальных организмов. Он справедливо признавал, что в случае если интересы особи вступят в конфликт с интересами вида, то первые — краткосрочные, индивидуальные интересы — непременно возобладают. По-видимому, ничто не способно остановить неумолимую поступь эгоистичных генов. Однако Ли сделал следующее любопытное предположение. Должны существовать такие виды, у которых случайно вышло так, что то, что хорошо для особи, в немалой степени совпадает с тем, что хорошо для вида. При этом должны существовать и другие виды, у которых интересы особей и интересы вида случайно оказались особенно несовпадающими друг с другом. Вполне возможно, что при прочих равных условиях виды из второй категории будут склонны к вымиранию с большей вероятностью. Тогда некая форма межвидового отбора будет благоприятствовать — нет, не личному самопожертвованию, но тем видам, от представителей которых не требуется приносить в жертву свое собственное благополучие. И мы можем наблюдать формирование явно неэгоистичного поведения особей, поскольку межвидовой отбор благоприятствовал таким видам, где выгода индивидуальных организмов лучше всего достигается за счет их кажущегося альтруистическим поведения.

Самый впечатляющий пример свойства, о котором можно говорить именно на уровне вида, связан, вероятно, со способом размножения: половое или бесполое. По причинам, в которые у меня нет возможности здесь углубляться, существование полового размножения создает серьезную теоретическую головоломку для дарвинистов. Много лет назад Р. Э. Фишер, обычно враждебный к любым идеям о возможности отбора на уровне более высоком, чем индивидуальный организм, все же был готов сделать исключение для раздельнополости как таковой. Он утверждал, что по причинам, в которые я опять-таки не буду вдаваться (они не так очевидны, как можно было бы подумать), виды, размножающиеся половым путем, способны эволюционировать быстрее видов, не имеющих полового размножения. Эволюция — это то, что происходит с видом, а не с особью: нельзя рассматривать организм как нечто эволюционирующее. Таким образом, согласно гипотезе Фишера, отбор на уровне видов отчасти является причиной того, почему половое размножение столь распространено среди современных нам животных. Но, даже если и так, мы здесь имеем дело с примером не накапливающего, а одноступенчатого отбора.

В соответствии с этими рассуждениями виды, не имеющие полового размножения, возникнув, склонны к вымиранию, поскольку они эволюционируют недостаточно быстро для того, чтобы соответствовать меняющейся окружающей среде. А виды, которые размножаются половым путем, имеют обыкновение выживать, так как скорость их эволюции может быть достаточно высокой. Вот почему мы видим вокруг себя главным образом организмы с половым размножением. Однако та “эволюция”, скорость которой различна у тех и у других, — это, разумеется, все та же обычная дарвиновская эволюция, движимая накапливающим отбором на уровне индивидуумов. Описываемый здесь межвидовой отбор является одноступенчатым — это простейший выбор между двумя признаками: отсутствием и наличием полового процесса, медленной эволюцией и быстрой эволюцией. Все обеспечивающие половое размножение механизмы: половые органы, половое поведение, аппарат деления половых клеток — все это должно было быть собрано и отлажено действующим на низком уровне традиционным накапливающим отбором по Дарвину, а никак не межвидовым отбором. Как бы то ни было, современные ученые единодушно отвергают старую теорию о том, что существование полового размножения поддерживается некой разновидностью отбора на уровне группы или вида.

Подведу итоги этой дискуссии о межвидовом отборе. С его помощью можно объяснять, почему в некий определенный момент времени землю населяет тот, а не иной набор видов. Отсюда следует, что межвидовым отбором в принципе можно объяснять и изменение видового состава по мере того, как одни геологические эпохи уступают место другим — иначе говоря, изменения, происходящие с палеонтологической летописью. Но межвидовой отбор не является существенной силой при эволюции сложных механизмов живого. Самое большее, на что он способен, — это выбирать между несколькими вариантами сложных механизмов, уже созданных настоящим дарвиновским отбором. Как я указывал прежде, межвидовой отбор может существовать, но делает он, по всей видимости, немного! Теперь давайте вернемся к систематике и ее методам.

Я сказал, что кладистическая таксономия обладает преимуществом перед классификациями библиотечного типа в том смысле, что в природе имеется одна-единственная, истинно иерархическая модель вложенности, которая ждет, когда ее откроют. Все, что от нас требуется, — это разрабатывать методы для ее выявления. К сожалению, тут мы сталкиваемся с практическими трудностями. Главной головной болью систематиков является эволюционная конвергенция. Это настолько замечательный феномен, что я уже посвятил ему половину главы 4. Там мы могли видеть, как снова и снова в разных частях света биологи обнаруживают животных, похожих благодаря сходству в образе жизни на неродственных им животных с других континентов. Муравьи-легионеры Нового Света напоминают муравьев-кочевников Старого Света. В ходе эволюции возникло поразительное сходство между имеющими весьма отдаленное родство электрическими рыбами Африки и Южной Америки, а также между настоящими волками и тасманийским сумчатым волком Thylacinus. Приводя все эти примеры, я просто утверждал без каких-либо пояснений, что речь идет о конвергентном сходстве, выработанном неродственными видами животных независимо друг от друга. Но откуда мы знаем, что эти виды не родственны? Если для определения степени родства организмов ученые пользуются их внешним сходством, то почему же такие на удивление общие признаки, которые, казалось, должны были объединить каждую из вышеперечисленных пар, не смогли обмануть систематиков? Или поставим этот вопрос в еще более неудобной форме: когда систематики говорят нам, что два вида — скажем, зайцы и кролики — действительно являются близкими родственниками, откуда нам знать, что это не обманчивая конвергенция, которая зашла очень далеко?

Вопрос в самом деле неприятный, поскольку история таксономии изобилует случаями, когда ученые-систематики заявляли, что их предшественники заблуждались, именно по этой причине. Как мы помним из главы 4, один аргентинский систематик утверждал, будто литоптерны являются предками настоящих лошадей, в то время как теперь сходство литоптерн с лошадьми объясняют конвергенцией. Африканский дикобраз долгое время считался близким родственником американских дикобразов, но теперь полагают, что две эти группы организмов обзавелись своей колючей шубой независимо друг от друга. По-видимому, колючки служат и тем и другим для одних и тех же целей на обоих континентах. Кто, однако, может гарантировать, что следующие поколения систематиков снова не переменят свою точку зрения на противоположную? Как мы можем полагаться на классификацию, когда конвергентная эволюция — такой мастер убедительных подделок? Лично я смотрю на эти проблемы с оптимизмом главным образом потому, что на сцену вышли новые и эффективные методы молекулярной биологии.

Вернемся на минутку к содержанию предыдущих глав. Все животные, растения и бактерии, как бы ни были они на первый взгляд непохожи друг на друга, оказываются, если добраться до молекулярных основ, на удивление единообразными. Ярче всего это можно увидеть на примере генетического кода как такового. Словарь генов состоит из 64 слов, по три буквы в каждом. Каждое из этих слов имеет точный перевод на язык белков, обозначая либо какую-то определенную аминокислоту, либо знак препинания. Этот язык является, по всей видимости, произвольным в том же смысле, в каком произвольны и человеческие языки (в звучании слова “дом”, например, нет ничего такого, что само по себе могло бы навести слушателя на мысль о жилище). И потому нам представляется чрезвычайно красноречивым тот факт, что все живые существа, сколь бы ни отличались они друг от друга своим внешним видом, “разговаривают” практически абсолютно на одном и том же генетическом языке. Генетический код универсален. Я считаю это едва ли не окончательным доводом в пользу того, что все организмы происходят от одного-единственного общего предка. Один и тот же словарь произвольно установленных “значений слов” не мог возникнуть дважды — вероятность такого события невообразимо мала. В главе 6 мы говорили о том, что некогда могли существовать организмы, пользовавшиеся другим генетическим языком, но их, увы, больше нет с нами. Все уцелевшие живые существа произошли от одного общего предка и унаследовали от него практически идентичный, хотя и абсолютно произвольный, генетический словарь с почти что одним и тем же набором из 64 ДНК-слов.

Только подумайте, какое значение это может иметь для систематики! До наступления молекулярно-биологической эры зоологи могли быть уверены во взаимном родстве только тех животных, которые имели очень большое количество сходных анатомических признаков. А молекулярная биология внезапно обнаружила целый Клондайк общих признаков в дополнение к тому скудному списку, на какой нам позволяли рассчитывать анатомия и эмбриология. Шестьдесят четыре идентичные (слово “сходные” представляется тут слишком слабым) особенности общего генетического словаря — это только цветочки. Систематика преобразилась раз и навсегда. Слабые догадки относительно родственных взаимоотношений тех или иных организмов превратились в практически полную статистическую достоверность.

Почти что стопроцентная универсальность генетического словаря — подарок, с точки зрения систематиков, слишком щедрый. Она доказывает нам, что все живые существа приходятся друг другу родней, но ничего не говорит о том, какие из них состоят в более близком родстве друг с другом. Однако это мы можем узнать из других молекулярных данных, где имеют место различные степени сходства, а не полная идентичность. Напомню, что продуктом аппарата трансляции генов являются белки. Каждая белковая молекула — это предложение, последовательность аминокислотных слов из того самого словаря. Мы имеем возможность расшифровать эти предложения — как в переводе на белковый язык, так и в первоначальной форме последовательности ДНК. Хотя все формы жизни пользуются одним и тем же словарем, они составляют с его помощью отнюдь не одинаковые предложения. И это дает нам возможность рассчитать степень родства между организмами. Белковые “предложения” разных видов нередко имеют более-менее сходную структуру, различаясь при этом в деталях. У любой пары организмов можно найти предложения, достаточно похожие друг на друга для того, чтобы в них можно было узнать различные “искаженные” варианты одного и того же исходного предложения. Мы уже встречались с этим явлением на примере незначительных различий между последовательностями гистонов у коровы и гороха.

Теперь систематики имеют возможность сравнивать между собой молекулярные предложения так же, как они сравнивают черепа или кости конечностей. Предложения из белков или ДНК, обладающие значительным сходством, можно считать принадлежащими близкородственным видам, а предложения с бóльшим числом различий — относящимися к более дальним родственникам. Все эти предложения построены на основе единого для всех словаря, состоящего всего-навсего из 64 слов. Прелесть современной молекулярной биологии заключается в том, что она позволяет вычислить дальность родства между двумя организмами точно — то есть в виде конкретного числа, равного количеству различающихся слов в двух версиях одного и того же предложения. Если вспомнить генетическое гиперпространство из главы 3, то теперь мы можем измерить точное число шагов, отделяющих один организм от другого, — по крайней мере в том, что касается какой-то определенной молекулы белка.

Дополнительное преимущество изучения молекулярных последовательностей в систематике состоит в том, что, если верить “нейтралистам” — представителям влиятельного направления в генетике, с которым мы еще встретимся в следующей главе, — большинство эволюционных изменений, происходящих на молекулярном уровне, нейтральны. То есть они возникают не благодаря естественному отбору, а фактически случайно, и потому, если отбросить вероятность чрезвычайного невезения, в данном случае конвергенция не будет морочить ученым головы. Кроме того, как мы уже видели, молекулы, принадлежащие к одному типу, эволюционируют, судя по всему, примерно с одинаковой скоростью. А это значит, что количество различий между сопоставимыми молекулами двух животных — например, между человеческим цитохромом и цитохромом бородавочника — хороший показатель того, сколько времени прошло с тех пор, когда жил общий предок этих организмов. Мы располагаем довольно-таки точными молекулярными часами. Эти часы позволяют нам не только выяснить то, какие из организмов имеют наименее далекого общего предка, но также и узнать, когда приблизительно этот предок жил.

Здесь читатель может быть озадачен кажущимся противоречием. На протяжении всей этой книги подчеркивалось первостепенное значение естественного отбора. Как же мы можем теперь утверждать, что на молекулярном уровне эволюционные преобразования случайны? Предвосхищая главу 11, скажу, что, когда речь идет о приспособлениях — главном предмете настоящей книги, — никакого повода для споров в действительности нет. Даже самый ярый нейтралист не думает, будто такие сложные органы, как рука или глаз, возникли путем случайного дрейфа. Любой находящийся в здравом уме биолог согласится с тем, что они были сформированы естественным отбором. Но при этом нейтралисты полагают — и, думаю, они правы, — что адаптации, подобные этим, представляют собой только верхушку айсберга, а большинство эволюционных изменений, происходящих на молекулярном уровне, возможно, не имеют никаких функциональных последствий.

При условии что молекулярные часы реально существуют — а судя по всему, каждый тип молекул действительно претерпевает примерно одно и то же количество изменений на миллион лет, — мы можем воспользоваться ими, чтобы датировать точки ветвления эволюционного древа. А если большинство эволюционных изменений на молекулярном уровне в самом деле нейтральны, то систематикам несказанно повезло. Ведь это означает, что от проблемы конвергенции можно избавиться при помощи такого оружия, как статистика. В клетках у каждого животного записаны огромные массивы текста, который, если верить нейтралистской теории, никоим образом не связан с приспособлениями организма к особенностям его образа жизни и который практически не подвергается ни отбору, ни конвергентной эволюции, если не считать возможности случайных совпадений. Вероятность того, что два больших текстовых фрагмента, не играющих роли при отборе, окажутся похожими друг на друга в силу чистой случайности, можно вычислить, и поверьте, вероятность эта чрезвычайно мала. Замечательнее же всего то, что постоянная скорость молекулярной эволюции позволяет нам теперь датировать моменты расхождения родовых ветвей в эволюционной истории.

Трудно переоценить, насколько новые методы прочтения молекулярных последовательностей расширили арсенал ученых-систематиков. Разумеется, пока еще расшифрованы далеко не все молекулярные “предложения” из геномов всех на свете животных, но уже сейчас мы можем пойти в библиотеку и посмотреть точное — слово к слову, буква к букве — построение фраз в предложениях α-гемоглобина собаки, кенгуру, ехидны, курицы, гадюки, тритона, карпа и человека. Не у всех животных есть гемоглобин, но существуют и другие белки, к примеру гистоны, свой вариант которых имеется у любого животного и растения и многие из которых опять-таки уже можно найти в расшифрованном виде в библиотеке. И это не какие-нибудь расплывчатые параметры вроде длины ноги или ширины черепа, зависящие от возраста и состояния здоровья конкретного экземпляра или даже от глазомера естествоиспытателя. Здесь мы имеем дело с четко сформулированными альтернативными вариантами одного и того же предложения, написанными на одном и том же языке, которые можно сопоставить друг с другом с такой же точностью и подробностью, с какой дотошный специалист по древнегреческому мог бы сравнивать два пергамента с текстом одного и того же евангелия. Последовательности ДНК — это и есть подлинные евангелия всего живого, и мы научились разбираться в них.

Основное положение, из которого исходят систематики, состоит в том, что чем близкородственнее виды, тем более сходными вариантами одного и того же молекулярного текста они будут обладать. Это называется “принципом парсимонии”. Парсимония — то же самое, что и скаредная бережливость. Если у нас есть набор организмов, молекулярные “предложения” которых уже расшифрованы, например восемь животных, перечисленных в предыдущем абзаце, то наша задача выяснить, какая из возможных родословных, объединяющих эти организмы, наиболее экономична. Наиболее экономичным генеалогическим древом считается самое “скупое” на предположения, то есть допускающее минимальное количество эволюционных изменений и минимальный уровень конвергенции. Мы вправе считать конвергенцию минимальной исключительно из соображений вероятности. Крайне неправдоподобно, чтобы два неродственных животных могли случайно прийти к абсолютно одной и той же генетической последовательности — слово в слово, буква к букве, — особенно если предполагать, что значительная часть молекулярной эволюции нейтральна.

Однако при попытке рассмотреть все варианты родословной, какие только возможны, мы сталкиваемся с вычислительными трудностями. Когда нам надо классифицировать только три вида животных, возможных генеалогических деревьев всего-навсего три: A родственно B, а C в стороне; A родственно C, а B в стороне; и наконец, B родственно C, а A в стороне. Аналогичные расчеты можно произвести и для большего числа классифицируемых животных, причем количество возможных комбинаций будет расти экспоненциально. Если нам необходимо классифицировать четыре вида животных, то число альтернативных родословных будет еще приемлемым — всего 15. У компьютера не займет много времени вычислить, которая из 15 самая экономичная. Но если нам придется иметь дело с 20 животными, то количество возможных генеалогических деревьев будет уже совсем другим: я насчитал 8 200 794 532 637 891 559 375 (рис. 9). Чтобы найти наиболее экономичное из них, самому быстрому современному компьютеру понадобится 10 000 млн лет — приблизительный возраст нашей вселенной. А систематикам часто бывает необходимо составить родословную более чем 20 животных.

Рис. 9. Это генеалогическое древо является верным. Существует еще 8 200 794 532 637 891 559 374 способа систематизировать данные 20 организмов, и все они неправильные.

Хотя молекулярные систематики первыми стали придавать большое значение проблеме стремительно возрастающих огромных чисел, проблема эта в скрытом виде всегда присутствовала и в традиционной, немолекулярной таксономии. Просто обычные систематики избегали ее при помощи интуитивных догадок. Среди тех генеалогических деревьев, которые теоретически можно было бы рассмотреть, есть такие, которые есть смысл отбросить сразу же, — например, все те миллионы родословных, где люди будут ближе к дождевым червям, чем к шимпанзе. Систематики могут не тратить свое время на рассмотрение таких заведомо абсурдных генеалогических деревьев, а сосредоточиться вместо этого на тех относительно немногочисленных вариантах, которые не столь радикально расходятся с предварительными ожиданиями. Это, вероятно, правомерно, хотя всегда остается опасность того, что самая экономичная версия будет списана со счетов без рассмотрения. Компьютер тоже можно научить рационализировать расчеты, так что, к счастью, проблема больших чисел может оказаться не столь уж велика.

Молекулярная биология снабжает нас таким обилием информации, что мы можем систематизировать организмы снова и снова, каждый раз исходя из сравнения различных белков. Выводы, полученные в результате изучения одних молекул, могут быть использованы для проверки результатов, полученных на других молекулах. И если мы боимся, что в эволюционную историю, рассказанную какой-то одной белковой молекулой, закралась затемняющая истину конвергенция, нам будет нетрудно выяснить, так ли это, взглянув на другую молекулу. Конвергентная эволюция — это, в сущности, особая разновидность совпадения. А совпадение — оно на то и совпадение, чтобы случаться однажды с большей вероятностью, нежели дважды, а дважды — с большей вероятностью, чем трижды. Чем больше молекул белка мы сравниваем, тем ничтожнее возможность случайных совпадений.

Так, например, группа биологов из Новой Зеландии в одном своем исследовании взялась систематизировать 11 видов животных — причем не единожды, а пять раз независимо, с использованием пяти различных белков. Этими животными были овца, макак-резус, лошадь, кенгуру, крыса, кролик, собака, свинья, человек, корова и шимпанзе. Идея была в том, чтобы вначале составить родословную этих 11 видов по одному белку, а затем посмотреть, будет ли она такой же, если использовать другой белок. Теоретически — например, если эволюции не существует, — каждый из этих пяти белков мог бы выявить свою собственную, не похожую на другие картину “родственных взаимоотношений”.

Все последовательности данных пяти белков каждого из 11 видов животных уже имелись в наличии в библиотеках. Для 11 видов существует 654 729 075 возможных вариантов генеалогического древа, и потому пришлось прибегнуть к стандартным приемам рационализации. Компьютер распечатал наиболее экономичные схемы родства, определенные путем независимого сопоставления каждого из пяти белков — пять самых близких догадок относительно того, каким должно быть подлинное генеалогическое древо этих 11 организмов. Идеальным результатом для нас была бы полная идентичность всех пяти получившихся родословных. Вероятность того, что это случайность, была бы в самом деле чрезвычайно мала и равнялась бы числу с 31 нулем после запятой. Однако отсутствие такого полного совпадения вряд ли могло бы сильно нас удивить: определенная доля конвергенции и случайностей неизбежна. Но если бы получившиеся схемы не оказались в существенной степени похожими друг на друга, вот тогда стоило бы забеспокоиться. На самом же деле эти пять генеалогических деревьев получились не полностью идентичными друг другу, но тем не менее почти что одинаковыми. Все пять были единодушны в том, что человека, шимпанзе и резуса следует расположить вместе, но вот насчет того, какое животное считать их самым близким родственником, возникли некоторые разногласия. Гемоглобин B утверждал, что собаку, фибринопептид B — что крысу, фибринопептид A предлагал кластер, состоящий из крысы и кролика, а гемоглобин А — кластер, включающий в себя крысу, кролика и собаку.

У человека и у собаки определенно был некий общий предок; определенно был и общий предок у человека и крысы. Каждый из этих двух предков действительно существовал в какой-то момент эволюционной истории. Какой-то из них непременно должен был жить раньше другого, так что либо гемоглобин B, либо фибринопептид B дает неверную оценку родственных взаимоотношений этих организмов. Как я уже сказал, такие незначительные разногласия не должны нас беспокоить. Определенная доля конвергенции и совпадения вполне ожидаема. Если на самом деле мы более близкие родственники с собакой, это значит, что у нас с крысой произошла конвергенция по фибринопептиду B. А если мы ближе к крысе, то у нас с собакой произошла конвергенция по гемоглобину B. Мы можем выяснить, какое из этих предположений более вероятно, проанализировав еще какие-нибудь молекулы. Но я не буду продолжать эту тему: мысль понятна и так.

Я уже упоминал, что систематика — одна из самых сварливых биологических дисциплин. “Определения и оскорбления” — так метко охарактеризовал ее Стивен Гульд. Систематики демонстрируют ту пылкую приверженность к своим научным школам, какой можно ожидать от политологов или экономистов, но никак не от академических исследователей. Члены какого-то одного таксономического направления явно считают себя братством, осажденным со всех сторон врагами, наподобие первых христиан. Я впервые осознал это, когда один знакомый систематик, бледный от ужаса, сообщил мне “известие”, что такой-то (имя значения не имеет) “переметнулся к кладистам”.

Нижеследующий краткий обзор таксономических школ, вероятно, раздосадует кое-кого из их представителей, но уж точно не сильнее, чем они сами обычно раздражают друг друга, так что никакого дополнительного вреда я не причиню. Если говорить о самых основах их философии, то все систематики делятся на два больших лагеря. С одной стороны располагаются те, кто без всякого стеснения откровенно заявляет, что их цель заключается в выявлении эволюционного родства. Для них (как и для меня) хорошая система живых организмов — это и есть генеалогическое древо. Занятие систематикой состоит в том, чтобы, используя все доступные методы, сделать как можно более правдивые предположения относительно взаимного родства тех или иных животных. Этой группе систематиков трудно подобрать название, потому что самое очевидное — “эволюционные систематики” — уже узурпировано одним более узким направлением. Иногда их называют приверженцами “филетики”. Таким образом, пока что я писал эту главу, стоя на филетических позициях.

Однако многие систематики подходят к делу иначе, имея на то довольно веские основания. Хотя они, вероятно, и согласны с тем, что конечной целью классификации является выявление эволюционного родства, они настаивают на том, что таксономическая практика должна быть отделена от теории — по всей видимости, от эволюционной теории, — объясняющей, откуда взялись общие признаки у тех или иных организмов. Они изучают сходство как таковое. Они не делают исходных предположений о том, является ли оно следствием эволюционной истории и связано ли близкое сходство с близким родством, и предпочитают строить свою систему, основываясь исключительно на совокупности общих признаков.

Одно из преимуществ такого подхода состоит в том, что если у вас есть какие-то сомнения насчет существования эволюции, то вы можете использовать имеющуюся совокупность сходств и различий, чтобы проверить свои предположения. Если эволюция действительно существует, тогда сходства и различия должны образовывать некий предсказуемый паттерн, и прежде всего паттерн иерархической вложенности. Если же эволюция — выдумка, тогда бог его знает, какого паттерна следует ожидать, однако никаких явных причин предполагать иерархическую вложенность у нас не будет. Представители этого направления настаивают на том, что если вы занимаетесь систематикой исходя из существования эволюции, то вы не вправе использовать результаты своей работы для доказательства того, что эволюция существует, — ваша аргументация окажется порочной. Такие рассуждения имели бы ценность, если бы в существовании эволюции кто-нибудь всерьез сомневался. Для этого второго направления систематики — так же как и для первого — трудно подобрать подходящее название. Я буду называть его приверженцев “измерителями чистого сходства”.

Сторонники филетического подхода — то есть те систематики, которые откровенно занимаются выявлением эволюционного родства, — сами в свою очередь подразделяются на два течения. Это кладисты, которые следуют принципам, изложенным в знаменитой книге Вилли Хеннига “Филогенетическая ситематика”, и “традиционные” эволюционные систематики. Кладисты одержимы родовыми ветвями. По их мнению, цель таксономии состоит в том, чтобы выяснить, в каком порядке организмы ответв лялись друг от друга в ходе эволюционной истории, и их не интересует, насколько большие или насколько малые изменения претерпели эти ветви с того момента, как разошлись. А “традиционные” (не следует воспринимать этот эпитет как негативный) эволюционные систематики отличаются от кладистов главным образом тем, что помимо самого факта расхождения родовых ветвей также учитывают суммарное количество произошедших с этими ветвями изменений.

Кладисты, как только приступают к работе, сразу же начинают мыслить категориями ветвящихся деревьев. Теоретически в первую очередь они должны нарисовать все возможные варианты ветвящихся генеалогических деревьев для рассматриваемых ими животных (допускаются только разветвления надвое, и не более, ибо любому терпению есть предел!). Когда речь шла о молекулярной таксономии, мы уже видели, что если животных много, то сделать это не так-то просто, поскольку число возможных родословных астрономически велико. Но также мы видели и то, что, на наше счастье, существуют вполне работающие способы упростить задачу, и на практике такого рода систематика вполне возможна.

Если мы, просто для наглядности, попытаемся систематизировать всего-навсего трех животных: кальмара, сельдь и человека, — то возможны только следующие три дихотомически ветвящихся генеалогических древа:

Кальмар и сельдь являются друг для друга более близкими родственниками, чем для человека.

Человек и сельдь являются друг для друга более близкими родственниками, чем для кальмара.

Кальмар и человек являются друг для друга более близкими родственниками, чем для сельди.

Кладист должен рассмотреть каждое из этих деревьев и выбрать наилучший вариант. Как его распознать? В принципе лучшим долж но являться то дерево, которое объединяет вместе животных, обладающих наибольшим количеством общих черт. Организм, имеющий наименьшее количество общих черт с остальными двумя, выносится “за группу”. Из трех представленных выше родословных предпочтение следует отдать второй, поскольку у человека с сельдью намного больше общих признаков, чем у любого из этих организмов с кальмаром. Кальмар вне группы, потому что у него мало общих черт как с человеком, так и с сельдью.

На самом деле все это несколько сложнее, чем простой подсчет общих признаков, поскольку некоторые признаки осознанно игнорируются. Особую важность кладисты придают тем признакам, что возникли недавно. К примеру, по древним отличительным особенностям, унаследованным всеми млекопитающими от их общего предка, невозможно составить классификацию млекопитающих. Методы, используемые для различения древних и новых признаков, интересны, но их описание увело бы нас слишком далеко от тематики настоящей книги. На данном этапе рассуждений нам достаточно лишь уяснить, что кладист — по крайней мере в принципе — рассматривает все возможные бифуркационные деревья, которые могли бы объединить классифицируемых им животных, и старается выбрать из этих деревьев единственное верное. А еще настоящий кладист нисколько не стесняется того, что считает эти ветвящиеся схемы, или “кладограммы”, отражением генеалогии, эволюционного родства.

Одержимость ветвящимися деревьями, доведенная до крайности, может приводить к неожиданным результатам. Теоретически вид может оказаться в мельчайших деталях идентичен своим дальним родственникам и при этом коренным образом отличаться от более близкой родни. В качестве примера давайте представим себе два очень похожих друг на друга вида рыб — условно назовем их Иаков и Исав, — которые жили 300 млн лет назад. Каждый из этих двух видов дал начало династии потомков, существующей и по сей день. Потомки Исава остановились в развитии. Они продолжали вести глубоководный образ жизни и не эволюционировали. Поэтому современный потомок Исава в сущности ничем не отличается от самого Исава, а следовательно, очень похож и на Иакова. Потомки же Иакова эволюционировали и множились. В конце концов они дали начало всем современным млекопитающим. Однако одна из ветвей этой обширной династии тоже осталась жить в морских глубинах и остановилась в своем развитии. Нынешние представители этой ветви являются рыбами, настолько похожими на современных потомков Исава, что их сложно отличить друг от друга.

Ну и как же прикажете классифицировать этих животных? Традиционный эволюционный систематик отдал бы должное огромному сходству между примитивными глубоководными потомками Иакова и Исава и объединил бы их в одну группу. Но строгий кладист не имеет права так делать. Глубоководные потомки Иакова, как бы ни были они похожи на глубоководных потомков Исава, приходятся тем не менее более близкими родственниками млекопитающим. Их с млекопитающими общий предок жил позже, пусть даже и самую чуточку позже, их общего предка с потомками Исава, и потому следует объединить их в одну группу с млекопитающими. Кому-то такой подход может показаться чудачеством, но лично я воспринимаю его без раздражения. По крайней мере, он абсолютно ясен и логичен. Свои преимущества в самом деле есть и у кладистики, и у традиционной эволюционной систематики, и для меня не слишком важно, как именно люди классифицируют животных, до тех пор пока они в состоянии связно объяснить мне принципы своей классификации.

Вернемся теперь к другому важнейшему направлению систематической науки — к “измерителям чистого сходства”. Их, в свою очередь, тоже можно разделить на две школы. Обе они сходятся в том, что нужно изгонять эволюцию из повседневных занятий систематикой. Однако по поводу того, в чем должны заключаться эти повседневные занятия, между ними согласия нет. Одно из этих поднаправлений иногда называют “фенетикой”, а иногда — “нумерической таксономией”. Я же буду называть их “измерителями средних расстояний”. А представители другой школы измерителей сходства сами себя называют “трансформированными кладистами”. Название это крайне неудачно, так как на самом деле они являются всем чем угодно, но только не кладистами. Когда Джулиан Хаксли придумал термин “клада”, он дал ему ясное и недвусмысленное определение в понятиях эволюционного ветвления и эволюционного родства. Клада — это совокупность всех организмов, являющихся потомками некоего общего предка. А поскольку главная идея “трансформированных кладистов” состоит в том, чтобы избегать каких бы то ни было упоминаний об эволюции и о предках, то называть себя кладистами не слишком разумно с их стороны. Причина того, что они все же так себя называют, коренится в истории: они начинали как настоящие кладисты и продолжают использовать некоторые методы кладистики, отказавшись от лежащих в ее основе философии и логики. Боюсь, что у меня нет выбора и придется, хоть и с крайней неохотой, называть их трансформированными кладистами.

Мало того что “измерители средних расстояний” отказываются использовать эволюционную теорию в своей систематике (хотя в существовании эволюции они и не сомневаются) — они призывают даже не исходить из того допущения, что паттерн имеющихся сходств между организмами непременно должен иметь форму простой ветвящейся иерархии. Они стараются применять такие методы, которые должны обнаружить иерархическую структуру, если она действительно существует, и не обнаружить ее, если ее нет. Они спрашивают природу, в самом ли деле она организована по иерархическому принципу. Задача не из простых, и возможно, справедливо будет признать, что в действительности методов для ее решения у нас нет. Тем не менее сама эта цель представляется мне разновидностью похвального стремления избегать предвзятости. Методы, которыми пользуется данная школа, зачастую насыщены изощренной математикой и в равной степени пригодны для классификации как живых организмов, так и неживых объектов, например минералов или археологических экспонатов.

Эти систематики начинают обычно с того, что измеряют у рассматриваемых ими животных все показатели, какие только возможно. Интерпретировать полученные таким образом данные — задачка для смекалистых, но вдаваться в подробности я не буду. В конечном итоге из совокупности всех измерений выводится коэффициент сходства (или обратная ему величина — коэффициент различия) между какими-либо двумя организмами. При желании вы можете представить себе животных в виде точек, образующих скопления в пространстве. Крысы, мыши, хомяки и т. д. будут собраны поблизости друг от друга. А вдалеке от них, в другой части этого пространства, можно будет увидеть еще одно скопление, состоящее из львов, тигров, леопардов, гепардов и им подобных. Расстояние между любыми двумя точками в таком пространстве является мерилом того, насколько два данных животных похожи друг на друга, если судить на основании большого числа признаков. Расстояние между львом и тигром небольшое, так же как и между крысой и мышью. Однако расстояние между крысой и тигром, мышью и львом велико. Сопоставление различных признаков осуществляется обычно с помощью компьютера. Это пространство, в котором находятся животные, отдаленно и поверхностно напоминает Страну биоморф, однако разница в том, что здесь “расстояние” между организмами отражает их собственное сходство, а не сходство их генов.

После того как среднее сходство (или расстояние) между каждым животным и каждым другим животным рассчитано, компьютер переходит к следующему пункту своей программы: тщательно перебрать весь имеющийся набор расстояний/сходств и попытаться втиснуть его в иерархическую схему разделения на группы. К сожалению, по поводу того, какой именно вычислительный метод использовать для выявления этих групп, имеется немало разногласий. Такого метода, который со всей очевидностью можно было бы назвать единственным верным, не существует, а разные методы не всегда дают один и тот же результат. Хуже того, не исключено, что некоторые из этих методов с чрезмерным “усердием” пытаются “увидеть” иерархическую организацию даже там, где ее нет. В последнее время школа измерителей расстояния, или “нумерических таксономистов”, несколько вышла из моды. Я считаю, что это временное явление, как оно нередко бывает с модой, и что подобную “нумерическую таксономию” не так-то просто списать со счетов. Полагаю, она еще возьмет реванш.

К другой школе измерителей чистого сходства относятся те, кто называет себя — как уже говорилось, по историческим причинам — трансформированными кладистами. Именно эта группа является основным источником тех самых “оскорблений”. Я не буду, как обычно делают, выискивать ее корни в рядах настоящих кладистов. Если говорить о философии, лежащей в основе их деятельности, то так называемые трансформированные кладисты имеют больше общего с другими измерителями чистого сходства — с теми, кто занимается “фенетикой” или “нумерической таксономией”, которую мы только что обсудили. Всех их объединяет неприязнь к тому, чтобы приплетать эволюцию к таксономической практике, хотя это и не обязательно свидетельствует о враждебности по отношению к идее эволюции как таковой.

Общими для трансформированных и для настоящих кладистов являются многие используемые ими практические методы. И те и другие изначально мыслят категориями ветвящихся деревьев. И те и другие подразделяют признаки на таксономически важные и на бесполезные для систематики. Однако логическое обоснование у такого подразделения в каждом случае свое. Подобно измерителям средних расстояний трансформированные кладисты отнюдь не стремятся к выяснению родословных. Свои деревья они выстраивают не на основании генеалогии, а руководствуясь исключительно сходствами и различиями. Они согласны с измерителями средних расстояний в том, что вопросом, является ли имеющееся распределение сходных признаков следствием эволюционной истории, задаваться не следует. Но если измерители расстояний готовы, хотя бы теоретически, узнать у природы, организована она по иерархическому принципу или нет, то трансформированные кладисты исходят из того, что организована. Это для них аксиома, символ веры: все на свете должно быть систематизировано в виде иерархического ветвления (или, что то же самое, в виде вложенных друг в друга ячеек). А поскольку их ветвящиеся деревья не имеют никакого отношения к эволюции, то не обязательно строить их только для живых организмов. Методы трансформированной кладистики подходят, если верить их сторонникам, для классификации не только животных и растений, но также камней, планет, библиотечных книг и горшков бронзового века. Иными словами, трансформированные кладисты не согласились бы с моей проводившейся выше мыслью, что эволюция — это единственное разумное основание для однозначной иерархической системы.

Как мы уже видели, измерители средних расстояний оценивают, насколько далеко располагается одно животное от другого: большая дистанция означает для них отсутствие сходства, а маленькая — его наличие. И только когда этот своеобразный суммарный показатель сходства уже вычислен, они пытаются представить свои результаты в виде ветвящейся “древовидной” диаграммы, где одни группы входят в состав других. Однако трансформированные кладисты, подобно настоящим кладистам, к которым они некогда принадлежали, сразу же начинают оперировать группами и бифуркациями. Их цель, как и цель настоящих кладистов, состоит — по крайней мере теоретически — в том, чтобы построить все возможные древовидные схемы и выбрать из них самую лучшую.

Но о чем они на самом деле говорят, когда рассматривают каждое возможное “дерево”, и что они имеют в виду под наилучшим? Какому гипотетическому состоянию мира соответствует каждая из диаграмм? Для истинного кладиста, последователя В. Хеннига, ответ на этот вопрос кристально ясен. Каждая из 15 альтернативных схем, которые могут объединить между собой четырех животных, отображает предполагаемую родословную. Из всех этих 15 мыслимых родословных одна и только одна должна быть верной. Предки данных четырех животных действительно существовали в реальности. При допущении, что генеалогическое древо способно ветвиться только дихотомически, мы имеем 15 возможных вариантов истории. Четырнадцать из них наверняка ошибочны. Только один является правильным, то есть соответствующим той истории, которая произошла на самом деле. Из всех 135 135 родословных, какие можно составить для восьми животных, 135 134 должны быть неправильными и только одна — соответствующей исторической правде. Определить, какая именно верна, бывает непросто, но настоящий кладист имеет основания быть уверенным хотя бы в том, что существует не более одного правильного варианта.

Но чему соответствуют 15 (или 135 135, или сколько бы ни было) возможных диаграмм, одна из которых верная, в неэволюционирующем мире трансформированного кладиста? Ничему особенному, как разъяснил мой коллега и бывший студент Марк Ридли в своей книге “Эволюция и классификация”. Трансформированный кладист запрещает себе пользоваться понятием происхождение. “Предок” для него — неприличное слово. Но при этом он настаивает, что его классификация должна обладать таким свойством, как иерархическое ветвление. Но если 15 (или 135 135) иерархически ветвящихся деревьев не представляют собой различные варианты родословной, то чем же, скажите на милость, они являются? Остается только позаимствовать у античной философии невнятные идеалистические представления о том, что мир просто так иерархически устроен и что все на свете имеет свою “противоположность”, свой мистический инь или ян. До чего-то более конкретного дело никогда не доходит. В неэволюционирующем мире трансформированного кладиста абсолютно невозможно делать четкие и ясные утверждения наподобие следующего: “Из 945 диаграмм, которые можно составить для шести животных, верной может быть только одна; все остальные непременно ошибочны”.

Почему слово “предок” является, с точки зрения кладистов, ругательным? Дело (надеюсь) не в том, что они думают, будто никаких предков никогда не существовало. Скорее, это следствие той установки, что предкам нет места в систематике. Пока речь идет о повседневной таксономической практике, такая позиция вполне оправданна. Кладисты никогда не помещают на свои диаграммы предков наряду с реальными животными, хотя традиционные эволюционные систематики иногда и поступают подобным образом. Кладисты всех мастей занимаются строго взаимосвязями между реально существующими, наблюдаемыми в природе животными, предпочитая говорить о родстве, а не о происхождении. И это чрезвычайно разумно. Неразумно только перегибать палку и превращать в табу само понятие “предок”, запрещая говорить о происхождении даже в тех случаях, когда речь идет о фундаментальном обосновании того, почему мы беремся представлять классификацию живых организмов в виде схемы с иерархическим ветвлением.

Самую необычную особенность трансформированной кладистики я приберег напоследок. Некоторым представителям этой школы показалось недостаточным вполне аргументированное убеждение, что эволюционным спекуляциям не место в практических занятиях систематикой, — убеждение, которое они разделяют с занимающимися фенетикой “измерителями расстояний”, — и они хватили через край, придя к заключению, что ошибочна сама эволюция. В такую эксцентричность практически невозможно поверить, но тем не менее некоторые из ведущих “трансформированных кладистов” выказывают открытую враждебность по отношению к самой идее эволюции, а главным образом — к дарвиновской эволюционной теории. Два сотрудника Американского музея естественной истории, Г. Нельсон и Н. Платник, дошли до того, что написали следующее: “Дарвинизм… если вкратце, — это теория, которая была проверена и оказалась ложной”. Я был бы счастлив узнать, в чем заключалась эта “проверка”, а еще любопытнее мне то, с помощью какой альтернативной теории Нельсон и Платник собираются объяснять явления, объясняемые дарвинизмом, в частности сложные адаптации.

Это не означает, что среди трансформированных кладистов есть убежденные креационисты. Как я сам понимаю, им просто доставляет удовольствие преувеличивать значимость систематики для биологии. Они решили — возможно, не без оснований, — что будут заниматься систематикой с бóльшим успехом, если забудут об эволюции, а главное — если не будут использовать понятие “предок” в своих рассуждениях о классификации. Точно так же, скажем, тот, кто изучает нервную систему, может прийти к выводу, что размышления об эволюции ничем ему не помогут. Нейробиолог не возражает против того, что нервные клетки возникли в результате эволюции, но ему не нужно использовать этот факт в своей исследовательской работе. Ему необходимо хорошо знать физику и химию, а вот дарвинизм, по его мнению, не имеет отношения к повседневному изучению нервных импульсов. Такая позиция имеет право на существование. Но нельзя, будучи в здравом уме, утверждать, что если некая теория не используется вами в ваших каждодневных узкоспециальных занятиях, то, следовательно, эта теория ложна. Сказать такое может только тот, кто считает свою научную отрасль исключительной, несопоставимой с остальными по важности.

Но даже в таком случае это нелогично. Физикам, чтобы заниматься физикой, дарвинизм определенно не нужен. Физик может считать биологию ничтожной дисциплиной по сравнению с физикой. Тогда, по его мнению, и научная ценность дарвинизма может быть невелика. Но это не дает ему никаких разумных оснований для того, чтобы считать дарвинизм ложным. Однако именно так, судя по всему, поступили некоторые из крупнейших представителей школы трансформированной кладистики. Обратите внимание: Нельсон и Платник использовали именно этот эпитет — “ложный”. Надо ли говорить, что их слова были подхвачены чувствительными микрофонами, упоминавшимися в предыдущей главе, и получили большую огласку, а их имена заняли почетное место на страницах религиозных и креационистских изданий. Недавно к нам в университет приезжал с лекцией один из ведущих трансформированных кладистов, и ему удалось собрать больше народу, чем любому другому приглашенному лектору, выступавшему в тот год. Нетрудно догадаться почему.

Нет никаких сомнений в том, что такие замечания, как “дарвинизм… это теория, которая была проверена и оказалась ложной”, исходя из уст авторитетных биологов, состоящих в штате почтенного государственного музея, будут лучшим подарком для креационистов и вообще для всех тех, кто активно заинтересован в том, чтобы распространять неправду. Только по этой причине я взялся надоедать своим читателям с трансформированной кладистикой. Как более сдержанно выразился Марк Ридли в своей рецензии на ту самую книгу, в которой Нельсон и Платник назвали дарвинизм ложным, “кто бы мог догадаться, что на самом деле они имели в виду всего-навсего то, что предковым формам затруднительно найти место в кладистической классификации?” Разумеется, определить точное систематическое положение эволюционных предков нелегко, и есть убедительные аргументы в пользу того, чтобы даже не пытаться этого делать. Но позволять себе высказывания, которые могут навести на мысль, будто никаких предковых форм вообще не было, значит злоупотреблять словами и изменять истине.

Пойду-ка я лучше возделывать свой сад.

Глава 11

Обреченные противники

Ни один серьезный биолог не сомневается ни в самом факте эволюции, ни в том, что все живые существа приходятся друг другу родственниками. Бывает, однако, что у отдельных биологов возникают сомнения конкретно по поводу дарвиновской теории, объясняющей, каким именно образом происходит эволюция. Порой это оказывается просто спором об определениях. Например, теория прерывистого равновесия может быть представлена как антидарвинистская. Тем не менее, как я уже объяснял, на деле она представляет собой миноритарную разновидность дарвинизма, и потому в главе, посвященной альтернативным теориям, ей никак не место. Но существуют и такие теории, которые совершенно определенно не являются разновидностями дарвинизма, которые категорически возражают против самой его сути. Именно эти противники и будут предметом настоящей главы. К ним относятся различные варианты того, что обычно называют ламаркизмом, а также некоторые другие системы взглядов — например, “нейтрализм”, “мутационизм” и креационизм, — которые время от времени предлагаются в качестве альтернатив дарвиновской теории естественного отбора.

Когда надо выбирать между альтернативными теориями, первое, что приходит в голову, — это проверить факты. К примеру, теории ламаркистского толка обычно — и справедливо — отвергаются, поскольку никаких убедительных доказательств в их пользу никогда не было найдено (хотя упорных попыток их обнаружить, порой предпринимавшихся даже готовыми пойти на подлог фанатиками, было предостаточно). Книг, в которых вывод в пользу дарвинизма делается на основании фактов, очень много, так что в этой главе я буду придерживаться иной стратегии. Вместо того чтобы рассматривать фактические доказательства за и против, воспользуюсь более кабинетным подходом. Я собираюсь доказать, что дарвинизм — это единственная из известных нам теорий, которая в принципе способна объяснить некоторые стороны такого явления, как жизнь. В случае моей правоты это означает, что, даже если бы у нас не было никаких фактических доказательств в поддержку теории Дарвина (хотя они, конечно же, есть), мы все равно имели бы полное право предпочесть ее любым теориям-соперницам.

Более наглядно эту мысль можно представить в виде прогноза. Я предсказываю, что если где-нибудь еще во Вселенной будет обнаружена жизнь, то, какой бы чужеродной и странной она нам ни казалась, выяснится, что в одном очень важном отношении эта жизнь похожа на земную: она тоже эволюционировала благодаря какой-то разновидности дарвиновского естественного отбора. Увы, это предсказание относится к числу тех, которые вряд ли будут проверены на нашем веку, но тем не менее оно поможет нам уяснить нечто важное насчет жизни на нашей собственной планете. Теория Дарвина в принципе способна объяснить жизнь. Ни одна из других когда-либо выдвигавшихся теорий на такое в принципе не способна. Чтобы доказать это, я собираюсь обсудить все известные альтернативные теории — не с точки зрения доказательств за или против, а с точки зрения их принципиального соответствия поставленной задаче.

В первую очередь нам следует определиться с тем, что значит “объяснить” жизнь. Конечно же, у живых организмов имеется много разных свойств, и некоторые из них вполне объяснимы с помощью других теорий. Как мы уже видели, разнообразие белковых молекул во многом может быть связано не столько с дарвиновским отбором, сколько с нейтральными мутациями генов. Тем не менее я хочу обратить внимание на одно особое свойство живых существ, наличие которого можно объяснить только естественным отбором по Дарвину. Это свойство не что иное, как лейтмотив всей данной книги — сложные приспособления. Живые организмы хорошо приспособлены к выживанию и размножению в характерной для них среде, и используемые ими для этого адаптации столь многочисленны, что просто статистически не могли появиться только благодаря шальному случаю. В качестве примера я вслед за Пейли использовал глаз. Пара-тройка хорошо “продуманных” признаков глаза, вероятно, могли бы возникнуть в силу одного лишь случайного стечения обстоятельств. Но совокупность всех многочисленных взаимосвязанных составляющих, которые равно хорошо подходят как к выполняемой ими функции, так и друг к другу, требует особенного объяснения, одной случайностью тут не обойтись. В дарвиновском объяснении тоже, разумеется, присутствует элемент случайности в виде мутаций. Но этот элемент отбирается и накапливается шаг за шагом в течение многих поколений. В предыдущих главах доказывалось, что дарвинизм способен давать приемлемое объяснение возникновению сложных адаптаций. А теперь я собираюсь представить доводы в пользу того, что никакая другая из известных нам теорий не способна к этому.

Давайте для начала обратимся к самому известному в истории сопернику дарвинизма ламаркизму. Когда эта теория впервые была выдвинута в начале XIX столетия, она не считалась альтернативой дарвинизму, потому что до дарвинизма в то время еще не додумались. Шевалье де Ламарк был впереди своей эпохи. Он принадлежал к числу тех мыслителей XVIII в., которые доказывали существование эволюции. В этом Ламарк был прав, и за это одно он заслуживает нашего уважения, так же как дед Дарвина Эразм и еще ряд личностей. Кроме того, он предложил самую лучшую для своего времени теорию, объяснявшую механизм эволюции, но у нас нет никаких причин предполагать, что, появись в ту пору дарвиновское объяснение, Ламарк непременно бы его отверг. Увы, оно тогда не появилось, и, на беду Ламарка, его имя — по крайней мере в англоязычных странах — стало синонимом ошибки. Оно ассоциируется у нас не столько с признанием самого факта эволюции, в чем Ламарк был прав, сколько с предложенным эволюционным механизмом. Я не пишу исторический трактат и не буду с академической въедливостью заниматься разбором того, что конкретно говорил сам Ламарк. В его собственных словах содержалась доля мистицизма: например, он твердо верил в восхождение по так называемой лестнице бытия (представление, разделяемое многими и по сей день) и описывал стремящихся выжить животных так, будто они в каком-то смысле осознанно хотят эволюционировать. Я выделю из ламаркизма те его немистические составляющие, которые хотя бы на первый взгляд могут рискнуть потягаться с дарвинизмом. Таких составляющих, признаваемых и современными “неоламаркистами”, по сути, две: наследование приобретенных признаков и принцип упражнения и неупражнения органов.

Принцип упражнения и неупражнения гласит, что те части тела, которые организм использует, становятся больше. А неиспользуемые части тела склонны ослабевать и уменьшаться. Доподлинно известно, что, когда мы тренируем какие-то определенные мышцы, они растут, а те мышцы, которым никогда не дают нагрузки, атрофируются. Изучив тело человека, мы можем определить, какими мышцами он пользуется, а какими нет. Возможно, мы даже угадаем, кем он работает или как предпочитает отдыхать. Приверженцы так называемого бодибилдинга вовсю упражняются в упражнении и неупражнении, “строя” свои тела почти так же, как скульптор ваяет статую, и придавая им какие угодно противоестественные формы в зависимости от требований моды внутри этой специфической субкультуры. В организме подобным образом реагируют на использование не только мышцы. Начните ходить босиком, и кожа на ваших ступнях станет тверже. Чтобы отличить фермера от банковского служащего, достаточно бросить взгляд на их руки. У фермера они жесткие, загрубевшие от привычки к суровому труду. А если руки клерка и можно назвать загрубевшими, то это относится только к небольшой мозоли на пальце, возникшей от постоянного соприкосновения с ручкой.

Принцип упражнения и неупражнения позволяет животным на протяжении всей жизни совершенствовать свое мастерство выживания в характерной для них среде просто благодаря самому факту обитания в ней. Люди, подверженные прямому воздействию солнечных лучей или, наоборот, испытывающие недостаток солнца, приобретают такой цвет кожи, который позволяет им наилучшим образом выживать в соответствующих условиях. Избыток солнечной радиации опасен. Заядлые любители солнечных ванн не только получают великолепный загар, но и рискуют заболеть раком кожи. С другой стороны, недостаток солнечного света приводит к нехватке витамина D и рахиту, порой встречающемуся у негритят, живущих в Скандинавских странах. Бурый пигмент меланин, который синтезируется в коже под воздействием солнца, формирует завесу, защищающую более глубокие ткани от вреда, причиняемого избытком освещения. Если загоревший человек переедет в область с менее солнечным климатом, то меланин исчезнет, чтобы организм мог эффективнее извлекать пользу из имеющегося небольшого количества солнечных лучей. Это тоже можно представить как пример упражнения и неупражнения: кожа темнеет, когда ее “используют”, и бледнеет, когда ее “не используют”. Разумеется, представители некоторых тропических рас наследуют плотный слой меланина независимо от того, подвергаются они воздействию солнечных лучей или нет.

Теперь обратимся ко второму из основополагающих принципов ламаркизма, утверждающему, что такие приобретенные признаки затем передаются последующим поколениям. Факты говорят о том, что эта точка зрения попросту ошибочна, но на протяжении почти всей человеческой истории она считалась верной. Ламарк не выдумал ее, он просто разделял общепринятые представления своей эпохи. В некоторых кругах эти представления живы до сих пор. У моей матери был пес, который время от времени прикидывался хромым: приподнимал одну заднюю лапу и ковылял на остальных трех. А у соседки был пес постарше — он, увы, потерял заднюю лапу, угодив под машину. Так вот, эта соседка была убеждена, что ее пес — отец нашего, а в качестве доказательства приводила унаследованную хромоту. Расхожая молва и народные сказки полнятся подобными историями. Многие либо верят, либо хотели бы верить в наследование приобретенных признаков. Вплоть до ХХ столетия это была основная теория наследственности, которую признавали в том числе и серьезные биологи. Сам Дарвин верил в нее, однако его эволюционные взгляды основывались не на ней, и потому в нашем сознании его имя с ней не связывается.

Объединив наследование приобретенных признаков с принципом упражнения и неупражнения органов, мы получим на первый взгляд неплохой рецепт для эволюционных усовершенствований. Именно этот рецепт и называют обычно теорией эволюции по Ламарку. Если из поколения в поколение люди утолщают свои ступни при помощи хождения по жесткой поверхности, то, как утверждает эта теория, у каждого следующего поколения кожа на ступнях изначально будет чуть-чуть толще, чем у предыдущего. Потомки будут получать преимущество перед предками. В конце концов дети будут рождаться уже с утолщенной кожей на ступнях (так оно, собственно говоря, и происходит, но, как мы увидим, в силу других причин). Если следующие друг за другом поколения греются на тропическом солнышке, то они будут становиться все темнее и темнее, поскольку, согласно ламаркистским представлениям, каждое новое поколение будет наследовать часть загара своих родителей. В конце концов потомки будут сразу рождаться черными (такими они опять-таки и рождаются, но не потому, что доводы ламаркистов справедливы).

В качестве примеров тут издавна приводят руки кузнецов и шею жирафа. В деревнях, где кузнец получал свое ремесло в наследство от отца, деда и прадеда, считалось, что он наследует вместе с ним и натренированные мускулы своих предков. И не просто наследует, а тренирует еще сильнее, передавая их своему сыну в усовершенствованном виде. Короткошеие предки жирафов тщетно пытались дотянуться до листьев на высоких деревьях. Они изо всех сил тянулись верх, благодаря чему мышцы и кости их шеи удлинялись. Каждое новое поколение имело слегка более длинную шею по сравнению с предшествующим и передавало это стартовое преимущество своим потомкам. Ламаркизм в своем чистом виде утверждает, что эволюционное развитие всегда происходит по такой схеме. Организм стремится к чему-то, в чем очень нуждается. В результате такого стремления те части тела, которые оказываются задействованными в нем, увеличиваются в размерах или же каким-то иным образом изменяются в нужном направлении. Эти преобразования передаются следующим поколениям, и т. д. Достоинством данной теории является то, что она подразумевает накапливание изменений — как мы уже видели, это необходимая составляющая любой эволюционной теории, которая претендует на то, чтобы соответствовать своему назначению в формировании нашей картины мира.

По всей видимости, теория Ламарка обладает большой эмоциональной притягательностью как для определенной категории людей умственного труда, так и для некоторых простых смертных. Однажды ко мне подошел мой сослуживец, выдающийся историк марксизма — человек чрезвычайно культурный и начитанный. Он сказал, что понимает: факты, судя по всему, свидетельствуют против ламаркистской теории. Но есть ли все-таки хоть какая-нибудь надежда подтвердить ее? Я ответил, что, по моему мнению, никакой надежды нет, и он выслушал это с искренним сожалением, сказав, что по идеологическим соображениям хотел бы, чтобы ламаркизм оказался правдой. Ему казалось, что это дало бы человечеству шанс исправиться. Джордж Бернард Шоу посвятил одно из своих громадных предисловий (к циклу “Назад к Мафусаилу”) страстной защите наследования приобретенных признаков. Его аргументы основывались не на биологических знаниях, в полном отсутствии которых он сам беспечно признавался, а на испытываемом им отвращении к тем следствиям, которые выводятся из дарвинизма — из этого “стечения обстоятельств”:

На первый взгляд, все просто, потому что поначалу ты не осознаешь всего, что за этим стоит. Но, как только до тебя доходит истинный смысл, твое сердце уходит в пятки. Здесь кроется омерзительный фатализм, гадкое и непростительное отрицание красоты и интеллекта, силы и предназначения, чести и устремлений.

Еще одним выдающимся писателем, который не мог смириться с тем, что казалось ему неизбежными выводами из дарвинизма, был Артур Кестлер. Как язвительно, но точно заметил Стивен Гульд, на всем протяжении последних шести своих книг Кестлер воюет с собственным неправильным пониманием дарвинизма. Та спасительная альтернатива, которую он предлагал взамен, никогда не была мне до конца понятна, но вполне может быть истолкована как смутно ламаркистская.

Кестлер и Шоу были независимо мыслившими одиночками. Их экстравагантные представления об эволюции вряд ли оказали серьезное влияние на науку, хотя лично я, к стыду своему, помню, как убедительные разглагольствования Шоу в “Назад к Мафусаилу” отвратили меня от дарвинизма как минимум на год, когда я был подростком. Эмоциональная привлекательность ламаркизма, сопровождаемая враждебными эмоциями по отношению к теории Дарвина, имела порой куда более зловещие последствия, когда ее поддерживали могучие идеологии, использовавшиеся в качестве мыслезаменителей. Трофим Лысенко был второсортным селекционером культурных растений, имевшим весьма посредственные способности, если не считать способностей к политике. В большинстве цивилизованных стран его антименделевский фанатизм и страстная, не признающая возражений вера в наследование приобретенных признаков были бы просто безобидно проигнорированы. К сожалению, ему довелось жить в стране, где идеология значила больше, чем научная истина. В 1940 году он был назначен директором Института генетики Академии наук СССР[12] и стал безгранично влиятелен. Его невежественные взгляды были единственными представлениями о генетике, какие преподавались в советских школах в течение целого поколения. Сельскому хозяйству Советского Союза был нанесен неисчислимый ущерб. Многие выдающиеся советские генетики были изгнаны, сосланы или брошены за решетку. Например, всемирно известный генетик Н. И. Вавилов умер от истощения в тюремной камере без окон после продолжительного судебного процесса по сфабрикованным смехотворным обвинениям, таким как “шпионаж в пользу Британии”.

Доказать, что приобретенные признаки никогда не наследуются, невозможно по тем же причинам, по каким невозможно доказать, что фей не существует. Все, что мы можем сказать, — это то, что достоверных случаев обнаружения фей не было, а имеющиеся сомнительные фотографии являются грубыми подделками наподобие мнимых человеческих следов в техасских горных породах эпохи динозавров. Любые категоричные заявления, будто фей не существует, уязвимы — вдруг я в один прекрасный день встречу где-нибудь в глухом уголке своего сада крохотное человеческое существо с прозрачными крылышками. Точно в такой же степени неопровержима и теория о наследовании приобретенных признаков. Просто-напросто до сих пор почти все попытки доказать это явление оборачивались неудачей. Из тех же, которые вроде бы удались, часть оказались подлогом (как, например, известные опыты с подкожным введением туши жабе-повитухе, давшие название посвященной им книге Артура Кестлера), а остальные не удалось воспроизвести другим исследователям. Тем не менее как кто-то может однажды встретить фею в заброшенном углу сада, будучи при этом трезвым и имея под рукой фотоаппарат, точно так же кто-нибудь может в один прекрасный день обнаружить случай наследования приобретенных признаков.

Можно, однако, добавить по этому поводу и еще кое-что. Некоторые из тех явлений, которые достоверно не наблюдались, правдоподобны постольку, поскольку они не подвергают сомнению все остальное, что нам известно. Я не встречал убедительных доказательств в поддержку теории о существовании современных плезиозавров в озере Лох-Несс, но, если вдруг такие доказательства найдутся, моя картина мира не разлетится вдребезги. Я буду просто удивлен (и восхищен), поскольку за последние 60 млн лет не было никаких следов существования плезиозавров, а это представляется слишком долгим сроком для выживания маленькой реликтовой популяции. Но никакие основополагающие научные принципы на карту не поставлены. Это всего лишь вопрос факта. С другой стороны, наука уже достигла неплохого понимания того, как работает Вселенная. Это понимание способно объяснить громадное количество явлений, и существует немало тезисов, с которыми его было бы невозможно — или по крайней мере очень сложно — примирить. Например, это относится к заявлению, делаемому на лживых библейских основаниях, будто мир был создан всего-навсего около 6 тыс. лет назад. Это не просто неподтвержденная теория. Она противоречит не только общепринятым концепциям биологии и геологии, но также физической теории радиоактивности, а заодно и всей современной космологии (если бы на свете не было ничего старше 6 тыс. лет, то небесные тела, находящиеся на расстоянии более 6 тыс. световых лет от нас, не были бы нам видны — нельзя было бы обнаружить ни Млечный путь, ни еще 100 000 млн галактик, существование которых подтверждает современная космология).

В истории бывали случаи, когда из-за одного-единственного необъяснимого факта приходилось отвергать всю традиционную науку. Было бы самонадеянно утверждать, что таких научных переворотов больше никогда не случится. Но само собой разумеется, что для того, чтобы принять факт, переворачивающий всю общепризнанную и успешно работающую систему представлений вверх тормашками, мы потребуем более высоких критериев достоверности, чем те, что нам нужны для принятия такого факта, который, пусть даже будучи удивительным, легко согласовывается с уже существующей наукой. Плезиозавра в озере Лох-Несс мне достаточно будет увидеть собственными глазами. Однако если я увижу человека, летающего без посторонней помощи, то, прежде чем отказаться от всей современной физики, предположу, что это галлюцинация или хитроумный фокус. Существует непрерывный спектр теорий: от тех, которые, возможно, и ошибочны, но легко могли бы оказаться верными, до тех, которые можно признать верными только ценой полного разрушения всего огромного здания успешной традиционной науки.

В какой же части этого континуума располагается ламаркизм? Обычно его представляют вплотную прижатым к краю “неправда, которая легко могла бы оказаться правдой”. Я же собираюсь доказать, что ламаркизм, точнее наследование приобретенных признаков, если и не относится к той же категории явлений, что и левитация силой молитвы, то все же располагается ближе к “левитации”, чем к “лох-несскому чудовищу”. Наследование приобретенных признаков не из тех вещей, которые запросто могли бы оказаться правдой, притом что, по-видимому, ею и не являются. Я собираюсь привести доводы в пользу того, что оно возможно только в том случае, если одна из самых драгоценных и успешно себя зарекомендовавших закономерностей эмбриологии будет признана негодной. А потому ламаркизм требует к себе более скептического отношения, чем лох-несское чудовище. Так что же это за общепринятый и хорошо себя зарекомендовавший эмбриологический принцип, от которого пришлось бы отказаться, прежде чем признать справедливость ламаркизма? Это потребует объяснения. Оно может показаться отклонением от темы, но его необходимость станет в конце концов очевидна. И напоминаю: это мы пока еще не начали разговор о том, что, даже если бы ламаркизм был правдой, он все равно не был бы способен объяснить эволюцию сложных приспособлений.

Итак, на повестке дня у нас эмбриология. Традиционно существовало два четко различающихся типа взглядов на то, каким образом из одной-единственной клетки получается взрослое существо. Формально говоря, эти противоположные точки зрения называются теориями преформации и эпигенеза, но в своем современном виде они более заслуживают именоваться “теорией чертежа” и “теорией рецепта”. Ранние преформисты полагали, будто взрослый организм предсуществует внутри той единственной клетки, из которой он развивается. Одному из них даже привиделся в микроскопе крохотный человечек — “гомункул”, свернувшийся калачиком внутри сперматозоида (но не яйцеклетки!) С точки зрения преформиста эмбриональное развитие представляло собой только лишь процесс роста. Все детали взрослого организма уже были сформированы заранее. Вероятно, у каждого гомункула мужского пола должны были быть свои ультраминиатюрные сперматозоиды, внутри которых были плотно упакованы его собственные дети — в свою очередь уже содержавшие в себе внуков, и т. д. Не говоря уже об этой проблеме бесконечной регрессии, наивный преформизм не учитывал того факта (который в XVII в. едва ли был менее очевиден, чем сегодня) что признаки передаются детям не только от отца, но и от матери. Справедливости ради следует сказать, что так называемые овисты встречались среди преформистов даже чаще, чем “спермисты”. Они считали, что заранее сформированный организм находится не в сперматозоиде, а в яйцеклетке. Но овизм сталкивался с теми же самыми проблемами, что и спермизм.

Современный преформизм ни с одной из этих проблем не сталкивается, что не мешает ему оставаться заблуждением. Данная “теория чертежа” утверждает, что ДНК оплодотворенной яйцеклетки аналогична чертежу взрослого организма. Чертеж — это отображение некоего реального предмета в уменьшенном масштабе. Реальный предмет — будь то лошадь, автомобиль или что угодно еще — является трехмерным, в то время как чертеж двухмерен. Трехмерный объект — скажем, здание — можно представить в виде набора двухмерных срезов: горизонтальных планов каждого этажа, различных вертикальных проекций и т. д. Переход к меньшему количеству измерений делается просто ради удобства. Архитекторы в принципе могли бы давать строителям трехмерные масштабированные модели зданий, сделанные из спичек и кусочков пробки, но двухмерные изображения на плоской бумаге удобнее носить в портфеле, в них проще вносить исправления и вообще с ними проще работать.

Дальнейшее уменьшение числа измерений до одного бывает необходимо, если чертеж требуется перевести в компьютерный импульсный код, чтобы, к примеру, передать его по телефонной линии на другой конец страны. Это просто сделать — достаточно лишь представить каждый из двухмерных чертежей в виде одномерной “развертки”. Таким же образом кодируются и телевизионные изображения, передающиеся в виде радиоволн. Здесь сжатие до меньшего числа измерений — тоже в высшей степени банальный способ кодировки. Важно, что взаимно-однозначное соответствие между чертежом и зданием по-прежнему сохраняется. Каждый кусочек чертежа соответствует какому-то определенному кусочку здания. Можно сказать, что в каком-то смысле чертеж — крохотное “предсуществующее” здание, даже если эта миниатюрная копия имеет меньшее число измерений по сравнению с реальным объектом.

О сжатии чертежей до одного измерения мы завели речь, конечно же, неспроста: ведь ДНК — это тоже одномерный код. И как возможно переслать масштабированную модель здания по одномерной телефонной линии в виде оцифрованного набора чертежей, точно так же теоретически возможно перевести масштабированную модель организма в одномерный цифровой код ДНК. В действительности этого не происходит, но, будь оно так, мы могли бы с полным правом заявить, что современная молекулярная биология подтвердила старинную теорию преформации. Теперь давайте рассмотрим еще одну великую эмбриологическую концепцию, а именно эпигенез — “теорию рецепта”, или “теорию поваренной книги”.

Рецепт из поваренной книги ни в каком смысле не является чертежом того пирога, который в конечном итоге будет вытащен из духовки. И дело тут не в том, что рецепт — это одномерная ниточка из слов, в то время как пирог — трехмерный объект. Как мы уже видели, нет ничего невозможного в том, чтобы перевести уменьшенный макет в одномерный код. Однако рецепт — это не макет, не описание готового пирога, и он ни в коей мере не является его поточечным изображением. Рецепт — это набор инструкций, выполнение которых в правильной последовательности приводит к возникновению пирога. Настоящий одномерно закодированный чертеж пирога должен был бы представлять собой серию тонких сканов — как если бы специальная исследовательская спица истыкала наш пирог со всех сторон в строго определенном порядке через каждый миллиметр и все, что обнаруживала бы вокруг себя, переводила в одномерный код. Благодаря полученным таким образом данным можно было бы воспроизвести точное местоположение каждой изюминки и каждой крошки. Между любой частичкой пирога и кодирующей ее частичкой чертежа имелось бы строгое взаимно-однозначное соответствие. Очевидно, что к настоящим рецептам это отношения не имеет. Между “битами”, из которых состоит пирог, и словами или буквами рецепта нет никакого взаимно-однозначного соответствия. Если слова рецепта и соответствуют чему-то, то скорее уж не отдельным кусочкам готового пирога, а отдельным шагам в процедуре его изготовления.

Мы пока понимаем не все, а скорее даже почти ничего, о том, как происходит развитие животного из оплодотворенного яйца. Тем не менее есть веские основания полагать, что гены представляют собой скорее рецепт, нежели чертеж. Аналогия с рецептом в самом деле очень удачна, в то время как аналогия с чертежом ошибочна практически во всем, хотя ее и часто бездумно используют авторы учебников для начинающих, особенно в последнее время. Развитие зародыша — это процесс, упорядоченная последовательность событий, так же как и приготовление пирога. Разница только в том, что у процесса эмбрионального развития количество ступеней в миллионы раз больше и различные действия осуществляются одновременно в разных частях одного и того же “блюда”. На большинстве этапов не обходится без клеточных делений, приводящих к появлению огромного количества клеток, одни из которых погибнут, а другие сгруппируются вместе, чтобы дать начало органам, тканям и прочим многоклеточным образованиям. Как уже говорилось в одной из предыдущих глав, поведение конкретной клетки зависит не от того, какие гены она содержит, — ведь все клетки организма содержат один и тот же набор генов, — а от того, какие из ее генов приведены в действие. В каждый момент времени в каждой точке развивающегося зародыша работает только малая часть генов. Различные наборы генов включаются в разные периоды развития и в разных частях эмбриона. То же, какие именно гены будут включены в той или иной клетке в тот или иной момент, зависит от химических условий в данной клетке. А это в свою очередь зависит от того, что происходило в данной части зародыша до этого.

При этом действие, которое ген оказывает, уже будучи включенным, зависит от того, на что именно он имеет возможность воздействовать в той части развивающегося организма, в которой находится. Эффект гена, работающего в клетках нижней части спинного мозга на третьей неделе развития, будет совершенно иным, если сравнивать его с эффектом того же гена, но работающего в клетках плечевого сустава на 16-й неделе развития. Таким образом, эффект гена, если он вообще имеется, является не свойством гена как такового, а свойством взаимодействия этого гена с недавней историей его непосредственного окружения. Так что сравнивать гены с чертежом организма совершенно бессмысленно. Если вы помните, то же самое было справедливо и для компьютерных биоморф.

Итак, гены соответствуют тем или иным точкам тела не более, чем слова рецепта — крошкам пирога. Все гены одного организма, так же как и все слова одного рецепта, — это набор инструкций по выполнению некоего процесса. Тут читатель может задаться вопросом, как же в таком случае генетикам удается зарабатывать на жизнь. Как тогда вообще можно говорить о “гене голубых глаз” или о “гене дальтонизма” и тем более изучать их? Разве подобные моногенные эффекты не свидетельствуют о том, что каждый ген каким-то образом отображается на контролируемый им участок тела? Разве это не доказывает несостоятельность моих утверждений, будто гены — это рецепт для развития организма?

Конечно же, нет — и важно понять почему. Для этого давайте вернемся к аналогии с рецептом. Мы все согласимся с тем, что нельзя разделить пирог на крошки, из которых он состоит, и сказать: “Эта крошка соответствует первому слову рецепта, эта — второму…” и т. д. В этом смысле только целый пирог является отображением всего рецепта, с чем тоже все, вероятно, согласятся. А теперь представьте, что мы изменили в рецепте одно слово — например, стерли “соду” и вместо нее поставили “дрожжи”. Испечем 100 пирогов по новому рецепту и еще 100 — по старому. Между этими двумя грудами пирогов будет иметься принципиальное различие, и обусловлено оно будет заменой одного-единственного слова в рецепте. И хотя никакого однозначного соответствия между словами и крошками пирога нет, однозначное соответствие между словесным различием и различием конечных продуктов все же существует. Слово “сода” не соответствует какому-то определенному участку пирога, но оно влияет на то, каким образом пирог будет подниматься и какой окажется его форма в целом. Если убрать это слово или заменить его словом “мука”, то пирог не поднимется. Если же поменять его на “дрожжи”, то он поднимется, но по вкусу будет больше напоминать хлеб. Между пирогами, испеченными по первоначальному варианту рецепта и по его измененной версии, будет видна достоверная, поддающаяся определению разница, даже если само слово, которое подверглось “мутации”, не соответствует никакому конкретному “биту” пирога. Эта метафора хорошо отражает, что происходит с организмом, когда ген мутирует.

Еще более удачной аналогией была бы замена 180 градусов на 250 — ведь гены оказывают количественные эффекты, а мутации изменяют величину этих эффектов. Пироги, испеченные согласно “мутантному” варианту, при более высокой температуре, будут отличаться от пирогов, приготовленных прежним способом, не в какой-то одной своей части, но всей своей консистенцией. Однако и эта аналогия слишком проста. Чтобы смоделировать “приготовление” младенца, нам следовало бы представить себе не один-единственный процесс в одной-единственной духовке, а спутанный клубок конвейеров, которые проносят различные компоненты блюда через 10 млн микроскопических духовок, работающих как по очереди, так и одновременно, причем каждая производит свой уникальный полуфабрикат, пользуясь одним и тем же набором из 10 тыс. базовых ингредиентов. Эта усложненная версия метафоры даже еще более весомо убеждает нас в том, что гены — не чертеж, а рецепт некоего процесса.

Пришло время привязать наши рассуждения к вопросу о наследовании приобретенных признаков. Когда мы создаем что-либо, руководствуясь чертежом, а не рецептом, то это обратимый процесс. Имея дом, несложно воссоздать его чертеж. Просто измерьте все расстояния и изобразите их в уменьшенном масштабе. И если у дома появился какой-нибудь “приобретенный признак” — скажем, на первом этаже убрали внутреннюю стену, чтобы сделать студию, — то это изменение, очевидно, в точности отразится на нашем “обратном чертеже”. То же самое было бы верно и для генов, будь они описанием взрослого организма. Если бы гены были чертежом, было бы нетрудно представить себе, как любой признак, приобретенный организмом в ходе его жизни, каким-то образом бережно переводится обратно в генетический код и, следовательно, передается последующим поколениям. Тогда сын кузнеца на самом деле мог бы пожинать плоды физических упражнений своего папы. Но это невозможно, поскольку гены — не чертеж, а рецепт. Представьте себе, что от пирога отрезали кусок, информация об этом изменении перешла обратно в рецепт, и следующий пирог, изготовленный по тому же рецепту, вышел из печи сразу без одного куска. Наследование приобретенных признаков не более возможно, чем этот фантастический сценарий.

Давайте воспользуемся излюбленным примером ламаркистов — мозолями. Допустим, у некоего банковского служащего с мягкими и ухоженными руками на среднем пальце правой руки была твердая мозоль, вызванная большим количеством письменной работы. Если из поколения в поколение его потомкам тоже придется много писать, то, по представлениям ламаркистов, гены, контролирующие развитие кожи, изменятся таким образом, что дети начнут рождаться уже с мозолью на соответствующем месте. Будь гены чертежом, такое было бы возможно. Тогда у каждого квадратного миллиметра (или какого-то другого маленького участка) кожи был бы свой ген. Вся поверхность тела взрослого банковского клерка была бы “отсканирована”, твердость каждого квадратного миллиметра кожи тщательно измерена и передана “генам соответствующих квадратных миллиметров” — в частности, генам, находящимся в сперматозоидах данного человека.

Но гены не чертеж. Бессмысленно говорить про “ген того или иного квадратного миллиметра”. Описание взрослого организма никоим образом нельзя перекодировать обратно в гены. Невозможно найти в генетических архивах “координаты” мозоли и внести изменения в “соответствующие” гены. Развитие зародыша — это процесс, в котором участвуют все включенные гены и который, если он идет без ошибок и в нужном направлении, приводит к возникновению взрослого организма. Но этот процесс в силу самой своей природы необратим. Наследования приобретенных признаков не просто не бывает, его и не может быть у тех форм жизни, чье эмбриональное развитие происходит путем эпигенеза, а не преформации. Любой сторонник ламаркизма, вероятно, будет безмерно удивлен, если узнает, что на самом деле он является защитником атомистической, детерминистической, редукционистской эмбриологии. В мои планы не входило обременять широкую читательскую аудиторию таким потоком вычурных научных жаргонизмов. Я просто не смог удержаться от иронии, поскольку те из современных ученых, кто более всего симпатизирует ламаркизму, обычно критикуют своих оппонентов ровно этими же словами.

Я не хочу сказать, что инопланетная форма жизни с преформистской эмбриологией и с наследственностью “по принципу чертежа” — то есть такая форма жизни, у которой наследование приобретенных признаков было бы возможным, — исключена и не может существовать где-нибудь во Вселенной. Пока я доказал лишь то, что ламаркизм несовместим с той эмбриологией, которая известна нам. Однако в начале этой главы я претендовал на большее — на то, что, даже если бы приобретенные признаки могли наследоваться, ламаркистская теория все равно была бы неспособна объяснить эволюцию приспособлений. Это амбициозное утверждение относится к любой форме жизни в любом уголке Вселенной. Оно основывается на двух цепочках рассуждений: одна связана с теми затруднениями, которые порождает принцип упражнения и неупражнения органов, а вторая снова касается проблемы наследования приобретенных признаков. Начну со второй.

Проблема с приобретенными признаками, в сущности, сводится к следующему. Наследовать приобретенные признаки было бы неплохо, да вот только не все из них являются улучшениями. На самом деле подавляющее большинство приобретенных признаков — повреждения. Очевидно, что, когда все приобретенные признаки наследуются без разбора и вместе с утолщенными ступнями и загорелой кожей из поколения в поколение передаются сломанные ноги и шрамы от оспы, общее направление эволюции ведет отнюдь не в сторону усовершенствования адаптаций. Большинство изменений, которые претерпевает любой механизм с возрастом, является результатом разрушительного действия времени, изнашивания. Если бы информация об этих изменениях собиралась и заносилась в чертежи следующих поколений, то из поколения в поколение мы становились бы все немощнее и немощнее. Вместо того чтобы начинать с чистого листа, дети рождались бы обремененными всеми повреждениями и дефектами, которые накопили их предки на протяжении многих поколений.

Эта проблема не обязательно непреодолима. Некоторые приобретенные качества, безусловно, являются улучшениями, а значит, теоретически можно допустить, что механизм наследования способен каким-то образом отличать усовершенствования от повреждений. Однако если мы поинтересуемся, как могло бы осуществляться такое различение на практике, это приведет нас к вопросу, почему приобретенные признаки иногда оборачиваются улучшениями. Почему те участки кожи, которые активно используются, — скажем, ступни того, кто ходит босиком, — становятся толще и жестче? На первый взгляд, естественнее предположить, что они станут тоньше, ведь у большинства машин те части, которые подвергаются износу, уменьшаются по той очевидной причине, что трение удаляет молекулы, а не добавляет их.

Конечно же, у дарвиниста есть ответ наготове. Кожа, наиболее подвергающаяся износу, утолщается, поскольку в далеком прошлом естественный отбор благоприятствовал тем особям, чья кожа реагировала на трение столь выгодным образом. Точно так же он благоприятствовал тем представителям предыдущих поколений, кожа которых отвечала на солнечные лучи потемнением. Дарвинисты утверждают, что единственная причина, по которой хотя бы немногие приобретенные признаки являются улучшениями, — это дарвиновский отбор, который имел место в прошлом. Иными словами, ламаркизм способен объяснять приспособительные усовершенствования, только сидя верхом на теории Дарвина. При условии что в основе полезности некоторых приобретенных признаков лежит дарвиновский отбор и при наличии некоего механизма, отличающего выгодные приобретения от вредных, наследование приобретенных признаков теоретически могло бы приводить к каким-то эволюционным усовершенствованиям. Но сами по себе улучшения возможны исключительно благодаря своей дарвиновской подоплеке. Для объяснения приспособительного аспекта эволюции мы поневоле вернулись к дарвинизму.

То же самое справедливо и для гораздо более важного класса приобретенных признаков, объединяемых нами под названием “обучение”. В течение всей жизни животное оттачивает свое умение жить. Оно узнает, что для него хорошо, а что нет. Его мозг хранит огромную коллекцию воспоминаний о мире и о том, какие действия приводят к желательным результатам, а какие — к нежелательным. Следовательно, многое в поведении животных подпадает под определение приобретенных признаков, и многие из этих признаков можно в самом деле смело называть улучшениями. Если бы родители могли каким-то образом записывать накопленную житейскую мудрость в свои гены и дети рождались обладателями встроенного и готового к употреблению хранилища чужого опыта, тогда дети были бы на шаг впереди своих родителей. Если бы приобретенные навыки и знания автоматически записывались в генах, то эволюционный прогресс действительно бы ускорился.

Однако все это основано на предпосылке, что те изменения в поведении, которые мы называем обучением, непременно являются изменениями к лучшему. Но почему они обязательно должны быть улучшениями? Животные и вправду обучаются делать то, что хорошо для них, а не то, что плохо, но почему? Они стараются избегать повторения тех действий, из-за которых в прошлом им было больно. Но ведь боль не является чем-то реально существующим. Боль — это то, что мозг интерпретирует как боль. Большая удача, что те события, которые воспринимаются как болезненные, например грубое повреждение кожных покровов, по совместительству оказываются и теми, что угрожают выживанию животного. Легко можно себе представить породу животных, которые наслаждаются повреждениями и прочими опасными для жизни вещами, — животных, чей мозг устроен таким образом, что они находят удовольствие в травмах, а стимулы, способствующие выживанию, вроде вкуса питательной еды, воспринимают как болезненные. Тот факт, что в реальности мы таких животных-мазохистов не встречаем, объясняется по Дарвину: предки со склонностью к мазохизму не выжили бы и не оставили бы потомков, которые могли бы их мазохизм унаследовать. Возможно, в обитых войлоком клетках, в тепличных условиях, где выживание обеспечивала бы команда ветеринаров и надсмотрщиков, мы и смогли бы вывести породу животных с наследственным мазохизмом. Но в природе они бы не выжили, и это главный ответ на вопрос, почему изменения, связанные с приобретением навыков, обычно ведут к улучшениям, а не наоборот. Мы снова приходим к выводу, что приобретенные признаки оказываются полезными, только когда опираются на дарвинистский фундамент.

Обратимся теперь к принципу упражнения — неупражнения. Для приобретенных признаков этот принцип действительно кажется во многих отношениях верным. Он представляет собой некое общее правило, не зависящее от особенностей каждого конкретного случая, которое попросту утверждает: “Любая часто используемая часть тела будет увеличиваться в размерах, а неиспользуемая станет меньше или вообще усохнет”. Постольку, поскольку мы вправе ожидать, что нужные (и по-видимому, используемые) части тела в целом было бы неплохо увеличить, а ненужных (а значит, вероятно, и неиспользуемых) частей могло бы и вовсе не быть, этот принцип может в самом деле показаться не таким уж плохим. Тем не менее с ним связано одно большущее затруднение. И заключается оно в том, что, даже если бы у этого принципа не было никаких других изъянов, он слишком грубый инструмент для создания тех изящных и утонченных приспособлений, которые мы наблюдаем у растений и животных.

Глаз уже не раз служил нам хорошим примером, так почему бы не воспользоваться им снова? Вспомните-ка все его замысловато взаимодействующие друг с другом составные части: хрусталик с его незамутненной прозрачностью и способностью корректировать цветность и сферическое искажение; мышцы, которые могут мгновенно сфокусировать хрусталик на любом объекте, находящемся на расстоянии от нескольких дюймов до бесконечности; диафрагма радужки или механизм для “затемнения линзы”, тонко и плавно регулирующий апертуру глаза, как если бы это была камера со встроенным экспонометром и быстродействующим специализированным компьютером; сетчатка с ее 125 млн фотоэлементов, которые перекодируют длины волн в цвета; тончайшая сеть кровеносных сосудов, снабжающая питанием все части этого аппарата, и даже еще более тонкая сеть нервов, выполняющих функцию проводов и микросхем. А теперь, держа в голове всю эту ювелирно сработанную машину, давайте зададимся вопросом: могла ли она возникнуть благодаря принципу упражнения и неупражнения? На мой взгляд, отрицательный ответ здесь очевиден.

Хрусталик является прозрачным телом и способен исправлять сферические и хроматические аберрации. Могли ли эти его свойства возникнуть исключительно за счет упражнения? Можно ли промыть его до полной прозрачности мощным потоком льющихся сквозь него фотонов? Может ли хрусталик стать совершеннее от употребления, от того, что через него проходит свет? Конечно же, нет. С какой стати? Могут ли формирующие цветовое зрение клетки сетчатки сами собой разделиться на три типа только потому, что на них падает свет с разными длинами волн? Опять-таки с какой стати? Когда мышцы, которые обеспечивают фокусировку, уже существуют, тогда, упражняя их, действительно можно сделать их больше и сильнее, однако изображение не станет от этого более четким. Следует признать, принцип упражнения и неупражнения органов не способен создать ничего, кроме самых грубых и наименее впечатляющих приспособлений.

В то же время при помощи дарвиновского отбора можно объяснить любую мельчайшую деталь. Хорошее зрение, точное и достоверное вплоть до самых ничтожных подробностей, может решить для животного вопрос жизни и смерти. Для быстро летающей птицы, например для стрижа, четко сфокусированный и нейтрализующий искажения хрусталик может оказаться важным фактором, от которого будет зависеть, поймает она мошку или же врежется в скалу. От того, насколько быстро закрывается диафрагма радужки при выходе солнца из-за тучи, иногда зависит, сможет животное вовремя заметить хищника и спастись бегством или же окажется ослепленным на какое-то роковое мгновение. Любое повышение эффективности глаза, сколь бы незначительным оно ни было и как бы глубоко оно ни пряталось во внутренних тканях, может содействовать выживанию и репродуктивному успеху животного — а значит, и распространению генов, обусловивших это улучшение. Вот почему отбор по Дарвину способен объяснять эволюцию усовершенствований. С точки зрения дарвинизма эволюция устройства, успешно помогающего выжить, напрямую вытекает из его успешности как таковой. Взаимосвязь между объяснением и объясняемым феноменом является непосредственной и полной.

Ламаркизм же покоится на непрочном и ненадежном основании — на том правиле, будто все, что много используется, выигрывает от увеличения в размерах. Иными словами, он полагается на корреляцию между размером органа и его эффективностью. Если такая взаимосвязь и существует, то она, несомненно, чрезвычайно слаба. А дарвиновская теория строится на корреляции между эффективностью органа и его эффективностью — более полной корреляции и быть не может! Это слабое место ламаркизма никак не связано с конкретными особенностями тех жизненных форм, которые встречаются на нашей планете. Оно является его системным недостатком, справедливым для любых разновидностей сложных приспособлений — в том числе, как мне думается, и для живых существ, обитающих в любой другой точке Вселенной, какой бы чужеродной и непостижимой в деталях ни показалась нам тамошняя жизнь.

Таким образом, наш набег на ламаркизм получился довольно-таки опустошительным. Во-первых, насколько можно судить, главное допущение ламаркизма, наследование приобретенных признаков, является ошибочным по отношению ко всем известным нам формам жизни. Во-вторых, он не только ошибочно, но и должно быть ошибочным для всех живых организмов, чье эмбриональное развитие происходит по принципу эпигенеза (“рецепта”), а не преформации (“чертежа”), то есть для всех организмов, которые на сегодняшний день нам известны. В-третьих, даже если бы положения ламаркистской теории были верными, она по двум не зависящим друг от друга причинам в принципе была бы неспособна объяснить эволюцию приспособлений, по-настоящему сложных, — не только на нашей грешной земле, но и вообще где угодно. Следовательно, дело не в том, что ламаркизм — соперник теории Дарвина, оказавшийся ошибкой. Ламаркизм дарвинизму и не соперник вовсе. Он даже не может всерьез претендовать на то, чтобы объяснять эволюцию сложных приспособлений. Как возможный соперник дарвинизма он был обречен изначально.

Существует еще несколько теорий, которые выдвигались, а время от времени выдвигаются и до сих пор, в качестве альтернатив дарвиновской теории естественного отбора. Я опять-таки собираюсь показать, что в действительности они серьезными альтернативами не являются. Я объясню (на самом деле это очевидно), что “нейтрализм”, “мутационизм” и прочие подобные “альтернативы” могут быть или не быть причиной некоторых наблюдаемых эволюционных изменений, но не могут лежать в основе приспособительной эволюции — эволюции, ведущей к постепенному усовершенствованию таких аппаратов для выживания, как глаз, ухо, локтевой сустав и органы эхолокации. Разумеется, многие эволюционные изменения могут не иметь отношения к адаптациям, и в таком случае вполне возможно, что эти альтернативные теории отчасти верны — но только для неинтересных аспектов эволюции, не для тех, которые касаются особенностей, отличающих живую природу от неживой. Яснее всего это видно на примере нейтральной теории эволюции. У нее долгая история, но наиболее понятна она в своем современном, молекулярном обличье, в котором ее активно пропагандирует выдающийся японский генетик Мотоо Кимура, чей английский слог, кстати говоря, посрамит многих из тех авторов, для кого английский язык — родной.

Нам уже приходилось сталкиваться с нейтрализмом. Как вы, вероятно, помните, он утверждает, что различные варианты одной и той же молекулы — скажем, гемоглобина, — аминокислотные последовательности которых не вполне совпадают, функционируют в точности одинаково. Это означает, что с точки зрения естественного отбора мутация, превращающая одну разновидность гемоглобина в другую, является нейтральной. Нейтралисты полагают, что если говорить о естественном отборе, то эволюционные изменения в подавляющем большинстве случаев нейтральны, то есть случайны. А представители противоположного направления генетики, именуемые селекционистами, считают, что естественный отбор является могучей силой даже на уровне мельчайших деталей в последовательностях молекулярных цепочек.

Здесь важно различать два совершенно особых вопроса. Первый имеет непосредственное отношение к теме настоящей главы: является ли нейтрализм альтернативным объяснением приспособительной эволюции, противопоставляющим себя теории естественного отбора? Второй вопрос, никак не связанный с первым, состоит в том, является ли большинство происходящих эволюционных изменений приспособительными изменениями. Когда мы говорим об эволюции какой-либо молекулы из одной формы в другую, насколько вероятно то, что эта эволюция происходит благодаря естественному отбору, а не является результатом нейтральных изменений, обусловленных случайностью? По этому второму вопросу среди молекулярных генетиков бушуют жаркие дебаты, в которых одерживает верх попеременно то одна сторона, то другая. Но если мы сосредоточимся на адаптациях, то есть на первом вопросе, то весь этот спор покажется нам бурей в стакане. Для нас что есть нейтральная мутация, что нет ее, ведь она не видна ни нам, ни естественному отбору. Когда речь идет о ногах, руках, крыльях и глазах, то нейтральная мутация — это и не мутация вовсе! Если вернуться к нашей аналогии с рецептом, то вкус блюда не изменится от того, что некоторые слова в рецепте мутируют и станут написаны другим шрифтом. Для тех, кого интересует готовый продукт, это будет все тот же старый рецепт, как бы ни были напечатаны его слова — так, так или так. Молекулярные генетики напоминают педантичных наборщиков. Для них важно, как именно выглядят слова, из которых слагаются рецепты. А естественному отбору на это наплевать — как и нам, покуда мы говорим об эволюции адаптаций. Когда же речь идет о других аспектах эволюции — например, о ее скорости у разных групп организмов, — нейтральные мутации должны быть предметом самого пристального внимания.

Даже самый убежденный нейтралист без особых проблем согласится с тем, что за все адаптации отвечает естественный отбор. Все, что он хочет сказать, — это то, что эволюционные изменения по большей части адаптациями не являются. Тут он вполне может быть прав, хотя и не любой генетик с ним согласится. Наблюдая за этими дебатами со стороны, лично я болею за нейтралистов, поскольку, если они окажутся правы, это существенно упростит нам выяснение родства между организмами и оценку скорости эволюционных процессов. Обе противоборствующие стороны согласны с тем, что нейтральная эволюция не может вести к приспособительным усовершенствованиям по той простой причине, что нейтральная эволюция случайна по определению, а приспособительные усовершенствования по определению неслучайны. Нам в очередной раз не удается найти альтернативу дарвиновскому отбору там, где требуется объяснить то свойство живой природы, которое отличает ее от неживой, — а именно сложные адаптации.

Теперь перейдем еще к одному историческому сопернику теории Дарвина — “мутационизму”. Сегодня у нас это с трудом укладывается в голове, но в начале XX в., когда само явление мутации только получило свое название, оно рассматривалось не как необходимая составляющая дарвиновской эволюции, а как ее альтернатива! В генетике существовало целое направление, называвшееся мутационизмом, к которому принадлежали такие славные имена, как Гуго де Фриз с Уильямом Бейтсоном — одни из тех, кто первыми переоткрыл законы Менделя, Вильгельм Иогансен, изобретатель слова “ген”, и Томас Хант Морган — создатель хромосомной теории наследственности. Де Фриз был особенно впечатлен масштабностью тех изменений, которые могут производиться мутациями. Он и Иогансен полагали, что бóльшая часть внутривидовой изменчивости не связана с генами. Все мутационисты придерживались того мнения, что отбор в лучшем случае выполняет в эволюции функцию незначительной прополки. Настоящей же созидательной силой считались мутации как таковые. Менделевская генетика была не тем фундаментальным основанием дарвинизма, каким она является в наши дни, а его антитезой.

Современный разум может воспринять такую идею разве что со смехом, но давайте не будем сами уподобляться Бейтсону, высокомерно заявлявшему: “Мы обращаемся к Дарвину ради его бесценного собрания фактических данных, [однако] философским авторитетом он для нас более не является. Его эволюционную систему мы рассматриваем так же, как рассматривали бы системы Лукреция или Ламарка”. И еще: “Изменение популяционных масс при помощи незначительных шажков, направляемых отбором, настолько не соответствует действительности, что можно только удивляться как недостатку проницательности у защитников подобной точки зрения, так и тому дару убеждения, благодаря которому она хотя бы некоторое время казалась приемлемой”. Расстановка сил поменялась главным образом благодаря Р. Э. Фишеру, который показал, что на самом деле менделеевская дискретная наследственность необходима дарвинизму и ни в коем случае не является его противоположностью.

Мутации необходимы для эволюции, но как кому-то могло прийти в голову, что достаточны? Эволюционные изменения являются усовершенствованиями в гораздо большей степени, чем можно было бы ожидать исходя из одной лишь случайности. Затруднение, которое возникает, если считать мутационный процесс единственной движущей силой эволюции, формулируется очень просто: каким образом, скажите на милость, мутация может “знать”, что хорошо для организма, а что нет? Подавляющее большинство изменений, могущих произойти с таким сложным механизмом, как, скажем, какой-либо орган, только сделают его хуже. Лишь незначительное меньшинство изменений будут изменениями к лучшему. Любой, кто утверждает, будто движущей силой эволюции являются мутации без участия отбора, должен объяснить, почему мутации имеют обыкновение оказываться полезными. Что это за непостижимая врожденная мудрость, которая заставляет организм мутировать в нужном направлении? Обратите внимание, в сущности это тот же самый вопрос, который мы в несколько ином виде уже задавали ламаркизму. Надо ли говорить, что мутационисты никогда на него не отвечали? Странно другое: похоже, они этим вопросом просто не задавались.

Сегодня это должно показаться нам тем более абсурдным по причине нашей предвзятости: мы воспитаны в убеждении, что мутации “случайны”. Если мутации случайны, тогда они по определению не могут быть предрасположены к тому, чтобы становиться усовершенствованиями. Однако представители мутационистского направления в генетике, разумеется, мутации случайными не считали. Они полагали, что организму присуще изменяться в одних направлениях более, чем в других, хотя и оставляли открытым вопрос, откуда организму “известно”, какие именно изменения окажутся для него полезными в будущем. Но, отправляя эту мистическую дребедень на свалку истории, мы должны четко осознавать, что же конкретно имеется в виду под случайностью мутаций. Бывают случайности и случайности, многие люди путают различные значения этого слова. По правде говоря, во многих отношениях мутации не случайны. Я утверждаю только, что они ни в коей мере не способны к какому бы то ни было предвидению того, что может сделать жизнь животного лучше. Однако если мы собираемся объяснять эволюцию при помощи одних лишь мутаций, без отбора, то нам придется допустить нечто, аналогичное именно предвидению. Будет полезно разобраться поподробнее, в каком смысле мутации случайны, а в каком нет.

Во-первых, мутации неслучайны вот в каком отношении. Они не происходят сами по себе, а возникают в результате определенных физических событий. Их производят так называемые мутагены (опасные, поскольку нередко являются причиной рака): рентгеновские лучи, космическое излучение, радиоактивные вещества, различные химические препараты и даже другие гены — “гены-мутаторы”. Во-вторых, у любого биологического вида разные гены мутируют с различной вероятностью. Для каждого хромосомного локуса характерна своя особая частота мутаций. Так, например, частота мутации, в результате которой возникает ген хореи Гентингтона — болезни, похожей симптомами на пляску святого Витта и убивающей людей, когда они достигают среднего возраста, — равняется примерно 1 на 200 тыс. У ахондроплазии (хорошо всем знакомого типа карликовости, свойственного бассет-хаундам и таксам и характеризующегося непропорционально укороченными конечностями) аналогичный параметр приблизительно в десять раз выше. Это цифры, полученные при нормальных условиях. В присутствии мутагенов, скажем рентгеновских лучей, частота всех мутаций возрастает. Некоторые участки хромосом называют “горячими точками” — там обновление генов идет особенно интенсивно в связи с необычайно высокой локальной частотой мутаций.

В-третьих, в любом хромосомном локусе независимо от того, является он горячей точкой или нет, мутации в одном направлении могут происходить с большей вероятностью, чем мутации в другом, противоположном направлении. Это приводит к возникновению феномена, называемого “мутационным давлением”, который может иметь эволюционные последствия. Например, даже если две формы молекулы гемоглобина, форма 1 и форма 2, неразличимы с точки зрения отбора, то есть переносят кислород одинаково эффективно, все равно мутации, превращающие форму 1 в форму 2, могут происходить чаще обратных мутаций из формы 2 в форму 1. В данном случае мутационное давление приведет к тому, что форма 2 будет встречаться чаще, чем форма 1. Мутационное давление в некотором локусе считается равным нулю, если количество мутаций в одном направлении в точности компенсируется обратными мутациями.

Итак, мы можем видеть, что вопрос, случайны мутации на самом деле или нет, не так уж банален. Ответ зависит от того, что именно мы подразумеваем под случайностью. Если вы называете мутации случайными, имея в виду, что на них не влияют внешние факторы, тогда ваша точка зрения опровергается рентгеновскими лучами. Если вы считаете, что “случайность мутаций” предполагает, будто все гены мутируют с равной вероятностью, то в этом случае доказательством вашей неправоты служат “горячие точки”. Если же под случайностью мутаций вы подразумеваете, что мутационное давление во всех локусах равняется нулю, то вы опять-таки неправы. Только если вы определите случайность как “отсутствие общей склонности к усовершенствованию организма”, мутации будут поистине случайными. Все три рассмотренные нами разновидности неслучайности бессильны сделать так, чтобы эволюция двигалась непременно в сторону развития адаптаций, а не в каком-то ином, “случайном” (с точки зрения функций) направлении. Существует и четвертая разновидность неслучайности, для которой это тоже справедливо, хотя и чуть-чуть менее очевидно. Стоит потратить на нее немного времени, поскольку она приводит в замешательство даже некоторых современных биологов.

Есть люди, для которых слово “случайный” несет своеобразный — и, на мой взгляд, довольно странный — смысл. Приведу высказывания двух противников дарвинизма (П. Сондерса и М.-У. Хо), отражающие их представления о том, как дарвинисты трактуют понятие “случайная мутация”. “Неодарвинистская концепция случайной изменчивости несет в себе колоссальное заблуждение, будто возможно все, что мы только можем себе представить”. “Все изменения считаются возможными и равновероятными (курсив мой. — Р. Д.)”. Отнюдь не придерживаясь таких взглядов, я затрудняюсь даже уяснить себе, какой смысл мог бы под ними скрываться. Что могла бы означать убежденность в том, будто “все” изменения происходят с равной вероятностью? Все изменения? Для того чтобы два или несколько событий можно было назвать “равновероятными”, они должны поддаваться четкому определению. Например, мы можем сказать, что головы и хвосты встречаются с одинаковой вероятностью, потому что головы и хвосты — это четко различающиеся явления. Но не “все возможные” происходящие с животными изменения относятся к дискретным явлениям такого типа. Рассмотрим два возможных события: удлинение коровьего хвоста на один дюйм и удлинение коровьего хвоста на два дюйма. Как нам быть — считать их различными и, соответственно, “равновероятными”? Или же это просто количественные вариации одного и того же явления?

Несомненно, перед нами выведена своего рода карикатура на дарвиниста, чьи представления о случайности доведены до абсурда, если не до полнейшей бессмыслицы. Мне потребовалось время, чтобы понять эту карикатуру, настолько она чужда образу мыслей дарвиниста, который я себе хорошо представляю. Но теперь я, кажется, разобрался в ней как следует и собираюсь описать ее здесь, ибо она поможет нам уяснить то, что вызывает значительную часть так называемой критики дарвинизма.

Изменчивость и отбор вместе движут эволюцию. Дарвинисты считают изменчивость случайной в том смысле, что она не направлена в сторону улучшений, а имеющуюся тенденцию к усовершенствованию объясняют действием отбора. Можно представить себе непрерывный спектр эволюционных учений — с дарвинизмом на одном конце и мутационизмом на другом. Крайние мутационисты думают, что отбор никакой роли в эволюции не играет. Направление эволюции определяется направлением возникающих мутаций. Возьмем, к примеру, увеличение головного мозга, произошедшее за последние несколько миллионов лет эволюции человека. Дарвинист сказал бы, что благодаря той изменчивости, которую мутации поставляют естественному отбору, возникали как особи с мозгом мельче среднего, так и особи с мозгом крупнее среднего, а отбор благоприятствовал мозговитым. Мутационист сказал бы, что тенденция в пользу более крупных мозгов возникла уже на уровне мутационной изменчивости, что отбора после предоставленных мутациями изменений не было (или он был не нужен) и что размер головного мозга увеличился из-за того, что мутации происходили преимущественно в сторону его увеличения. Если вкратце, то мысль такая: имелась эволюционная тенденция в направлении укрупнения мозга, причиной этой тенденции мог быть исключительно отбор (как полагают дарвинисты) или исключительно мутации (как полагают мутационисты). Но возможен и непрерывный спектр промежуточных взглядов — как если бы два возможных источника данной эволюционной тенденции пошли на взаимные уступки. Промежуточную точку зрения можно было бы сформулировать так: у мутаций имелась некоторая склонность к тому, чтобы с большей вероятностью вызывать увеличение головного мозга, а в популяции, выжившей после действия отбора, эта тенденция становилась еще более выраженной.

Признаки карикатурности появляются тогда, когда речь заходит о том, что же дарвинист подразумевает, говоря, будто в предоставляемой отбору мутационной изменчивости отсутствуют какие бы то ни было тенденции. Для меня как для настоящего, реально существующего дарвиниста это означает только лишь то, что у мутаций отсутствует систематическая склонность происходить в направлении усовершенствования приспособлений. Но для выдуманного, карикатурного дарвиниста это значит, что все изменения, какие только можно себе представить, “равновероятны”. Если оставить в стороне уже упоминавшуюся логическую невозможность существования подобных убеждений, то этот карикатурный дарвинист считает организм безгранично податливой глиной, с готовностью принимающей любую форму, какую только пожелает всемогущий отбор. Очень важно понимать, в чем различие между настоящим и карикатурным дарвинистами. Рассмотрим его на конкретном примере — на разнице между приспособлениями к полету у летучих мышей и у ангелов.

Ангелов всюду изображают с крыльями, растущими из спины, и с руками, свободными от перьев. При этом у летучих мышей, так же как у птиц и у птеродактилей, самостоятельные передние конечности отсутствуют. Передние лапы их предков были преобразованы в крылья и не могут использоваться (разве что чрезвычайно неуклюже) для какой-либо другой цели — например, для захватывания пищи. Теперь давайте послушаем беседу двух дарвинистов — реального и карикатурного.

РЕАЛЬНЫЙ. Хотел бы я знать, почему у летучих мышей не развились такие же крылья, как у ангелов. Ведь свободная пара передних конечностей могла бы им пригодиться. Грызуны то и дело используют свои передние лапы, чтобы брать пищу и подносить ее ко рту, а рукокрылые из-за отсутствия передних лап ужасно неповоротливы на твердой поверхности. Полагаю, дело может быть попросту в том, что не возникало необходимых мутаций. Мутантные предки летучих мышей с зачатками крыльев на спине никогда не появлялись, только и всего.

КАРИКАТУРНЫЙ. Чепуха! Главное — отбор! Если у летучих мышей нет таких крыльев, как у ангелов, это означает только одно: отбор не благоприятствовал крыльям как у ангелов. Мутантные летучие мыши с торчащими посреди спины зачатками крыльев наверняка появлялись, но были отсеяны естественным отбором.

РЕАЛЬНЫЙ. Что ж, я готов согласиться с тем, что отбор мог им не благоприятствовать, даже если бы они возникли. Например, они могли бы увеличивать общую массу тела животного, а избыточный вес — это слишком большая роскошь для любого летательного аппарата. Но вы ведь, разумеется, не считаете, будто все, чему в принципе мог бы благоприятствовать отбор, непременно преподносится ему на блюдечке в виде нужных мутаций?

КАРИКАТУРНЫЙ. Конечно же, считаю. Главное — отбор! Мутации случайны.

РЕАЛЬНЫЙ. Э-э-э… Да, мутации случайны, но только лишь в том смысле, что они не могут заглядывать в будущее и планировать то, что могло бы оказаться полезным для животного. Это не означает, будто возможно абсолютно все что угодно. Как по-вашему, почему ни одно животное не извергает огонь из ноздрей подобно дракону? Разве это не пригодилось бы для поимки добычи и для ее приготовления?

КАРИКАТУРНЫЙ. Все очень просто. Главное — отбор. Животные не дышат огнем, поскольку им это невыгодно. Огнедышащие мутанты элиминировались естественным отбором. Возможно, из-за чрезмерной энергоемкости процесса.

РЕАЛЬНЫЙ. Не думаю, что огнедышащие мутанты когда-либо существовали. А если бы таковые и возникли, то, вероятно, они были бы подвержены смертельной опасности сжечь самих себя.

КАРИКАТУРНЫЙ. Глупости! Если бы трудность была только в этом, отбор поддержал бы эволюцию ноздрей с асбестовым покрытием.

РЕАЛЬНЫЙ. Я не верю, что когда-либо возникала мутация, производящая ноздри с асбестовым покрытием. Думаю, что мутантные животные могут секретировать асбест не более, чем мутантные коровы — прыгать через луну.

КАРИКАТУРНЫЙ. Любой мутант, прыгающий через луну, был бы незамедлительно элиминирован естественным отбором. Там, к вашему сведению, кислорода нет.

РЕАЛЬНЫЙ. Удивляюсь, как это вы до сих пор не предположили существования мутантных коров в генетически обусловленных скафандрах и кислородных масках.

КАРИКАТУРНЫЙ. Справедливо! Полагаю, объяснение тут состоит в том, что коровам попросту невыгодно прыгать через луну. Не стоит забывать об энергетических затратах, необходимых для достижения второй космической скорости.

РЕАЛЬНЫЙ. Какая нелепость!

КАРИКАТУРНЫЙ. Вы, очевидно, ненастоящий дарвинист. Кто же вы — тайный мутационист?

РЕАЛЬНЫЙ. Если вы так думаете, вам надо познакомиться с подлинным мутационистом.

МУТАЦИОНИСТ. У вас тут дарвинистский междусобойчик или можно присоединиться? Вы оба заблуждаетесь, придавая слишком большое значение отбору. Все, на что способен отбор, — это устранять серьезные уродства и отклонения. Он не способен к подлинному созиданию. Вернемся к вашему примеру с эволюцией крыльев у летучих мышей. В действительности дело было так. В некоторой популяции наземных животных стали происходить мутации, удлиняющие пальцы и формирующие между ними кожные перепонки. Из поколения в поколение эти мутации становились все более часто встречающимися, пока наконец вся популяция не обзавелась крыльями. Отбор к этому никакого отношения не имеет. Возникновение крыльев у летучих мышей неизбежно вытекало из конституции их предков.

РЕАЛЬНЫЙ и КАРИКАТУРНЫЙ дарвинисты (дружно). Какой ужасающий мистицизм! Возвращайся обратно в свой девятнадцатый век!

Надеюсь, с моей стороны не будет излишней самоуверенностью предположить, что читатель не разделяет точек зрения ни Мутациониста, ни Карикатурного Дарвиниста. Я исхожу из того, что читатель, так же как и я сам, согласен с Реальным Дарвинистом. Таких карикатурных дарвинистов в действительности не существует. К сожалению, некоторые думают, что они существуют и что, не соглашаясь с этой карикатурой, они не соглашаются и с дарвинизмом как таковым. В биологии есть направление, представители которого взяли манеру говорить что-то вроде следующего. Проблема дарвинизма в том, что он пренебрегает теми ограничениями, которые налагает эмбриология. Дарвинисты (вот тут-то и начинается карикатура) полагают, что если отбор готов поддержать какое угодно мыслимое и немыслимое эволюционное преобразование, то необходимая для этого мутационная изменчивость непременно найдется. Мутации происходят в любом направлении с равной вероятностью. Только отбор направляет эволюцию.

Однако всякий реально существующий дарвинист согласится с тем, что, хотя любой ген на любой из хромосом может мутировать в любой момент, последствия мутаций для организма жестко лимитированы эмбриологическими процессами. Даже если бы я когда-нибудь в этом сомневался (чего не было), мои сомнения были бы быстро развеяны компьютерной моделью с биоморфами. Невозможно просто так постулировать “мутацию вырастания крыльев посреди спины”. Эволюция крыльев, так же как и всего прочего, возможна только в том случае, если процессы развития организма позволяют ей осуществиться. Ничто не может взять и “вырасти” на ровном месте. Все возникает в ходе эмбрионального развития. Лишь немногое из того, что теоретически могло бы возникнуть, позволено существующими реалиями эмбриологии. Передние лапы развиваются таким образом, что мутации могут увеличивать длину пальцев и формировать кожные перепонки между ними. Но в эмбриональном развитии спины вполне может не быть ничего, что позволяло бы отрастить крылья как у ангела. Гены могут мутировать хоть до потери пульса, но ни у какого млекопитающего все равно не появится ангельских крыльев, если эмбриология млекопитающих не допускает возможности подобных изменений.

Ну а покуда нам не известны все подробности того, как развиваются зародыши, имеется и простор для разногласий насчет возможности тех или иных воображаемых мутаций. Могло бы оказаться, например, что эмбриология млекопитающих никоим образом не препятствует появлению крыльев как у ангелов и что в данном случае карикатурный дарвинист был прав, предполагая, что зачатки ангельских крыльев появлялись, но не нашли поддержки со стороны отбора. А может быть, узнав о развитии больше, мы обнаружим, что крылья как у ангелов всегда были из разряда неосуществимого, и потому у естественного отбора просто не было шанса благоприятствовать им. Для полноты картины следует сказать, что есть и третья возможность — что эмбриология никогда не допускала возникновения ангельских крыльев, а отбор никогда не благоприятствовал бы им, даже если бы они возникли. Но в одном можно быть уверенными твердо: игнорировать ограничения, накладываемые эмбриологией на эволюцию, мы не вправе. Все серьезные дарвинисты единодушны в этом мнении, хотя иногда их и изображают несогласными с ним. Выходит, что люди, кричащие об “эмбриологических ограничениях” как о доводе против дарвинизма, путают дарвинизм с вышеприведенной карикатурой на него.

Начали мы с разговора о том, что же именно принято иметь в виду, называя мутации “случайными”. Я перечислил три возможных значения этого слова, для которых мутации неслучайны: мутации вызываются рентгеновским излучением и т. п., частота мутаций у каждого гена своя, мутации и обратные им мутации происходят с различной вероятностью. Теперь мы можем добавить, что мутации неслучайны и еще в одном, четвертом смысле: они способны вносить изменения только в уже существующие процессы эмбрионального развития. Они не могут создать из воздуха любое мыслимое преобразование, которому естественный отбор благоприятствовал бы. Изменчивость, попадающая на сито отбора, должна пройти через прокрустово ложе той эмбриологии, какая имеется на данный момент.

Существует и пятое значение слова “случайный”, в котором мутации могли бы быть неслучайными. Мы можем представить себе (и не более того) такие мутации, которые систематически направлены в сторону улучшения приспособленности организма к жизни. Но, хотя представить-то это мы можем, никто еще не сумел даже примерно предположить, каким способом подобная тенденция могла бы осуществляться. Настоящие, реально существующие дарвинисты считают мутации случайными только в этом пятом, “мутационистском” отношении. Мутации не бывают систематически направленными в сторону усовершенствования адаптаций, и никакие механизмы, которые могли бы сделать мутации неслучайными в этом пятом смысле слова, нам, мягко говоря, не известны. С точки зрения приспособительной выгоды мутации случайны, хотя во всех остальных отношениях они случайными и не являются. В неслучайных и полезных направлениях эволюцию ведет отбор и только отбор. Мутационизм не просто оказался на поверку ошибочен. Он никогда и не мог быть правдой. Он в принципе не способен объяснять эволюцию усовершенствований. Мутационизм, как и ламаркизм, — это не опровергнутый соперник дарвинизма. Он ему просто не соперник.

То же самое касается и еще одного мнимого соперника дарвинизма — теории под странным названием “молекулярный драйв”, которую отстаивает кембриджский генетик Гэбриел Довер. (Все на свете состоит из молекул, так что не очень ясно, почему гипотетический процесс, придуманный Довером, более заслуживает называться “молекулярным”, нежели любой другой эволюционный механизм; это напоминает мне одного моего знакомого, который жаловался на “гастрит желудка” и гордился своим “интеллектуальным умом”). Как мы уже видели, Мотоо Кимура и другие сторонники теории нейтрализма не выдвигают необоснованных претензий. Они не строят иллюзий, будто случайный генный дрейф может соперничать с естественным отбором в качестве альтернативного объяснения приспособительной эволюции. Они отдают себе отчет в том, что только естественный отбор может направлять эволюцию в сторону адаптаций. Они утверждают всего-навсего, что многие эволюционные изменения (как они видятся молекулярным генетикам) — не адаптации. Довер для своей теории такими скромными заявлениями не ограничивается. Он полагает, что может объяснить всю эволюцию, не прибегая к естественному отбору, хотя и великодушно признает, что в теории естественного отбора тоже может быть доля истины.

На протяжении всей нашей книги мы чуть что первым делом обращались к примеру с глазом, хотя глаз — это, конечно же, не более чем типичный представитель множества тех разнообразных органов, которые слишком сложно устроены и хорошо отлажены, чтобы возникнуть случайно. Из раза в раз я приводил доводы в пользу того, что только естественный отбор может дать правдоподобное и даже убедительное объяснение человеческому глазу и прочим органам чрезвычайного совершенства и сложности. На наше счастье, Довер решил открыто бросить вызов и объяснить эволюцию глаза по-своему. Допустим, сказал он, что для возникновения глаза из ничего требуется 1 тыс. эволюционных шагов. Иными словами, чтобы участок гладкой кожи превратить в глаз, необходимо произвести 1 тыс. генетических изменений. Я считаю, что для удобства дискуссии это допущение можно считать приемлемым. На языке Страны биоморф оно означает, что безглазое животное и животное с глазами находятся в 1 тыс. генетических шагов друг от друга.

Так как же мы собираемся объяснить тот факт, что в ходе эволюции был сделан именно нужный набор из 1 тыс. шагов, в результате чего появился всем нам хорошо известный глаз? Объяснение с естественным отбором мы уже знаем. В упрощенной до предела форме оно выглядит так. На каждом из этой 1 тыс. шагов возникали мутации, дававшие некоторое количество альтернативных вариантов, только один из которых сохранялся, потому что именно он способствовал выживанию. Тысяча шагов эволюции — это 1 тыс. точек, в которых был сделан выбор удачного варианта. Прочие варианты в большинстве случаев были гибельными. Современный глаз во всей своей приспособительной сложности является результатом 1 тыс. удачных актов неосознанного “выбора”. Вид пробирался своей особой тропинкой через лабиринт всех имевшихся возможностей. На этом пути была 1 тыс. точек ветвления, и каждый раз выжившими оказывались те, кому случайно доводилось повернуть в сторону улучшенного зрения. Вся обочина усеяна трупами неудачников, которых угораздило свернуть не туда на какой-либо из 1 тыс. развилок. Итак, глаз, каким мы его знаем, возник благодаря 1 тыс. случаев удачного “выбора”, следовавших друг за другом.

Это был один из способов рассказать, каким образом естественный отбор объясняет возникновение глаза за 1 тыс. эволюционных шагов. А что за объяснение предлагает Довер? В сущности, он утверждает, что выбор, делавшийся на каждом этапе из тысячи, не важен — задним числом животные нашли бы применение любому возникшему у них органу. Каждый шаг данного эволюционного пути был, по мнению Довера, случаен. Шаг 1, например, состоял в том, что среди особей вида распространилась некая случайная мутация. А поскольку новый признак был случайным с функциональной точки зрения, то выживанию животных он никак не способствовал. Таким образом, животные были вынуждены сами искать себе по свету новое местообитание и новый образ жизни, которые позволили бы использовать этот признак, навязанный им волей случая. Найдя условия, подходившие для случайной части их тела, они жили там в течение какого-то времени, пока новая случайная мутация не возникла и не распространилась внутри вида. Тогда нужно было снова сниматься с насиженных мест в поисках очередного пристанища или очередного образа жизни, совместимого с новым случайно приобретенным признаком. Как только подходящие условия нашлись, шаг 2 был завершен. Распространение новой случайной мутации ознаменовало начало шага 3… И так далее вплоть до тысячного шага, по окончании которого получился полностью сформированный глаз. Довер обращает наше внимание на то, что человеческий глаз улавливает только свет так называемого видимого спектра, а инфракрасные лучи не воспринимает. Однако если бы благодаря случайным процессам у нас возникли глаза, чувствительные к инфракрасному излучению, то, можно не сомневаться, мы нашли бы им достойное применение и пришли бы к такому образу жизни, при котором это качество использовалось бы на полную катушку.

На первый взгляд, данная теория обладает неким привлекательным правдоподобием, но только на самый первый и беглый взгляд. Привлекает в ней то, с какой ловкостью она развернула понятие естественного отбора на 180°. В своем простейшем виде теория естественного отбора предполагает, что это окружающие условия навязываются видам, а выживают те генетические варианты, которые оказываются лучше приспособленными. Окружающая среда — это данность, а вид эволюционирует, чтобы соответствовать ей. Теория Довера все переворачивает с ног на голову. Здесь сама природа видов оказалась “навязана” им превратностями мутационного процесса, а также другими факторами внутренней генетической среды, являющимися предметом научных интересов самого Довера. Вид выбирает из имеющегося разнообразия жизненных условий те, которые лучше всего подходят к случайно доставшимся ему свойствам.

Однако привлекательная симметричность этой теории по отношению к теории естественного отбора в самом деле поверхностна. Утопизм идеи Довера предстает во всей своей сказочной красе, стоит только взглянуть на нее с точки зрения арифметики. Суть доверовской концепции заключается в том, что направление, взятое видом на каждом из 1 тыс. пройденных шагов, не играло никакой роли. Всякое возникавшее новшество было в функциональном смысле случайным, а уж затем виду приходилось искать для себя подходящую среду обитания. Подразумевается, что она должна была найтись независимо от того, в какую сторону вид сворачивал на каждой из развилок своего пути. Теперь давайте подумаем о том, существование какого количества возможных окружающих сред нам придется для этого постулировать. Была 1 тыс. точек ветвления. Сделаем самое скромное предположение, что каждый раз дорога разветвлялась на две (а не три и не на 18). Тогда для того, чтобы предложенная Довером схема смогла работать, общее число реально существующих и пригодных для жизни сред обитания должно составлять 2 в тысячной степени (в первой точке тропинка разветвляется на две, каждая из которых затем тоже раздваивается, так что всего получается четыре — они тоже ветвятся, в результате чего их становится уже 8, затем 16, 32, 64… и так далее вплоть до 2^1000). Это число можно представить как единицу с 301 нулем, что неизмеримо больше суммарного количества атомов во вселенной.

Доверовский механизм, якобы альтернативный естественному отбору, никогда не смог бы ничего создать — не то что за миллион лет, но даже за срок, в миллион раз превышающий возраст Вселенной. И даже для миллиона вселенных, каждая из которых существовала бы в миллион раз дольше, чем наша, результат был бы тем же. Обратите внимание, что этот вывод никак принципиально не пострадает, если мы изменим первоначальное допущение Довера об 1 тыс. эволюционных шагов, необходимых для возникновения глаза. Даже уменьшив их число до 100 — что, скорее всего, неоправданно мало, — мы все равно вынуждены будем заключить, что количество пригодных для жизни сред обитания, которые должны ждать своего часа, чтобы быть заселенными в зависимости от того, какой случайный поворот предпримет эволюция вида, превышает миллион миллионов миллионов миллионов миллионов. Это меньше, чем мы насчитали в предыдущий раз, но все равно это означает, что почти каждая из заранее заготовленных доверовских “сред обитания” должна состоять менее чем из одного атома.

Имеет смысл объяснить, почему теория естественного отбора может при этом не опасаться симметричного разноса, основанного на аргументации, апеллирующей к большим числам. В главе 3 мы представляли себе всех теоретически возможных и реально существующих животных расположившимися на своих местах в гигантском гиперпространстве. Здесь мы делаем примерно то же самое, только в упрощенной форме: в каждой точке эволюционная траектория дает два ответвления вместо 18. Таким образом, все животные, какие в принципе могли бы возникнуть за 1 тыс. эволюционных шагов, сидят на сучьях огромного ветвистого дерева, общее количество ветвей которого равняется единице с 301 нулем. Любую эволюционную историю, происходившую в действительности, можно представить в виде некоего конкретного маршрута по ветвям этого дерева. Только очень немногие из возможных эволюционных маршрутов были пройдены на самом деле. Бóльшая же часть “дерева всех возможных животных” скрыта во мраке небытия. Кое-какие траектории, однако, светятся на этом темном дереве подобно электрическим гирляндам. Это те эволюционные истории, которые имели место в действительности, и, как бы они ни были многочисленны, доля занимаемых ими ветвей бесконечно мала на общем фоне. Естественный отбор представляет собой процесс, способный отыскивать дорогу сквозь чащу ветвей “дерева всех возможных животных” и выбирать именно те редкие маршруты, которые ведут к жизнеспособности. Теория естественного отбора неуязвима для той аргументации, основанной на больших числах, с помощью которой я атаковал теорию Довера, потому что самая сущность теории естественного отбора заключается в обрубании большей части ветвей. Этим, собственно, естественный отбор и занимается. Он пробирается, шаг за шагом, сквозь “дерево всех возможных животных”, стараясь избегать бесплодных сучков — то есть организмов с глазами на ступнях и т. п., появление которых теория Довера с ее своеобразной, вывернутой наизнанку логикой поневоле вынуждена допускать.

Мы обсудили все предполагаемые альтернативы дарвиновскому отбору за исключением одной, самой старой. Речь идет о той теории, будто жизнь была создана (либо же эволюция была направляема) разумным создателем. Опровергать любую конкретную версию этой теории — скажем, ту, которая изложена в книге Бытия (или их там было две?), — все равно что бить лежачего. Едва ли не у каждого народа был свой собственный миф о сотворении мира — так, библейский вариант был принят в одном племени ближневосточных пастухов, и у него не больше привилегий, чем у верований другого племени, уже из Западной Африки, считающего, что мир был создан из муравьиных экскрементов. Все эти мифы роднит между собой то, что в их основе лежит осознанное намерение некоего сверхъестественного существа.

На первый взгляд, следует провести четкую границу между “однократным сотворением” и “направляемой эволюцией”. Сегодня все хоть сколько-нибудь искушенные богословы уже отказались от веры в однократное сотворение. Доказательства в пользу того, что какая-никакая эволюция была, стали слишком уж непреодолимыми. Однако многие теологи, называющие себя эволюционистами, например епископ Бирмингемский, которого мы уже цитировали в главе 2, пропускают Бога с потайного хода, позволяя ему исполнять роль наблюдателя, следящего за течением эволюции и либо оказывающего влияние на ее ключевые моменты (особенно, разумеется, на ключевые моменты эволюции человека), либо вмешивающегося даже в каждодневные события и вносящего тем самым свой вклад в эволюционные преобразования.

У нас нет возможности опровергнуть такие верования, особенно если они предполагают, будто Бог позаботился о том, чтобы его вмешательство выглядело ровно так, как мы представляем себе эволюцию путем естественного отбора. Все, что мы можем сказать по поводу подобных убеждений, — это то, что, во-первых, они избыточны, а во-вторых, они исходят из существования того явления, которое нам больше всего хотелось бы объяснить. Речь идет об организованной сложности. Теория эволюции только потому и хороша, что она может объяснить возникновение упорядоченной сложности из первозданной простоты.

Если мы принимаем без доказательств существование божества, способного создать весь сложно устроенный мир — неважно, за одно мгновение или управляя процессом эволюции, — то это божество само по себе уже должно быть необычайно сложным. Креационист — будь то пустомеля-проповедник или образованный епископ — просто-напросто исходит из того, что поразительный разум и необычайная сложность существуют изначально. Но раз мы можем позволить себе роскошь постулировать существование организованной сложности, не предлагая для нее никакого объяснения, то почему бы нам тогда не упростить себе задачу и не принять сразу как данность ту жизнь, что нам известна?! Короче говоря, божественное сотворение мира — как одномоментное, так и в форме “направляемой эволюции” — пополняет собой список тех теорий, которые мы рассматривали в этой главе. Все они на первый взгляд производят поверхностное впечатление альтернатив, противопоставляемых дарвинизму и поддающихся проверке фактами. При более внимательном рассмотрении оказывается, однако, что эти теории дарвинизму вовсе не соперницы. Эволюция путем накапливающего естественного отбора — единственная из известных нам теорий, в принципе способная объяснить существование организованной сложности. Даже если бы факты говорили против нее, это все равно была бы лучшая теория из имеющихся! В действительности же факты ее поддерживают. Но это другая история.

Давайте подводить итоги. Самая суть такого явления, как жизнь, сводится к грандиозной по своему масштабу статистической невероятности, и потому это явление можно объяснять чем угодно, но только не случайностью. Истинное объяснение существования жизни должно быть воплощенной противоположностью случая. Именно такой противоположностью является неслучайное выживание, если понимать его правильно. Если же понимать его неправильно, то неслучайное выживание будет не антитезой случайности, а случайностью как таковой. Между двумя этими крайностями существует непрерывный континуум промежуточных вариантов, и это тот же самый континуум, который ведет от одноступенчатого отбора к накапливающему отбору. Одноступенчатый отбор — это не более чем синоним “случайного стечения обстоятельств”. Его-то я и имел в виду под неправильно понятым неслучайным выживанием. А накапливающий отбор, действующий медленно и постепенно, способен объяснить существование сложных живых устройств. И это единственное удобоваримое объяснение, которое когда-либо выдвигалось.

На протяжении всей этой книги мы говорили о случайности и о том, что вероятность спонтанного возникновения порядка, сложности и кажущейся продуманности ничтожно, исчезающе мала. Мы искали способ укротить случай, вырвать ему клыки. “Неприрученная”, чистая, голая случайность означала бы возникновение упорядоченной сложности из ничего за один присест. Если бы никаких глаз не было вообще и вдруг за единственное поколение появился бы полностью оформленный, целостный и совершенный орган зрения, вот тогда это была бы неукрощенная случайность. Такое в принципе возможно, но шансы столь малы, что нам пришлось бы до скончания веков писать нули после запятой. То же самое касается и вероятности самопроизвольного возникновения любых полностью оформленных, целостных и совершенных существ — в том числе и богов (не вижу никакой возможности сделать для них исключение).

“Укротить” случайность — это значит разложить самое невероятное на более вероятные компоненты и выстроить их в определенной последовательности. Сколь бы невероятным ни было резкое превращение X в Y, всегда можно представить себе между ними ряд промежуточных вариантов, изменяющихся с практически не заметной глазу постепенностью. Пусть крупномасштабное преобразование будет сколь угодно невероятным, менее крупные изменения будут и менее невероятными. А если у нас есть достаточно большой ряд достаточно плавно меняющихся промежуточных ступеней, то мы можем превратить что угодно во что угодно другое, не призывая на помощь астрономические причины невероятности. Такое превращение возможно только при условии, что времени на прохождение всех промежуточных этапов будет достаточно, а также при наличии механизма, двигающего каждый шаг в определенном направлении, иначе наша последовательность шагов выльется в бесконечное хаотичное блуждание.

Дарвинистское мировоззрение претендует на соответствие обоим этим требованиям и утверждает, что медленный, постепенный накапливающий естественный отбор является окончательным объяснением нашего с вами существования. Те разновидности эволюционной теории, которые отрицают градуализм или основополагающую роль естественного отбора, могут быть верными в некоторых особых случаях. Но вся правда не может ограничиваться только ими, потому что они убирают из эволюционной теории самую суть — то, что наделяет ее способностью преодолевать астрономические значения невероятности и объяснять явные чудеса.

Список литературы

1. Alberts, B., Bray, D., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Watson, J. D. (1983) Molecular Biology of the Cell. New York: Garland.

2. Anderson, D. M. (1981) Role of interfacial water and water in thin films in the origin of life. In J. Billingham (ed.) Life in the Universe. Cambridge, Mass: MIT Press.

3. Andersson, M. (1982) Female choice selects for extremetail length in awidow bird. Nature, 299: 818–20.

4. Arnold, S. J. (1983) Sexual selection: the interface of theory andempiricism. In P. P. G. Bateson (ed.), Mate Choice. Р. 67–107. Cambridge: Cambridge University Press.

5. 5. Asimov, I. (1957) Only a Trillion. London: Abelard-Schuman.

6. Asimov, I. (1980) Extraterrestrial Civilizations. London: Pan.

7. Asimov, I. (1981) In the Beginning. London: New English Library.

8. Atkins, P. W. (1981) The Creation. Oxford: W. H. Freeman.

9. Attenborough, D. (1980) Life on Earth. London: Reader’s Digest, Collins & BBC.

10. Barker, E. (1985) Let there be light: scientific creationism in the twentieth centur y. In J. R. Durant (ed.) Darwinism and Divinit. Р. 189–204. Oxford: Basil Blackwell.

11. Bowler, P. J. (1984) Evolution: the history of an idea. Berkeley: University of California Press.

12. Bowles, K. L. (1977) Problem-Solving using Pascal. Berlin: Springer-Verlag.

13. Cairns-Smith, A. G. (1982) Genetic Takeover. Cambridge: Cambridge University Press.

14. Cairns-Smith, A. G. (1985) Seven Clues to the Origin of Life. Cambridge: Cambridge University Press.

15. Cavalli-Sforza, L. & Feldman, M. (I981) Cultural Transmission and Evolution. Princeton, N. J.: Princeton University Press.

16. Cott, H. B. (1940) Adaptive Coloration in Animals. London: Methuen.

17. Crick, F. (1981) Life Itself. London: Macdonald.

18. Darwin, C. (1859) The Origin of Species. Reprinted. London: Penguin.

19. Dawkins, M. S. (1986) Unravelling Animal Behaviour. London: Longman.

20. Dawkins, R. (1976) The Selfish Gene. Oxford: Oxford University Press.

21. Dawkins, R. (1982) The Extended Phenotype. Oxford: Oxford University Press.

22. Dawkins, R. (1982) Universal Darwinism. In D. S. Bendall (ed.) Evolution from Molecules to Men. Р. 403–425. Cambridge: Cambridge University Press.

23. Dawkins, R. & Krebs, J. R. (1979) Arms races between and within Species. Proceedings of the Royal Society of London, B, 205: 489–511.

24. Douglas, A. M. (1986) Tigers in Western Australia. New Scientist, 110 (1505): 44–47.

25. Dover, G. A. (1984) Improbable adaptations and Maynard Smith’s dilemma. Unpublished manuscript, and two public lectures. Oxford, 1984.

26. Dyson, F. (1985) Origins of Life. Cambridge: Cambridge University Press.

27. Eigen, M., Gardiner, W., Schuster, P. & Winkler-Oswatitsch. (1981) The origin of genetic information. Scientific American, 244 (4): 88–118.

28. Eisner, T. (1982) Spray aiming in bombardier beetles: jet deflection by the Coander Effect. Science, 215: 83–85.

29. Eldredge, N. (1985) Time Frames: the rethinking of Darwinian evolution and the theory of punctuated equilibria. New York: Simon&Schuster (в этом издании также приводится оригинальная статья Элдриджа и Гульда, где впервые была изложена теория прерывистого равновесия).

30. Eldredge, N. (1985) Unfinished Synthesis: biological hierarchies and modern evolutionary thought. New York: Oxford University Press.

31. Fisher, R. A. (1930) The Genetical Theory of Natural Selection. Oxford: Clarendon Press. 2nd edn paperback. New York: Dover Publications.

32. Gillespie, N. C. (1979) Charles Darwin and the Problem of Creation. Chicago: University of Chicago Press.

33. Goldschmidt, R. B. (1945) Mimetic polymorphism, a controversial chapter of Darwinism. Quarterly Review of Biology, 20: 147–164 and 205–230.

34. Gould, S. J. (1980) The Panda’s Thumb. New York: W. W. Norton.

35. Gould, S. J. (1980) Is a new and general theory of evolution emerging? Paleobiology, 6: 119–130.

36. Gould, S. I. (1982) The meaning of punctuated equilibrium, and its role in validating a hierarchical approach to macroevolution.

In R. Milkman (ed.) Perspectives on Evolution. Р. 83–104. Sunderland, Mass: Sinauer.

37. Gribbin, J. &. Cherfas, J. (1982) The Monkey Puzzle. London: Bodley Head.

38. Griffin, D. R. (1958) Listening in the Dark. New Haven: Yale University Press.

39. Hallam, A. (1973) A Revolution m the Earth Sciences. Oxford: Oxford University Press.

40. Hamilton, W. D. & Zuk, M. (1982) Heritable true fitness and bright birds: a role for parasites? Science, 218: 384–387.

41. Hitching, F. (1982) The Neck of the Giraffe, or Where Darwin Went Wrong. London: Pan.

42. Ho, M-W. & Saunders, P. (1984) Beyond Neo-Darwinism. London: Academic Press.

43. Hoyle, F. & Wickramasinghe, N. C. (1981) Evolution from Space. London: J. M. Dent.

44. Hull, D. L. (1973) Darwin and his Critics. Chicago: Chicago University Press.

45. Jacob, F. (1982) The Possible and the Actual. New York: Pantheon.

46. Jerison, H. J. (1985) Issues in brain evolution. In R. Dawkins & M. Ridley (eds) Oxford Surveys in Evolutionary Biology, 2:102–134.

47. Kimura, M. (1982) The Neutral Theory of Molecular Evolution. Cambridge: Cambridge University Press.

48. Kitchen P. (1983) Abusing Science: the case against creationism. Milton Keynes: Open University Press.

49. Land, M. F. (1980) Optics and vision in invertebrates. In H. Autrum (ed.) Handbook of Sensory Physiolog y. Р. 471–592. Berlin: Springer.

50. Lande, R. (1980) Sexual dimorphism, sexual selection, and adaptation in polygenic characters. Evolution, 34: 292–305.

51. Lande, R. (1981) Models of speciation by sexual selection of polygenic traits. Proceedings of the National Academy of Sciences, 78: 3721–3725.

52. Leigh, E. G. (1977) How does selection reconcile individual advantage with the good of the group? Proceedings of the National Academy of Sciences, 74: 4542–4546.

53. Lewontin, R. C. & Levins, R. (1976) The Problem of Lysenkoism. In H. &. S. Rose (eds) The Radicalization of Science. London: Macmillan.

54. Mackie, J. L. (1982) The Miracle of Theism. Oxford: Clarendon Press.

55. Margulis, L. (1981) Symbiosis in Cell Evolution. San Francisco: W. H. Freeman.

56. Maynard Smith, J. (1983) Current controversies in evolutionary biolog y. In M. Grene (ed.) Dimensions of Darwinism. Р. 273–286. Cambridge: Cambridge University Press.

57. Maynard Smith, J. (1986) The Problems of Biology. Oxford: Oxford University Press.

58. Maynard Smith, J. et al. (1985) Developmental constraints and evolution. Quarterly Review of Biology, 60: 265–287.

59. Mayr, E. (1963) Animal Species and Evolution. Cambridge, Mass: Harvard University Press.

60. Mayr, E. (1969) Principles of Systematic Zoology. New York: McGraw-Hill.

61. Mayr, E. (1982) The Growth of Biological Thought. Cambridge, Mass: Harvard University Press.

62. Monod, J. (1972) Chance and Necessity. London: Fontana.

63. Montefiore, H. (1985) The Probability of God. London: SCM Press.

64. Morrison, P., Morrison, P., Eames, C. & Eames, R. (1982) Powers of Ten. New York: Scientific American.

65. Nagel, T. (1974) What is it like to be a bat? Philosophical Review, reprinted in D. R. Hofstadter & D. C. Dennett (eds). The Mind’s I. Р. 391–403. Brighton: Harvester Press.

66. Nelkin, D. (1976) The science textbook controversies. Scientific American 234 (4): 33–39.

67. Nelson, G. & Platnick, N. I. (1984) Systematics and evolution, in M.-W. Ho & P. Saunders (eds) Beyond Neo-Darwinism. London: Academic Press.

68. O’Donald, P. (1983) Sexual selection by female choice.

In P. P. G. Bateson (ed.) Mate Choice. Р. 53–66. Cambridge: Cambridge University Press.

69. Orgel, L. E. (1973) The Origins of Life. New York: Wiley.

70. Orgel, L. E. (1979) Selection in vitro. Proceedings of the Royal Society of London, B, 205: 435–442.

71. Paley, W. (1828) Natural Theology, 2nd edn. Oxford: J. Vincent.

72. Penney, D., Foulds, L. R. & Hendy, M. D. (1982) Testing the theory of evolution by comparing phylogenetic trees constructed from five different protein sequences. Nature, 297: 197–200.

73. Ridley, M. (1982) Coadaptation and the inadequacy of natural selection. British Journal for the History of Science, 15: 45–68.

74. Ridley, M. (1986) The Problems of Evolution. Oxford: Oxford University Press.

75. Ridley, M. (1986) Evolution and Classification: the reformation of cladism. London: Longman.

76. Ruse, M. (1982) Darwinism Defended. London: Addison-Wesley.

77. Sales, G. & Pye, D. (1974) Ultrasonic Communication by Animals. London: Chapman & Hall.

78. Simpson, G. G. (1980) Splendid Isolation. New Haven: Yale University Press.

79. Singer, P. (1976) Animal Liberation. London: Cape.

80. Smith, J. L. B. (1956) Old Fourlegs: the story of the Coelacanth. London: Longmans, Green.

81. Sneath, P. H. A. & Sokal, R. R. (1973) Numerical Taxonomy. San Francisco: W. H. Freeman.

82. Spiegelman, S. (1967) An in vitro analysis of a replicating molecule. American Scientist, 55: 63–68.

83. Stebbins, G. L. (1982) Darwin to DNA, Molecules to Humanity. San Francisco: W. H. Freeman.

84. Thompson, S. P. (1910) Calculus Made Easy. London: Macmillan.

85. Trivers, R. L. (1985) Social Evolution. Menlo Park: Benjamin-Cummings.

86. Turner, J. R. G. (1983) ‘The hypothesis that explains mimetic resemblance explains evolution’: the gradualist-saltationist schism. In M. Grene (ed.) Dimensions of Darwinism. Р. 129–169. Cambridge: Cambridge University Press.

87. Van Valen, L. (1973) A new evolutionary law. Evolutionary Theory, 1: 1–30.

88. Watson, J. D. (1976) Molecular Biology of the Gene. Menlo Park: Benjamin-Cummings.

89. Williams, G. C. (1966) Adaptation and Natural Selection. New Jersey: Princeton University Press.

90. Wilson, E. O. (1971) The Insect Societies. Cambridge, Mass: Harvard University Press.

91. Wilson, E. O. (1984) Biophilia. Cambridge, Mass: Harvard University Press.

92. Young, J. Z. (1950) The Life of Vertebrates. Oxford: Clarendon Press.

Предметно-именной указатель и ключ к списку литературы

Эта книга предназначена для того, чтобы ее читали от корки до корки. Она не является ни справочником, ни научным трактатом, на который можно было бы ссылаться. Многие пункты настоящего указателя могут иметь какой-либо смысл только для тех, кто уже прочел книгу и хочет отыскать в ней некий конкретный отрывок. В книгах, подобных этой, сноски нежелательны — они лишь раздражают и рассеивают внимание. Данный указатель помимо своей обычной функции выполняет и функцию сносок, будучи еще и ключом к библиографии. Числа в скобках соответствуют номерам книг или статей в списке литературы. Остальные числа — это номера страниц данной книги. Если какое-либо понятие появляется на нескольких следующих друг за другом страницах, тогда, как правило, указывается только номер первой из этих страниц или номер той страницы, где дается определение искомого понятия.

австралийская фауна 170 (78)

австралопитеки 342, 346

адресация, в компьютерной памяти и в генах 187–188

Азимов, А. 87 (5)

альтруизм 313 (20, 52)

амеба 184, 373–374

амниоты 258 (92)

аналогия с библиотекой 380, 386

аналогия с галечным пляжем 85

аналогия с машинистками 195–196, 198

аналогия с росинками 200

аналогия с термостатом 318

аналогия с усилителем 376

аналогия Фишера с микроскопом 307, 350 (31)

Андерсон, Д. М. 241 (2)

Андерссон, М. 322–325 (3)

Аргайл, Дж., герцог 372 (73)

архивы ДНК 191–192

— точность сохраняемой в них информации 193–194

Аткинс, П. У. 25, 46–47 (8)

Багдад, пешком в 82

бактерии 184, 204, 267

Бейтсон, У. 451 (цитируется в 22) белый медведь 79–80 (63)

Беннетт, Г. 80 (цитируется в 63)

бестселлеры 332

биоморфы 101, 350–351, 460

биохимические пути обмена веществ 259

бобр (21) 211–213

“Боинг-747”, случайно собранный 351 (43)

боковая передача генов 193

Британская энциклопедия 51, 184

бульон, первичный 228–229 (69)

Бытия книга 468 (7)

Вавилов, Н. И. 13, 433

Вайнберг, В. 182

Вален, Ли ван 278–279 (87)

Вегенер, А. 163 (39)

великая цепь бытия 387

вертикальная передача генов 192–194

взрывы, как аналогия 296

— неудачный опыт с гидрохиноном 143–144

видизм 390 (79)

видообразование 354–359, 364–367, 394 (59, 74)

виды

— как сущности 392–393 (30, 56, 74)

— отбор на их уровне 393–394 (21) вирус 204–209

власть, генов 202

— отдаленность последствий 210–212

вложенность 380, 386, 412

возникновение жизни 177–255 (13, 14, 17, 26, 27, 69)

волк и его сумчатый аналог 168–169

временны´е шкалы 247 (91)

выбор, совершаемый самкой 303

выгоды и затраты 61

газели 273–277, 281, 289–290

Галамбос, Р. 74 (38)

Гамильтон, У. Д.

— и теория родственного отбора 312–313 (20)

— о паразитах 321–322 (40)

гемоглобин 87–88, 197, 409 (5)

генеалогическое древо, астрономическое количество возможных вариантов 407 (37)

генная инженерия 127

Гентингтона хорея 453

гены

— женских предпочтений 306 (50, 51)

— избирательное включение в ходе развития 439

— как окружающая среда для других генов 257–258, 268–269 (21)

— компьютерных биоморф 99

— сотрудничающие друг с другом 260, 291, 371

гепард 272

гидрохинон, не взорвавший автора 143–144

гипосульфита кристаллы 232–234 (14)

гистоны 195, 197, 495

глаз

— в мире несбыточной утопии 463—464

— взаимодействие составных частей 133–134, 427 (41)

— на иллюстрации 49

— наглядный недочет 153

— пошаговая эволюция 129–130, 350

— “продуманность” 48 (71)

— упражнение и неупражнение 426 (22)

глина 231 (13, 14)

— “власть” 236

глобины 266 (1)

головной мозг, эволюция 286, 325, 342 (46)

Гольдшмидт, Р. 136, 139, 346 (33)

Гондвана 164 (39)

гонки вооружений 270 (21, 23)

— завершающиеся по экономическим причинам 289—290

— между самцами и самками 270, 280 (85)

— цикличные 322

горные породы эпохи динозавров, поддельные человеческие следы в них 433 (76)

градуализм 125, 335, 342

Графен, А. 25, 302, 321

Гриффин, Д. Р. 74 (38)

Гульд, С. Дж.

— “Большой палец панды” 150 (34)

— и прерывистое равновесие 343–377 (36)

— о насекомых, камуфлирующихся под экскременты 136 (цитируется в 41)

— о пятипроцентном зрении 135 (цитируется в 41)

— списывающий со счетов синтетическую теорию эволюции 377 (35)

— упоминается 410

Дарвин, Ч. 451 (11, 18, 32)

— и обращение к Личному Недоверию 78—79

— и пробелы в палеонтологической летописи 343–344, 359—360

— и пунктуалисты 336

— и сложные органы 150

— о мистических скачкбх 372—373

— о наследовании приобретенных признаков 429

— о половом отборе 303

— о понятии “вид” 352

— о стазисе 365

Дарвин, Э. 427

датировка ископаемых 339–340, 363

двигатель 42

дельфины, эхолокация 157–159

деревья, гонка вооружений в лесу 280–281

Дженкин, Ф. 180–182 (цитируется в 44)

Джерисон, Г. 287–289 (46)

дикобразы 385, 400–401

дискретное наследование 179–180 (57)

длиннохвостый бархатный ткач 304–398, 314, 320, 323 (3)

ДНК, информационные технологии 177–213 (1, 57, 88)

— аналогия с жестким диском компьютера 262—263

— как ПЗУ 185

— консервативность 195—196

— происхождение 216–217, 241—242

— эгоистичная 184 (20, 21)

Довер, Г. 463–467 (25)

Дойл, сэр Артур Конан 178

Докинз, Дж. Э. как генератор беспорядка 89

Долло закон 154

допплеровское смещение 65–69, 76

дрейф континентов 163 (39)

Дуглас, А. М. 169 (24)

дупликация генов 262, 265–266 (1, 88)

дураки, их математические способности 118–119 (84)

епископ Бирмингемский 78, 132, 468 (63)

жаба-повитуха 433

животные-враги 272–273

жизнь

— в кристаллах глины 239

— во вселенной 224–225, 252–253 (17)

— возникновение 215–255 (13, 14, 26, 69)

— уникальное свойство нашей планеты? 221–222

жираф 133, 143, 430

жуки-бомбардиры 143–144 (28)

Завета, ковчег 175

замысел

— и телеологическое доказательство 32–34 (71)

— определение 53

Заратустра, так говорил 108

звуковые помехи, создаваемые летучими мышами друг для друга 69–70

зеленая борода 313 (20, 21)

землеройки, видообразование 157, 356, 364

змеи

— происхождение яда 148–149, 236

— число позвонков 353

зрение, континуум дефектов 134–135

ива, фонтанирующая ДНК 177

Иезекииль 201

иерархия 416–421

изоляция, репродуктивная 357 (59)

иловая глобигерина 178

индивидуальное развитие 99, 258, 435 (57)

инженеры 53

интроны 263 (1)

информационные технологии 178

Иогансен, В. 451

ископаемые

— гены

— датировка 338

— пробелы в летописи 343–344 (29)

ископаемые животные, воссоздание путем селекции 127

исправление опечаток в ДНК 196, 199 (1)

исход из Египта, метафора 335

кальмар 127, 141–142, 157

камера-обскура 141–142

карикатура на дарвинистов 457–460

катаракта 134

катастроф теория 361

Кернс-Смит, А. Г. 229–254 (13, 14)

Кестлер, А. 78, 432–433

Кимура, М. 449, 463 (47)

киты, эхолокация 157–159 (77)

клада 384, 426

кладизм 383–384, 411–416 (75)

— трансформированный 377, 421

классификация 335–424 (60, 75, 81)

— кладистская 383, 412 (75)

— молекулярная 401, 408 (37, 72)

— нумерическая 415

— произвольность небиологических систем 382–383

— традиционная” 411—412

— уникальность биологической 384–403

коадаптация 257

коалы 396–397

кодовый замок 36–37

компакт-диски 235

компоненты, необходимые для возникновения жизни 201

компьютеры, объяснение принципа работы 44

— аналогия с жестким диском 262

— биоморфы

— игра в шахматы 116

— игры 111

— модели 113

— недооценивание возможностей 113, 244

— печатание Шекспира 89, 95, 108

— полезность 175

конвергенция, эволюционная 404–408 (92)

— у молекул РНК в пробирке 204–209 (27)

Коперник 377

королева, Черная 278, 280 (87)

Котт, Х. Б. 285 (16)

крапивник обыкновенный 325

креационизм 345, 360–361, 376, 421–423, 468 (10, 48, 66, 76)

— подмешиваемый к эволюции 372, 468

кристаллы 229

Кромвель, О. 342–343

крыло, половина крыла 147–148 (9, 41)

крылья ангелов 457

кузнецы 430

кукушка 82

Лавразия 164 (39)

Лайель, сэр Ч. 372

Ламарк, Ж. Б. 427–429

ламаркизм 103, 427–429 (22)

легкое, половина легкого 144–147 (41)

летучие мыши 54–77 (38, 77)

— быть ими 71

— детектор 58

— мышцы в среднем ухе 63

— отсутствие таких крыльев, как у ангелов 457

— посвященная им конференция 74

— разнообразие 57

— связанные с ними вопросы 61, 63–64, 70 (19)

— частотно-модулированные сигналы 65

— чувствительность к эффекту Допплера 65—69

экономические ограничения возможностей 60

Ли, Э. Дж. 397 (52)

липучесть 204, 210, 237

лицевое зрение 56 (38)

лох-несское чудовище 433–435

лошади и их южноамериканские аналоги 166–168 (78)

Лысенко, Т. Д. 13, 432 (53)

Лэнд, М. 141–142 (49)

Лэнд, Р. 302, 307–308, 311, 317–322, 326 (4, 50, 51)

Майр, Э.

— как критик математической генетики 133

— невежливый по отношению к физикам 180 (61)

— о видообразовании 358, 364, 371 (59)

макромутации 345–346, 348–354

Маргулис, Л. 267 (55)

масштабы, узость человеческих представлений о них (64)

машины, условно считаемые живыми организмами 19

меланин 429

мем 243 (20)

Мендель, Г. 179–182, 451

мимикрия 136, 138 (33, 86)

митохондрии 49–50, 267

млекопитающие, конвергентная эволюция 163–171 (92)

мода 327

моделирование модель, компьютерная 72–73

мозоли 441

молекулярные часы 404 (37)

молекулярный драйв 462

молния, не поразившая автора 245

Монтефиоре, Х. 78, 82 (63)

Морган, Т. Х. 451

Моррис, Д. 101

муравьеды 170–171

муравьи (90) 171–175

— в Панаме 174, 295

мутагены 453

мутации 202 (57)

— в модели с биоморфами 98—99

— в модели с Гамлетом 89, 123

— давление 454

— макро- 345

— малость 124

— случайность, значение 453

— частота 196

мутационизм 425, 448, 451, 456, 462

Мэйнард Смит, Дж. 133

Нагель, Т. 71 (65)

накапливающий отбор 87

насекомые, компьютерные

— как фактор отбора 105–106, 109

— утраченные и заново обретенные 106

нейтрализм 449, 463 (47, 74)

Нельсон, Г. 421–423 (67)

неодарвинизм 79, 179, 358–360, 371, 376–377, 395, 455, 485

неприятие дарвинизма 374–375 (10, 48, 66, 76)

неравновесное сцепление 311 (50, 51)

несоответствие выбора 315–317, 319–320

несущая частота 64

неуправляемый половой отбор 301, 321 (4, 31, 50, 51)

Новый Завет 184

нумерическая таксономия 418 (81)

О’Дональд, П. 321 (68)

обезьяна, печатающая на машинке 90

облака 89, 94–95

обратная связь 296

обращение к Личному Недоверию 80, 143 (71)

объяснение 42–45

ограничения для эволюции 460–461 (58)

органическая химия 230

Оргел, Л. 207–208 (26, 69, 70)

оружие 281

орхидея в форме пчелы 111, 120

осьминоги 142, 155

отбор

— естественный 109—110

— искусственный 104, 370

— межвидовой 398—399

— одноступенчатый и накапливающий 88–95, 216–217, 229, 238, 470

— половой 316

оценка невероятности 249–252

павлин 110, 301, 303–304, 308, 325, 333

палеонтология 337–339 (29)

паразиты и половой отбор 321 (40)

парсимония 405

паутина 80

Пейли, У. 32–34, 48, 53, 77, 116, 129, 379, 427 (71)

перекрывание импульсов как проблема для летучих мышей 63–64 (77)

переменный скоростизм 367–368

перехват, генетический 229–230, 243–244 (13, 14)

ПЗУ 184–190

— ДНК как пример 185–186

Платник, Н. 421–423 (67)

плотины

— бобров 212–213, 269 (21)

— из глины 239

погодные условия, как противник 272–273, 357

пол

— загадка 398–399 (31, 85)

— ролевые особенности 305–306 (85)

полицейские радары 67, 76

поп-музыка 330–331

Поппер, сэр К. 78

“постоянный скоростизм” 366–367, 374

потоп 337, 368

Поттер, С. 113

преформизм 436 (57)

приобретенные признаки, наследование 429, 443 (22)

присвистывание у летучих мышей 64–65, 69

приспособления 39, 271, 427 (19, 89)

пробелы в палеонтологической летописи 264 (29)

пробирки, эволюция в них 207 (27, 70)

проблема громкости у летучих мышей 60

прогресс 277, 282–284

прокариоты 267–268 (55, 88)

промежуточные формы, в эволюции 386–391

пространство, математическое 115–117, 126–127

противокорабельная ракета 282

протоплазма 178

пунктуализм 335–377 (29, 36, 56, 74)

— и концепция вида 392

равновесная прямая 319 (4, 50, 51)

радар с автоматизированной передачей и приемом 62

радио, межпланетное 254 (6)

разведение грибов 172 (90)

развитие “по типу пирога” 439–440

раскладион, единица невероятности 248, 250, 252

расширенный фенотип 213 (21)

редукционизм, иерархический 44–46

рекурсия 97, 99, 192 (12)

репликаторы 201–202 (20, 21)

рецепта, эмбриологическая теория 448

Ридли, М. 25, 420, 423 (75)

риск, оценивание 249–251

РНК 183

родственный отбор 312–313 (20)

рыбы

— плоские 150—151

— электрические 158—159

Рэттрей-Тейлор, Г. 78

саблезубые тигры и их сумчатые аналоги 168–170 (78)

сальтационизм 345–347, 350, 354, 365–366, 371–372, 392

— креационизм как его крайняя форма 371—372

свет, излучаемый животными 55

секундомеры, геологические 340

сельдь 151–152, 412–414

сетчатка, задом наперед 153

силикаты 230, 244

скорой помощи эффект 65–66

сложность

— “задним числом” — не в счет 36—38

— как неоднородность строения 35

— как статистическая невероятность 47

Сноу, Ч. П. 154

собаки, эволюция 81–82, 104

совпадение 245, 408

Создатель 46–47, 218, 468

созидательная эволюция 257–293

солнечная система 86

сонар 53–83 (38, 77)

Сондерс, П. 455 (42)

— цитата 455 (42)

“Сотворение мира по Библии” 376 (цитируется в 10)

сотрудничество между генами 258–259 (21)

социал-дарвинизм 375

стазис 336, 344, 363–364, 366–369, 371, 392–393

статуя, машущая рукой 245–246

Стеббинс, Дж. Л. 362–363 (83)

сукцессия, экологическая 396

сумчатые 165 (92)

таксономия 379, см. также классификация (60, 75, 81)

— направления 410

— преувеличение значимости 420

Тасмания 168–169, 400

тектоника плит 163 (39)

телеологическое доказательство 31, 34

тенденции 327–329

термиты 171–172 (90)

термодинамика, второй закон 154

Томпсон, С. Ф. 118 (84)

трава 276

транспорт 328

треугольник 119–121

уаттовский регулятор подачи пара 296–298

удача, оценивание 218

Уилсон, Э. О. 173 (90)

Уильямс, Дж. К. 395 (89)

ультразвук 56–60, 63–64, 70, 73, 75 (77)

упражнение и неупражнение 428–430, 443, 445–447

уровень метаболизма 171, 287–288

утилитарный оптимум 309–310

ухо

— взмахи 658

— происхождение 148—149

— слуховые косточки 62—63

феи, недоказуемость несуществования 433

фенотип 110, 213, 241 (21, 57)

фибринопептид 197, 406 (1)

физика

— законы 40—41

— простота 21—22

филетика 410

философия, невнятная, античная 420

фильтр странности 70

Фишер, сэр Р. Э. (31)

— как основоположник неодарвинизма 182, 451—452

— о взрывообразной эволюции 301—302

— о возникновении раздельнополости 398—399

— о дискретном наследовании 180

— о неизбежности плавных изменений в эволюции 347

Форд, Э. Б. 136 (33) Франс, А. 342–343

Фриз, Г. де 451

Хаксли, Дж.

— “движущая сила” 42

— клада 416

— о половом отборе 304

Харди, Г. Х. 182, 247

Хенниг, В. 411, 419 (75)

химики 223

Хитчинг, Ф. 132 (41)

Хо, М.-У. 455 (41, 42)

Хойл, Сэр Ф. 78, 351 (43)

Холдейн, Дж. Б. С. 374

хорек, на которого смахивает облако, по мнению Гамлета 115

цвета, гипотеза об их восприятии рукокрылыми 71

цветок, эволюция 112–113

целакант 368–370 (80)

цикады, периодические 161–162 (21)

цифровой код 437

часы

— геологические 340—341

— Пейли 31–34 (71)

Черной королевы эффект 278–279, 283 (87)

чертежа эмбриологическая теория 435

чирплет-радар 64–65, 69

чудо 215, 245, 471

шахматы 116

Шекспир, У. 89, 95, 108, 113

шимпанзе 187–189, 291

шкала невероятностей 247–248, 252

Шоу, Дж. Б. 431–432

Шпигельман, С. 206, 208 (82)

эволюция в пробирке 207 (70)

эволюция культуры 243, 327

Эзоп 291 (21)

Эйген, М. 208–209 (26, 27)

экзоны 264 (1)

Элдридж, Н., и прерывистое равновесие 343–377 (29)

— и виды как сущности 392 (30)

электрорецепция 160 (98)

эмбриология 131–132, 258, 435, 437, 442

— накладываемые ею ограничения на эволюцию 460–462 (58)

эпигенез 435, 437, 442, 448

эукариоты 267 (1, 55)

эхолокация 57–77 (38, 77)

— в сопоставлении со зрением 71

— экономические ограничения 60

эхолокация у птиц 155–156

южноамериканская фауна 163–174 (78) Юм, Д. 22, 34 (54)

язык, эволюция 329, 386 (15)

языки, перепрыгивающие с острова на остров 329 (15)

antennapaedia 345–346, 349, 354

Archaeopteryx 390

Asdic 56

DC8, удлиненный 351–353 (22)

EQ 287–288 (46)

Escherichia coli 204 (70, 88)

Hyracotherium 341

Latimeria 368–389 (80)

Myotis (рукокрылое) 59

Nautilus (49) 141–142

Rousettus (рукокрылое) 57–58, 63, 156 (77)

Smilodon (саблезубый тигр) 168–170

Tadarida (рукокрылое) 63

Thylacinus (сумчатый волк) 169, 400 (24)

Thylacosmilus (сумчатый саблезубый тигр) 169 (78)

Примечания

1

Шекспир У. Гамлет, принц датский. Акт 3, сцена 2. Перевод Б. Л. Пастернака. — Прим. перев.

2

См.: Dawkins, R. (1989) The evolution of evolvability. In C. Langton (ed.) Artificial Life. New York: Addison-Wesley.

3

Примерно 6,5 м. — Прим. перев.

4

Не так давно эхолокация была доказана у ночных бабочек совок (Лапшин, Воронцов, 1998). — Прим. науч. ред.

5

Я мыслю, следовательно, существую (англ.). — Прим. перев.

6

Химикам не так давно все же удалось синтезировать из простых веществ, наверняка присутствовавших на древней планете, нуклеотиды, составляющие РНК (Powner et al., 2009). — Прим. науч. ред.

7

По современным представлениям живые организмы подразделяются на три большие группы или домена, а не на две: эукариоты, бактерии и археи. Последние стало принято выделять в особый таксон в 1990-е годы, уже после выхода “Слепого часовщика”. — Прим. науч. ред.

8

Иногда его называют “эффектом Красной королевы”, следуя кальке с английского. — Прим. науч. ред.

9

Кэрролл Л. Сквозь зеркало, и что там увидела Алиса, или Алиса в Зазеркалье. Перевод Н. М. Демуровой. — Прим. перев.

10

Уже после выхода этой книги несколько экземпляров целакантов были отмечены в Индонезии и вдоль побережья Африки (Кения, Мозамбик, ЮАР). — Прим. науч. ред.

11

Современные датировки дают оценку в 6 млн лет. — Прим. науч. ред.

12

В оригинале: “директором Института генетики Советского Союза”. — Прим. перев.

Content

Ричард Докинз
Слепой часовщик. Как эволюция доказывает отсутствие замысла во Вселенной

Безупречная четкость Предисловие к русскому изданию

Предисловие

Глава 1 Объясняя самое невероятное

Глава 2 Превосходное устройство

Глава 3 Накопление небольших изменений

Глава 4 Прокладывая маршруты через зоологическое пространство

Глава 5 Власть и архивы

Глава 6 Происхождение и чудо

Глава 7 Созидательная эволюция

Глава 8 Взрывы и спирали

Глава 9 Пререкания о прерывистом

Глава 10 Единственное истинное древо жизни

Глава 11 Обреченные противники

Список литературы

Предметно-именной указатель и ключ к списку литературы

Примечания