Борис Жуков

Дарвинизм в XXI веке

Светлой памяти

Бориса Михайловича Медникова

© Б. Жуков, 2020

© О. Добровольский, иллюстрации, 2020

© А. Бондаренко, художественное оформление, макет, 2020

© ООО «Издательство АСТ», 2020

Издательство CORPUS ®

* * *

От автора

Больше сорока лет назад вышла в свет небольшая книжка «Дарвинизм в ХХ веке». Ее автор, видный ученый и талантливый популяризатор Борис Михайлович Медников, поставил себе целью ознакомить широкого читателя с современным (на тот момент) состоянием эволюционной теории и ее положением в системе наук о жизни. И эту задачу он решил с блеском: «Дарвинизм в ХХ веке» можно назвать образцом научно-популярной литературы. Изложение получилось кратким, ясным, увлекательным и очень личным, счастливо избежав при этом как чрезмерных упрощений, так и непреодолимой для массового читателя сложности.

Книга, предлагаемая вашему вниманию, в значительной мере навеяна «Дарвинизмом в ХХ веке», что отражено уже в самом ее названии. Но это не подражание книге Медникова и не попытка ее «осовременить». Слишком многое отличает сегодняшнюю ситуацию от ситуации сорокалетней давности.

Во-первых, в ту пору еще очень свежи были раны, нанесенные лысенковщиной. Ее последствия не ограничивались ущербом для отечественной биологии, развитие которой было насильственно прервано именно в годы, оказавшиеся исключительно плодотворными для мировой науки. Пожалуй, еще хуже было то, что для целого поколения, получавшего образование в 1940-х — 1960-х годах, научные знания о живом оказались заменены ворохом бессвязных фантазий, не имевших отношения к реальности. Одной из задач книги Медникова было избавить читателей от этой каши в голове. А кроме того — восстановить распавшуюся связь времен, показать удивительные открытия второй половины ХХ века как естественное продолжение прозрений предшествующих эпох. Оборотной стороной этой непростой и благородной задачи стало изложение эволюционных концепций преимущественно как знания — надежного, твердо установленного, подкрепленного данными смежных наук и успешно решающего загадки, над которыми веками бились лучшие умы человечества. Эти же конкретные исторические обстоятельства породили проходящую через всю книгу яростную полемику автора с ламаркизмом. Ко времени написания «Дарвинизма в ХХ веке» идеи ламаркизма для мировой науки давно уже стали сугубо маргинальными, но в Советском Союзе оказались важной составной частью лысенковских «теорий» и к началу 70-х все еще оставались актуальными для многих читателей.

Современного читателя книги Медникова, вероятно, покоробит и обильное цитирование классиков марксизма-ленинизма, которые предстают выразителями некой абсолютной истины, освящающей своим авторитетом частные истины эволюционной теории. Сейчас трудно сказать, в какой мере это отражало личные философские убеждения Бориса Михайловича, а в какой — стремление защитить генетику и научную эволюционистику от идеологических нападок лысенковцев, доказать, что ошельмованная наука на самом деле гораздо лучше соответствует марксизму, чем взгляды ее гонителей.

Времена изменились. Сегодня уже мало кто помнит лысенковские представления о наследственности и эволюции (что, правда, дает возможность некоторым любителям сенсаций распространять легенду об «оклеветанном самородке»), а основы генетики и современной версии теории эволюции входят в школьную программу. Российская наука понемногу преодолевает губительную самоизоляцию: степень ее интегрированности в мировую науку сегодня выше, чем когда бы то ни было за последние сто лет. Ученые более не обязаны доказывать лояльность своих научных взглядов той или иной идеологии — но и не имеют возможности прибегать к идеологическим аргументам. Зато в образованном обществе широкое распространение получили взгляды, согласно которым истины не существует, а есть только набор мнений, любое из которых равноценно любому другому. (Например, нежелание нерадивой школьницы изучать теорию эволюции равноценно самой этой теории.) Показало свою оборотную сторону и великое завоевание открытого общества — свобода распространения информации, подкрепленная невиданным развитием информационных технологий. Платить за это приходится тем, что любая вздорная выдумка имеет те же возможности для распространения, что и самая глубокая научная теория. А поскольку выдумки рождаются на свет гораздо чаще и легче глубоких теорий, на их стороне оказывается колоссальный численный перевес.

Но самое главное, конечно, — изменения, произошедшие внутри самой науки об эволюции. Достижения молекулярной биологии, сорок лет назад бывшие важнейшими, но чисто академическими открытиями, ныне превратились в мощные инструменты исследования, открывающие перед наукой небывалые возможности. Сегодня, например, ученые могут не только «привязать» тот или иной признак к определенному гену (или группе генов) и определить его местонахождение в хромосомном аппарате, но и непосредственно прочесть «текст» этого гена, выяснить, в каких именно тканях и на каких этапах жизни он активен, что там делает и что им управляет. Прямое сравнение генетических текстов совершенно изменило наши представления о родственных связях между различными группами живых организмов. Настоящие революции произошли в иммунологии (особенно в знаниях о молекулярных механизмах иммунных взаимодействий), в биологии развития, в изучении межклеточных взаимодействий и дифференцировки клеток. В самой эволюционной теории появились новые концепции, по многим принципиальным вопросам расходящиеся с безраздельно господствовавшей в 70-х годах «синтетической теорией эволюции» (СТЭ), а то и прямо полемизирующие с ней. Изменился и контекст, в котором существует современная биология, — в том числе наши представления о том, какова природа научных теорий и каким критериям они должны удовлетворять.

Сорок лет назад Медников в предисловии к своей книге писал, что она сложилась как попытка ответа на вопрос: а не устарел ли дарвинизм? Сегодня этот вопрос вновь стоит перед нами, но смысл его уже не ограничивается проблемой, как совместить теорию полуторавековой давности с новейшими научными методами и результатами. Не менее важно сегодня понять и другое: какое место занимает эта теория в современной культуре? Почему и сейчас, несмотря на столь почтенный возраст, она продолжает оставаться центральной для всего круга наук о живом? Дает ли она что-нибудь для конкретных частных исследований? Какое отношение она имеет к повседневной жизни обычных людей, далеких от профессиональных занятий наукой? И наконец, не слишком ли глубоки изменения, произошедшие с ней за полтора века, чтобы продолжать называть ее «дарвинизмом»?

Желание ответить на эти вопросы и определило характер книги. По сравнению с книгой Медникова в ней меньше места отведено изложению общей генетики и синтетической теории эволюции — в основном за счет тех сведений, которые сегодня можно прочитать в школьном учебнике. (Разумеется, я не надеюсь, что всякий, кто закончил среднюю школу, помнит все, чему его там учили. Но тот, кто совсем не помнит соответствующих разделов курса биологии, вряд ли заинтересуется моей книгой.) Подробно разбираются только те понятия и положения, относительно которых в обществе часто бытуют совершенно неверные представления.

Рассказывая об идеях, гипотезах, теориях, сыгравших или продолжающих играть ту или иную роль в эволюционной биологии, я старался представить их не в виде бесспорных истин или столь же бесспорных ошибок — как это часто делается в учебниках при изложении истории науки («ценность теории

NN заключается в том, что… вместе с тем он совершенно ошибочно утверждал, что…» и т. п.). Мне (надеюсь, что и читателю тоже) гораздо интереснее выступать в роли не судьи, а болельщика, прослеживая логику научной мысли: чем соблазнился один ученый, увлекшись идеей, которая оказалась бесплодной, или на что опирался другой, выдвигая гипотезу, которая лишь много лет спустя была убедительно обоснована? Почему концепции, которые сегодня невозможно представить друг без друга, когда-то вели между собой непримиримую борьбу?

Роль болельщика предполагает пристрастность — которой, впрочем, я вряд ли смог бы избежать, даже если бы и пытался. Тем не менее при изложении альтернативных дарвинизму эволюционных теорий (которым я счел необходимым уделить гораздо больше внимания, чем Медников, — несмотря на то, что за разделяющие нас сорок лет их набор практически не изменился, а популярность сильно упала) я точно так же старался понять внутреннюю логику той или иной концепции и во всяком случае воздерживался от «окончательных приговоров». Исключение составляют только те разделы книги, где речь заходит о современном креационизме — попытках отрицать не только дарвиновский механизм эволюции, но и саму эволюцию как таковую. Причина проста: невозможно проследить логику мысли и выделить содержательную часть там, где заведомо нет ни того, ни другого. Все многочисленные креационистские опусы практически целиком состоят из обсуждения «слабых мест» эволюционизма (подавляющее большинство из которых существует лишь в воображении самих креационистов) и жалоб на игнорирование креационизма научным сообществом. Сказать что-либо «от себя» креационисты не в состоянии.

Моя пристрастность не означает и отказа от обсуждения реальных затруднений, которые испытывает сегодня дарвиновская теория. Небезызвестный доктор Ватсон в одном из рассказов специально поясняет: он не пишет о неудачах Шерлока Холмса не потому, что их не было, и не потому, что он хотел бы их скрыть, а потому, что там, где оказывался бессилен Холмс, никто другой тоже не добивался успеха, и тайна оставалась нераскрытой. Хотя в эволюционной биологии, на мой взгляд, дело обстоит точно таким же образом — ни одна из проблем, не нашедших убедительного решения в дарвинизме, не решена и альтернативными теориями, — я не намерен следовать примеру Ватсона. В конце концов, эта книга — не детектив, где в финале обязательно должны быть разрешены все возникавшие до того загадки. В науке такого не бывает никогда: любой решенный вопрос в ней порождает новые, а сегодняшняя трудность может оказаться завтрашней точкой прорыва. Может, впрочем, и не оказаться — это никогда нельзя сказать заранее.

Нельзя предсказать и то, какая из сегодняшних гипотез подтвердится, а какая будет опровергнута, какие из недавно добытых наукой фактов откроют пути для будущих исследований, а какие так и останутся ничего не значащими частными случаями, а то и вовсе окажутся результатом методологической ошибки. И конечно же, в эволюционной биологии, как и в любой другой науке, «там, где кончается знание, начинается мнение». Стараясь хоть немного передать страсти, бушевавшие когда-то вокруг теорий, ныне кажущихся бесспорными, я не вижу причин отказываться от этого в разговоре о современных дискуссиях. При этом одна из сторон в том или ином споре мне нередко ближе и симпатичнее, чем другая. И вовсе не обязательно мое мнение в таких случаях совпадает с мнением большинства ученых или наиболее авторитетных корифеев. Но во всяком случае я старался, во-первых, отделить спорные моменты от тех положений, относительно которых в научном сообществе царит единодушие, и во-вторых, как можно корректнее изложить и те точки зрения, которые мне лично не близки.

И последнее: прежде, чем начинать разговор о судьбе дарвинизма в XXI веке, надо, наверное, определить, чтó вообще мы будем называть словом «дарвинизм». В первые десятилетия после появления теории Дарвина этот термин часто употреблялся как синоним эволюционных взглядов вообще: кто признает идею исторического развития живых форм, тот и дарвинист. Однако сейчас столь расширительное употребление этого слова вряд ли уместно. С другой стороны, нельзя согласиться и с распространенным сейчас отождествлением дарвинизма с вышеупомянутой СТЭ: как бы ни были велики достижения этой теории, СТЭ — это лишь определенный этап развития дарвиновских идей или, если угодно, определенная их интерпретация. Пусть наиболее плодотворная на сегодняшний день, но все же не единственно возможная.

На мой взгляд, наиболее адекватным определением может быть такое: дарвинизм — это совокупность представлений о механизмах биологической эволюции, в которых ведущая роль отводится естественному отбору. Поскольку русский термин «естественный отбор» — это перевод английского natural selection, такие взгляды на эволюцию часто называют также селекционизмом. В этой книге оба названия будут употребляться как синонимы, но, поскольку второе малоизвестно за пределами круга профессиональных биологов, я буду чаще пользоваться словом «дарвинизм». Однако те читатели, которые полагают, что такие имена более подходят религиозным и идеологическим учениям, чем научным теориям[1], могут мысленно везде заменять «дарвинизм» на «селекционизм» — смысл сказанного от этого не изменится.

Вступление

Как представляет себе теорию эволюции обычный человек — развитой, образованный, интеллигентный, но не связанный по роду своих занятий и интересов с фундаментальной биологией? Если спросить его об этом, в ответ вы, скорее всего, услышите примерно следующее: «Ну, все живые существа произошли от других, более просто устроенных созданий; человек же произошел от обезьяны. Процесс этот был очень долгим и происходил так: в каждом поколении у некоторой части потомства происходили случайные изменения признаков — мутации. Те, у кого мутации оказывались вредными, погибали. Те же, у кого эти изменения были полезными, выживали, оставляли потомство и таким образом давали начало новым видам. Этот процесс называется естественным отбором».

Изложив все это, один добавит: «Только я во все это не верю. И вообще, я где-то читал, что все это давно опровергнуто, и ни один серьезный ученый сегодня в это не верит»[2].

Другой скажет: «Только я вот не понимаю… Ну вот, допустим, глаз — понятно, что те, у кого он есть, имеют преимущество перед теми, у кого его нет. Но не мог же такой сложный орган возникнуть в результате случайного изменения! Чтó должно было измениться у безглазого животного, чтобы получился глаз?»

«А я вот не пойму, — подхватит третий, — почему при этом все живое должно развиваться от простого к сложному? Ну вот, допустим, бактерии — они же прекрасно приспосабливаются к чему угодно. Зачем им усложняться, становиться многоклеточными?»

Четвертый вроде бы во всё верит, всё понимает и со всем соглашается. Но попробуйте задать ему несколько невинных вопросов. Ну, например, какой щенок имеет больше шансов стать звездой цирка — отпрыск длинной династии цирковых собак или потомок сторожевых псов? И почти наверняка вы услышите в ответ: «Конечно, потомок цирковых! У него же родители, дедушки-бабушки, все предки этому учились. Это же не могло совсем на нем не отразиться!» Если после этого вы спросите, какую же роль здесь играет естественный отбор, ваш собеседник, возможно, даже обидится, решив, что вы над ним издеваетесь[3].

Продолжая наш импровизированный опрос, мы можем узнать, что «не всё в эволюции можно объяснить» и «Дарвин был не во всем прав» (правда, что именно не поддается объяснению и в чем именно ошибся Дарвин, узнать обычно не удается). Что точные расчеты современных ученых показывают, что частота мутаций слишком мала, чтобы объяснить наблюдаемую скорость эволюции. Что есть и другие эволюционные теории, а также теории, которые вообще ставят под сомнение сам факт эволюции, возвращаясь на новом уровне к идее разумного творца. Наконец, что просто не может быть, чтобы развитие столь сложных и разнообразных систем обеспечивалось столь простым и универсальным механизмом — да еще предложенным 150 лет назад, когда наука ничего не знала даже о генах, не говоря уже о более глубоких, физико-химических основах функционирования живых систем.

Поразительным образом именно сейчас, когда у дарвиновской модели эволюции вообще не осталось соперников в рамках научного подхода[4], общественное мнение относится к ней довольно скептически. Впрочем, сомнения в справедливости и универсальности дарвинизма у разных людей имеют разную природу. У одних, собственно, это никакие не сомнения, а твердая априорная уверенность: этого не может быть, потому что не может быть никогда. (Причины такой уверенности тоже могут быть разными, но чаще всего она имеет религиозное или философско-мировоззренческое происхождение и, уж во всяком случае, никогда не основана на фактах.) Я, конечно, хотел бы, чтобы они прочли эту книгу и хотя бы задумались над тем, что в ней говорится. Однако всерьез рассчитывать на это не приходится: как и все убежденные в своей правоте люди, они обладают поразительным умением пропускать мимо ушей любые, даже самые однозначные и неоспоримые аргументы, чтобы в следующий раз сказать, что им так и не привели никаких доказательств[5]. Да и читать мой опус они, скорее всего, просто не будут: откроют, узнают, что «это опять пропаганда дарвинизма», и поставят обратно на полочку, чтобы вредная книжка ненароком не поколебала их разумную и независимую позицию. Так что я хоть и надеюсь на таких читателей, но пишу все-таки не для них.

Книга эта адресована тем, кто действительно сомневается, кто искренне не знает, кому верить: школьным учебникам или информационным агентствам, чуть ли не ежемесячно сообщающим о «коренном пересмотре всех взглядов ученых на эволюцию»? Именно в таких людях — образованных, любознательных, желающих знать, «как оно на самом деле», — я вижу своих возможных читателей. И предлагаю им совершить небольшую экскурсию в мир современных представлений об эволюции живых существ.

Отправной точкой нашей экскурсии будет та самая предельно общая схема эволюционного механизма, с которой они познакомились в средней школе.

Часть I. В переводе с викторианского

Глава 1. Дарвинизм на трех китах

В наше время первое знакомство с теорией Дарвина для большинства людей начинается в школе. И начинается оно с тех самых понятий, в которых когда-то изложил эту теорию сам ее создатель: «изменчивость», «наследственность», «естественный отбор». Сегодня, как много десятилетий назад, школьные учителя отчаянно пытаются втолковать своим подопечным разницу между определенной и неопределенной изменчивостью — хотя со времен выхода «Происхождения видов» прошло полтора века и такие расплывчатые понятия, как «неопределенная изменчивость», практически не используются в научном обиходе. Да что там ученые — сегодня любой школьник, даже не слишком увлекающийся биологией, знает, что наследственность — это гены, а изменения генов — это мутации. Правда, на вопрос, что означают эти слова, ответит уже не всякий.

Ну вот давайте и начнем с выяснения того, что сегодня знает наука об этих явлениях. И первым делом поговорим о том, что такое ген.

Атомы наследственности

Все мы со школьных времен помним хрестоматийную историю о том, как скромный августинский монах из провинциального города Брюнна в Австрийской империи (ныне Брно в Чехии) разгадал загадку наследственности, не поддававшуюся самым выдающимся и знаменитым умам того времени. Поэтому не будем сейчас останавливаться подробно на этом поучительном сюжете. Отметим лишь одно: ни сам Грегор Мендель, ни ученые, повторившие спустя треть века его открытия и создавшие на их основе классическую генетику, ничего не знали о материальной стороне изучаемых ими генов: из чего они состоят, как устроены, как работают и как обеспечивают формирование наследуемых признаков. Некоторые весьма уважаемые биологи совершенно серьезно рассматривали даже гипотезу, что гены суть вообще не материальные объекты, а некие «чистые формы» вроде геометрических фигур и тел — круга, треугольника, куба и т. п.

При этом, как ни странно, ученые того времени знали о генах не так уж мало. Им было известно, что каждый конкретный ген может существовать в нескольких вариантах, или версиях, — аллелях. Что в организме каждый ген представлен двумя экземплярами — одним от папы, другим от мамы. Таким образом, одна особь не может иметь более двух разных аллелей одного гена — хотя всего их могут существовать десятки. При половом размножении особь передаст каждому из своих потомков только по одному аллелю каждого гена, причем если они разные, то какой достанется данному конкретному потомку — дело чистого случая. Если в организме встречаются два разных аллеля одного гена, то обычно один из них внешне не проявляется, но при этом не исчезает, не изменяется и может быть передан последующим поколениям. И самое главное — гены не смешиваются и не делятся на части, каждый из них наследуется по принципу «всё или ничего», то есть дискретно. Выражаясь современным языком, можно сказать, что наследственная информация существует и передается от родителей к потомкам только в цифровой записи[6].

Все это было известно уже Менделю, хотя он и не пользовался термином «ген». Но лишь почти через сто лет после его работы наука наконец-то выяснила материальную природу гена. Оказалось, что ген — это участок молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Длинные двойные цепочки этого полимера обладают замечательным свойством: каждая из них может служить матрицей для воссоздания второй (подобно тому, как с ключа можно сделать слепок, со слепка — новый ключ и т. д.). Это обеспечивается уникальной последовательностью азотистых оснований, которыми эти цепочки соединяются друг с другом. И эта же последовательность с помощью довольно сложного молекулярного механизма определяет последовательность аминокислот — молекулярных «кирпичиков», из которых строятся белки.

Таким образом, ген — это участок молекулы ДНК, кодирующий тот или иной белок. Работа этого белка в организме и формирует то, что мы называем наследственным признаком. Например, красные цветы красны потому, что в организме растения работает белок-фермент, производящий красный пигмент. А у растений с белыми цветами этот фермент отсутствует или неактивен из-за «опечатки» в соответствующем участке ДНК.

Впрочем, довольно скоро выяснилось, что все не так просто. Вот, скажем, клетки нашей кожи производят белок кератин. Для этого у них есть соответствующий ген. Он есть и во всех прочих клетках нашего организма, но ни нейроны, ни лимфоциты, ни клетки слюнных желез кератина не производят. Да и клетки кожи могут менять объемы его производства: те участки, которые постоянно обо что-то трутся, производят кератина больше (так возникают мозоли). Оказалось, что помимо кодирующих участков в ДНК есть и другие — включающие-выключающие ген и регулирующие интенсивность его работы. Ученые договорились было считать, что ген — это кодирующий участок плюс его «выключатели». Однако выяснилось, что один регуляторный участок (энхансер) может управлять сразу несколькими кодирующими.

Мало того, большинство генов оказалось гораздо длиннее, чем нужно для кодирования последовательности аминокислот в их белках. Когда с такого гена снята «рабочая копия» (матричная рибонуклеиновая кислота, мРНК), специальные ферменты вырезают из нее лишние куски, и только после этого она идет в работу. Причем «лишними» могут в одном случае оказаться одни куски, а в другом — другие. В результате с одного участка ДНК считываются несколько довольно разных белков — как если бы там было закодировано, скажем, победоносец, а после вмешательства ферментов получались бы то обед, то понос, то донос, то бес, то песец…

На самом деле это сравнение не вполне точно: «победоносец» — слово хоть и не очень естественное, но вполне осмысленное и понятное. А та молекула РНК, которая считана с гена, выглядит совершенно бессмысленной последовательностью «букв», из которой только после «редактирования» ферментами (ученые называют этот процесс сплайсингом) можно получить осмысленные «слова».

Это скорее напоминает эффект ключа-трафарета, знакомого всем по титрам культового советского фильма «Приключения Шерлока Холмса и доктора Ватсона». Помните? Весь экран заполнен стилизованными буквами, не складывающимися ни в какие слова. Но вот невидимая рука накладывает на этот буквенный хаос черный лист с прорезями в определенных местах — и в этих прорезях появляется надпись: «Шерлок Холмс — Василий Ливанов».

Примерно так и работает сплайсинг — с той только разницей, что выполняющие его ферменты-«редакторы» имеют дело не с двумерным буквенным полем, а с линейной последовательностью «букв» — нуклеотидов. Зачем и почему почти вся наша наследственность устроена подобным «криптографическим» образом — вопрос, конечно, интересный, но мы его сейчас обсуждать не будем. (Скажем лишь, что дело тут, вероятно, не в шифровании, а в возможности компактно закодировать несколько вариантов одного и того же инструмента-белка — что-то вроде отвертки или дрели с разными насадками.) Нам сейчас важно другое: тот участок ДНК, который таким образом кодирует целый набор разных белков, — это один ген? Или несколько разных?

Однако при любом толковании понятия «ген» для него остаются в силе те свойства, о которых мы говорили выше: дискретность, вариативность, случайное распределение и независимое наследование, двойной набор в каждом организме[7].

И еще одно качество, о котором не знал ни Мендель, ни создатели классической генетики: как отдельный ген, так и любая их совокупность (хромосома, геном) представляет собой не что иное, как текст. И понимать это нужно не метафорически, а буквально: ген обладает всеми общими свойствами привычных нам текстов, и к нему приложимы все известные методы работы с ними. А то, что буквами в этом тексте служат мономеры нуклеиновых кислот — нуклеотиды, — ничего принципиально не меняет: человеческая культура знавала и более странные алфавиты.

Ошибки, которые делают нас

О том, что ген может изменяться, сегодня знают все. Слова «мутация» и «мутант» прочно вошли в разговорный язык — решительно изменив при этом свой первоначальный смысл[8] (как это часто случается с научными терминами, попадающими в обыденную речь). Согласно широко распространенным представлениям, мутации появляются сразу у множества особей, резко противопоставляют их особям нормальным и всегда вредны и опасны — либо для своих носителей, либо для всех остальных. Мутантом же сейчас именуют любое существо с уродливой или просто необычной внешностью — будь то безглазая рыбка, пятирогая коза или абсолютно нормальный, но никогда ранее не виденный вашим собеседником черный слизень.

Кроме того, почти все при слове «мутация» первым делом вспоминают об ионизирующем излучении — урановых рудах, атомных реакторах, рентгеновских установках и озоновых дырах, о Чернобыле и Хиросиме. О химических мутагенах помнят гораздо реже — хотя встреча с ними для человека, не имеющего дела по работе с изотопами и рентгеновскими установками, гораздо вероятнее, чем с радиацией. А вопрос о том, могут ли мутации происходить сами по себе, без радиации и мутагенов, поначалу вызывает замешательство — с чего бы это им тогда происходить?

Любителям анекдотов про чернобыльских мутантов будет, вероятно, интересно узнать, что специальные генетико-популяционные исследования полевок, обитающих в зоне отчуждения Чернобыльской АЭС (и даже конкретно в местах массового выпадения радионуклидов), не выявили сколько-нибудь заметного повышения у них частоты мутаций по сравнению с популяциями тех же видов из районов, не затронутых катастрофой. С этим согласуются и данные японских генетиков, обследовавших детей хибакуся (так в Японии называют тех, кто пережил атомную бомбардировку): частота новых мутаций у них оказалась не выше, чем у других японцев, родившихся в те же годы.

В той же Чернобыльской зоне на многих сильно загрязненных радионуклидами участках выросли целые рощи уродливых сосен — низкорослых, со странно укороченными ветками. Казалось бы, вот они — мутанты. Но когда «чернобыльские бонсаи» дали семена, ученые высеяли их на делянку с нормальным радиационным фоном. И из семян «мутантов» выросли обычные молодые сосенки. Уродство деревьев-родителей оказалось не мутацией, а морфозом: радиация грубо нарушила у них процессы индивидуального развития и формообразования, но практически никак не повлияла на их гены.

Откуда же взялось всеобщее убеждение в том, что радиация — главная и чуть ли не единственная причина мутаций? Косвенно виноват в этом замечательный американский генетик Герман Мёллер. Именно он в 1927 году впервые в мире показал возможность искусственного мутагенеза, использовав для этого рентгеновские лучи. Объектом в этих опытах служило любимейшее существо генетиков того времени — плодовая мушка дрозофила. Именно из-за ее необычайной популярности у коллег Мёллер ее и выбрал: генетику дрозофилы к тому времени уже неплохо изучили, и можно было воспользоваться уже выведенными чистыми линиями (группами организмов, внутри которых отсутствует генетическое разнообразие по одному, нескольким или вообще всем признакам), в которых гораздо легче выявлять вновь возникшие мутации. Впоследствии мутагенное действие всех разновидностей ионизирующего излучения подтвердили на дрожжах и других представителях царства грибов, на бактериях и иных организмах, а также на культурах клеток.

Почему же тогда этот эффект не обнаруживается у полевок, сосен и людей? Во-первых, разные виды излучения обладают разной проникающей способностью. Мёллер использовал рентгеновские лучи, хорошо проникающие даже сквозь значительную толщу биологических тканей[9]. К тому же у дрозофил толщина всех тканей, отделяющих половые клетки от внешней среды, составляет доли миллиметра, и рентгеновские кванты проникают к ним практически беспрепятственно. Тем более это справедливо для микроорганизмов и клеточных культур, где между лучом и клеткой-мишенью нет вообще никаких экранов.

Примерно такой же проникающей способностью обладает гамма-излучение, сходное по природе с рентгеновским: и то и другое представляет собой поток высокоэнергетических электромагнитных волн, только у гамма-лучей энергия (а значит, и разрушительное действие) каждого кванта еще выше. А вот у других видов радиации проникающая способность гораздо ниже. Альфа-частицы (ядра гелия) даже в воздухе летят недалеко, в плотных же средах (в том числе в живых тканях) их проникающая способность измеряется микронами. Бета-частицы (электроны, образовавшиеся в ходе ядерных реакций) проникают в живую ткань на несколько миллиметров[10]. Оба типа частиц полностью поглощаются одеждой. Даже нейтроны, слабо взаимодействующие с веществом из-за своей электрической нейтральности, в тканях пробегают лишь сантиметры.

Таким образом, в природных условиях реальный шанс подействовать непосредственно на половые клетки организмов размером хотя бы с полевку имеет только гамма-излучение (рентгеновские лучи в земных условиях существуют только в сконструированных человеком аппаратах). Это излучение возникает лишь в ходе ядерных реакций. В местах обитания живых организмов такой реакцией может быть только распад того или иного радионуклида — практически всегда сопровождающийся испусканием альфа- или бета-частиц или/и осколков ядер. Поскольку разрушительное действие всех этих видов излучения на незащищенные ткани гораздо сильнее, чем у гамма-лучей[11], организм, попавший под такой «обстрел из всех калибров» (будь то при ядерном взрыве, выбросе на АЭС или естественном выносе на поверхность пород, содержащих радиоактивные элементы), скорее всего, погибнет от рака кожи или даже лучевой болезни раньше, чем его половые клетки получат дозу гамма-лучей, достаточную для существенного повышения числа мутаций в них. Этим, вероятно, и объясняется парадоксальная невосприимчивость геномов разнообразных (но достаточно крупных) организмов к радиационному воздействию.

В отличие от радиации, химические мутагены способны проникать в сколь угодно глубоко лежащие ткани организма любого размера. Но в реальности подавляющее большинство происходящих в природе мутаций не имеют никакого отношения ни к радиации, ни к химии и представляют собой… самые обычные опечатки. Вспомним: каждая клетка несет в себе весь геном — полный набор генов данного организма. Перед делением этот набор должен быть скопирован, чтобы обе дочерние клетки получили по одному экземпляру. Копировальный аппарат клетки обеспечивает такую надежность копирования, о которой мы со всеми нашими средствами технического контроля до сих пор можем только мечтать, — он делает в среднем одну ошибку на десятки или даже сотни миллионов копируемых знаков[12]. Такая точность, поразительная сама по себе, выглядит просто немыслимой, если вспомнить, что речь идет о механизме квантовом: значащие части «букв» нуклеотидного кода — азотистые основания — состоят всего из 12–16 атомов.

Взаимодействие объектов такого размера подчиняется законам квантовой механики — что, в частности, означает, что оно всегда вероятностно и его результат никогда не может быть предопределен однозначно. Тем не менее живым организмам удалось свести долю «нештатных» исходов взаимодействия до неправдоподобно малых величин. Но поскольку, например, наш собственный геном содержит 3,2 миллиарда знаков-нуклеотидов, при каждом делении любой из наших клеток неизбежно возникает сколько-то «опечаток» — мутаций[13]. А поскольку формирование половых клеток тоже включает в себя неоднократное деление[14], то каждый из нас при зачатии гарантированно получает добрую сотню мутаций — опечаток, которых не было ни у мамы, ни у папы. Так что не нам испуганно вздрагивать при слове «мутант» — мы все мутанты. Буквально все до единого[15].

На этом месте читатель, представляющий себе мутации и мутантов по фантастическим ужастикам, нервно начнет осматривать себя: нет ли у него чешуи, копыт, глаз на стебельках, не набухает ли под кожей зачаток третьей руки или второй головы? Не торопитесь пугаться: около 90 % всего объема нашего генома составляют некодирующие участки ДНК, и подавляющее большинство ваших мутаций приходится на них. Из оставшегося десятка немалая доля — это синонимичные замены[16], которые в принципе не могут никак проявиться. Наконец, в любом белке большинство аминокислот не так уж важны для его функции: их замена так же мало затрудняет его работу, как написание «сковародка» или «винограт» — понимание нами смысла неправильно написанного слова. Ну а если уж вам совсем не повезло и какая-то мутация изменила одну из немногих ключевых аминокислот в жизненно важном белке — что ж, как известно, подавляющее большинство генов у нас имеются в двух экземплярах, так что даже если один из них будет производить дефектный белок, нужды вашего организма с успехом обеспечит второй[17].

И тем не менее в каждом поколении рождаются люди, которым не повезло еще сильнее — мутации изменили облик или функциональные возможности их организма. Происходит это по разным причинам. Например, если мутировал ген, расположенный в Х-хромосоме и потому имеющийся у мужчин в единственном экземпляре. Или если дефектный белок, производимый мутантным геном, не просто не выполняет свои функции, а вызывает какие-то нештатные, непредвиденные эффекты (например, если это сигнальный белок, а мутация изменила его таким образом, что, связавшись со своим рецептором, он долго не «слезает» с него, в результате чего рецептор ведет себя как залипшая кнопка). Или — чаще всего — если мутация, не вызывая видимых эффектов, понемногу распространилась в популяции, и в конце концов какой-то дальний потомок мутанта получил ее и от отца, и от матери. Как бы то ни было, мутация, получившая внешнее проявление, поступает на суд естественного отбора — последнего рубежа обороны, ограничивающего распространение вредных мутаций.

О том, насколько важен этот рубеж, можно судить по феномену так называемых псевдогенов. Так называют нуклеотидные последовательности, похожие на те, что у других видов присутствуют в качестве нормальных генов. Отличия невелики, но достаточны, чтобы с псевдогена не мог считываться никакой осмысленный белок.

Подобно кэрролловой Фальшивой Черепахе, которая в юности была Настоящей Черепахой, каждый псевдоген когда-то был настоящим геном. Он работал, производил нужный организму продукт, а если в нем происходила мутация, то естественный отбор отсекал ее или по крайней мере ограничивал ее распространение. Но затем что-то изменилось в условиях или образе жизни обладателей этого гена, и он стал ненужным (как, скажем, ген фермента гулонолактоноксидазы, синтезирующего аскорбиновую кислоту, для обезьян, в избытке получающих этот витамин в своей обычной пище). В новых условиях носители его неработоспособных мутантных версий ни в чем не проигрывали своим нормальным собратьям, и такие мутации не вычищались отбором. В конце концов «правильных» версий гена не осталось вовсе — в ходе многократного копирования все его экземпляры оказались непоправимо испорчены накопившимися опечатками. Теперь если нужда в его продукте вновь возникнет (скажем, человеку после перехода на тепловую обработку пищи очень пригодилась бы способность самостоятельно вырабатывать аскорбинку), использовать старый ген уже невозможно: вернуть ему работоспособность могут только несколько согласованных мутаций. Такое событие по своей вероятности уже мало отличается от чуда. Такова судьба гена, вышедшего из-под контроля отбора[18].

Примерно так обстоит дело с мутациями не только у человека и его ближайших родичей, но у всех живых существ, по крайней мере — у всех эукариот. Про мутации и их отношения с организмом, в котором они происходят, можно рассказать еще очень много интересного, но эта книга — все-таки не о мутациях, а об эволюции. Поэтому ограничимся сказанным, еще раз подчеркнув главное: мутации — это по большей части опечатки, ошибки копирования. Они возникают случайно, им подвержены (хотя и в разной степени) любые участки генома. Мутационный процесс идет постоянно; некоторые факторы окружающей среды могут усиливать или ослаблять его, но полностью он не прекращается никогда. Каждая конкретная мутация (замена конкретного нуклеотида в конкретном гене) крайне редка, так что вероятность одновременного появления в одной популяции нескольких одинаковых мутаций практически равна нулю. Как и всякая случайность, мутация может оказаться счастливой, дающей своему обладателю некоторые дополнительные возможности (о примерах этого мы поговорим несколько позже), но сами по себе мутации не могут создать сколько-нибудь сложной новой структуры. Наконец, мутации происходят во всех делящихся клетках, но значение для эволюции имеют только мутации в тех клетках, которые могут дать начало новому организму (у человека и других высокоразвитых животных это могут быть только половые клетки).

И напоследок. Все сказанное выше относится к так называемым точечным мутациям, они же SNP, или «снипы»[19], — заменам одного нуклеотида другим. Между тем мутациями, строго говоря, называются любые изменения генетического материала: потеря хромосомы или ее куска, развал одной хромосомы надвое, слипание двух хромосом в одну, перенос куска одной хромосомы в другую, инверсия (переворот участка внутри хромосомы задом наперед), появление лишней копии одной из хромосом — все это тоже мутации. Наконец, мутацией считается и удвоение (или другое кратное умножение) всего генома целиком — полиплоидизация.

Причины подобных перестроек не всегда ясны и подчас становятся предметом споров. Еще более спорным является вопрос об их эволюционном значении — особенно феномена полиплоидности. Ниже (в главе «Откуда берутся новые гены?») нам представится случай поговорить об этом подробнее.

Неотвратимая случайность

Заметим, что в основе всех вышеприведенных рассуждений о мутациях лежит взгляд на них как на чисто случайные ошибки. Именно так рассматривают их все версии и редакции дарвинизма — и именно этот взгляд неизменно становится объектом критики со стороны всех недарвиновских теорий эволюции. Можно сказать, что вопрос о случайности мутаций — важнейшая точка размежевания между дарвиновскими и недарвиновскими эволюционными концепциями.

Впрочем, о недарвиновских теориях эволюции мы поговорим несколько позже (во второй части книги), а пока попробуем разобраться с мутациями. Собственно говоря, существование случайных мутаций не отрицал никто: все понимали, что никакая реальная система копирования не может работать абсолютно точно, а значит, случайные ошибки в копируемых ею текстах всегда возможны. Как бы трепетно ни относились средневековые монахи-переписчики к священным библейским текстам, сохранившиеся экземпляры рукописных книг того времени содержат вполне ощутимое число случайных описок — это охотно подтвердит любой специалист по средневековым текстам.

Но тот же специалист скажет и другое: переписывая другие, светские тексты (сочинения античных авторов, летописи и хроники миновавших эпох и т. д.), монахи не стеснялись целенаправленно редактировать их в духе времени и собственных взглядов. В результате чего, например, убежденный фарисей Иосиф Флавий оказывался автором благоговейного отзыва об Иисусе Назаретянине. Неужели организм не делает ничего подобного со своими генами?

Мы знаем, что практически все организмы способны в тех или иных пределах изменяться адекватно условиям окружающей среды. Даже у самых простых из современных живых существ — бактерий — есть такие возможности. Если, скажем, в среду, где живет культура кишечной палочки, добавить молочный сахар (лактозу), очень скоро в клетках бактерий появится фермент лактаза, способный его расщеплять. Кончится лактоза — прекратится и синтез фермента. Различные бактерии умеют менять форму, отращивать или убирать жгутики и цитоплазматические выросты, покрываться плотной оболочкой или сбрасывать ее — в зависимости от ситуации.

Еще более разнообразны возможные ответы на вызовы среды высокоорганизованных существ. Они могут изменять свое поведение (кочевки, переход на сезонные корма), физиологию (зимняя спячка), морфологию (сброс листьев, отращивание новых побегов), биохимию. Некоторые организмы включают «запасную» программу развития: если развивающиеся личинки некоторых видов кобылок видят вокруг себя мало соплеменников, они развиваются в одиночных кобылок, если много — в саранчу (подробнее см. главу 11). Словом, организмы способны к адаптивным изменениям на самых разных уровнях. Так не логично ли предположить, что и их геном может меняться не только случайно, но и целенаправленно, соответственно требованиям окружающей среды?

О поисках «направленных мутаций» можно написать толстую книгу. Но подробный рассказ об этой драматической эпопее не входит в нашу задачу. Здесь же скажем лишь, что за несколько десятилетий энтузиасты так и не нашли ничего хоть сколько-нибудь убедительного. Неоднократно раздававшиеся крики «Эврика!» неизменно смолкали — либо после первой же корректной проверки, либо даже без нее, когда самим авторам не удавалось повторить свой результат.

Тем не менее в ряде публикаций последних десятилетий можно найти утверждения, что неслучайность мутаций все-таки обнаружена и более того — что представление о чисто случайном характере мутаций полностью опровергнуто. В тех случаях, когда авторы этих утверждений дают себе труд привести какие-либо подробности, речь обычно идет о некоторых действительно интересных феноменах, открытых в 1980-е годы.

Во-первых, обнаружилось, что у одного и того же вида частота мутаций различных участков генома может различаться очень сильно — порой на порядок. Во-вторых, оказалось, что при размножении в стрессовых (умеренно неблагоприятных) условиях частота мутаций в бактериальных клетках резко возрастает. Удалось даже выяснить механизм этого явления: при стрессе в клетке работает «альтернативная» ДНК-полимераза, делающая гораздо больше ошибок, чем «штатная». Влияние стресса на частоту мутаций вроде бы найдено и у эукариот, хотя там разница не так велика и само ее существование удается заметить не всегда.

Наконец, был расшифрован молекулярный механизм формирования антител — иммунных белков, связывающих любые достаточно крупные чужеродные молекулы, попавшие в организм. Оказалось, что при размножении В-лимфоцитов (клеток, производящих антитела) гены антител необычайно интенсивно мутируют. Поскольку все прочие гены этих клеток мутируют «в обычном режиме», остается сделать вывод, что гипермутагенез (так ученые назвали это явление) есть не что иное, как проявление какого-то специального механизма, изменяющего строго определенные гены. А это означало, что мутации могут быть результатом не только случайных ошибок копирования или внешних повреждающих факторов, но и целенаправленного воздействия организма на собственные гены[20]. Правда, процесс этот известен лишь для специализированных иммунных клеток, никогда не передающихся потомству. Но если это может делать лимфоцит, почему бы этого не делать гоноцитам — предшественникам половых клеток?

Если вам после прочтения двух последних абзацев показалось, что эти новые факты и в самом деле несовместимы с представлением о случайности мутаций, прошу представить, что вы пришли в казино. Вот за ближайшим к вам столиком крупье закончил принимать ставки и энергично крутанул рулетку. Случайны ли его действия? Конечно, нет — они вполне целенаправленны и включают в себя использование довольно сложного механизма, созданного специально для этих целей. А вот результат их совершенно случаен. И именно это является целью нашего крупье: заметив, что шарик останавливается на одних номерах чаще, чем на других, он (если только он не шулер) сочтет такую рулетку неисправной и перестанет ею пользоваться. Иными словами, целенаправленность механизма, обеспечивающего те или иные события, совершенно не исключает случайности самих событий.

Именно это и имеет место в рассмотренных нами случаях. Специальные исследования показали: и в случае повышенного мутагенеза у попавших в стрессовые условия бактерий, и в случае гипермутагенеза генов антител при размножении В-лимфоцитов возникают все возможные варианты мутаций. И вероятность каждого из них по отношению к другим — та же, что и в обычном, «фоновом» мутагенезе. Просто все они вместе случаются гораздо чаще.

Получается, что во всех случаях, когда обстановка требует внесения в генетический текст адаптивных изменений, это достигается только через внесение изменений случайных и их последующий отбор. Это кажется абсолютно нелогичным, противоречащим здравому смыслу. Если поведение, физиология, формообразовательные процессы в той или иной степени способны к прямым адаптивным изменениям — почему этого не происходит с генами? Если гены управляют не только всей повседневной деятельностью каждой клетки, но и всем процессом развития многоклеточного организма, следят за балансом внутренней среды, обходят блокированные биохимические пути, отвечают на вызовы внешнего мира и т. д. — как может быть, что ими самими управляет слепая случайность?!

Но давайте вернемся ненадолго к бактерии, умеющей синтезировать фермент только тогда, когда для него есть работа. Это происходит потому, что у нее есть, во-первых, ген данного фермента и, во-вторых, регуляторный участок ДНК, реагирующий на лактозу. Достаточно вывести из строя (скажем, мутацией) любой из этих участков, чтобы клетка утратила способность адекватно реагировать на присутствие лактозы, хотя бы от этого зависела ее жизнь[21]. Иными словами, способность организма к адекватным изменениям обеспечивается его геномом и им же задаются пределы этой способности. У более сложно устроенных организмов связь между изменением работы генов и внешними изменениями гораздо длиннее, включает множество промежуточных звеньев и не всегда может быть прослежена. Но принцип остается тем же: и сама способность меняться определенным образом в ответ на определенные внешние воздействия, и пределы этих изменений заданы геномом.

Меньше всего я хотел бы, чтобы меня поняли в том смысле, будто ни один организм не может в течение жизни создать ничего нового, а может только извлечь из генома подходящую программу, если она там есть. Это, конечно, не так — что легко видеть даже в нашем повседневном поведении. Практически любой более-менее здоровый человек может научиться ездить на двухколесном велосипеде или танцевать вальс — несмотря на то, что его геном не содержит информации о соответствующих последовательностях движений. Достаточно того, что он обеспечивает нам определенный набор элементарных движений и умение строить из них цепочки неограниченной длины и сложности. Примерно так же человек или техническая система, зная лишь 32 буквы русского алфавита, может прочесть или написать текст какой угодно длины и сложности. Но при этом не сможет прочесть даже один символ, которого не было в исходном алфавите (скажем, китайский иероглиф или знак из деванагари — традиционной индийской письменности). Некоторые люди, например, не могут правильно произносить русскую фонему «р». Это — врожденная особенность, и никакие тренировки тут не помогут: у таких людей просто нет мышечных волокон, позволяющих языку совершать нужные вибрации в нужном положении. В лучшем случае такой человек может научиться издавать подобие нужного звука, производя его другими частями речевого аппарата — например, гортанью (получается что-то вроде французского r). Индивидуальная адаптация, для которой нет генетической базы, невозможна.

Но если геном может изменять самые разные признаки организма в ответ на изменение внешних условий — кто или что может целенаправленно изменять сам геном?

Первый напрашивающийся ответ: сами гены, только другие. Мы сегодня знаем, что белки, кодируемые изрядной частью наших генов (по меньшей мере примерно тремя тысячами — при том, что их всего чуть более 21 тысячи), нужны исключительно для управления активностью других генов. И это — не считая регуляторных участков ДНК, которые управляют работой генов, не кодируя собственные белки. Если одни гены могут изменять активность других — почему они не могут изменить их содержание?

Могут. И даже иногда делают это (как, например, в случае с кодированием антител). Но чаще всего — одним, уже хорошо знакомым нам способом: внесением случайных ненаправленных изменений. Иногда — удвоением нужного гена, его вырезанием и т. д. И никогда — целенаправленным изменением последовательности составляющих его нуклеотидов в некоторую определенную сторону[22].

Причина этого, если вдуматься, проста. Целенаправленные изменения — в отличие от случайных — должны иметь программу, которую нужно как-то записать. Значит, кроме генетической инструкции по построению и функционированию организма должна существовать еще вторая инструкция, описывающая будущие изменения первой. А поскольку она должна описывать эволюцию генома в течение неограниченного времени, то и объем такой инструкции должен быть бесконечным. Понятно, что это абсурд.

Можно, конечно, предположить, что программа будущих целенаправленных изменений генома содержится не в нем самом и записана как-то иначе, не на языке нуклеотидных последовательностей[23]. Но это предположение ничего не меняет в наших рассуждениях: где бы эта программа ни находилась, каким бы компактным ни был способ ее записи, она должна иметь бесконечный объем. Иначе она рано или поздно будет полностью выполнена — и эволюционирующему виду останется либо остановиться в своем развитии, либо умереть[24].

Если мы все еще не хотим расстаться с идеей о целенаправленном изменении генов, нам остается одно: предположить, что у каждого вида есть этакий демон-программист, который непрерывно исправляет и дополняет генетическую программу вида, сообразуясь с наличными условиями внешней среды. Но тут уж одно из двух: либо это сверхъестественное, бессмертное и, вероятно, бестелесное разумное существо — либо…

Либо это наш старый знакомый — «демон Дарвина»[25], он же естественный отбор. В каком-то смысле он выполняет для каждого вида именно такие функции. Но о нем — немного позже. Пока что мы еще не до конца разобрались с тем, что его порождает.

Забытый кит

Строго говоря, классическая триада, с которой мы начали — изменчивость, наследственность, естественный отбор, — не вполне соответствует дарвиновской схеме. В ней у отбора были не две, а три предпосылки: изменчивость, наследственность и борьба за существование.

В той версии дарвинизма, которую всем нам преподавали в школе, положение этого третьего «кита» было довольно двусмысленным: не то чтобы его отрицали или замалчивали, но старались на нем подробно не останавливаться — особенно на внутривидовой борьбе. (Оно и понятно: идея борьбы за существование целиком взята Дарвином у небезызвестного Томаса Мальтуса, а основы школьного курса теории эволюции были заложены в советские времена, когда имя и идеи этого мыслителя были абсолютно одиозными.) Свою роль сыграл и не вполне удачный (но давно устоявшийся и уже не подлежащий замене) перевод довольно многозначного английского struggle куда более определенным русским словом «борьба».

В результате многие выносят из школы впечатление, что термин «борьба за существование» описывает в основном отношения организма с внешней средой, а также отношения между разными видами. Применение же его к внутривидовым отношениям вызывает искреннее удивление: разве существа одного вида так уж обязательно должны между собой враждовать?

Поэтому нам придется сказать несколько слов об этом забытом «ките» дарвинизма.

В главе о борьбе за существование Дарвин обсуждает широкий спектр взаимодействий организма с внешними агентами: природными стихиями (засухой, морозом, ветрами и т. д.), существами других видов (хищниками, паразитами, кормовыми объектами, конкурентами) и особями собственного вида[26]. Однако он неоднократно подчеркивает, что под борьбой за существование понимает в основном конкуренцию, причем в первую очередь — внутривидовую. Дарвиновское представление о борьбе за существование основано на простом и очевидном факте: всякая самовоспроизводящаяся группа живых существ (вид, популяция, штамм, линия, клон и т. д.) в принципе способна к неограниченному размножению, в то время как ресурсы, необходимые для жизни этих существ, всегда ограничены. Значит, не все, кто мог бы родиться, рождаются; не все родившиеся выживают и не все выжившие оставляют потомство. Это и есть внутривидовая борьба за существование — ни больше, ни меньше. В общем случае она не предполагает ни враждебности между участниками этого необъявленного соревнования, ни вообще каких-либо целенаправленных усилий с их стороны. То есть такие усилия могут быть, а могут отсутствовать или могут быть направлены в противоположную сторону (на смягчение конкуренции между сородичами) — сути дела это не меняет. Можно, как медведь, при каждом удобном случае убивать любого встречного детеныша своего вида; можно, как куропатка, подбирать осиротевших птенцов-соплеменников и растить их наравне со своими детьми; можно, как волк или лысый уакари[27], вовсе отказываться от собственного размножения ради выращивания братьев/сестер или племянников. Но ни один из этих образов действия не отменяет борьбы за существование — это лишь разные стратегии в этой борьбе. Кстати, не всегда альтернативные: тот же благородный дядюшка-волк, посвятивший жизнь воспитанию племянников, не задумываясь, порвет насмерть чужого переярка (волка-подростка), случайно забредшего на территорию стаи.

Но несмотря на все оговорки Дарвина (что борьба за существование — это прежде всего конкуренция, что он употребляет это выражение в сугубо метафорическом смысле и т. д.) очень многие читатели истолковали это понятие именно как активную и целенаправленную взаимную агрессию, «войну всех против всех» и даже как оправдание такой войны. Знаменитый русский революционер и видный идеолог анархизма князь Петр Кропоткин (в молодости занимавшийся натуралистическими исследованиями на Дальнем Востоке) в 1902 году выпустил книгу «Взаимопомощь как фактор эволюции», в которой, не отрицая дарвиновской борьбы за существование, резко противопоставлял ей взаимопомощь животных одного вида, считая эти отношения взаимоисключающими. При этом взаимопомощи Кропоткин придавал куда большее эволюционное значение, нежели борьбе, и считал, что «никакая прогрессивная эволюция видов не может быть основана на периодах острого соревнования» и «лучшие условия для прогрессивного отбора создаются устранением состязания путем взаимопомощи и поддержки».

Книга Кропоткина, написанная по-английски и изданная в Англии, получила некоторую известность в мировой эволюционной литературе. Однако при чтении ее становится очевидным, что автор просто перенес на отношения организмов в природе свои социально-политические идеи о роли взаимопомощи в человеческом обществе и истории. Не будем сейчас обсуждать, насколько адекватно представлял себе мятежный князь природу людей и образуемых ими общностей. Достаточно сказать, что главная идея ее «биологической части» (к которой относятся лишь две первые главы из восьми, а также часть приложений) основана, в сущности, на недоразумении — непонимании смысла понятия «борьба за существование».

Еще одно недоразумение, связанное с этим понятием, выражается в том, что оно-де устарело, так как сегодня мы знаем, что для эволюции важно не столько выживание, сколько успех в размножении. Поэтому некоторым видам присущи специальные приспособления, понижающие шансы своего обладателя на выживание, но компенсирующие это увеличением числа его потомков: от знаменитого хвоста павлина и подобных ему структур (о которых мы будем подробно говорить в главе 3) до поведения самцов некоторых пауков и богомолов, позволяющих своим партнершам съесть себя во время или сразу после спаривания. Это вполне понятно, если вспомнить, что при любом способе размножения воспроизводятся не особи, а их гены. Поэтому естественный отбор поддержит любые изменения, ведущие к увеличению суммарного числа потомков (т. е. копий генов), независимо от того, как достигается это увеличение — большей вероятностью выживания особи с такими признаками или каким-то иным путем. Более того: если обстоятельства складываются так, что, помогая родителям или братьям, обладатель данного набора генов увеличивает вероятность воспроизводства этих генов эффективнее, чем заводя и выращивая собственных детей, — естественный отбор поддержит те генные вариации, которые склоняют своих носителей именно к такому поведению. Даже если при этом оно обрекает самих носителей на бездетность.

Научная литература, посвященная тому, при каких условиях живым существам выгоднее помогать выжить сородичам, нежели собственному потомству, необозрима и включает в себя как полевые и лабораторные исследования реальных видов, так и построение моделей (математических и компьютерных). Мы не будем далее углубляться в эту проблематику[28]. В конце концов, все эти феномены не более удивительны, чем поведение самки, тратящей немалые ресурсы на своих детенышей (а то и рискующей ради них жизнью), — ведь она тоже обеспечивает не собственное выживание, а воспроизводство своих генов.

Но вот тем, кто на этом основании считает, что понятие «борьба за существование» устарело, нелишне будет знать, что сам Дарвин, ничего не ведая о генах, тем не менее ясно и недвусмысленно включал в это понятие и репродуктивный успех. «Я должен предупредить, что применяю этот термин в широком и метафорическом смысле, включая сюда зависимость одного существа от другого, а также включая (что еще важнее) не только жизнь особи, но и успех в оставлении потомства [курсив мой — Б. Ж.]», — писал он в III главе «Происхождения видов», в которой и вводилось понятие борьбы за существование.

На этом можно бы и закончить, но я уже слышу читательский вопрос: а что, к отношениям между разными видами понятие борьбы за существование неприменимо вовсе?

Было бы очень жаль, если бы меня поняли таким образом. Разные виды тоже могут бороться за существование между собой. Но такая борьба происходит в основном не там, где ее обычно привыкли искать. Можно, конечно, сказать, что заяц, удирая от волка, тем самым борется за свое существование. И это даже будет правдой — с одной маленькой оговоркой: борется-то он борется, но не с волком, а в первую очередь с другими зайцами. А во вторую — с потенциальными жертвами волка из числа других видов.

Это утверждение может показаться издевательством над здравым смыслом. Жизни зайца угрожает преследующий его волк, никаких других зайцев в поле зрения нет — так с кем же борется заяц? Даже если (как мы договорились выше) понимать «борьбу» не как прямую схватку, а как состязание, все равно участниками его выступают волк и заяц. Кто из них окажется быстрее — тот и выживет. При чем тут другие зайцы и другие виды?!

Но давайте немного изменим условия нашего мысленного эксперимента: заменим волка… ну, скажем, коровой или козой, а зайца — куртиной клевера. Вы готовы на полном серьезе утверждать, что клевер борется за существование с коровой? А ведь по сути отношения между коровой и клевером ничем не отличаются от отношений между волком и зайцем: один вид регулярно служит пищей другому.

Оставим на время терминологию и обратимся к сути дела. Итак, травоядное животное ест растение. Растение не может убежать, спрятаться или отбиться от своего поедателя и должно сохранять себя иным способом. Стратегия клевера — быстрое отрастание, позволяющее восполнить съеденные коровой побеги. Значит, при регулярном выпасе коров на клеверище преимущество будут получать те индивидуальные растения, которые быстрее других наращивают массу после объедания. Они будут успешнее выживать и размножаться за счет более медлительных растений того же вида и в конечном счете вытеснят их с этого луга вовсе — чего не произошло бы, если бы там регулярно не паслись коровы. Иными словами, в этом состязании за жизнь корова — фактор конкуренции, а самими конкурентами выступают разные особи (точнее, разные генетические варианты) клевера. Это они соревнуются (т. е. «борются») друг с другом посредством коровы.

Подставим обратно на место коровы — волка, а на место клевера — зайца. Изменилось ли что-нибудь в справедливости нашего рассуждения? Теперь мы ясно видим, что поначалу нас ввело в заблуждение внешнее сходство действий хищника и жертвы: волк бежит — и заяц бежит[29]. Тем не менее как и в случае с коровой и клевером, волк — фактор конкуренции, а заяц — ее участник, соревнующийся с другими зайцами: самые быстрые (а также осторожные, хорошо маскирующиеся и т. д.) выживут, более медлительные пойдут на прокорм волку[30].

Но и это еще не все. Вернемся к клеверу и корове. Допустим, рядом с лугом, на котором растет клевер и пасутся коровы, расположен перелесок. Растущие в нем березы, осины и ивы постоянно осыпают луг своими семенами. Некоторым из них удается достигнуть почвы и прорасти. Несколько лет — и над лугом поднялись бы молодые деревца, сомкнули бы кроны и постепенно подавили бы под собой и клевер, и прочие луговые растения. Но этого не происходит: коровы охотно поедают молодые неодревесневшие побеги, а соревноваться с клевером и другими травами в скорости отрастания деревья не могут. Иными словами, пасущиеся коровы выступают фактором не только внутривидовой, но и межвидовой конкуренции — без них луговые травы давно вынуждены были бы отдать свою территорию деревьям.

Это отнюдь не умозрительная схема: такой процесс в последние 25–30 лет можно наблюдать воочию во многих местах нечерноземной России — луга, где (в силу известных социально-экономических изменений) прекратились выпас скота и косьба травы, неуклонно превращаются в мелколиственные леса. В Кавказском заповеднике можно наблюдать еще более интересную картину: завезенные туда в 1940-х годах зубробизоны пасутся в основном на лугах — и за несколько десятилетий заметно увеличили площадь лугов за счет леса. Иными словами — расширили жизненное пространство для своих «жертв», превратившись в их наступательное оружие в борьбе с лесными видами.

Так кто же с кем борется, когда заяц бежит от волка?

Но вернемся к исходному вопросу. Когда коровы помогают луговым растениям бороться с лесными — это можно считать примером межвидовой борьбы. Но это борьба больших коалиций — на каждой из сторон выступает целостное сообщество, представленное множеством видов: растениями, животными, грибами, бактериями и т. д.[31] А бывает ли «дуэльная» межвидовая борьба, когда два вида борются друг с другом, не затрагивая (по крайней мере, непосредственно) интересы всех прочих?

Бывает. Например, когда серая американская белка, завезенная в Европу, вытесняет привычную нам рыжую белку или серая крыса-пасюк повсеместно в городах вытесняет черную крысу. Заметим: борьба происходит между близкими (не только по происхождению, но и по образу жизни) видами, нуждающимися в одних и тех же ресурсах и потому вынужденными конкурировать за них. В обоих приведенных случаях борьба настолько остра, что ее результаты можно заметить «простым глазом» — они проявляются за время, сопоставимое с длительностью человеческой жизни. Такая острота борьбы связана с тем, что борющиеся виды долгое время развивались независимо друг от друга, а затем внезапно вступили в контакт. Можно предположить, что, живи они все время на одной территории, они бы еще во время своего становления каким-нибудь образом поделили те ресурсы, на которые претендуют, уйдя тем самым от острой конкуренции.

В теоретической экологии это утверждение известно как «принцип Гаузе». В начале 1930-х годов московский биолог Георгий Гаузе экспериментировал с разными видами знакомых всем нам по школьному учебнику инфузорий-туфелек. Все выбранные им для опытов виды прекрасно росли порознь в лабораторных сосудах, питаясь бактериями и клетками дрожжей. Но когда Гаузе попытался вырастить в одной емкости «золотистых» и «хвостатых»[32] инфузорий, численность «хвостатых» после недолгого роста начала падать, и вскоре туфельки этого вида полностью исчезли. Ученый, которому тогда было немногим больше 20 лет, сделал вывод: два вида не могут стабильно занимать одну и ту же экологическую нишу в одной и той же экосистеме. Либо они достаточно быстро найдут способ ее разделить (как это сделали некоторые другие пары видов инфузорий в дальнейших опытах Гаузе), либо один из них неизбежно вытеснит другой.

Столь широкое обобщение на основе изучения лабораторных популяций немногих видов единственного рода выглядело, мягко говоря, слишком смелым. Однако в последующие десятилетия принцип Гаузе прочно утвердился в теоретической экологии. И хотя сегодня известно довольно много исключений из него, специальных случаев и т. д., но когда на одной территории оказываются два близких вида, скорее всего их взаимодействие закончится либо разделом первоначально общей ниши — либо исчезновением одного из них.

Со вторым вариантом все понятно, а как может выглядеть первый? В случае с белками, например, выяснилось, что та же серая белка успешнее рыжей в широколиственных лесах, но неспособна жить в лесах хвойных. Поэтому нынешняя завоевательная война, скорее всего, кончится «мирным договором»: дубравы и буковые рощи достанутся серым захватчикам, а за аборигенами останутся хвойные леса, а также те островки лиственных, которые отделены от основных массивов морем или полосами хвойных пород[33]. Говоря научными терминами, виды поделят исходно общую экологическую нишу, снизив тем самым остроту конкуренции.

В принципе, то же самое может произойти и в ходе внутривидовой борьбы: две группы особей одного вида могут поделить между собой его экологическую нишу и в дальнейшем совершенствоваться в использовании получившихся «наделов». Но это практически неизбежно ведет к видообразованию, разделению исходно единого вида на два. Мы еще вернемся к этому вопросу, когда будем рассматривать видообразование. А пока перейдем к главному герою теории Дарвина.

Отбор в натуре

Ну вот, теперь все предпосылки вроде бы в сборе. Живые организмы — это системы, воспроизводящие себе подобных. Это воспроизведение не абсолютно точно: в каждом поколении появляются «разночтения» в генетической программе, наследуемые затем потомками той особи, у которой они появились. Возникающие таким образом варианты могут влиять в ту или иную сторону на жизнеспособность, плодовитость и прочие важные характеристики своих обладателей. А поскольку численность какого бы то ни было вида не может расти неограниченно, в каждом следующем поколении должна увеличиваться доля тех особей, чьи индивидуальные особенности более способствуют выживанию и размножению, чем особенности других. Или, возвращаясь к терминологии Дарвина и его современников, — там, где есть изменчивость, наследственность и борьба за существование, должен происходить естественный отбор.

Должен?

«Измышленный Дарвином естественный подбор не существует, не существовал и не может существовать», — уверенно писал в 1885 году один из самых яростных критиков Дарвина, русский философ и публицист Николай Данилевский. При этом он признавал фактом и изменчивость организмов, и ее наследуемость, и способность любого вида размножаться в геометрической прогрессии, и даже борьбу за существование. Это особенно сердило полемизировавшего с ним пламенного дарвиниста Климента Тимирязева: «Итак, все посылки верны, но необходимый логический вывод из них, естественный отбор, — фантазм, мозговой призрак. Как это объяснить?»

Тимирязев подверг сочинение Данилевского сокрушительному разбору, убедительно показал несостоятельность всех его доводов, порочность его логики, незнание критикуемой теории и т. д. Для окончательного посрамления противника оставалось сделать самую малость — привести конкретные примеры действия естественного отбора в природе. Но этого Климент Аркадьевич сделать так и не смог при всей своей огромной эрудиции и страстной приверженности дарвинизму. Такими примерами биология конца XIX века попросту не располагала. И во времена полемики Тимирязева с Данилевским, и десятилетием позже естественный отбор оставался не более чем «необходимым логическим выводом», столь же умозрительным, как и в год выхода «Происхождения видов». Даже на рубеже XIX и XX веков известные ученым случаи реальных селективных процессов в природе можно было пересчитать буквально по пальцам одной руки. Было, например, известно, что куколки бабочек-крапивниц, окраска которых сходна с окружающим фоном, чаще доживают до вылупления, чем те, чья окраска с этим фоном контрастирует. Что средняя ширина головогруди крабов, обитающих в загрязненных водах, уменьшается по сравнению с шириной головогруди их сородичей, живущих в чистой воде (хотя и там, и там можно найти крабов как с широкой, так и с узкой головогрудью). Наконец, было известно наблюдение американского натуралиста Хермона Бампаса, подобравшего в 1896 году во время снежной бури сотни замерзающих воробьев. В теплом помещении к жизни вернулось лишь около половины находок — остальные умерли от переохлаждения. Бампас не поленился измерить всех живых и мертвых птиц — и обнаружил, что у выживших длина крыльев близка к средней, в то время как почти у всех погибших крылья были либо заметно длиннее, либо заметно короче.

Эти наблюдения были, конечно, интересны (работу Бампаса до сих пор активно цитируют в научной литературе, да и мы к ней еще вернемся в главе «Стабилизирующий отбор: марш на месте»), но для обоснования механизма, породившего все живые формы, существующие или когда-либо существовавшие на Земле, со всеми их характерными особенностями, столь ограниченного набора фактов было, мягко говоря, маловато. И что еще хуже, ни один из этих примеров ничего не доказывал. Ни для одного из рассматриваемых признаков не было известно, насколько он обусловлен именно наследственными факторами (между тем известно, что окраска куколок насекомых зависит, например, от температуры, при которой развивалась личинка). В двух случаях из трех была неочевидна и связь между признаком и тем фактором среды, который оказывал избирательное воздействие. Чем полезна узкая головогрудь при загрязнении воды? Каким образом длина крыльев связана с устойчивостью к холоду? Ну и, наконец, ничто не говорило о том, что подобные процессы могут привести к эволюционным сдвигам: превратить один вид в другой или хотя бы вывести отдельный признак за пределы видовой нормы. Наоборот, из данных Бампаса прямо следовало, что естественный отбор скорее противодействует любым возможным изменениям, поддерживая существующую норму. Именно такую роль, как мы увидим ниже, отводили отбору многие оппоненты дарвинизма: мол, он, может, и существует, но это чисто консервативный фактор, отсеивающий уродства и отклонения, но бессильный создать что-либо новое.

Искусственная эволюция

Нехватку данных о действии естественного отбора пытались восполнить, моделируя его отбором искусственным. Однако вопрос о правомерности перенесения полученных таким образом данных на природные процессы всегда оставался спорным — что наглядно показывает история самого знаменитого из таких экспериментов. В 1903 году датский генетик Вильгельм Иогансен[34] попытался проверить, так ли всемогущ естественный отбор, как предполагали классики дарвинизма (прежде всего Август Вейсман, о котором речь пойдет в главе «Август Вейсман против векового опыта человечества», и «дублер» Дарвина Альфред Уоллес). Он проделал простой опыт: высаживал семена фасоли, принадлежащей к одной из чистых линий. Фасоль — строгий самоопылитель, так что цветы на выросших растениях опыляли себя сами, и новым генам взяться было неоткуда. Иогансен собирал созревшие фасолины, взвешивал каждую, выбирал самые крупные, снова сажал их, снова дожидался урожая и выбирал самые крупные бобы… То есть проверял, как действует естественный отбор на признак, разнообразие которого не отражает различий в генах. Оказалось, что отбор не действует никак: сколько бы раз Иогансен ни отбирал самые крупные семена, средний вес фасолин в каждом поколении оставался одним и тем же, испытывая лишь небольшие колебания в ту или другую сторону, и никакой отбор не мог его никуда сдвинуть.

Сегодня вывод датского ученого звучит тавтологией: там, где нет генетического разнообразия, отбор в самом деле невозможен, так как ему попросту не из чего выбирать[35]. Однако в свое время эти опыты воспринимались чуть ли не как наглядное опровержение дарвинизма. Дело в том, что дикие растения и животные внешне гораздо более единообразны, чем культурные сорта и породы. Казалось само собой разумеющимся, что этому внешнему единообразию соответствует генетическая однородность, — а значит, природные популяции можно моделировать чистыми линиями.

О том, как было преодолено это представление, речь впереди (см. главу 2). Нам же сейчас важно, что уже этот ранний опыт показал: использовать искусственный отбор как модель отбора естественного вообще можно только, что называется, в первом приближении. Правда, в опытах Иогансена неадекватность модели определялась не тем, как велся отбор, а тем, какой «исходный материал» ему предлагался. Но позднее обнаружились и различия в самой природе искусственного и естественного отбора. Важнейшее из них состоит в том, что человек может вести отбор по одному или немногим признакам, не интересуясь, как при этом меняются прочие признаки и насколько организм в целом остается приспособленным ко всей совокупности факторов окружающей среды. Например, при одомашнивании кур древние селекционеры сознательно или бессознательно вели отбор на увеличение массы тела, уменьшение осторожности (пугливости) и снижение способности к полету. Если бы такому отбору подверглась популяция птиц, живущая в природе, этому противодействовал бы встречный отбор со стороны наземных хищников, который наверняка остановил бы подобные изменения задолго до приобретения домашними курами своего нынешнего облика. Человек же мог не только защитить своих несушек от лис и шакалов, но и компенсировать им те виды кормов, которые при таком телосложении оказываются для них недоступными. Понятно, что в природе таких «гарантий» не бывает — на организм всегда действует целый комплекс факторов отбора, обычно весьма разнонаправленных, и смоделировать его в эксперименте крайне трудно.

Даже когда человек не ведет отбора по собственному усмотрению, а предлагает экспериментальной популяции эволюционировать самостоятельно, результаты такой «эволюции в пробирке» порой радикально отличаются от эволюции тех же существ в реальной экосистеме. Например, сравнение генетических механизмов устойчивости насекомых-вредителей к ядохимикатам в эксперименте и на реальных полях и плантациях показали, что эти механизмы сильно различаются. В лаборатории вредители приспосабливались в основном «по-дарвиновски» — путем постепенного накопления множества мутаций, каждая из которых лишь немного уменьшала чувствительность к отраве. Реальные же «расы супервредителей» чаще всего приспосабливались скачком — мутантным у них оказывался часто всего один ген, но эта единственная мутация сразу давала высокую устойчивость. Причина такой разницы в том, что «высокополезные» мутации крайне маловероятны, а лабораторные популяции были слишком малы, чтобы в них случались столь редкие события. Но когда тот или иной яд применяется на десятках и сотнях миллионов гектаров, он становится фактором отбора для астрономического числа индивидуальных генотипов, — и среди них нужная мутация обязательно найдется, какой бы редкой она ни была. После чего ее обладатель сразу получает огромное преимущество не только перед вовсе неустойчивыми, но и перед «слабоустойчивыми» к яду собратьями.

Но это еще случай относительно простой: здесь удалось довольно быстро выяснить, почему одни и те же виды по-разному приспосабливаются к одному и тому же фактору в поле и в лаборатории. Чаще разницу между «лабораторной» и реальной эволюцией остается лишь констатировать. В ряде лабораторий разных стран мира прошли или проходят эволюционные эксперименты, в ходе которых ученые предоставляют популяциям организмов с быстрой сменой поколений возможность свободно эволюционировать, фиксируя ход эволюционных изменений. Особенно удобны для таких работ бактерии — не только потому, что они могут давать тысячи поколений в год, а солидная популяция их легко умещается в колбе или чашке Петри, но еще и потому, что часть их можно в определенный момент заморозить, а затем, разморозив, снова запустить эволюцию с выбранной точки и посмотреть, насколько результаты второй попытки совпадут с результатами первой (т. е. какие эволюционные изменения закономерны, а какие, наоборот, непредсказуемы). Самый известный и длительный эксперимент такого рода проводит непрерывно с 1988 года группа профессора Ричарда Ленски в Мичиганском университете. За это время сменилось множество (на момент написания этих строк — свыше 71 тысячи) поколений «подопытных», принесших ученым немало интереснейших сведений о реальной, наблюдаемой воочию эволюции.

Практически во всех подобных экспериментах эволюция идет непрерывно: штаммы, обладающие полезными мутациями, вытесняют прежнюю норму, а затем у кого-то из их потомков появляются признаки, делающие их еще более приспособленными, и носители этих признаков вытесняют вчерашних победителей. Между тем, работы по эволюции бактерий не в пробирке, а в реальной среде их обитания показывают совсем другую динамику. В главе 14 мы поговорим подробнее и об эксперименте Ленски (и некоторых его совершенно неожиданных результатах), и об интереснейшей работе датских исследователей, сумевших проследить реальную эволюцию нескольких линий бактерий на протяжении времени, сопоставимого с экспериментом мичиганской группы. Там же мы обсудим и возможные причины противоречий в результатах этих исследований. Сейчас же нам важно зафиксировать, что даже самопроизвольная, никак не «модерируемая» человеком эволюция в лаборатории может протекать не так, как эволюция тех же (или сходных) организмов в естественной среде обитания. И значит, если мы хотим получить надежные представления именно о естественном отборе и его характеристиках, надо наблюдать его именно в природе[36].

На земле, в небесах и на море

Однако непосредственно наблюдать проявления естественного отбора очень трудно. Надо поймать появление нового, ранее отсутствовавшего признака, доказать его наследственную природу и селективную значимость, а затем проследить динамику изменения его частоты в популяции. Эта динамика должна быть достаточно быстрой (не вести же наблюдения веками!), но именно в случае быстрых изменений мы, скорее всего, не успеем застать эволюционные сдвиги «в процессе». Отдельно еще нужно будет показать, почему такой-то признак дает преимущество при действии такого-то фактора: мы знаем, например, что хомяки-меланисты (полностью черные особи) лучше переносят зимовку, чем хомяки обычной расцветки, — но какая связь между избытком меланина и устойчивостью к долгой и холодной зиме?

Те немногие исследования, авторам которых удается выполнить все эти условия, можно считать настоящими научными подвигами. Таким героизмом, например, отмечена работа английских орнитологов супругов Питера и Розмари Грантов, в течение 40 лет (с 1973 по 2012 годы) изучавших дарвиновых вьюрков на Галапагосских островах. Им удалось показать, в частности, четкую связь между многолетними колебаниями климата, изменением среднего размера семян кормовых растений и изменением клювов вьюрков. Публикуемые ими работы попадали в разряд классических сразу после обнародования, а сами Гранты собрали обширную коллекцию научных наград, однако мало кто из их коллег оказался готов последовать их примеру.

Поэтому чаще биологи, пытаясь наблюдать в природе действие отбора, поступают наоборот: не подкарауливают появление нового перспективного признака, а вводят новый фактор отбора (или ищут случаи появления таких факторов по не зависящим от них причинам) и смотрят, как на него будет реагировать та или иная популяция.

Одна из самых известных работ такого рода — полевые опыты американских биологов со всем известными рыбками гуппи в речках острова Тринидад. Эти опыты ведутся уже более 40 лет — с 70-х годов прошлого века[37], — разными группами ученых, причем позднейшие исследователи имеют возможность продолжать и видоизменять эксперименты, начатые их предшественниками. За это время в речках сменилось более 50 поколений рыбок.

Исходная ситуация такова. В горных речках и ручьях относительно глубокие и медленно текущие плесы чередуются с перекатами и небольшими водопадами. Гуппи держатся в основном на плесах, на перекаты заплывают редко, а водопады для них почти непреодолимы. В результате все гуппиное население реки превращается в цепочку локальных популяций, изолированных или почти изолированных друг от друга. В тех же реках живут и враги гуппи — хищные рыбы, но для них мелководья и водопады — препятствия еще более серьезные, чем для гуппи. Поэтому хищников много в низовьях, по мере подъема вверх по реке их разнообразие уменьшается, и до верховий доходит только один вид — самый мелкий, нападающий в основном на молодь гуппи, в крайнем случае на взрослых самцов. (Все, кто держал гуппи в аквариуме, знают, что самцы у этих рыбок намного мельче самок, но при этом гораздо ярче окрашены, имеют большой вуалевидный хвост и другие украшения.) В результате в нижнем течении рек гуппи все время находятся под угрозой нападения хищников (причем разных и применяющих разные способы охоты), в то время как в самых верховьях рыбке, дожившей до «совершеннолетия», уже почти ничто не угрожает.

Ученые пересаживали рыбок из популяций, находящихся под прессом хищников, в безопасные местообитания и наоборот — из безопасных плесов в воды, кишащие хищниками; подпускали хищников в мирные заводи и т. д. И во всех случаях смотрели, какие изменения в облике, физиологии и поведении гуппи повлечет за собой изменение риска быть съеденным. В этих исследованиях было получено много интереснейших результатов, позволивших проверить целый ряд ранее высказанных частных гипотез об экологических и эволюционных взаимоотношениях хищников и жертв. Но нас сейчас интересует «базовый» результат, полученный еще в самых первых опытах: что происходит с гуппи, когда в прежде безопасной среде вдруг появляются хищники?

Оказывается, уже через несколько поколений[38] облик рыбок заметно меняется. Самцы становятся менее ярко окрашенными, их хвосты — менее декоративными и более функциональными. Изменялось и поведение гуппи: они делались более осторожными, начинали внимательнее относиться к тому, что происходит вокруг, чаще резко срывались с места, а скорость таких рывков намного возрастала. Но самое важное изменение заключалось в том, что новые поколения гуппи достигали зрелости быстрее и при меньших размерах, чем их предки, жившие в безопасных условиях. Это уже не могло быть ни результатом индивидуального обучения (как повысившаяся пугливость), ни эффектом сдвига средних величин за счет «выедания» одного края — уменьшение сроков взросления и конечных размеров шло поступательно в течение многих поколений.

Кстати, в 1998 году, когда эксперименты в тринидадских речках шли уже более 20 лет, другая группа американских биологов опубликовала работу об изменениях у тех видов морских рыб, которые в последние десятилетия подвергались интенсивному промыслу. Эти изменения оказались очень похожи на уже знакомый нам эволюционный ответ гуппи на появление хищника: у совершенно неродственных друг другу видов в самых разных регионах Мирового океана быстро сокращались сроки достижения зрелости и средние размеры взрослой особи. Изменения были настолько велики, что, например, значительная часть популяции североатлантической трески спустилась вниз на одну ступеньку пищевой пирамиды — то есть из хищников, питающихся более мелкой рыбой, превратились в поедателей планктонных рачков и прочей морской мелочи (став тем самым конкурентами своей прежней добычи). Десятилетием позже уже другая группа ученых сравнила эти данные с показателями близких, но не являющихся объектами промышленного лова видов рыб, — и удостоверилась, что с ними в те же годы не происходило ничего похожего.

Аналогичные данные были получены и для сухопутных животных, интенсивно добываемых человеком. А в 2010 году канадский зоолог Андре Дероше, измерив параметры крыльев у 851 экземпляра мелких певчих птиц (представлявших 22 разных вида), добытых в разные годы в лесных районах провинции Квебек, показал, что со временем у птичек менялась форма крыла — оно становилось острее. При этом совсем рядом, в штатах Восточного побережья США, в последние десятилетия ХХ века этот процесс шел в обратную сторону — концы крыльев мелких птиц приобретали более сглаженную форму. Наиболее бросающееся в глаза различие между этими регионами заключалось в том, что в Квебеке велись и ведутся масштабные вырубки хвойных лесов, в то время как в Новой Англии в последние десятилетия идет интенсивное лесовосстановление — отдельные лесные островки смыкаются в крупные массивы. Между тем морфологам и биомеханикам давно известно, что при обитании в кронах деревьев, где полет не может быть ни далеким, ни слишком быстрым, зато требуется высокая маневренность, птицам выгоднее иметь относительно короткие крылья с широкими концами. Жителям же открытых пространств, летающим далеко и быстро, полезнее удлиненные и заостренные крылья.

Конечно, придирчивый читатель может сказать, что изменение размера промысловых рыб и формы крыльев певчих птиц — не совсем чистый пример природных селективных процессов, поскольку фактором отбора тут выступал человек (пусть и ненамеренно и даже вопреки собственным интересам). Но и без человеческого вмешательства в природе оказывается достаточно факторов, избирательно влияющих на выживание и размножение тех или иных живых существ. Особенно много работ, где обнаруживалась эта селективность, стало выходить в самые последние десятилетия, когда у исследователей появилась возможность не просто фиксировать поведение животных при помощи киносъемки или видеозаписи, а поставить крошечную, но качественную и надежную автоматическую видеокамеру буквально под каждым кустом. Не меньшую роль сыграло и развитие технологии секвенирования ДНК, позволяющей, в частности, однозначно определить родственные связи особей в популяции и генетический вклад каждой из них в следующее поколение.

Используя эти методы, британские и испанские биологи обнаружили, например, что у полевых сверчков крупные самцы оставляют достоверно больше доживающих до «совершеннолетия» потомков, а среди мелких самцов успешнее размножаются те, что громче и дольше поют. Ничего сенсационного в этом, конечно, нет[39] — так оно и предполагалось всеми теоретиками едва ли не со времен Дарвина. Но теперь это уже не теоретические рассуждения, а твердо установленный факт.

«Мы выбираем, нас выбирают…»

Вообще, надо сказать, именно половой отбор оказался наиболее удобен для прямого изучения — возможно, потому, что он часто идет по заметным, хорошо различимым признакам.

Да и оценить его эффективность можно значительно быстрее, чем «классического» отбора на выживание: не надо наблюдать за носителями разных признаков всю их жизнь, чтобы выяснить, у кого она окажется длиннее, — достаточно сравнить число потомков, оставленных ими после первого же сезона размножения (а то и вовсе число успешно завершившихся ухаживаний). Между тем еще полвека назад в литературе, посвященной эволюционным процессам, о половом отборе почти не вспоминали, да и теперь некоторые биологи старой школы недолюбливают это понятие. Главная их претензия — половым отбором можно объяснить что угодно. Допустим, у какого-нибудь вида некий признак никак не поддается дарвинистскому истолкованию: он требует затраты ресурсов, делает своего обладателя более уязвимым для хищников и т. д. и т. п., а пользы от него решительно никакой. При этом признак из популяции не исчезает, переходит из поколения в поколение, порой даже увеличивает частоту и выраженность. Казалось бы, наглядное опровержение теории Дарвина? Ничуть не бывало — всегда можно сказать, что этот признак развился под действием полового отбора! А почему особи данного вида испытывают странное влечение к явно дисгармоничным формам — так кто ж их знает?

Доля правды в таком отношении, несомненно, есть: слова «половой отбор» слишком часто выглядят фиговым листком, прикрывающим неспособность автора той или иной работы дать сколько-нибудь правдоподобное объяснение обсуждаемым фактам (либо примирить эти факты с какой-нибудь милой его сердцу теорией). Но все же в нарисованной картине краски явно сгущены. Во-первых, половым отбором обычно объясняют явно бесполезные или гипертрофированные признаки, присущие только одному полу (чаще всего самцам). В самом деле, очень трудно представить себе, что критерии сексуальной привлекательности окажутся одинаковыми у обоих полов одного вида животных — так ведь недолго доиграться и до утраты сигнальных признаков пола[40]! (Не говоря уж о том, что объяснять что-то «половым отбором» можно только для животных с активным и достаточно сложным брачным поведением — попытка объяснить таким образом яркую окраску лишайника или необычную форму паразитического червя в лучшем случае будет воспринята как шутка.) А во-вторых, сегодня подобные чисто теоретические объяснения могут считаться достаточными разве что при попытках реконструировать происхождение чего-нибудь, эволюция чего не оставляет материальных следов, — например, прямохождения или человеческого языка. В тех же случаях, когда речь идет о современности, предположения о роли полового отбора принято подтверждать фактами — именно потому, что в наши дни такие предположения поддаются проверке. В результате мы сегодня знаем, что огромный хвост самцов длиннохвостой вдовушки, кожные выросты-«усы» на верхней губе самцов диких родичей аквариумной рыбки моллинезии и ряд других гротескных (на взгляд человека) структур, включая знаменитый хвост павлина, действительно имеют значение для успеха их обладателей у противоположного пола. Это уже не домыслы изворотливых теоретиков, а экспериментальный факт.

О половом отборе, о том, как причудливо он связан с отбором естественным, о теоретических моделях, которыми исследователи пытаются описать и объяснить этот круг явлений, и о той путанице, которая порой при этом возникает, мы будем специально говорить в главе 3. Здесь мы коснулись этой темы лишь как примера селективных процессов, постоянно происходящих в природе.

Разумеется, помимо представлений противоположного пола о красоте, на живые существа действуют и другие факторы — и столь же избирательно. И в некоторых случаях эту избирательность удается показать наглядно. Несколько таких случаев мы уже упомянули выше; к ним можно добавить неоднократно показанную в экспериментах действенность маскировочной окраски — от знаменитых опытов Алессандро Чеснолы, показавшего еще в начале ХХ века, что насекомые, окрашенные в тот же цвет, что и растения, на которых они находятся, имеют куда больше шансов избежать птичьего клюва, чем особи того же вида, чья окраска отличается от фона, и до недавней работы шотландских исследователей, продемонстрировавших парадоксальный факт: эффективность маскировки жертв основана на способности хищника обучаться различению съедобных и несъедобных предметов, т. е. на приспособительном поведении самого хищника. Столь же неоспоримо показано, что носители разных версий некоторых генов сильно различаются по восприимчивости к тем или иным инфекционным болезням и другим важным для их выживания факторам.

Примеры такого рода можно приводить и дальше, но их механическое перечисление уже не даст нам ничего нового. Куда интереснее посмотреть на некоторые нетривиальные подробности, обнаруженные в работах по изучению естественного отбора в природе.

Когда организм не согласен с эволюцией

Известно, что любому живому существу постоянно приходится искать компромисс между противоречивыми требованиями окружающей среды — в частности, между нуждами размножения и самосохранения. Слишком страстные сексуальные устремления, слишком большой вклад в потомство, раннее созревание, минимизация резервов организма и т. д. неизбежно влекут увеличение рисков — быть замеченным и съеденным хищником, не пережить неблагоприятный сезон и т. д. И наоборот: особь с неброской внешностью, неактивная в поисках партнера, легко прерывающая брачные ритуалы при малейшей угрозе, долго растущая и накапливающая запасы, прежде чем вступить в размножение, проживет, скорее всего, дольше других, но рискует не оставить потомков. Значит, надо выбирать какую-то промежуточную стратегию, а при изменении обстановки (например, резком возрастании угрозы нападения хищников) — смещать ее в ту или иную сторону. Такие же компромиссы приходится, согласно современным эволюционным моделям, искать и виду в целом.

Так вот, российский этолог Владимир Фридман, комментируя результаты опытов с тринидадскими гуппи, обратил внимание на то, что в этом смысле изменения в индивидуальном поведении рыбок и эволюционные изменения в популяции пошли в разных и до некоторой степени противоположных направлениях. В популяциях, столкнувшихся с внезапным появлением хищников, гуппи (особенно самцы) стали осторожными, пугливыми, расходовали гораздо меньше времени и сил на ухаживания и всегда готовы были их прервать — то есть отдавали приоритет личной безопасности перед размножением. А в ряду поколений изменения шли в сторону мелких, быстро созревающих, сексуально активных особей — т. е. в сторону роста «вложений» в размножение за счет уменьшения «вложений» в собственный рост и безопасность.

Это означает, что наблюдаемые сдвиги — не результат суммирования индивидуальных адаптивных изменений, а именно эволюционный процесс, протекающий независимо от намерений и устремлений членов эволюционирующей популяции и даже порой вопреки им. Помимо всего прочего, это показывает наивность эволюционных концепций, пытающихся как-то увязать механизмы эволюции с «желаниями», «стремлениями», «волевым порывом» и прочими субъективными мотивами индивидуумов[41], включая и пресловутое ламарковское «упражнение или неупражнение органов» (см. главу «Август Вейсман против векового опыта человечества»). Да, живые организмы могут приспосабливаться к изменениям среды как на индивидуальном уровне — изменяя свою физиологию и/или поведение, — так и в ряду поколений. Да, реакции индивидуумов могут совпадать (и чаще совпадают) по направлению с эволюцией популяции как целого. Но это не более чем совпадение: такие реакции развиваются независимо друг от друга и могут проходить в разных направлениях. Внутренняя связь между ними — примерно того же порядка, что между разогревом-остыванием печки в доме и сменой времен года.

В 2014 году относительную независимость индивидуального приспособительного поведения и адаптивной эволюции подтвердили зоологи из Университета Монтаны — совсем другим образом и на другом объекте. Они изучали поведение американских беляков. Эти зайцы, как и их «тезки» из Старого Света, обитают в местах, где зимой подолгу лежит снег, и дважды в год меняют окраску: весной — с белой на серовато-бурую, осенью — наоборот. Линьки беляков довольно точно приурочены к средним за много лет срокам установления снежного покрова и схода снега в данной местности. Но год на год не приходится, да и преобладающий цвет пейзажа меняется не в одночасье — особенно весной, когда уцелевшие сугробы перемежаются проталинами. Понятно, что белый заяц на бесснежном участке леса заметен издали даже в густом кустарнике, равно как и бурый заяц на снегу: маскирующая окраска превращается в демаскирующую. Ученых интересовало, учитывают ли сами косые соответствие цвета своей шубки цвету окружающей местности. Например, в период чересполосицы зайцы в белой зимней шерсти могли бы больше времени (хотя бы того, когда они сидят неподвижно) проводить на снегу, а зайцы в «летней форме» — на проталинах. Или когда цвет шубки совсем не соответствует цвету пейзажа (скажем, заяц уже перелинял на зиму, а снега все нет и нет), они могли бы сократить активность (хотя бы дневную) и больше времени проводить в естественных укрытиях.

Проведенные исследования показали, что ничего этого беляки не делают: бурые и белые зайцы одинаково предпочитают сидеть на проталинах (видимо, просто потому, что там теплее), а их активность и привязанность к убежищам никак не зависят от соответствия или несоответствия их окраски преобладающему цвету. При этом дополнительные исследования подтвердили, что сомневаться в полезности покровительственной окраски не приходится: там, где глобальное изменение климата сдвинуло сроки выпадения и схода снега, время линьки начинает сдвигаться в ту же сторону. Т. е. естественный отбор действует независимо от того, пытаются ли сами животные индивидуально приспособиться к меняющимся условиям или (как в данном случае) нет.

Отбор взад-вперед

В опытах с тринидадскими гуппи (к которым мы еще не раз вернемся в этой книге) была показана и еще одна важная вещь: результат селективных процессов может оказаться контринтуитивным, нелинейным, и о нем нельзя судить по первым видимым сдвигам. Еще ярче этот эффект проявился в другой замечательной работе, также посвященной изучению естественного отбора и по общей схеме очень сходной с тринидадскими исследованиями.

Авторами ее были биологи из Гарвардского университета и Калифорнийского университета в Дэвисе во главе с профессором Джонатаном Лозосом, а объектом — ящерицы Anolis sagrei. Эти рептилии обычно обитают на земле, но нередко забираются и на деревья. Группа Лозоса выпустила на шести маленьких островках Багамского архипелага, где жили анолисы, хищных игуан Leiocephalus carinatus, охотящихся на анолисов. Шесть других островков, на которых у анолисов не было наземных врагов, служили контролем.

Через полгода численность анолисов на островах с хищниками упала вдвое, а у выживших средняя длина лап заметно увеличилась по сравнению с исходной. Еще через полгода анолисы на этих островах встречались только на деревьях, а их лапы стали в среднем короче, чем до начала эксперимента. (Считается, что длинные лапы позволяют быстрее бегать по земле, а короткие более удобны для жизни на деревьях.) При этом на островах, где хищников не было, ни численность, ни пропорции анолисов не претерпели никаких изменений.

Судя по крайне сжатым срокам изменений, первую фазу можно назвать эволюцией только условно: хищники просто переловили половину популяции раньше, чем она успела найти эволюционный ответ на их появление. «Удлинение» лап здесь — эффект не эволюционный, а чисто статистический: если из корзины с сотней яблок разной величины убрать полсотни самых мелких, средний размер яблок в корзине заметно увеличится, хотя ни один конкретный фрукт не станет больше. Однако этот эффект показывает, что игуаны ловили в основном коротконогих анолисов, т. е. действовали именно селективно (избирательно) — хотя на земле эти хищники способны поймать даже самого длинноногого анолиса.

Гораздо интереснее последующее укорочение ног. Его уже нельзя объяснить простым «выеданием самых длинноногих»: средняя длина лапы упала ниже исходного уровня, чего никак не могло получиться в результате механического изъятия сначала всех коротконогих, а затем всех длинноногих — от популяции бы просто ничего не осталось. Значит, в новых поколениях анолисов длина лап уменьшилась за счет последовательного отбора, сумевшего на базе имеющегося генетического разнообразия не только вернуть этот показатель к исходному значению, но и продвинуть его в противоположную сторону. (Через несколько лет группа, возглавляемая одним из соавторов Лозоса — Томасом Шёнером, — показала, что лапы у анолисов, живущих на островах с хищниками, стали еще короче; при этом анолисам оказалась доступной значительно бóльшая часть кроны, чем через год после вселения хищников.) Заметим, что изменения коснулись не только строения, но и поведения анолисов — именно их переход к древесному образу жизни сделал коротконогость выгодной[42].

В этой красивой работе заслуживает внимания еще одно обстоятельство — то, что именно такой двухфазный ответ (первоначальное удлинение лап с последующим их укорочением при переходе к древесному образу жизни) предсказывали предварительные расчеты на компьютерной модели. Таким образом, распространенное мнение, что «теория Дарвина может все объяснить, но не способна ничего предсказать», мягко говоря, не вполне верно.

«Сию же минуту проверить веками!»

В наше время научная литература по селективным процессам в природе поистине необъятна. Однако и сегодня в некоторых сочинениях (как правило, не собственно биологов, а представителей смежных специальностей — в частности, историков биологии, а то и просто мыслителей широкого профиля) можно прочитать, что идея естественного отбора остается чистым умозрением, не подкрепленным (или недостаточно подкрепленным) фактами. В некоторых случаях это превращается уже в чисто словесную эквилибристику — когда утверждается, например, что отбор существует «как наглядная реальность», но не «как фактор эволюции» (не спрашивайте меня, что это значит). Другие критики полагают, что примеры конкретных селективных процессов, о которых шла речь выше, — это капля в необозримом океане биологических явлений, и то, что некоторые из этих явлений хорошо объясняются дарвиновскими механизмами, еще не означает, что этими механизмами можно объяснить и все остальные случаи. Интересно, что эти авторы любят ставить в пример дарвинистам физику — в ней, мол, соотношение эмпирических знаний и их теоретических объяснений близко к идеальному, и биологам следует стремиться к такому соотношению, а не утверждать, что теория, подтвержденная для нескольких случаев, справедлива и для несчетного множества остальных.

Между тем в момент рождения ньютоновой механики телá, движения которых она описывала, можно было пересчитать буквально по пальцам: планеты (коих на тот момент было известно шесть), Луна и, возможно, наиболее крупные спутники других планет. К подавляющему большинству известных тогда движущихся тел (живым существам) она была вовсе неприложима, в отношении других (лодка, корабль, выстреленное ядро и т. д.) давала лишь некоторые частные результаты. Даже свой парадный пример — маятник — ньютонова механика описывала с изрядными допущениями, и это описание хорошо совпадало с эмпирическими данными лишь для небольших углов отклонения и короткого времени наблюдения. Тем не менее ее довольно скоро признали образцом научной теории и больше двухсот лет никто не сомневался, что она справедлива для всех тел и всех движений (пока не были обнаружены факты, прямо противоречащие ей[43]). И такое отношение к ней проистекало не из какого-то особого авторитета Ньютона, а из понимания, что в большинстве случаев измерить все силы, действующие на движущиеся тела, технически невозможно. Почему же к эволюционной теории подходят с иными мерками — хотя на ее объекты действует гораздо больше факторов в гораздо более сложных и разнообразных сочетаниях?

Наконец, чаще всего позиция критиков примерно такова: «Ну да, допустим, ваш отбор может обеспечить распространение уже имеющегося приспособления, определяемого обычно одним геном. Но никто никогда не видел, чтобы он создал новую форму живых существ, чье строение тела по многим признакам отличается от их предков».

Как легко видеть из приведенных примеров, это, мягко говоря, не совсем так: действие отбора продемонстрировано не только на простых признаках, жестко определяемых единственным геном, но и на сложных полигенных признаках[44] — таких, как рост, скорость развития и полового созревания, пропорции тела и поведение. Тем не менее некоторая доля истины в этих утверждениях есть. Можно спорить о том, достаточно ли оснований считать возникшие в эволюционных экспериментах формы видами, но возникновение таксонов[45] более высокого ранга (родов, семейств и т. д.) под действием отбора действительно до сих пор никто не видел.

Точно так же, как никто не видел превращения известковых останков морских планктонных организмов в мел и далее в известняк и мрамор. Как никто не видел рождения звезд и планет из холодных скоплений космического газа и пыли (в лучшем случае у нас есть только «мгновенные снимки», которые мы интерпретируем как этапы этого процесса — но такие «снимки» у нас есть и для эволюционных процессов). Как никто не видел формирования алмазов в глубине земной мантии (искусственные алмазы не в счет — выводить искусственным отбором сорта и породы живых существ мы тоже умеем, но критиков дарвинизма это не убеждает). Как никто не видел появления новой идеи или образа в мозгу человека — в том числе и в своем собственном. В нашем мире есть много процессов, непосредственное наблюдение которых, мягко говоря, затруднительно — мы имеем дело только с их результатами. В таких случаях у науки остается один путь: строить теоретические модели таких процессов, делать из них выводы и сравнивать их с тем, что доступно наблюдению. Если моделей несколько, нужно выбирать ту, выводы которой лучше всего согласуются с наблюдениями, которая объясняет возможно бóльшую часть наблюдаемых явлений и не делает явно неверных предсказаний. Даже если она может объяснить далеко не всё.

Прошу прощения у читателей за эти азбучные истины научной методологии. Глянем теперь на вопрос о применимости дарвинизма к эволюции крупных (надвидовых) групп организмов с учетом сказанного.

Возможность соотнесения наших знаний об элементарных механизмах эволюции с крупными эволюционными событиями — действительно большая и серьезная проблема, и мы будем специально обсуждать ее в главе 15. Но видеть в ней довод против дарвинизма (или хотя бы против его безраздельного господства в эволюционной биологии) можно было бы лишь в том случае, если бы у нас была какая-то другая теория, предлагающая иной, недарвиновский механизм крупных эволюционных изменений. Тогда можно было бы сравнить, какая из этих теорий лучше объясняет имеющиеся факты.

О соперниках теории естественного отбора и их исторических судьбах мы будем подробно говорить во второй части книги. Здесь же скажем вкратце: те направления эволюционной мысли, которые в разное время выдвигались на роль альтернативы дарвинизму, — это не более слабые теории. Строго говоря, это вообще не теории. Это в лучшем случае «ТЗ[46] на теории», которые предстоит когда-нибудь создать. Сочинения их сторонников состоят в основном из коллекций различных фактов и попыток убедить читателя, что в рассматриваемых случаях дарвинистские объяснения не работают. Можно спорить о том, насколько справедливо это утверждение в каждом конкретном случае, но нельзя не заметить, что авторы никогда не предлагают никаких иных объяснений — кроме самых общих слов о пока еще не открытых наукой «законах» и «механизмах».

Кто автор «Давида»?

Здесь нужно сказать несколько слов на тему, без которой не обходится ни одно изложение теории эволюции — от школьного учебника до фундаментальных пособий для будущих специалистов. Тема эта называется «Творческая роль естественного отбора». И, как показывает практика, воспринимается большинством изучающих ее удивительно плохо.

Однажды я за какой-то надобностью набрал в «Яндексе» слово «мутация». И на первом же сайте, где оно употреблялось не в переносном смысле, прочел: «Творческие способности суть генетическая мутация… 50 тысяч лет назад в мозге человека произошло резкое изменение, что в итоге привело к возникновению у него способности создавать нечто оригинальное — ради самой оригинальности». Так вполне серьезный научно-популярный сайт представлял процесс становления не более не менее как человеческого интеллекта. Слово «отбор» в статье не упоминалось вовсе, но нетрудно догадаться, что за отбором было оставлено разве что распространение в популяции случайно возникшего гениального новшества. Бедного «демона Дарвина» в который раз разжаловали из главных конструкторов в дистрибьюторы!

Конечно, это случай крайний — мутациям здесь приписана сверхъестественная способность создавать из ничего сложнейшую психическую функцию, требующую согласованной работы множества отделов и участков мозга. Отсюда уже недалеко до героев цикла рассказов американского фантаста Генри Каттнера — семейки Хогбенов, обретших благодаря мутациям множество чудесных умений, дававших им почти божественное всемогущество. Однако в научной среде до сих пор время от времени обсуждается (правда, в последние десятилетия — в основном кулуарно) идея системных макромутаций, восходящая к «перспективным монстрам» немецкого (впоследствии американского) генетика Рихарда Гольдшмидта. Согласно этой концепции, крупные эволюционные события (становление больших систематических групп, прогрессивное усложнение организации и т. п.) происходят благодаря мутациям, затрагивающим сразу множество признаков и функций организма, разом превращающим его в существо принципиально иной природы.

Такие мутации в самом деле возможны — это изменения в генах, управляющих процессом эмбрионального развития, причем на самых ранних его этапах. Например, нарушив баланс синтеза и инактивации одного-единственного сигнального белка, регулирующего формирование различных структур эмбриона, можно получить вместо человеческого младенца покрытый кожей бесформенный комок живой плоти, не имеющий никаких органов, кроме пупочного канатика, кусочка кишечника и рудиментарного позвоночника. Или, если вывести из строя другой ген, включающийся на более поздних стадиях, вместо обычного поросенка родится существо с двумя пятачками, двумя пастями и тремя глазами. Понятно, однако, что чем сильнее та или иная мутация меняет облик своего обладателя — тем меньше вероятность, что эти изменения приведут к появлению чего-то более совершенного или хотя бы по-своему гармоничного. И если подавляющее большинство обычных, «несистемных» мутаций оказываются вредными или в лучшем случае нейтральными, то можно себе представить, с какой вероятностью может оказаться полезной морфогенетическая катастрофа. Впрочем, даже если бы такое чудо и произошло, у «перспективного монстра» (если он принадлежит к раздельнополому виду) встала бы непростая проблема найти себе брачного партнера.

Остается добавить, что во всех без исключения случаях, когда палеонтологам удавалось более-менее детально проследить становление той или иной группы в истории (а в последние десятилетия это происходит все чаще), никаких «перспективных монстров» в их родословных обнаружить не удавалось[47]. Так что можно лишь подивиться живучести теории, которая продолжает жить в ученых умах, не подкрепляя свои силы ни логическими, ни фактическими аргументами. Так, например, еще в 1990-х — 2000-х годах такие авторитетные исследователи, как Дерек Бикертон и Тимоти Кроу, объясняли глоттогенез, т. е. возникновение человеческого языка: «у кого-то из предков человека появилась генетическая мутация, в результате которой он обрел языковую способность». При этом сторонники такой точки зрения вполне осознавали, что эта единственная мутация должна была (вполне в духе Гольдшмидта) одновременно сформировать речевой аппарат, изменить формы черепа, перестроить мозг, сформировав в нем способность как к распознаванию чужой речи, так и к построению собственной, — и все эти изменения должны быть строго согласованы друг с другом![48]

Но и те, кто понимает, что любая сколько-нибудь сложная структура не могла возникнуть в результате единственной мутации, все равно видят творческое начало эволюции именно в генетических опечатках. Логика их рассуждений на первый взгляд безупречна: отбор не может действовать на то, чего нет. Значит, сколько бы элементарных преобразований нам ни потребовалось, все они все равно возникают как результат мутаций и только затем подвергаются действию отбора. Следовательно, мутации и создают все живые формы, а отбор только отсекает все лишнее.

Но позвольте, кто же тогда автор знаменитой статуи «Давид»? По этой логике им никак не может считаться Микеланджело Буонарроти — ведь он за всю жизнь не создал ни единого кусочка мрамора и, по его собственному признанию, только отсекал все лишнее! А все, из чего состоит «Давид», создали фораминиферы — морские раковинные амебы, чьи бесчисленные домики, спрессовавшись под тяжестью земных пластов, образовали каррарский мрамор. Авторы скульптурного шедевра — одноклеточные?!

Разумеется, эта аналогия (как и любая аналогия) неточна. Еще не прикоснувшись резцом к глыбе мрамора, скульптор уже видит внутренним взором прекрасную статую, которая получится после отсечения от этой глыбы «всего лишнего». У естественного отбора нет никакого внутреннего взора, нет плана или идеала, он не стремится ни к какой наперед намеченной цели и знать не знает, что у него получится из той или иной «заготовки».

И тем не менее именно естественный отбор — единственный конструктивный фактор эволюции: без него все остальные «слагаемые» эволюционного процесса не способны не только создать что-то принципиально новое, но даже воспроизвести то, что однажды было создано отбором. Вспомним феномен псевдо-генов: несколько обратных мутаций (каждая из которых вполне возможна и время от времени происходит) — и организм получил бы ген, который когда-то у него уже был. Но ни одна из требуемых мутаций не приносит пользы без остальных — и отбор не включается. А без него псевдоген обречен на дальнейшую деградацию — мутации никогда не вернут ему утерянный смысл.

Псевдогены — только одно из проявлений общего принципа необратимости эволюции: любое существо, возвращаясь к образу жизни своих эволюционных предков, не восстанавливает имевшиеся у них приспособления, а создает новые. Во всех классах вышедших на сушу позвоночных есть или были формы, вернувшиеся к жизни в воде, — но никто из них не восстановил у себя жабры[49]. Многие птицы независимо друг от друга отказались от полета — но никто не вернулся к четвероногому передвижению, не отрастил на передних конечностях пальцы.

Принцип необратимости эволюции был сформулирован бельгийским палеонтологом Луи Долло еще в 1893 году, но только сейчас мы начинаем понимать причины этой необратимости.

Главная из них — это то, что невозможно отыскать такой «путь назад», на котором каждый шаг мог бы быть поддержан естественным отбором[50].

Возможно, представить себе причины необратимости эволюции будет проще, если посмотреть на расположение букв на клавиатуре вашего компьютера. Вероятно, многие из читателей хоть раз задавались вопросом, почему буквы на ней расположены не по алфавиту, а в таком странном порядке? Дело в том, что первые пишущие машинки, появившиеся в последней трети XIX века, были механически весьма несовершенными и не поспевали за движениями натренированных машинисток: при слишком быстром нажатии двух соседних клавиш их рычажки заклинивали друг друга. В попытках хотя бы минимизировать этот эффект конструкторы искали такое расположение букв, чтобы буквы, чаще всего соседствующие в текстах, оказались далеко друг от друга на клавиатуре. Те раскладки, которые лучше всего соответствовали этому условию — QWERTY для латинского алфавита и ЙЦУКЕН для кириллицы, — и стали в итоге стандартными. Потом машинки стали совершеннее, и рычажки на них сцеплялись уже не так часто, затем возникли электрические машинки, на которых этого не случалось почти никогда, и наконец люди стали печатать на компьютерах, где никаких рычажков уже не было вовсе. Однако на самых современных компьютерных клавиатурах остаются те же раскладки, которые были разработаны для пишущих машинок полуторавековой давности — поскольку слишком трудно было бы переучить сотни миллионов людей на какое-то другое расположение букв.

Можно возразить: мутации ничего не могут сделать без отбора, но ведь и отбор бессилен без мутаций (точнее, без создаваемого ими генетического разнообразия) — вспомним опыты Иогансена. Это верно, но такая «симметрия бессилия» оставляет в тени одно важное различие между этими факторами:

в отличие от мутаций отбор — фактор неслучайный и направленный. Впрочем, как мы уже знаем, в реальных геномах реальных организмов мутации происходят постоянно, так что ситуацию «отбор без мутаций» можно рассматривать лишь для отдельных признаков на протяжении недолгого (в эволюционных масштабах) времени. А в главе 2 мы увидим, что ход и темпы эволюции практически не зависят от интенсивности мутационного процесса.

И все же ставить знак равенства между понятиями «эволюция» и «естественный отбор» (как это часто делается не только в научно-популярных текстах, но даже в статьях и книгах профессиональных биологов) все-таки нельзя. Естественный отбор происходит всегда и везде, где есть живые существа или вообще какие-либо самовоспроизводящиеся структуры. Но не везде и не всегда результатом его неустанной работы становится эволюция, т. е. направленное и закономерное изменение признаков этих существ.

Стабилизирующий отбор: марш на месте

«Вот вы говорите, что человек произошел от обезьяны. А почему же тогда сейчас обезьяны в людей не превращаются?» Этот вопрос вот уже полтора столетия снова и снова задают эволюционистам некоторые наивные люди. Нетрудно убедиться, что ими движет не поиск истины, не благородное сомнение, а исключительно жгучее нежелание признавать себя потомками обезьян. Ведь никто же из них не спрашивает, почему на елках не расцветают цветы (если, как говорят те же ученые, цветковые растения произошли от голосеменных), почему ящерицы не становятся птицами и землеройками или, на худой конец, почему бурые медведи прямо на глазах не превращаются в белых.

Но давайте отнесемся ко всем этим вопросам не как к подначке и провокации, а всерьез. В самом деле, почему мы не видим, как одни виды превращаются в другие? Если, как мы убедились выше, все факторы эволюции — наследственные изменения, борьба за существование, естественный отбор — действуют постоянно и непрерывно, если их действие не прекращается ни на минуту — почему же знакомые нам формы жизни остаются удивительно стабильными? Почему в наших лесах растут все те же березы и елки, рябины и дубы, про которые поется в песнях, сложенных нашими предками, а если и попадется где-нибудь в городском парке неведомое дерево, так можно не сомневаться, что это не результат эволюции, а гость из далеких краев? Почему каждую весну к нам прилетают все те же скворцы и жаворонки, ласточки и соловьи?

«Ну, это-то понятно, — скажет почти всякий, кто помнит, что ему в школе говорили об эволюции. — Эволюционные изменения происходят очень медленно, необходимое для них время несопоставимо со сроками человеческой жизни. Ничего удивительного, что мы их не замечаем».

Такое объяснение кажется убедительным, но оно содержит далеко не всю правду. Как мы уже видели в главе «Отбор в натуре», эволюционные изменения — причем не только выявляемые специальными измерениями, но и вполне наглядные и очевидные — могут происходить довольно быстро, за время жизни всего нескольких поколений эволюционирующей популяции, что в привычных нам понятиях может составлять считаные годы. С другой стороны, речь идет не только о том, что мы можем наблюдать сами или даже о чем можем узнать из исторических источников.

Едва ли не каждое лето по блогам (а иногда и по средствам массовой информации) прокатывается волна паники: то тут, то там перепуганные дачники и прочие отдыхающие находят каких-то не то мутантов, не то пришельцев — странных, ни на кого не похожих тварей. Людей пугает не только экзотический внешний вид этих «монстров» — причудливой формы панцирь, членистое тело, множество ног и несколько хвостов, — но и то, что они возникают словно бы ниоткуда, заводясь в обычных лужах, остающихся после летних ливней. На самом деле речь идет о совершенно безобидном существе — щитне, примитивном пресноводном ракообразном. Никакой тайны в их появлении в лужах нет: заполнение лужи водой запускает развитие дремлющих в грунте яиц щитней. Вышедшие из них личинки стремительно развиваются, превращаются во взрослых рачков, снова откладывают яйца… и погибают, когда лужа пересыхает или (если им повезет дожить до осени) замерзает. Такой образ жизни избавляет щитня от хищников и конкурентов, но спокойным его не назовешь. Однако в такой нестабильной среде щитни ухитрились просуществовать практически без изменений более 200 млн лет — с раннего мезозоя до наших дней. При этом ископаемые останки самого древнего из известных щитней неотличимы от соответствующих структур одного из современных видов. Миновали две геологические эры, биосферу планеты сотрясло немало великих и грозных событий, возникли, процвели и сгинули динозавры, в небе птицы сменили крылатых ящеров, сушу покрыл ковер бесконечно разнообразных цветов, пришли и ушли ужасные эндрюсархи с их огромными зубастыми пастями, подпирающие небеса индрикотерии, ходячие пернатые гильотины — фороракосы и диатримы, где-то в самом конце промелькнули мамонты и саблезубые тигры — а выпавший из эволюции рачок жил-поживал в своих ненадежных убежищах, не обращая внимания на всю эту суету и не меняясь ни на йоту. А ведь в его генах, как и в любых других, шли мутации. И борьбу за существование для него никто не отменял (см. главу «Забытый кит») — в луже можно спрятаться от хищников, паразитов и конкурирующих видов, но от геометрической прогрессии размножения не укроет и она. Почему же он не эволюционировал?

Щитень, конечно, случай крайний и исключительный, своего рода рекорд эволюционной неподвижности. Но видов, которые — насколько можно судить по палеонтологическим данным — не претерпели никаких изменений за последние миллион-другой лет, можно насчитать не так уж мало. Что же — на них не действует естественный отбор?

Давайте вспомним один из самых первых примеров природных селективных процессов, описанных в научной литературе, — воробьев Бампаса. Естественный отбор на них безусловно действовал: он отсекал крайние варианты телосложения (как слишком короткокрылых, так и слишком длиннокрылых), сохраняя среднее и типичное. Понятно, что такой отбор, сколько бы он ни действовал, вряд ли приведет к изменению внешнего облика вида. Скорее наоборот: результатом его длительного действия станет уменьшение разнообразия признаков, «устрожение» видовой нормы и в какой-то мере снижение эволюционного потенциала — способности к изменениям в случае необходимости.

Впрочем, воробьев Бампаса отбирал буран — явление хоть и регулярно происходящее, но все же разовое и экстремальное, так что производимый им отбор вряд ли может быть длительным и стабильным. Однако и самые обычные, постоянные и повседневные условия существования могут обеспечить такой же «отбор без эволюции» — пожалуй, даже вернее, чем природные катастрофы. Скажем, начнешь зацветать раньше — будешь чаще попадать под заморозки, позже — меньше запасов сможешь дать семени. Продлишь сроки беременности — увеличится смертность рожениц, сократишь — чаще будут погибать новорожденные.

Как уже говорилось, такое действие естественного отбора охотно признавали почти все противники теории Дарвина, полагая, что этим роль отбора и ограничивается, что ничего другого он, собственно, делать и не может. Совсем по-иному увидел феномен «отбора без эволюции» выдающийся российский эволюционист Иван Иванович Шмальгаузен. Согласно Шмальгаузену, именно такой отбор (он назвал его стабилизирующим[51]) — главная причина наблюдаемой стабильности видов. Иными словами, всякий остающийся неизменным вид — это не лежачий камень, на который не действуют никакие силы, а зависший в воздухе вертолет, который удерживается на месте непрерывной работой двигателя и лопастей.

Всякое отсутствие эволюции — это на самом деле «нулевая эволюция», своего рода марш на месте, динамическое равновесие противоположно направленных факторов отбора. Если в какой-то момент равновесие сдвинется, если факторы, толкающие вид в какую-то одну сторону, окажутся хоть немного сильнее тех, что противодействуют им, — вид начнет изменяться. Но иногда равновесие сохраняется необычайно долго.

И тогда мы встречаемся с существами вроде щитня или гаттерии — реликтовой новозеландской рептилии, практически не изменившейся за последние 100 миллионов лет: окаменелые останки гаттерий, практически неотличимых от современных, известны из отложений середины мелового периода. При этом, как показывают недавние молекулярно-генетические исследования, скорость фиксации нейтральных мутаций[52] у нее оказалась выше, чем у любого другого изученного на сей предмет позвоночного животного. То есть мутаций за это время произошло предостаточно, но эволюция вида так и не сдвинулась с мертвой точки.

Почему же отбор в одних случаях подолгу удерживает вид на месте, а в других упорно толкает его все дальше и дальше от облика предков? Думаю, многие читатели уже готовы подсказать ответ: в стабильных условиях выгодно оставаться стабильным (по крайней мере, тому, кто к ним достаточно хорошо приспособился) и не искать добра от добра; если же условия меняются, то и обитающим в них живым существам волей-неволей придется меняться. На самом деле, как мы увидим в главе 14, все обстоит несколько сложнее и интереснее. Но в качестве первого приближения такое допущение можно принять.

Итак, мы рассмотрели все предпосылки для эволюции: механизмы наследственности, природу их изменений, борьбу за существование, природные селективные процессы. Осталась вроде бы пара пустяков: во-первых, собрать из этих теоретических деталей правдоподобный и непротиворечивый механизм, способный обеспечить эволюционный процесс, и во-вторых, приложить этот гипотетический механизм к известным нам фактам и посмотреть, насколько он с ними согласуется.

Глава 2. Такая естественная синтетика

«Так подождите, мы же с этого начали! — запротестует внимательный читатель. — Мутации создают разнообразие наследственных признаков, борьба за существование обнаруживает их неравноценность, отбор приводит к тому, что мутации, приносящие выгоду своим обладателям, по мере смены поколений распространяются все шире и в конце концов становятся нормой. И так — до следующей полезной мутации. Мы убедились, что все это реально существует, — чего же нам еще?!»

Внимательному читателю, возможно, будет лестно узнать, что нарисованная им картинка во всех существенных деталях совпадает с той моделью эволюции, которую немногим более ста лет назад предложил Томас Хант Морган — выдающийся американский ученый, глава прославленной школы классических генетиков и автор исторически первой попытки соединить теорию Дарвина с достижениями генетики. «Генетический дарвинизм» Моргана оказался весьма живучим: примерно так и представляет себе до сих пор эволюцию большинство образованных людей (за исключением, с одной стороны, специалистов, а с другой — идейных противников дарвинизма).

Однако с простыми теоретическими рассуждениями Моргана никак не желали сходиться его же собственные экспериментальные данные. Именно Морган и его ученики впервые сумели оценить частоту возникновения мутаций у живых организмов в естественных условиях. У них получилось, что мутация — событие довольно редкое: одна ошибка приходится примерно на сто тысяч актов копирования гена. (Позднейшие, более совершенные исследования показали, что эта частота может очень сильно различаться для разных генов, организмов, видов и условий жизни, но порядок величины Морган определил верно.) Если учесть, что большинство мутаций вредны или как минимум бесполезны, то выходит, что для самого простенького эволюционного изменения требуется невообразимо долгое время или/и астрономическая численность вида[53].

По-настоящему соединить дарвинизм с генетикой, понять генетические механизмы эволюции оказалось задачей гораздо более трудной, потребовавшей усилий многих ученых и занявшей не одно десятилетие. Первый шаг в этом направлении был сделан только в 1926 году, когда московский энтомолог Сергей Сергеевич Четвериков опубликовал статью «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики».

Четвериков обратил внимание на то, что большинство привычных нам живых существ диплоидны — имеют двойной набор хромосом и, соответственно, по два экземпляра каждого гена. Вновь возникающие мутации, как правило, рецессивны, то есть при наличии «нормальной» версии гена они внешне не проявляются — но при этом могут быть унаследованы потомками мутанта и даже получить некоторое распространение в популяции. Если так, то природные популяции должны быть насыщены мутантными версиями самых разных генов. За внешним единообразием представителей того или иного вида кроется ошеломляющее генетическое разнообразие, созданное накопленными за всю его предыдущую историю мутациями.

Казалось бы, модель Четверикова только усиливает несоответствие, с которым столкнулся Морган: к времени, необходимому для появления полезной мутации, прибавляется время, необходимое для встречи двух ее носителей, чтобы она могла проявиться в фенотипе. Однако при этом в любой момент в генофонде популяции присутствует огромное число ранее произошедших мутаций, каждая из которых время от времени получает шанс проявиться в фенотипе и поступить на суд естественного отбора. И значит, естественному отбору нет нужды ждать, когда произойдет очередная мутация, — материал для его работы всегда имеется.

Выводы Четверикова немедленно проверили на реальных природных популяциях (прежде всего мушки дрозофилы, генетика которой уже была неплохо изучена), и они полностью подтвердились. Это стало стимулом и отправной точкой для целого ряда исследований — полевых, лабораторных, модельных, — объединенных общим стремлением понять, как поведет себя такая система в длинном ряду поколений — под действием естественного отбора или без него. Понемногу результаты и гипотезы участников этой работы стали складываться в довольно целостную и непротиворечивую картину — что хорошо показал вышедший в 1942 году в Англии итоговый сборник статей. Редактор-составитель сборника Джулиан Хаксли[54] назвал его «Эволюция: современный синтез». С легкой руки сэра Джулиана все это направление эволюционной мысли получило название «синтетическая теория эволюции» (СТЭ), отражающее то, что новая теория стала синтезом классического дарвинизма с генетикой.

С того времени и до наших дней СТЭ безраздельно господствует в науке о биологической эволюции. Разумеется, за эти семь десятилетий она заметно изменилась — стала более развитой, разработанной и изощренной, обросла множеством более частных теорий, понятий и направлений исследования. За это время она выдержала несколько волн критики, пережила (и частично вобрала в себя) ряд альтернативных концепций и сегодня выглядит почти аксиомой. Аббревиатура «СТЭ» сегодня часто употребляется как абсолютный синоним слова «дарвинизм»[55], и многие — в том числе профессиональные биологи — даже не задумываются о возможности существования иных, не-синтетистских представлений об эволюции.

Такое положение СТЭ обязывает нас ознакомиться с нею поподробнее. Конечно, сколько-нибудь полное и корректное изложение ее потребовало бы отдельной книги. Но у нас нет нужды это делать: за последние десятилетия основы СТЭ неоднократно излагались как в учебниках (в том числе школьных), так и в популярной литературе. Образцом такого изложения, на мой взгляд, служит вышеупомянутая книга Б. М. Медникова, которую я вновь с удовольствием рекомендую любознательным читателям (в данном случае особое внимание стоит обратить на главу 4 — «Великий синтез»). Здесь же мы лишь в самых общих чертах напомним, каким видит эта теория процесс биологической эволюции.

Согласно СТЭ, основные эволюционные события разворачиваются в популяции — совокупности существ того или иного вида, населяющих некоторую местность. У каждого такого существа — особи — есть множество генов. Практически каждый ген, как мы помним, существует в нескольких альтернативных вариантах — аллелях. Каждая особь обладает конкретным неповторимым сочетанием аллелей разных генов — генотипом, совокупность генотипов создает генетическое разнообразие популяции. При бесполом размножении генотипы переходят от поколения к поколению без изменений (если не считать относительно редких мутаций), если же есть хоть какая-то форма полового процесса, каждый потомок получает смесь генов двух своих родителей, что постоянно создает все новые и новые генотипы. Но, несмотря на их уникальность, частота каждого отдельного аллеля (его доля среди всех аллелей данного гена) остается в каждом поколении одной и той же. Причем это соотношение (его называют законом Харди — Вайнберга) выполняется тем точнее, чем больше популяция и чем менее избирательно скрещивание особей внутри нее. Но все это возможно только в том случае, если жизненный успех носителей любого аллеля одинаков. Если же это не так, если некоторые аллели обеспечивают своим обладателям бóльшую вероятность выживания или больший успех в размножении, в дело вступает естественный отбор: частота «выгодных» аллелей в популяции начинает расти от поколения к поколению, а частота альтернативных им — падает. Это и есть биологическая эволюция, элементарным событием которой, согласно СТЭ, всегда является изменение генных частот.

Впрочем, эволюция вида как целого не очень интересует СТЭ. В центре ее внимания находится процесс видообразования. В образцовой, наиболее разработанной модели он начинается с ограничения свободы скрещиваний. Действительно, многие виды занимают порой огромную территорию с весьма различными условиями жизни и, следовательно, разным направлением отбора. Например, волки живут от побережья арктических морей до джунглей Индии. Конечно, киплинговский Акела даже теоретически не мог бы встретиться с джек-лондоновским Белым Клыком, но лежащие между ними необозримые пространства населены волчьими стаями, и те из них, что оказываются соседями, более-менее исправно обмениваются генами. И хотя крайние популяции волков заметно различаются (северные волки крупнее и массивнее своих южных соплеменников, у них относительно маленькие уши, более светлая шерсть и т. д.), все они пока что остаются одним видом Canis lupus, единство которого — как и любого другого вида — поддерживает межпопуляционный обмен генами.

Если же некая преграда вдруг делает его невозможным, в тех частях, на которые она разделила вид, отбор может пойти в разных направлениях. Отличия изолированных друг от друга популяций из плавных и статистических[56] со временем превращаются в резкие и однозначные. Теперь даже если разделившая их преграда исчезнет (как растаял ледник, загнавший когда-то теплолюбивую флору и фауну на противоположные края Евразии), они могут «не узнать» друг в друге соплеменников[57]. Более того, зачастую естественный отбор начинает целенаправленно работать против скрещивания между ними: ведь обе вновь возникшие формы приспособлены каждая к своим условиям обитания, а их гибрид почти неизбежно будет уступать обеим в эффективности использования этих условий. Когда этот процесс закончится и скрещивание вновь возникших форм станет в природе биологически невозможным (или превратится в редкую, не имеющую последствий случайность вроде так называемых межняков — изредка рождающихся естественных гибридов тетерева и глухаря), это будет означать, что акт видообразования свершился: исходный вид разделился на два новых. Когда-нибудь они, эволюционируя независимо друг от друга и порождая новые молодые виды, накопят различия, соответствующие уровню разных родов, потом — разных семейств и т. д. Правда, такого никто не видел, но ведь эти процессы должны идти в геологическом масштабе времени, так что прямое наблюдение их просто невозможно. А поддающиеся такой интерпретации палеонтологические данные найдутся всегда.

Описанный выше механизм видообразования, при котором генетическому разделению вида предшествует его пространственное разделение какой-либо непреодолимой преградой, называется аллопатрическим видообразованием. Считалось, что большинство новых видов появляется в природе именно так. В отношении же альтернативного механизма — симпатрического видообразования, при котором обособляющиеся разновидности на протяжении всего процесса разделения продолжают обитать на одной территории, — мнения эволюционистов-синтетистов разделились. Первоначально среди них преобладало мнение Эрнста Майра, согласно которому симпатрическое видообразование невозможно или, во всяком случае, крайне маловероятно. (Хотя еще в 1913 году русский ботаник Николай Цингер показал, что популяции большого погремка[58], растущие на сенокосных лугах, разделяются на две практически нескрещивающиеся формы — одна успевает процвести и дать семена до покоса, другая приступает к этому только после его окончания. Но как первая статья Цингера, так и его небольшая монография о погремке, вышедшая посмертно в 1928 году в Вологде, были изданы только по-русски и остались почти неизвестными западным ученым.) По мере накопления фактов, указывающих на случаи симпатрического видообразования, полемика по этому вопросу обострялась. «Аллопатрическая партия» признала возможность «мгновенного» симпатрического видообразования в случае полиплоидизации (см. главу «Ошибки, которые делают нас»), крупных хромосомных перестроек или межвидовой гибридизации (также часто связанной с полиплоидизацией), но продолжала отрицать возможность того, что популяция, обитающая на одной территории, может разделяться постепенно под действием отбора. Случаи совместного обитания недавно разделившихся видов объясняли вторичным контактом: мол, виды разделились под действием какой-то преграды, а затем она исчезла, и они снова обитают вместе, но уже не опознают друг в друге соплеменников. Затем была выдвинута концепция «смежной симпатрии»: дескать, на территории обитания предковой популяции могли быть разные биотопы — например, участки хвойных лесов перемежались с лиственными, луга — с перелесками и т. д., — и те микропопуляции, которые обитали в этих биотопах, формально жили на одной территории, но фактически в разных средах и почти не контактируя друг с другом. Они-то, мол, и выделились в конце концов в самостоятельные виды. Возможность же «истинно симпатрического» видообразования школа Майра оспаривала до самой смерти ее главы в 2005 году. Да и сейчас в работах некоторых видных эволюционистов (например, профессора Чикагского университета Джерри Койна) симпатрическое видообразование хотя и не отрицается, но рассматривается как явление редкое и нетипичное. Однако вся совокупность известных сегодня фактов говорит скорее о том, что частота симпатрического видообразования как минимум сравнима с частотой аллопатрического.

За время своего господства СТЭ обросла огромным числом неожиданных и нетривиальных фактов, представляющих собой как бы моментальный снимок постулированных ею процессов. В школьные учебники попала всем известная большая синица, которая распространялась на восток Азии, обходя великие азиатские горные системы двумя путями — с севера (через Сибирь) и с юга (через Индию и Индокитай).

В Сибири с ней ничего особенного не случилось, а вот в южной Азии сформировался вполне отчетливый подвид, от которого на востоке континента отпочковался еще один. Восточный подвид легко скрещивается с южным, а тот, в свою очередь, — с исходным евроазиатским. Но в бассейне Амура, где евроазиатские синицы обитают бок о бок с восточными, они уже не узнают друг друга и ведут себя как «хорошие» виды. Такое явление (получившее название «кольцевой вид») известно для целого ряда птиц, причем подвидов-«ступенек» там может быть гораздо больше, чем у синицы — порой более десятка.

Иногда процесс видообразования — или, по крайней мере, его ключевые этапы — удается наблюдать непосредственно. В Евразии, Северной Америке и Северной Африке широко распространен серый сорокопут Lanius excubitor. Птицы, обитающие на Пиренейском полуострове, в Африке и в азиатских пустынях, отличаются от своих северных собратьев некоторыми деталями окраски, телосложения, а также гнездовыми привычками и другими признаками. В ряде мест сорокопуты «северного» и «южного» типов встречаются совместно, и натуралисты XIX века нередко фиксировали образование смешанных пар, успешно выводивших потомство. Поэтому «южный» сорокопут считался не более чем подвидом серого — Lanius excubitor meridionalis. Но на протяжении ХХ века случаи образования смешанных пар наблюдались все реже и к концу его вовсе сошли на нет. Видимо, процесс видообразования, начавшийся, вероятно, некоторое время назад, завершился прямо на наших глазах, и сейчас пустынный сорокопут числится полноправным отдельным видом — Lanius meridionalis.

Подобные феномены (например, существование на одном вулканическом острове 23 видов наземных улиток — точно по числу долин между непреодолимыми для моллюсков сухими и холодными хребтами) трудно объяснить иначе как с точки зрения СТЭ. Никакая другая теория сегодня не способна столь же четко и убедительно объяснить такой широкий круг фактов. Так что господствующее положение СТЭ в современных эволюционных представлениях не только понятно, но и вполне оправданно.

Не лезь в концепцию

Означает ли сказанное, что СТЭ полностью и исчерпывающе объясняет все эволюционные явления и фактов, противоречащих ей (или не вписывающихся в нее, не поддающихся интерпретации в ее понятиях), нет? Судите сами.

Для начала зададим простой вопрос: какие организмы эволюционируют быстрее — крупные или мелкие? Если все дело только в динамике генных частот, то скорость эволюции должна зависеть от исходного разнообразия материала (в конечном счете — от частоты мутаций), жесткости отбора, численности вида и скорости смены поколений. Кроме того, согласно СТЭ, на нее может влиять то, насколько легко у данной группы существ возникают преграды, препятствующие обмену генами между популяциями.

Частота мутаций у разных групп живых организмов может заметно различаться, но не обнаруживает явной зависимости от размера (по крайней мере, в расчете на одно поколение). Жесткость отбора может отличаться очень сильно — на порядки, но если она и зависит от размеров организма, то только в том смысле, что в популяциях мелких существ она может достигать значений, которые в популяциях крупных просто невозможны: скажем, в популяции амурских тигров, насчитывающей всего 400–500 особей, не может выживать одна особь из тысячи родившихся. Так что по этому показателю если у кого-то и есть преимущество, то скорее у мелких организмов. По всем же остальным параметрам преимущества последних и вовсе очевидны: они более многочисленны, легче распадаются на изолированные популяции, и у них быстрее сменяются поколения. По всему выходит, что в среднем они должны изменяться быстрее.

В действительности, однако, все обстоит почти строго наоборот — по крайней мере, у животных и одноклеточных эукариот. Видовой состав слонов и крупных копытных обновляется наполовину примерно за 200 тысяч лет. Для мелких млекопитающих этот период составляет 500 тысяч, для насекомых — 3–7 млн, для одноклеточных диатомовых водорослей — 15 млн лет. Можно спорить, насколько адекватен такой показатель для оценки скорости эволюции и означает ли слово «вид» одно и то же для слонов и диатомей (особенно применительно к ископаемому материалу), но общая закономерность слишком очевидна. И ее нужно как-то объяснять.

Другой пример: согласно теории, дискретность видов — их отграниченность друг от друга и целостность каждого внутри себя — поддерживается постоянным обменом генами внутри вида и невозможностью такого обмена между видами. Строго говоря, с этой точки зрения само понятие вида приложимо только к существам с регулярным половым процессом в той или иной форме. Во всяком случае, у форм, размножающихся исключительно бесполым путем, видовая норма должна быть гораздо менее жесткой, а границы между видами — условными.

Между тем некоторые животные (в том числе и довольно высокоорганизованные) способны существовать как с половым размножением, так и без него. Всем известный серебряный карась образует устойчивые популяции из одних самок, размножающихся партеногенезом (процесс, при котором развитие зародыша протекает точно так же, как и при обычном половом размножении, но без оплодотворения и без участия генов самца). Однако их видовая принадлежность определяется так же легко, как и у представителей того же или близкого вида, живущих в нормальной обоеполой популяции. И никакой особенной тенденции к размытию видовых признаков у таких существ не просматривается. Бесполые и партеногенетические виды остаются дискретными у одноклеточных, жуков-долгоносиков, низших водорослей, папоротников и коловраток (причем для последних это показал не кто иной, как Эрнст Майр — один из главных идеологов СТЭ).

Вид — вообще центральное понятие в синтетистской парадигме, рассматривающей всякую эволюцию как процесс реального или потенциального видообразования. Согласно СТЭ, каждый акт видообразования уникален и в принципе неповторим. Никакой вид не может возникнуть независимо второй раз — даже от той же исходной формы и под действием тех же факторов отбора. Это так же невероятно, как то, что два брата, родившиеся в разные сроки, будут генетически идентичны, как близнецы.

Однако еще в начале 60-х годов советский энтомолог Георгий Шапошников экспериментально изучал процессы видообразования у тлей. Тля — исключительно высокоспециализированный паразит, многие виды тлей способны питаться лишь строго ограниченным набором растений, часто — всего одним видом. Если лишить тлей доступа к «своему» кормовому растению, они умрут — даже сидя на сочном побеге, который с аппетитом сосут их ближайшие родичи.

С помощью некоторых ухищрений и ценой высокой смертности среди подопытных Шапошникову все же удалось заставить тлей, питавшихся на купыре, потреблять другое зонтичное растение — бутень. При этом уже через несколько десятков поколений тли-переселенцы приобретали морфологическое сходство с другим видом тлей, исходно обитавшим на бутене. И самое неожиданное — они утрачивали способность скрещиваться с исходным «купырным» видом, зато могли вступать в брак с «бутеневыми» тлями. Если остальные результаты Шапошникова противоречили скорее духу СТЭ, то преодоление межвидового репродуктивного барьера нарушало уже и букву теории: получалось, что ученый в своих экспериментах независимо воссоздал уже существующий конкретный вид. Это попахивало направленностью эволюции и чуть ли не лысенковскими фантазиями о порождении ржи пшеницей и кукушки — пеночкой.

Опыты Шапошникова получили немалую известность, но долгое время не имели никакого теоретического объяснения[59]. Десятилетиями они рассматривались как своего рода курьез, уникальный случай[60] (тем более что работы эти были выполнены в СССР в те времена, когда хотя Лысенко и не имел уже абсолютной власти над советской биологией, его сторонники все еще численно преобладали в исследовательских учреждениях, и работ, исходивших из его «теорий», в советской научной прессе печаталось немало). Однако много позже зарубежные ученые воспроизвели их на других видах насекомых.

Более того — случаи «повторного видообразования» были обнаружены и в природе. Так, например, на небольших островах Неприступный и Соловей архипелага Тристан-да-Кунья в южной Атлантике живут вьюрки. На каждом из островов встречаются две разновидности этих птиц, хорошо различающиеся по размерам клюва — что и не удивительно, поскольку они питаются семенами разного размера. Большеклювые вьюрки с Неприступного внешне совершенно неотличимы от большеклювых вьюрков с Соловья. То же самое можно сказать и о тонкоклювых птицах с обоих островов. Зоологи нисколько не сомневались, что каждая из этих форм представляет собой единый вид, распространенный на обоих островах. Однако в 2007 году южноафриканские биологи сравнили геномы этих птиц. И оказалось, что большеклювые вьюрки Неприступного генетически гораздо ближе к своим тонкоклювым землякам, чем к большеклювым вьюркам Соловья, а последние, в свою очередь, более близкая родня местным тонкоклювым вьюркам.

Видимо, оба острова были заселены единым предковым видом, который на каждом из них независимо разделился на две формы — каждая из которых удивительно похожа на свой аналог с другого острова.

Но в конце концов, неоднократное возникновение даже чрезвычайно сходных форм на базе одного и того же вида — это еще куда ни шло. В этих случаях отбору приходится иметь дело с одним и тем же исходным материалом — накопленной мутационной изменчивостью (см. начало этой главы). Даже разные, но очень близкие виды теоретически могут породить очень сходные формы — ведь и у них внутривидовое генетическое разнообразие в значительной мере остается общим. Но этими соображениями никак нельзя объяснить широкое распространение параллелизмов и конвергенций[61] в эволюции обширных систематических групп — классов и типов. Между тем палеонтологи все чаще стали замечать: накануне появления больших и славных групп их отдельные признаки возникают независимо в разных, не очень родственных ветвях группы-предка. Например, всем известный и вошедший во все учебники археоптерикс при детальном исследовании оказался вовсе не предком современных птиц, а «конкурирующей моделью» — представителем совсем другой ветви юрских рептилий-архозавров, независимо освоившей полет на перьевых крыльях. Сегодня палеонтологам известно как минимум пять таких эволюционных попыток, и представителям по крайней мере двух ветвей (настоящих птиц и так называемых энанциорнисов, к которым относится и археоптерикс) удалось реально подняться в воздух.

И птицы далеко не уникальны в этом отношении. Когда ученые попытались разобраться, от какой же именно группы триасовых рептилий произошли современные млекопитающие, выяснилось, что различные признаки будущих млекопитающих (специфическое строение слуховых косточек, мягкие губы и т. д.) возникали независимо — хотя и порознь — в шести разных группах зверозубых ящеров (териодонтов). Одна из них, наиболее успешно продвигавшаяся по этому пути, дала начало почти всем современным млекопитающим — как плацентарным, так и сумчатым. От другой до наших дней дожили утконосы и ехидны — странные существа, откладывающие яйца, но выкармливающие детенышей молоком. Еще четыре вымерли полностью — но они существовали довольно долго, более-менее успешно конкурируя с будущими победителями.

Академик Леонид Татаринов, описавший эту «гонку в млекопитающие», назвал ее «параллельной маммализацией териодонтов». Позднее выяснилось, что подобные «-зации» предшествуют появлению на свет очень многих крупных групп животных и растений. Например, те же териодонты принадлежат к ныне полностью вымершей ветви рептилий — синапсидам, предки которых, вероятно, приобрели характерные черты рептилий независимо от предков современных пресмыкающихся. (Вообще, судя по всему, окончательный выход позвоночных на сушу происходил широким фронтом: ключевые черты рептилий независимо приобрели потомки сразу нескольких групп амфибий. И хотя большинство из них впоследствии вымерло, даже нынешние пресмыкающиеся — потомки разных групп земноводных.) Еще раньше, в девонском периоде проходила «тетраподизация» кистеперых рыб — сразу несколько групп этого надотряда начали независимо приобретать признаки четвероногих существ. А в конце периода юрского разные семейства голосеменных растений начали рваться в цветковые. И словно бы навстречу им среди тогдашних насекомых возникали формы, удивительно похожие на будущих опылителей — бабочек. Причем если обычно в гонке за право породить новую перспективную группу соревнуются хоть и не близкие, но все же родственники (все «недоптицы» принадлежат к группе архозавров, все «недомлекопитающие» — к териодонтам, все «недоамфибии» — к кистеперым), то подобия цветковых растений и бабочек возникали в самых разных группах голосеменных и насекомых. В частности, формы, удивительно похожие на бабочек, появились в столь далеких друг от друга отрядах насекомых, как сетчатокрылые и скорпионницы.

Согласно СТЭ, такое если вообще может быть, то только как крайне редкое случайное совпадение. Но всевозможные «-зации» оказались слишком частыми и слишком синхронными, чтобы их можно было списать на чистую случайность.

Разумеется, эти факты не прошли мимо внимания оппонентов дарвинизма, особенно из числа приверженцев номогенеза (см. главу 5) или телеологических эволюционных концепций. Они как будто бы прямо подтверждали, что эволюция (по крайней мере, макроэволюция — формирование и развитие крупных групп) — процесс закономерный и целенаправленный. Проблема, однако, заключалась в том, что ни одна из альтернативных дарвинизму эволюционных теорий не могла ни предложить механизмы, обеспечивающие направленность эволюции, ни хотя бы четко сформулировать ее «закономерности» и «цели». Да и как их сформулируешь, если в одних и тех же группах некоторые виды вступают в очередную «-зацию», а другие меняются совсем в других направлениях — или почти не меняются вообще? Мы говорили, что среди разных «бабочек» мелового периода были представители отрядов сетчатокрылых и скорпионниц. Оба эти отряда существуют и ныне, хотя их разнообразие и экологическая роль довольно скромны. Современных сетчатокрылых читатели, живущие в средней полосе и далекие от биологии, могут знать по златоглазкам — нежным зеленым созданиям с отливающими золотом глазами, которые летними вечерами кружат вокруг лампы, беззвучно трепеща своими четырьмя крыльями. Современных скорпионниц почти наверняка видел всякий дачник — это довольно крупные насекомые с пестрыми крыльями, немного похожие на комаров-долгоножек, но с задранным кверху концом брюшка (за что эти совершенно безобидные существа и получили свое грозное имя). Ни те, ни другие совсем не похожи на настоящих бабочек, на которых так походили их вымершие родичи.

То же самое можно сказать и о кистеперых рыбах — пока несколько групп этого надотряда соревновались за право стать амфибиями, другие (зачастую представители тех же самых семейств) оставались рыбами и в таком состоянии прожили более 300 миллионов лет — естественно, претерпевая собственную эволюцию. В частности, в начале мезозоя часть кистеперых (сформировавшихся как обитатели мелководий и пересыхающих водоемов, преимущественно пресных) ушла в море. Там и сохранился до наших дней единственный современный род кистеперых — знаменитая латимерия: оба современных вида этих рыб обитают в тропических морях, держась в основном на глубинах в сотни метров. Ни предполагаемая «цель» эволюции группы, ни «тенденции» или «закономерности» на большинство видов кистеперых почему-то не подействовали.

«Наши недостатки — продолжение наших достоинств»

А чем параллелизмы не укладываются в ту картину эволюции, которую рисует СТЭ? Мы уже говорили, что в рамках ее представлений всякий акт видообразования — результат взаимодействия множества факторов, большинство из которых (точнее, все, кроме отбора) случайны и ненаправленны. Поэтому один вид не может возникнуть дважды — даже от одной и той же исходной формы и в одних и тех же условиях. К этому следует добавить, что, согласно СТЭ, механизм образования родов, семейств и более высокоранговых таксонов ничем принципиально не отличается от видообразования: род — это потомки одного исходного вида, семейство — потомки одного рода и т. д.

А значит, все, что справедливо для процесса видообразования, справедливо и для эволюции вообще[62]. Иными словами, возникновение каждой крупной группы живых существ — типа, класса и т. д. — должно быть так же уникально и неповторимо, как и видообразование, и каждая такая группа должна быть строго монофилетичной, то есть происходить от одного-единственного конкретного вида. С этой точки зрения всякая конвергенция, то есть независимое приобретение разными группами сходных черт, представляется явлением редким, нетипичным и, как правило, более или менее поверхностным: скажем, передние конечности крота и медведки внешне похожи друг на друга (что обусловлено их практически одинаковой функцией), но анатомически не имеют между собой ничего общего. Независимое же приобретение разными группами нескольких не связанных друг с другом признаков с точки зрения СТЭ равносильно чуду.

И это не единственное допущение, подразумеваемое СТЭ, но редко высказываемое явно при ее изложении и еще реже становящееся предметом критического обсуждения. Возможно, внимательные читатели даже по приведенному выше краткому изложению заметили, что СТЭ фактически рассматривает организм как набор признаков, каждый из которых эволюционирует словно бы независимо от прочих. При этом признак мыслится тождественным тому гену или генам, которые вовлечены в его формирование. Получается, что между геном и отбором словно бы ничего и нет. Конечно, любой эволюционистсинтетист, хоть разбуди его среди ночи, без запинки отчеканит все необходимые оговорки: что наследуются гены, а отбор действует на фенотипы, что фенотип не определяется однозначно генотипом, что сравнительная адаптивность разных вариантов гена зависит, помимо всего прочего, от «генетического окружения» и т. д.[63] Однако в реальных исследованиях, не говоря уж о моделях, все эти «тонкости» обычно игнорируются.

Само по себе использование упрощений и упрощенных моделей для теории не порок — это стандартный методологический прием, без применения которого наука вряд ли могла бы разобраться в сколько-нибудь сложных явлениях. Но у него всегда есть оборотная сторона — пресловутые «сферические кони в вакууме», чрезмерные упрощения, лишающие модель какой бы то ни было познавательной ценности. Причем если из такой модели следуют выводы, прямо противоречащие наблюдаемым фактам, — это еще полбеды: в этом случае неадекватность модели сразу будет замечена, и ее скорректируют, а если это не поможет, просто отбросят. Порой гораздо худшие последствия имеет ситуация, когда упрощенная модель успешно объясняет некоторую часть явлений (наиболее простые случаи), создавая при этом впечатление, что со временем она сможет объяснить все.

Вернувшись мысленно к изложению основных положений СТЭ, мы можем заметить, что во всех рассматриваемых ею процессах действует либо один вид, либо два только что отделившихся друг от друга (или даже еще не завершивших это разделение) вида. Разумеется, никто в здравом уме не отрицает, что любой вид существует и эволюционирует, сложным образом взаимодействуя со множеством других видов (хищниками, жертвами, конкурентами, симбионтами и т. д.), что все они так или иначе посредством этих взаимодействий влияют на его эволюцию, а он — на их. Но теоретических инструментов для рассмотрения такого влияния в понятийном аппарате СТЭ по сути дела нет. Чаще всего все виды, кроме того, который находится в центре внимания, рассматриваются просто как элементы внешней среды, а обратное влияние на них изучаемого вида просто игнорируется. В наилучшем случае предметом рассмотрения становятся попарные взаимодействия: «эволюционная гонка вооружений» между хищником и жертвой или между паразитом и хозяином, взаимные приспособления опылителя и опыляемого растения, раздел «сфер интересов» между видами-конкурентами и т. д.

Но, может быть, и в этом нет ничего плохого? Рассмотрим эволюцию каждого вида в отдельности, рассмотрим попарные связи между ними, а потом, когда наше понимание этих процессов будет достаточно полным, попытаемся из них, как из деталей конструктора, собрать общую картину эволюции. Почему бы и нет?

При таком рассмотрении, однако, некоторые интересные и важные эволюционные феномены автоматически оказываются за пределами поля зрения — у теории, идущей «от элементов», просто нет возможности их увидеть и нет понятий, чтобы их описать. Примером такого важнейшего эволюционного явления, оставшегося за бортом СТЭ (да и вообще эволюционной теории), можно считать феномен симбиоза и особенно его предельный случай — симбиогенез, превращение сообщества организмов разных видов в единый суперорганизм. Еще в 1869 году (заметим: во времена первого триумфа теории Дарвина и попыток приложить ее буквально ко всем явлениям — не только в биологии, но и в истории, социологии, лингвистике и даже в термодинамике) русский ботаник Андрей Фаминцын установил, что лишайники представляют собой «составную конструкцию» из клеток гриба и водоросли, но при этом ведут себя как целостный организм[64]. Впоследствии было обнаружено немало столь же тесных симбиозов: зеленые растения и бактерии-азотфиксаторы, деревья и грибы, морские сидячие животные и водоросли[65], копытные и разлагающие целлюлозу бактерии, лимонные муравьи и дерево-муравейник дуройя… Но в полной мере эволюционный потенциал феномена симбиоза обозначился только во второй половине 1960-х годов (снова заметим: во время завершения формирования СТЭ и ее максимальной популярности), когда американская исследовательница Линн Маргулис выдвинула идею симбиотического происхождения внутриклеточных органелл (митохондрий и хлоропластов) и в конечном счете — эукариотной клетки как таковой[66]. Позднее, когда прямые сравнения митохондриальных и бактериальных геномов полностью подтвердили гипотезу Маргулис, стало ясно, что сим-биогенез — не редкий курьез, а один из самых важных и плодотворных путей эволюции.

Как же отреагировала на это доминирующая эволюционная теория — СТЭ? А никак. Феномен симбиогенеза и до сих пор не проанализирован с ее позиций, в учебниках по теории эволюции он либо не упоминается вовсе, либо чисто механически включается в список «модусов эволюции». И не удивительно: в аппарате СТЭ просто нет понятий, позволяющих хотя бы поставить вопрос о механизмах объединения двух совершенно неродственных видов в один. Не говоря уж об осмыслении места этого феномена в общей эволюционной картине.

Можно назвать и другие неявные особенности СТЭ, специфически ограничивающие ее поле зрения — например, понимание вида как чисто генетического феномена, этакой генетической колоды карт, непрерывно тасуемых в ходе скрещиваний и создающих множество разнообразных раскладов, но полностью изолированных от других таких колод. С этой точки зрения целостность вида и его отграниченность от других видов обеспечивается только возможностью (точнее, как раз невозможностью) скрещивания. О другой точке зрения на понятие «вид» мы поговорим в главе 14. Пока же подведем некоторые итоги.

Меньше всего я хотел, чтобы все сказанное в этой главе было воспринято как некая претензия к СТЭ или, хуже того, призыв к отказу от нее. Я всего лишь хотел представить господствующую сегодня эволюционную концепцию такой, какая она есть: как с ее несомненными успехами, так и с ее упрощениями, допущениями, методологическими некорректностями. И показать, что без вторых не было бы и первых. О некоторых возможных путях преодоления ограничений «теоретической оптики» СТЭ мы поговорим подробнее в третьей части книги.

В этой же части нам остается поговорить еще об одном эволюционном феномене, представление о котором ввел в науку еще сам Дарвин и который в последнее время стал предметом довольно интенсивных исследований и жарких дискуссий. Во-первых, без него картина эволюции будет неполной, во-вторых, в истории его изучения ярко и драматично отразились как способность современной науки давать новую жизнь старым идеям, так и поражающая ее временами избирательная слепота к тем идеям и фактам, которые находятся за пределами модного дискурса — даже если они нисколько не противоречат общепринятым представлениям.

Глава 3. Конкурсы красоты как двигатель эволюции

Среди трудностей, с которыми столкнулся Дарвин, работая над теорией эволюции посредством естественного отбора, была и такая: если эволюция всегда идет в сторону создания и развития полезных для организма признаков и черт, то откуда берутся признаки явно бесполезные, более того — заметно осложняющие жизнь своему обладателю и при этом поглощающие немало дефицитных ресурсов? Как, например, могли возникнуть гипертрофированные «украшения», характерные для многих видов животных, — такие, как роскошный хвост самца павлина[67], рога оленей или глазные стебельки самцов стебельчатоглазых мух Cyrtodiopsis dalmanni (размах которых превышает длину тела самого насекомого)? Вопрос этот был настолько важен и мучителен для Дарвина, что, как признавался он сам в письме к видному американскому ботанику Эйсе Грею, «всякий раз, когда я смотрю на павлиний хвост, мне становится дурно от одного его вида».

Решение этой проблемы Дарвин нашел и обнародовал только спустя 12 лет после выхода «Происхождения видов». Обратив внимание на то, что такие «украшения» почти всегда характерны только для одного пола (обычно для самцов)[68], он предположил, что они делают своих обладателей более привлекательными для другого пола. В результате «украшенные» самцы оставляют больше потомства, чем «неукрашенные», и это преимущество перекрывает все риски, неудобства и затраты, связанные с «украшениями». Вопрос о том, почему павы предпочитают самых хвостатых павлинов, а оленихи — самых рогатых оленей, Дарвин не рассматривал: откуда нам знать, что считают красивым те или иные создания и почему?

Эта идея Дарвина вызвала резкие возражения со стороны его «дублера» и соратника — Альфреда Уоллеса, увидевшего в ней ненужное «умножение сущностей» и ограничение всемогущества естественного отбора. Он допускал, что борьба за самок может привести к развитию тех признаков у самцов, которые помогают им в непосредственных схватках с соперниками (например, тех же рогов у оленей), но категорически отрицал, что на формирование облика самцов могут влиять эстетические предпочтения самок. И уж тем более — что эти предпочтения могут оказаться сильнее требований приспособленности. По мнению Уоллеса, если бы признаки, нравящиеся самкам, действительно были вредными для своих обладателей, самки с подобными вкусами сами стали бы объектом естественного отбора, который неизбежно очистил бы вид от них. Значит, признаки, которые мы считаем «излишеством и украшательством», на самом деле чем-то полезны — а если так, то для их формирования вполне достаточно отбора естественного и нет надобности придумывать какой-то еще.

Спор двух первооткрывателей естественного отбора продолжался до конца жизни Дарвина и остался незавершенным. В дальнейшем половой отбор оказался надолго отодвинут куда-то на периферию эволюционной биологии. В первой половине ХХ века в научной печати изредка появлялись публикации на эту тему: одни ученые вслед за Уоллесом вовсе отрицали существование полового отбора, другие его защищали. И совсем уж редко дело доходило до экспериментов. Так в 1926 году была опубликована работа, из которой следовало, что сексуальная привлекательность самцов волнистых попугайчиков очень сильно зависит от пышности их «воротника» и особенно — от числа темных пятен на нем. Состригая или подклеивая темные перья, автор исследования по своему желанию превращал замухрышек во вполне видных кавалеров, а секс-идола — в жалкое пугало.

Пожалуй, самым заметным достижением этого периода стала теоретическая работа выдающегося английского математика и генетика, одного из основоположников СТЭ Рональда Фишера, предложившего в 1930 году возможный механизм действия полового отбора. Фишер рассуждал так. Допустим, в популяции имеется некоторое разнообразие самцов по определенному признаку — например, по той же длине хвоста. У одних самцов хвосты покороче, у других — подлиннее, но у всех — в пределах характерной для данного вида нормы. Ни короткие, ни длинные хвосты не дают своим обладателям сколько-нибудь заметных преимуществ ни объективно, ни в глазах противоположного пола — выбирая будущего супруга, самки не интересуются длиной его хвоста.

Допустим теперь, что в популяции произошла мутация, действие которой выражается в том, что самкам, в геноме которых она оказалась, длиннохвостые самцы нравятся больше, чем короткохвостые. Мутация сама по себе никак не влияет на приспособленность несущих ее самок (а у самцов она и вовсе никак не проявляется), то есть она нейтральна и в силу чисто случайных колебаний частоты (подробнее мы расскажем об этом процессе в главе 7) может получить некоторое распространение в популяции — особенно если та невелика. Не обязательно даже, чтобы эта мутация попала в геномы всех самок — достаточно, чтобы ею обладала заметная часть их. Тогда все эти самки выберут себе в партнеры самцов с хвостом подлиннее. Если вид полигамен, то длиннохвостые самцы могут скреститься со всеми теми самками, которые выбрали бы их по каким-то другим критериям, плюс со всеми любительницами длинных хвостов. То есть общая доля самок, выбравших именно длиннохвостых самцов, окажется выше случайной, и следовательно, признак, до того бывший нейтральным, получит неожиданное селективное преимущество.

Но на этом дело не кончится. Мы предполагаем, что длина хвоста — признак хотя бы отчасти наследственный, и сыновья длиннохвостых самцов в среднем будут иметь более длинные хвосты, чем их сверстники, родившиеся от других отцов. С другой стороны, влечение к длинным хвостам — признак исходно нейтральный, частота его за одно поколение, скорее всего, изменится мало, и в следующем поколении самок любительницы длинных хвостов опять будут составлять заметную долю. Таким образом, сыновья самок, выбравших себе длиннохвостых супругов, окажутся более популярными у самок следующего поколения — а это означает, что и предпочтение длинных хвостов окажется селективно выгодным признаком. Тем самым запускается положительная обратная связь: чем выгоднее для самца иметь длинный хвост — тем выгоднее для самки предпочитать именно таких самцов, и наоборот. Признаки, не дающие своим обладателям никаких объективных преимуществ, с каждым поколением делают друг друга все более выгодными, а отбор на них ведет к тому, что хвосты самцов становятся все длиннее и длиннее (ведь в каждом поколении успех сопутствует самым длиннохвостым) — до тех пор, пока неудобства и опасности, связанные со слишком длинным хвостом, не уравновесят приносимые им преимущества в размножении.

Эта модель, демонстрирующая, как совершенно бесполезный признак может в силу случайных обстоятельств быть подхвачен отбором и развит им до гротескной степени, получила название фишеровского убегания (Fisherian runaway). Она приобрела довольно широкую известность в литературе по эволюции, вошла в учебники, но долгое время оставалась (да в значительной мере и сейчас остается) чисто теоретической схемой — даже огромный авторитет сэра Рональда не смог заинтересовать научное сообщество идеей полового отбора.

По-настоящему о половом отборе вспомнили в 1960-х годах. Однако вскоре властителем дум в исследованиях эволюционных аспектов поведения животных стал подход, получивший название «социобиология». Подробный разбор его отличительных особенностей не входит в задачу данной книги (тем более что автор этих строк уже кратко рассказал о социобиологии в книге «Введение в поведение»). Для темы этой главы важно то, что одним из постулатов нового направления было представление о безусловной адаптивности любых более-менее регулярных форм поведения. В результате в представлениях о половом отборе возобладал своего рода компромисс между взглядами Дарвина и Уоллеса: да, сексуально-эстетические предпочтения самок могут быть непосредственной причиной развития «украшений» у самцов, однако сами эти предпочтения в большой мере определяются генетически и, следовательно, находятся под контролем естественного отбора. А он-де не допустит, чтобы самкам нравилось то, что вредно скажется на выживании их потомства — пусть даже только мужской его части.

Таким образом половой отбор превращался просто в опосредованную форму отбора естественного. Надо было только придумать, каким образом признаки, явно неадаптивные для их обладателей, могут быть адаптивными для вида в целом. За этим дело не стало: за последние сорок с лишним лет вниманию публики было предложено немало теорий, убедительно объясняющих, почему то, что снижает приспособленность, на самом деле ее повышает. Остроумию авторов некоторых гипотез мог бы позавидовать и Генрих из пьесы Евгения Шварца «Дракон» — автор обзора с характерным заголовком «Почему два, в сущности, больше, чем три?».

Проще всего, конечно, было бы приписать гипертрофированному «украшению» какую-нибудь утилитарную функцию — и это регулярно делается. До сих пор в серьезных источниках можно прочитать, что олени-де используют свои рога для защиты от хищников — хотя, во-первых, никто такого не видел[69], а во-вторых, непонятно, почему эволюция наделила оружием для защиты только самцов (относительно малоценных для выживания популяции) и отказала в нем самкам, чья жизнь куда ценнее.

То же самое можно сказать о знаменитом зубе полярного дельфина нарвала. У самок этого вида верхние зубы вообще отсутствуют, а у самцов вырастает только один (левый) — но зато какой! Спирально закрученный вокруг собственной оси, исключительно прочный и невероятно длинный (примерно в половину длины тела самого животного — а в былые времена самые крупные самцы-нарвалы достигали в длину шести метров!), он торчит прямо вперед[70]. Уж каких только функций ему не приписывали: инструмент для пробивания льда, специализированный орган осязания и/или температурной чувствительности, охотничье оружие[71]… Но ни одна из подобных версий так и не предложила сколько-нибудь членораздельного ответа на вопрос, почему же столь полезный орган нужен только самцам. Кроме того, трудно подобрать какую-нибудь утилитарную функцию для таких «украшений», как хвост павлина или глазные стебельки мух-циртодиопсисов. Поэтому в качестве общего объяснения феномена «украшений» обычно выдвигаются более изощренные теории.

Одна из самых популярных среди них — принцип гандикапа, выдвинутый в 1975 году израильским орнитологом Амоцем Захави. Захави предположил, что выбор самок имеет глубокий смысл: если уж самец с таким хвостом (рогами, глазными стебельками и т. д.) ухитрился дожить до брачного возраста — значит, какие-то не менее важные, но скрытые, не воспринимаемые непосредственно достоинства (например, устойчивость к холоду, болезням; эффективность утилизации пищи или еще что-нибудь в таком роде) у него, скорее всего, намного выше среднего. А значит, и дети от такого отца будут наилучшими. Получается, что гипертрофированные структуры — это фора, которую их обладатели дают другим самцам в борьбе за существование. И именно по этой форе самки опознают в них сильных игроков и стремятся заполучить их в мужья. Отсюда и название — «принцип гандикапа», то есть форы.

Несколько иначе расставляют акценты американские зоологи Джеймс Браун и Астрид Кодрич-Браун, выдвинувшие теорию честной рекламы (truth in advertising theory). Основное ее отличие от принципа гандикапа состоит в том, что если Захави рассматривает «украшения» как помеху для выживания, то Брауны полагают, что они если и не способствуют выживанию сами, то тесно связаны с признаками, способствующими выживанию. Например, рога у оленей требуют больших вложений кальция, фосфатов, энергии, к тому же олени каждый год сбрасывают их, а потом отращивают заново. Потянуть такие расходы может только очень здоровый, упитанный, свободный от паразитов самец. Поэтому-де олениха, выбирая красавца с роскошными развесистыми рогами, не ошибется: это не блеф, не пускание пыли в глаза, а надежный показатель отличного состояния организма — обеспеченного, по всей вероятности, соответствующими генами. Под таким пониманием полового отбора, пожалуй, подписался бы и Уоллес — высказывавший в свое время мысль, что яркость окраски самцов птиц может выступать косвенным показателем их силы и здоровья.

К началу 1990-х годов на роль механизма, увязывающего развитость «украшений» с реальными достоинствами самца, выдвинулась регуляторная система, основным агентом которой служит тестостерон — мужской половой гормон, вырабатываемый семенниками и влияющий как на развитие вторичных половых признаков (причем любых — будь то рога у оленя, гребешок у петуха или борода у человека), так и на сексуальную активность и вообще специфически «самцовые» формы поведения[72]. Это легло в основу еще двух гипотез, по сути представляющих собой видоизменение и конкретизацию принципа гандикапа. Одна из них — гипотеза иммунного гандикапа — исходит из данных о том, что уровень тестостерона отрицательно коррелирует с иммунным статусом — проще говоря, чем «самцовее» самец, тем слабее у него иммунная защита. С учетом этого могучие рога на голове самца-оленя можно рассматривать как сигнал «с моими-то генами я и без иммунитета неуязвим для паразитов и инфекций!» — что должно делать его ценным брачным партнером. Соответственно отбор должен поддерживать вкусы тех самок, которым нравятся большерогие самцы. Другая гипотеза — гипотеза вызова — основана на том, что уровень тестостерона у самцов повышается при увеличении конкуренции с другими самцами. Поэтому-де, выбирая самцов с высоким уровнем тестостерона, самки выбирают наиболее конкурентоспособных.

Нетрудно заметить, что все эти теории и гипотезы при всем различии в деталях и акцентах так или иначе сводятся к тому, что степень развития «украшений» косвенно свидетельствует о хорошем состоянии здоровья и скрытых достоинствах самца, а значит, самке выгодно выбирать именно его в качестве отца своих будущих детей. Иными словами, половой отбор сводится к естественному. Именно такой «мягкоуоллесианский» взгляд на половой отбор преобладает сегодня в исследованиях, посвященных этому феномену.

Господство его, впрочем, не безраздельно: ряд ученых полагает, что «адаптационистская» трактовка справедлива, по крайней мере, не всегда (и в каждом конкретном случае ее уместность нужно доказывать отдельно), а в других случаях половой отбор развивается по старой доброй схеме фишеровского убегания (модель которого была существенно развита и уточнена в 1981–1982 гг. Расселом Ланде и Марком Киркпатриком), подхватывая и развивая совершенно нейтральный, случайно выбранный признак. Наконец, есть и такие, кто считает, что никакого полового отбора не существует вовсе, что это — теоретическая фикция, придуманная дарвинистами для защиты от неудобного вопроса о происхождении явно неадаптивных признаков. Между этими лагерями идут нешуточные полемические баталии, порой не ограничивающиеся чисто логическими и фактическими аргументами. «Считать процесс Фишера — Ланде объяснением полового отбора… методологически безнравственно», — категорически заявил известный британский этолог, ученик Ричарда Докинза (и разумеется, сторонник «уол-лесовского» подхода) Алан Графен. (И его, в общем-то, можно понять: согласно любой версии модели фишеровского убегания, выбор признака, который будет поддержан половым отбором, случаен. А апелляция к случайности всегда выглядит как отказ от поиска причин, то есть как капитуляция науки.) В свою очередь не менее уважаемый американский орнитолог и один из самых радикальных «фишерианцев» Ричард Прам расценивает точку зрения «адаптационистов» как иррациональную и «почти религиозную» и обвиняет ее сторонников в том, что их взгляды нефальсифицируемы (то есть в принципе не могут быть опровергнуты никакими фактами) — что с точки зрения современной философии науки равносильно обвинению в ненаучности[73]. «Когда им это не удается [увязать предпочитаемые самкой признаки с адаптивностью — Б. Ж.], они делают вывод: „О, мы все равно правы. Мы просто недостаточно старались, чтобы показать, как это может выполняться“. А когда они обнаруживают, что это и правда выполняется, они говорят: „Ага-а-а, наша теория подтверждена“, — возмущается Прам. — В результате то, что мы видим в литературе… состоит только из примеров, которые укладываются в адаптационную теорию».

Последнее, впрочем, уже не совсем верно: буквально в последние годы одна за другой выходят публикации, не подтверждающие адаптационистские теории, — порой к удивлению и разочарованию самих авторов. Так, например, весной 2017 года вышла работа сотрудников Антверпенского университета (Бельгия), пытавшихся проверить предполагаемую роль тестостерона на канарейках. Концентрация гормона действительно обнаружила положительную (хотя и не очень высокую) корреляцию со сложностью индивидуальной песни самца, но при этом не коррелировала ни с иммунным статусом, ни с родительским поведением. Правда, участвовавшим в этих опытах птицам не было дано выбирать что-либо — самцы и самки были в случайном порядке соединены исследователями в супружеские пары. Что, впрочем, не помешало одному отечественному ученому увидеть в этих результатах опровержение идеи полового отбора как таковой…

Честно говоря, когда наблюдаешь эти баталии «адаптационистов» с «фишерианцами», на память невольно приходят споры материалистов XVIII века со сторонниками «естественного откровения». Последние видели в целесообразности живых форм явное проявление замысла Высшего Разума, первые же полагали, что эта целесообразность могла возникнуть чисто случайно, как результат игры природных сил. Те и другие были уверены, что третьего не дано: либо разумный замысел — либо чистый случай.

Сегодня мы знаем, что ошибочна сама эта дилемма: естественный отбор прекрасно обходится без первого и не сводится ко второму. Но философы и натурфилософы XVIII века этого знать не могли — до появления теории Дарвина оставались еще долгие десятилетия, естествознание еще не выработало саму систему понятий, пользуясь которой Дарвин смог прийти к своей гениальной догадке. А вот споры эволюционных биологов века XXI выглядят ремейком придуманного замечательным советским медиевистом Вадимом Рабиновичем диспута двух великих схоластов о том, есть ли глаза у крота. Как известно, герои этого апокрифа целый день обменивались изощреннейшими логическими аргументами, но когда оказавшийся случайным свидетелем их спора садовник предложил просто поймать крота и посмотреть, есть ли у него глаза, они оба наотрез отказались это делать. Примерно так же ведут себя все стороны дискуссии о половом отборе, старательно не замечая еще одного возможного решения проблемы, предложенного еще в середине прошлого века.

На рубеже 1930-х — 1940-х годов замечательный голландский ученый Николас Тинберген занимался экспериментальной проверкой идей своего старшего друга Конрада Лоренца о том, как устроено врожденное поведение животных. В частности, Тинбергена интересовало, какие именно признаки превращают тот или иной объект в релизер — ключевой стимул, запускающий то или иное (брачное, агрессивное, родительское и т. д.) поведение. Тинберген и его сотрудники много экспериментировали с макетами, воспроизводящими те или иные естественные (для определенного вида животных) стимулы: самку бабочки-бархатницы, самца рыбки колюшки в брачном наряде, голову взрослой чайки, чаячье яйцо и т. д. Здравый смысл подсказывал, что чем больше макет похож на оригинал, тем сильнее будет реакция на него. Однако ученые с удивлением обнаружили, что почти для любого врожденного стимула можно создать такой макет, который вызовет у животного более сильную реакцию по сравнению не только с макетом, точно воспроизводящим настоящий стимул, но даже с ним самим. Отличия этих макетов (Тинберген назвал их сверхнормальными или сверхоптимальными стимулами; сейчас их обычно называют просто сверхстимулами) от их природных прототипов в разных случаях были разными, но обычно укладывались в простое правило «побольше и поярче». Чайки, забыв о собственной кладке, пытались насиживать искусственное яйцо (очень похожее по раскраске на чаячье, но только размером едва ли не с саму птицу); самцы колюшки атаковали блесну, нижняя половина которой была окрашена в ярко-красный колер оттенка «вырви глаз», яростнее, чем живых соперников, и т. д.

Концепция сверхстимулов заняла важное место в теоретических представлениях этологии (науки о поведении животных, основанной Лоренцем и Тинбергеном) — она отражает очень важный принцип работы нервной системы, проявляющийся, по-видимому, не только в инстинктивном поведении, но во многих формах поведения, начиная с простого восприятия. Но нас сейчас интересует роль этого явления не в поведении в целом, а именно в брачном поведении и даже более конкретно — в выборе партнера для спаривания.

Стоит взглянуть с этой точки зрения на проблему полового отбора — и все встает на свои места. Любой особи в брачный сезон надо быстро и издалека определять пол любого встречного соплеменника — поскольку от этого зависит, вести ли себя с ним как с соперником или как с возможным брачным партнером. Особенно актуальна эта задача у полигамных видов, где у самцов нет времени на долгие и сложные церемонии ухаживания — пока он будет крутить роман с одной самкой, остальных расхватают другие самцы[74]. Поэтому у таких видов часто возникают хорошо заметные, видимые издалека отличия самцов от самок. Какой именно признак станет сигналом «мужественности» или «женственности» — в значительной мере дело случая. (Хотя выбор все-таки не совсем произволен: скажем, яркая окраска и вообще признаки, делающие их носителя в целом более заметным, обычно характерны для самцов. Самка не может позволить себе слишком броской внешности: это навлекло бы дополнительную опасность не только на нее саму, но и на ее потомство, к которому она будет надолго привязана. Исключения тут обычно подтверждают правило: если у какого-то вида — например, у куликов-плавунчиков — самки окрашены ярче самцов, то можно не сомневаться, что у этих птиц основную заботу о потомстве несут не матери, а отцы.) Однако после того, как выбор сделан и каждый пол обзавелся собственными гендерными атрибутами, в дело вступает механизм сверхстимула: самки неизбежно начинают предпочитать тех самцов, у которых эти атрибуты больше и ярче[75]. Так возникает половой отбор, который неуклонно будет сдвигать «самцовые» признаки в сторону сверхстимула: хвост будет становиться все пышнее, рога — все развесистее, глазные стебельки — все длиннее. И так до тех пор, пока приносимый таким «украшением» выигрыш в размножении не будет уравновешен связанными с ним дополнительными рисками — либо пока «украшение» не достигнет предельных для сверхстимула параметров. Обратного хода этот механизм не имеет: даже когда развитие признака упрется в адаптивный предел, самки все равно будут выбирать самых «украшенных» самцов и не обращать внимания на тех, у кого «украшения» развиты слабее[76].

К адаптивности все это не имеет никакого отношения — это просто неизбежный побочный эффект механизмов восприятия. Степень развития «украшений» никак не связана с «объективной» приспособленностью их обладателя. Но и произвольным или случайным такое направление эволюции сигнальных признаков тоже не назовешь — оно всегда идет в сторону усиления заметности, яркости, если угодно — выразительности отличительных признаков самца. Это существенно, поскольку одно из возражений против модели фишеровского убегания состоит в том, что реальная эволюция-де никогда не идет в сторону редукции сигнальных структур — скажем, укорочения хвоста, уменьшения рогов и т. д.[77] В то время как из фишеровской модели следует, что такое направление полового отбора столь же вероятно, как и отбор на усиление признака. Но привлечение концепции сверхстимула снимает и это возражение: меньшая по размеру или менее заметная телесная структура не может играть роль сверхстимула по отношению к исходной норме.

Лишается силы и возражение Уоллеса: если, мол, идеал мужской красоты у самок не будет совпадать с максимумом приспособленности, естественный отбор скорректирует их вкусы. Влечение самок к обладателям гипертрофированных «украшений» — не произвольный каприз, а проявление общего принципа организации поведения. Чтобы нейтрализовать его, пришлось бы, вероятно, изменить самые фундаментальные механизмы работы нервной системы. А это вряд ли возможно (по крайней мере, для естественного отбора — ведь для него нужно, чтобы не только конечный результат, но и каждый шаг к нему был бы чем-то выгоден) и уж точно эволюционно труднее, чем использовать имеющиеся механизмы, мирясь с тем, что они сплошь и рядом заставляют животных тратить ресурсы на формирование ненужных и обременительных «украшений».

Сказанное, разумеется, не означает, что механизмы фишеровского убегания или «честной рекламы» не могут играть совсем никакой роли в половом отборе. В конце концов, самкам могут нравиться не только развесистые «украшения», но и вполне функциональные, полезные своему обладателю признаки. (Правда, в таких случаях бывает очень трудно определить, каков вклад именно полового отбора в развитие данного признака — ведь и «обычный» естественный отбор действует в ту же сторону.) Но, на мой взгляд, история представлений о половом отборе и современное состояние этого вопроса представляют интерес не только с точки зрения биологической эволюции, но и с точки зрения изучения самой науки как социального феномена. Вообще говоря, в истории науки не так уж редки случаи, когда однажды сделанные (и даже получившие признание) открытия в дальнейшем оказывались забыты и переоткрыты вновь спустя много десятилетий или когда достижения одной области науки по необъяснимым причинам долгое время оставались неизвестными в другой, где они могли бы оказаться весьма полезны. Но даже на этом фоне игнорирование открытий этологии исследователями полового отбора выглядит поразительным: ведь большинство работающих в этой области ученых — не кабинетные теоретики, а полевые исследователи поведения животных (или долгое время были таковыми). Все они, безусловно, знакомы с классической этологией, а некоторые даже имели возможность лично учиться у ее основателей. И все это не помогло им вспомнить о ней, оказавшись перед ложной дилеммой «адаптивность или случайность».

* * *

Итак, мы ознакомились с современными представлениями об эволюции живых организмов — по крайней мере, с теми эволюционными процессами, которые видны при рассмотрении особей, популяций и вида в целом. Разумеется, знакомство получилось довольно беглым: рассказ хотя бы обо всех направлениях современных исследований в этой области (не говоря уж о конкретных работах) занял бы как минимум весь объем этой книги. Вероятно, такую книгу следовало бы написать, но автор данной книги не чувствует в себе достаточно сил и познаний для столь всеобъемлющего труда. Кроме того, такая книга, даже и написанная в научно-популярном жанре, неизбежно потребовала бы от читателя более основательных познаний в биологии, чем (как я надеюсь) требует эта. Тем, кто хочет узнать о современных эволюционных концепциях и основных направлениях эволюционных исследований более глубоко и детально, я могу порекомендовать книгу Александра Маркова и Елены Наймарк «Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий». Она тоже не исчерпывает всего разнообразия направлений современных эволюционных исследований, но по крайней мере дает представление и об этом разнообразии, и о сложности и изощренности тех вопросов, которые стоят сегодня перед исследователями.

Задача же, которую я ставил перед собой в этой книге, — в другом: рассказать о том, как соотносится теория эволюции на основе естественного отбора с другими областями науки о живом, с другими естественными науками и наконец — с культурой в целом. Как отвечает современный дарвинизм на вызовы нашего времени, возникшие уже после не только выхода «Происхождения видов», но и формирования основных положений СТЭ? Последние десятилетия были временем необычайных открытий в самых разных областях биологии и других наук. Кроме того, вопросы эволюции волнуют не только специалистов: к ним обращаются философы и физики, вокруг них кипят нешуточные мировоззренческие баталии. Как согласуется теория естественного отбора с новыми фактами, как выглядит она в свете новых концепций?

Рассмотрение этих вопросов, которым будут посвящены III и IV части книги, даст нам заодно хорошую возможность поговорить о тех аспектах эволюционной теории, что остались за пределами первой части. Но прежде мы рассмотрим другой вопрос: а каковы альтернативы дарвинизму? Каких результатов достигли к нашему времени другие эволюционные концепции? Может быть, нынешнее господство СТЭ — не более чем результат инерции мышления ученых? И проблемы биологической эволюции гораздо глубже и успешнее решаются в недарвиновских теориях, несправедливо отодвинутых на периферию научного мира?

Часть II. Соперники дарвинизма

Как уже говорилось выше, сегодня слова «теория эволюции» и «дарвинизм» воспринимаются как абсолютные синонимы. Не только далекие от биологии люди, но и многие профессиональные биологи либо вовсе не подозревают о существовании иных, недарвиновских объяснений эволюции, либо полагают, что эти теории остались где-то в далеком прошлом науки — вместе с представлениями о флогистоне и мировом эфире и геоцентрической системой мира.

Так, однако, было далеко не всегда. Если сам феномен эволюции после выхода «Происхождения видов» быстро и почти без сопротивления был признан непреложным фактом и в дальнейшем уже никогда не подвергался сомнению в научном мире (о ненаучных попытках его ревизии см. главу 9), то предложенные Дарвином механизмы ее убедили далеко не всех. Первые десятилетия после выхода главной книги Дарвина стали временем рождения множества теорий о возможных механизмах эволюции. Общее их число не поддается подсчету: своя теория на эту тему была чуть ли не у каждого уважающего себя профессора зоологии или ботаники.

Разумеется, я не могу — да и не вижу надобности — рассказать в своей книге обо всех этих концепциях. Желающим узнать подробнее о наиболее оригинальных и/или популярных из них советую прочесть прекрасную книгу одного из пионеров российской генетики Юрия Филипченко «Эволюционная идея в биологии». Правда, в ней разбираются только теории, опубликованные не позже 1924 года — года выхода книги. Но, как мы увидим в дальнейшем, последующие почти сто лет дали крайне мало материала, который Филипченко мог бы включить в свою книгу.

Здесь же мы рассмотрим лишь несколько недарвиновских эволюционных концепций, заметно повлиявших на развитие теории биологической эволюции (хотя бы посредством резкой критики дарвинизма и полемики с ним). Мне кажется, что рассмотрение их содержания и исторической судьбы позволит многое понять и в современных представлениях об эволюции, и в том, что вообще такое фундаментальная научная теория, и как они могут взаимодействовать между собой.

И первым в нашей маленькой галерее исторических оппонентов дарвинизма по праву будет самый старый, самый популярный, самый влиятельный его соперник — ламаркизм.

Глава 4. Ламаркизм

Август Вейсман против векового опыта человечества

Помните вопрос, который мы задавали воображаемому собеседнику во вступлении к книге: какой щенок имеет больше шансов стать звездой цирка — отпрыск длинной династии цирковых собак или потомок сторожевых псов? Мы тогда получили ответ: «Конечно, потомок цирковых!» Такой ответ, может быть, покажется нам наивным — но уж никак не неожиданным: он словно напрашивается сам собой.

Представление о том, что знания, опыт, навыки, приобретенные тренировками особенности телосложения, даже травмы предков (особенно повторяющиеся из поколения в поколение) не могут не влиять на потомков, трудно даже назвать теорией или концепцией. Это кажется очевидным — как же может быть иначе? У всех народов мира известны сказки, заканчивающиеся «…и с тех пор у всех бурундуков на спине пять темных полос — след медвежьих когтей» или «…вот с тех пор у зайца рваная верхняя губа, а у лисицы на рыжем меху бурые пятна». Точно так же сегодня писатели-фантасты регулярно пробуждают в героях «генетическую память» (представляющую им то, что когда-то видел или слышал их далекий предок), а политики со столь же удручающей регулярностью говорят что-нибудь вроде «православие вошло в гены русского народа».

Когда наука Нового времени предположила, что виды могут изменяться, те же соображения попали и в научные трактаты. Впрочем, автор первой цельной эволюционной теории, знаменитый французский ботаник и зоолог Жан-Батист Ламарк, признавая существование такого эффекта, отказал ему в звании главной движущей силы эволюции. По его мнению, наследование индивидуальных достижений лишь искажает и деформирует заложенное в каждом организме врожденное стремление к прогрессу — позволяя зато приспосабливаться к среде обитания и порождая тем самым ошеломляющее нас разнообразие живых форм.

Однако по иронии судьбы словом «ламаркизм» в науке стала зваться именно идея наследования приобретенных признаков[78]. Случилось это, правда, через десятилетия после смерти Ламарка — во времена триумфа дарвиновской теории. Парадоксальным образом теория естественного отбора, поставив эволюционные процессы в центр внимания ученых, возбудила их интерес к механизмам эволюции — и тем невольно способствовала возрождению идей Ламарка.

Нам сейчас даже довольно трудно представить, насколько почетное место заняла идея наследования приобретенных признаков в биологии того времени. Эволюционное значение этого явления в той или иной мере признавали почти все заметные ученые, включая и самого творца теории естественного отбора[79]. Во многих же эволюционных концепциях (а их, как уже говорилось, в ту пору было выдвинуто несметное множество) ламарковскому механизму отводилось самое почетное место. Психоламаркисты рассматривали наследственность как особую разновидность памяти (благо о механизмах того и другого в ту пору не было известно практически ничего конкретного), механоламаркисты воспроизводили старое рассуждение Ламарка об упражнении-неупражнении органов. Ламарковский механизм представлялся столь естественным и очевидным, столь неразрывно связанным с самой идеей эволюции, что отрицать его, казалось, могли только самые крайние ретрограды, все еще цеплявшиеся за представления о неизменности видов[80].

Но именно в это время наивысшей популярности ламаркизма впервые нашелся человек, который спросил: а существует ли вообще сам эффект?

Этого человека звали Август Вейсман[81]. Почтенный профессор Фрайбургского университета, приобретший научный авторитет работами в модной тогда науке цитологии, но затем из-за испорченного зрения вынужденный заниматься биологией в основном умозрительно, он так и просится в персонажи карикатуры — подслеповатый кабинетный теоретик, от чрезмерной учености усомнившийся в очевидном. Не удивительно, что в устном предании он остался педантичным чудаком, который отрезáл мышам хвосты, получал от бесхвостых грызунов приплод, выращивал до взрослого размера, мерил хвост, снова отрезал… И, не получив никакого изменения длины хвоста на протяжении 22 поколений, сделал вывод: индивидуальные изменения, случившиеся с организмом в течение жизни, не наследуются[82].

Вейсман действительно поставил такой опыт. Но он мог и не утруждаться: многие породы собак подвергались обрезке ушей и хвостов в куда более длинном ряду поколений — с тем же результатом. Еще более масштабный эксперимент природа поставила над самим человеческим родом — точнее, над его прекрасной половиной. Всякая женщина рождается с девственной плевой. Если ей вообще суждено кого-то родить, то только после разрушения этой структуры. Но этот признак, уничтожаемый в каждом поколении, упрямо воспроизводится в следующем на протяжении всей известной нам истории человечества. Где же оно, пресловутое «наследование приобретенных признаков»?

На этот вопрос ламаркисты нашли ответ довольно быстро: мол, грубая разовая травма не может служить моделью мягкого, но постоянного давления среды на организм. Правда, оставалось непонятным, как организм отличает одно от другого и где проводит границу. Ведь многие виды имеют приспособления именно к быстрым, сильно травмирующим воздействиям — взять хотя бы знаменитую способность ящериц восстанавливать утраченный хвост. Но еще хуже было с примерами наследования приобретенных признаков. Наиболее авторитетный идеолог ламаркизма, чрезвычайно популярный в ту пору философ Герберт Спенсер вынужден был привести в качестве таковых наследственный сифилис и телегонию — поверье заводчиков лошадей и собак, что если самка спаривалась в течение жизни с разными самцами, то у потомства от более поздних отцов могут обнаруживаться черты предыдущих. Но у самого этого феномена было туго с примерами: «гадюки семибатюшные» обитали только в проклятиях и анекдотах. Впрочем, как мы помним из главы «Отбор в натуре», с примерами действия естественного отбора в те времена дело обстояло не лучше.

К концу XIX века представления о возможности наследования приобретенных признаков по-прежнему преобладали, но уже не казались само собой разумеющимися: спор двух концепций был перенесен на поле эксперимента. Поисками заветного феномена азартно занялось множество ученых в разных странах мира. Они использовали разные объекты и разные признаки, но схема их работ обычно была одной и той же: берем некий фактор, воздействуем им на подопытные организмы (желательно на молодые, еще не закончившие свое формирование, а еще лучше — на семена, проростки, икру, личинок и тому подобные стадии) и убеждаемся, что их индивидуальные признаки смещаются в ту же сторону, в какую под действием данного фактора эволюционировали близкие им виды в природе.

Например, целая школа французских ботаников во главе с Гастоном Боннье много лет проводила опыты с переносом десятков видов растений с равнин в альпийские условия — исправно убеждаясь, что уже в первом поколении черты таких растений изменяются в сторону родственных им горных видов. Русский ученый Владимир Шманкевич, увеличивая концентрацию соли в воде, где развивались личинки рачка Artemia salina (хорошо знакомого аквариумистам в качестве корма для рыбок), демонстрировал, что у выросших в таких условиях рачков форма хвостового членика и число щетинок на хвосте соответствовали аналогичным признакам вида A. muhlhausenii, в природе живущего в более соленой воде. Если же вовсе убрать из воды соль, A. salina приобретал сходство (правда, по другим признакам) с пресноводным рачком Branchipus stagnalis. Другие ученые столь же убедительно показывали, что мыши, с рождения содержавшиеся на холоде, имели более короткие уши и хвосты, чем те, что росли в тепле, — что полностью соответствует биогеографическому правилу Аллена о различиях между южными и северными формами одного вида. Или что у головастиков, которых растили на мясной пище, кишечник оказывался короче, чем у головастиков того же вида, питавшихся растениями (как известно, для переваривания растительной пищи требуется более длинный кишечник). Работ такого рода было опубликовано множество, но все они ровным счетом ничего не доказывали: с таким же успехом существование хамелеона можно было бы считать доказательством того, что наши обычные ящерицы когда-то умели менять цвет покровов по своему усмотрению.

Кроме того, эти опыты имели и еще одну общую слабость: в них было очень трудно отделить то, что организм унаследовал, от того, что самостоятельно приобрел в ходе собственной жизни. Допустим, мы вслед за Боннье и его сотрудниками пересадили сеянец хлопушки[83] с равнины на высоту две с лишним тысячи метров, и она выросла мелкой и суховатой, как родственный горный вид. Мы собрали с нее семена и высадили… где? Если в горах — то да, из них вырастут мелкие и жесткие растения. Но как узнать, унаследовали ли они эти качества от «натурализовавшихся» в горах родителей или самостоятельно адаптировались к горному климату — так же, как это сделали их родители? Если же мы высадим их на равнине, из них вырастут обычные кустики хлопушки. И опять непонятно: то ли они не унаследовали родительских адаптаций — то ли успели адаптироваться обратно, к исходному состоянию?

В первые годы ХХ века появилась — и тут же стала чрезвычайно модной — генетика. Это заметно ослабило позиции ламаркизма: существование каких-то автономных носителей наследственных качеств плохо увязывалось с представлением о неограниченной пластичности организма по отношению к факторам внешней среды. Вдобавок загадочные гены вели себя так, как будто никаких внешних воздействий нет вовсе.

Идея наследования приобретенных признаков по-прежнему насчитывала немало именитых сторонников (правда, и решительных противников теперь было не меньше — в основном из числа новоявленных генетиков), но она все меньше привлекала научную молодежь. Тем временем успехи экспериментальной биологии сделали возможной пересадку половых желез от одного животного другому с последующим получением от таких животных потомства. Подобные опыты были проделаны на морских свинках, курах, шелкопряде — и ни в одном из них не было найдено никаких следов влияния организма-реципиента на донорские половые клетки: развившиеся из них особи несли признаки только животного-донора. Это выглядело куда убедительней вознесенных в горы растений и подсоленных рачков. И хотя в 1907 году директор берлинского Анатомического и биологического института Оскар Гертвиг предрекал, что в конце концов именно ламарковский эволюционный механизм окажется верным, звезда еще недавно общепринятой теории явно клонилась к закату. Однако даже к середине 1920-х годов ламаркизм все еще оставался респектабельной научной гипотезой.

Продолжались и попытки найти-таки заветный эффект — по своей длительности, массовости и настойчивости сравнимые уже разве что с поисками философского камня. Искали ученые-одиночки и целые научные школы, искали корифеи и дилетанты, искали разными методами и на разных объектах. В истории этой погони за призраком случалисьи настоящие трагедии[84].

Одна из последних широко известных попыток доказать наследование приобретенных признаков косвенно связана с именем знаменитого русского физиолога Ивана Павлова. В 1924 году один из его сотрудников — Николай Студенцов опубликовал результаты оригинального исследования: он вырабатывал у мышей условные рефлексы, скрещивал обученных мышей между собой и обучал их потомство. И выходило, что каждому поколению мышей для выработки рефлекса требовалось меньше сочетаний стимула и подкрепления, чем предыдущему. Этот результат трудно было истолковать иначе, нежели «по Ламарку». Комментируя работу Студенцова, Павлов предположил, что таким манером условный рефлекс может в конце концов стать безусловным.

Однако после резких возражений видных генетиков (прежде всего Николая Кольцова) Павлов, известный своей придирчивостью к достоверности результатов, поручил другому сотруднику, Евгению Ганике, повторить опыты Студенцова, по возможности исключив альтернативные объяснения. Ганике сконструировал специальную установку, в которой мыши обучались автоматически, без участия экспериментатора. И «эффект Студенцова» как рукой сняло — мышам с 25 поколениями ученых предков на выработку навыка требовалось столько же времени, сколько мышам, предков которых ничему не учили. (Скорее всего, полученные Студенцовым результаты объяснялись тем, что в эксперименте обучались не только мыши, но и сам молодой исследователь — это была его первая самостоятельная работа.) После этого Павлов публично попросил не причислять его в дальнейшем к авторам, признающим наследование приобретенных признаков.

К началу второй трети ХХ века ламаркизм вынужден был оставить основные поля эволюционных битв — зоологию и ботанику, — но все еще держался в микробиологии. Стремительная адаптация микроорганизмов чуть ли не к любым воздействиям плохо совмещалась с образом медленной дарвиновской эволюции, невольно наталкивая на мысль, что уж микробы-то точно приспосабливаются «по Ламарку». Поиски «направленных мутаций» надолго прервались только после знаменитого опыта Макса Дельбрюка и Сальвадора Лурии, поставленного в 1943 году и вошедшего в историю науки под именем «флуктуационный тест».

Объектом их эксперимента была кишечная палочка Escherichia coli, а фактором, к которому ей надлежало приспособиться, — фаг (то есть паразитирующий на бактерии вирус) Т1. В норме фаг цепляется к поверхности бактериальной клетки, впрыскивает внутрь нее свою ДНК, та встраивается в геном хозяина и многократно копируется, одновременно заставляя зараженную клетку в лихорадочном темпе синтезировать вирусные белки. В конце концов клетка погибает и лопается, и в среду вываливается множество новеньких, готовых к заражению фаговых частиц. Процесс развивается лавинообразно, но, если бактерий достаточно много, рано или поздно среди них находится клетка, невосприимчивая к фагу. Биохимические механизмы устойчивости могут быть разными, но результат один: резистентная клетка преспокойно растет и размножается на питательной среде с фагом, образуя на поверхности различимую невооруженным глазом колонию.

Дельбрюк и Лурия рассуждали так: если адаптивные изменения в геноме бактерии вызывает именно воздействие фага, то происходить они могут только после встречи бактерии и фага. Значит, если размножить бактериальный штамм во многих пробирках, а потом из каждой сделать посев на среду с фагом, то в каждой чашке Петри должно вырасти примерно одинаковое число колоний устойчивых бактерий — где-то больше, где-то меньше, но порядок величины будет один: ведь все они встретились с фагом одновременно.

Если же мутации, придающие бактерии устойчивость, возникают случайно, то этот процесс никак не зависит от присутствия фага. Допустим, в одной пробирке нужная мутация произошла десять поколений назад, в другой — пять, а в третьей — только что. Все это время бактерии — в том числе и носители мутации — продолжали размножаться[85]. Тогда в посеве из первой пробирки устойчивых клеток окажется больше тысячи, из второй — 32, а из третьей — одна-единственная. Строгие расчеты показывают: если мутации происходят направленно, то дисперсия (мера отклонения от среднего) числа устойчивых клеток должна равняться их среднему числу. Если же они случайны, дисперсия будет многократно превышать среднее.

Именно так и получилось в эксперименте Дельбрюка и Лурии: в каждом конкретном опыте дисперсия в разы превышала среднюю величину. Позднее этот эксперимент был многократно повторен с разными фагами, а также антибиотиками и другими повреждающими агентами. Результаты всякий раз были однозначны: бактерии приспосабливались по Дарвину[86].

Специально для тех, кто пытался защититься от этого опыта непониманием его математической стороны, супруги Джошуа и Эстер Ледерберг спустя несколько лет показали то же самое, что называется, «на пальцах». Они высевали множество бактерий на обычной питательной среде, а затем специальной бархатной подушечкой переносили отпечаток всех колоний на среду с фагом. Если там что-то вырастало (а рано или поздно такое случалось), то можно было точно определить, из какой колонии взялись устойчивые бактерии. И всякий раз оказывалось, что вся эта исходная колония тоже устойчива к фагу — с которым никогда в жизни не сталкивалась!

Это была одна из последних битв. Считаные годы спустя ученик Дельбрюка Джеймс Уотсон и его соавтор Фрэнсис Крик предложили свою знаменитую «двойную спираль» — и ламаркизм оказался оттеснен на задворки науки, став уделом чудаков и фанатиков, вроде изобретателей вечного двигателя[87]. Три четверти века отчаянных попыток зафиксировать «очевидное» и строго доказать «общеизвестное» закончились ничем. Но как мог Вейсман быть так уверен в этом, ничего не зная даже о существовании генов? Неужели его убедили бесхвостые мыши?

На самом деле, приступая к опыту с хвостами, Вейсман уже знал ответ. Он рассуждал так: допустим, где-то в теле произошло что-то полезное — мышцы стали толще, мозг заучил новый навык или шкура повысила лохматость. Но все эти ткани умрут вместе с самим организмом. Особи следующего поколения разовьются только из половых клеток. Как же те узнáют и запомнят эти полезные изменения, произошедшие совсем не с ними? Разве сапог, оставивший след на снегу, будет меняться по мере таяния этого следа?

Сегодня мы знаем, что постулированное Вейсманом разделение проходит не между разными тканями, а внутри каждой клетки. Вейсмановские «зародышевая плазма» и «сома» — это генотип и фенотип, генетическая программа построения организма и сам построенный по ней организм. Они есть и у одноклеточных, и у безъядерных, и даже у вирусов. И для всех этих существ остается справедливой главная мысль Вейсмана: информация идет только от генов к внешним признакам, но не наоборот. Что бы ни происходило с экземплярами изданной книги, это не может повлиять на авторскую рукопись. Ее изменяет только сам автор — естественный отбор.

Казалось, вопрос был решен. Однако тень Ламарка упорно не дает покоя некоторым биологам: в последние десятилетия в научной литературе снова регулярно появляются работы, авторы которых стремятся не мытьем, так катаньем доказать факт наследования (или хоть какого-то влияния на потомство) приобретенных признаков либо хотя бы предложить теоретическую схему, позволяющую совместить этот эффект с нашими сегодняшними знаниями об устройстве живых систем.

Одним из самых известных рецидивов ламаркизма стала вышедшая в 1998 году книга австралийских иммунологов Эдварда Стила, Робина Линдли и Роберта Блэндена Lamarck’s signature (в русском переводе — «Что, если Ламарк прав?»). Книга была посвящена в основном механизму формирования приобретенного иммунитета и прежде всего — гипермутагенезу генов антител в В-лимфоцитах (см. главу «Неотвратимая случайность»). Однако амбиции авторов выходили далеко за пределы проблем иммунологии. В книге утверждалось, что изменения, возникшие в генах антител у В-лимфоцитов под действием определенного антигена, обнаруживаются затем в тех же генах у потомков данного животного, никогда не сталкивавшихся с этим антигеном, то есть что приобретенный иммунитет хотя бы в какой-то мере наследуется. Авторы предлагали и механизм такого наследования: матричные РНК (см. главу «Атомы наследственности»), снимаемые с измененных генов в лимфоцитах, проникают затем в половые клетки, и там путем обратной транскрипции (то есть синтеза ДНК на матрице РНК) с них снимаются ДНК-копии, встраивающиеся затем в геном половой клетки — примерно так же, как это делают в любых заражаемых клетках РНК-вирусы. А в последней главе авторы утверждали, что наследоваться может не только приобретенный иммунитет, но и другие приобретенные признаки. Правда, примеры этого они черпали в основном из старой (и порой не очень достоверной) неоламаркистской литературы либо откровенно притягивали за уши эффекты, имеющие совсем иную природу (например, феномен транспозонов — генов, способных «перепрыгивать» с одного места в хромосоме на другое или даже в другую хромосому). А их попытки объяснить, какую роль тут могут играть процессы, сходные с формированием специфических антител, сводились в основном к туманным рассуждениям, вроде того, что «в живом мире уникальные процессы и функции редки» и «если какой-нибудь феномен обнаружен в одной живой системе, рано или поздно его выявят и в других клетках, тканях или организмах».

Книга наделала много шума, однако довольно быстро выяснилось, что в процессе гипермутагенеза обратной транскрипции не происходит — случайные изменения вносятся не в матричные РНК, а непосредственно в ДНК, в определенные участки генов, кодирующих антитела. Не удалось найти и постулированного авторами переноса измененных мРНК из лимфоцитов в половые клетки с последующим встраиванием ДНК-копий первых в геном вторых. Да и само «наследование приобретенного иммунитета» другим исследователям обнаружить почему-то не удалось. Что же касается главного идеолога «иммунологического ламаркизма» — Эдварда Стила, то сегодня его имя можно найти среди авторов статьи, на полном серьезе утверждающей инопланетное происхождение головоногих моллюсков…

Эпигенетика и эпигонство, или Злоприобретенные признаки

Другая разновидность современного неоламаркизма связывает свои надежды с так называемым эпигенетическим наследованием. Ссылки на работы, в которых наблюдался этот эффект, можно найти у многих неоламаркистов конца ХХ века (в частности, в упомянутой выше книге Стила и его соавторов), но «звездный час» этой идеи пробил совсем недавно. Рубежом стал 2014 год: количество работ в этой области, превысив критическую массу, сокрушило теоретические табу. Если еще совсем недавно ученые, обсуждая результаты исследований в этом направлении, старались избегать слов «наследование приобретенных признаков» (по крайней мере, в профессиональных изданиях), то сейчас эти слова стали чуть ли не знаменем нового направления. Победный клич «Ламарк все-таки был прав!» пронесся не только по блогам и телеканалам, но и по страницам вполне респектабельных научных журналов. Изучение того, как воздействия, перенесенные отцами и матерями, сказываются на детях, внуках и правнуках, буквально на глазах превратилось из сомнительной маргинальной темы в одно из самых модных и респектабельных направлений исследований.

Напомним вкратце, о чем идет речь. Как мы уже знаем, наследственные признаки не только организма в целом, но и каждой его клетки определяются генами. При этом все клетки одного организма содержат одинаковый набор генов (если не считать соматических мутаций — случайных единичных ошибок, неизбежно возникающих при многократном делении клеток, перед каждым из которых нужно скопировать весь геном). Те огромные различия в строении и функциях разных клеток, которые мы наблюдаем, возникают из-за различий в интенсивности работы генов — то есть считывания с них белка. В каждом типе клеток с одних генов матричные РНК снимаются чаще, с других — реже, а с третьих не снимаются совсем. Некоторые гены работают только на определенном (иногда совсем коротком) этапе эмбрионального развития или только при наступлении особых условий — с которыми их конкретный обладатель может никогда в жизни не столкнуться.

Естественно, ученые попытались выяснить механизмы, регулирующие эту активность. Таких механизмов оказалось много, они сложным образом взаимодействуют друг с другом. В частности, еще в 1970-х годах было обнаружено, что активность генов сильно зависит от навешенных на них химических меток. Например, есть ферменты, которые могут присоединять к цитозину (одному из азотистых оснований, служащих буквами генетического кода) метильную группу. Чем больше цитозинов в конкретном гене метилировано, тем ниже его активность. Впрочем, метильные метки могут быть и сняты так же, как навешены — специальными ферментами. Еще одна группа ферментов приделывает разные молекулярные добавки к гистонам — белкам, с которыми связана ДНК в ядре клетки. Эти модификации также влияют на интенсивность работы тех генов, с которыми связана данная белковая молекула. Известны и иные механизмы такого рода. Все они отличаются тем, что никак не меняют «текст» гена и химическую природу считываемого с него белка, но заметно влияют на интенсивность этого считывания — а значит, и на концентрацию данного белка в клетке, ткани или организме в целом.

Откуда фермент знает, какой участок ДНК и когда именно ему нужно метилировать или деметилировать — пока не очень понятно. Зато сравнительно недавно удалось выяснить, что некоторые из эпигенетических меток могут при удвоении ДНК воспроизводиться на дочерней цепочке. Далее, как и следовало ожидать, оказалось, что благодаря этому распределение меток, имевшее место в материнской клетке, может быть унаследовано (хотя бы отчасти) дочерними. Наконец, была открыта и возможность передачи эпигенетических особенностей потомству, появляющемуся на свет в результате полового размножения. А поскольку, как уже говорилось, эпигенетические метки подвержены внешним воздействиям (и, по идее, служат средством обратной связи, благодаря которой режим работы гена может меняться в соответствии с текущими задачами), это вполне естественно рождало надежду найти нечто, возникшее у организма в ходе его жизни и затем переданное потомству. Проще говоря — найти наследование приобретенных признаков. Такая возможность привлекла многих исследователей — и в какой-то момент победные сообщения об открытии всё новых и новых примеров эпигенетического наследования заполонили научную прессу.

Как ни странно, в этом хоре ликующих голосов практически никто не вспоминал, что сам феномен подобного наследования известен в биологии вот уже второе столетие. Еще в 1913 году известный в ту пору немецкий биолог Виктор Йоллос обнаружил, что морфологические изменения, возникающие у инфузорий-туфелек при раздражении, не исчезают при делении клетки и сохраняются, таким образом, в течение нескольких поколений (если только инфузория не переходит к половому размножению). Инфузории, конечно, объект специфический, и с точки зрения наших сегодняшних знаний об организации их генетического аппарата этот эффект кажется не столь уж удивительным[88]. Однако вскоре аналогичные явления были обнаружены и у ряда многоклеточных организмов с «нормальным» половым размножением и «правильной» генетикой. Так, например, колорадские жуки, проходившие стадию куколки при необычно высокой температуре, отличаются характерными изменениями окраски. Оказалось, что эти изменения сохраняются (постепенно слабея) у нескольких поколений их потомков, проходивших фазу куколки уже при обычных температурах.

Все это очень сильно напоминало обычные индивидуальные модификации, столь любимые биологией XIX века, — вспомним пересаженные растения Боннье, солоноводных рачков Шманкевича и прочие примеры определенной изменчивости. Однако про обычные модификации к тому времени уже было известно, что они не наследуются. Новый же тип модификаций отличался способностью передаваться (хотя и неустойчиво, с постепенным затуханием) нескольким следующим поколениям. С легкой руки Йоллоса такие изменения получили название длительных модификаций (Dauermodifikationen).

Длительным модификациям не повезло: их открытие пришлось на время разочарования биологов в неоламаркизме и бурного расцвета классической генетики, быстро превращавшейся в царицу биологии. В ту биологическую картину мира, которая формировалась на основе идей генетики, длительные модификации (и вообще негенетическое наследование) вписывались с большим скрипом. К тому же эффект был довольно редким и плохо воспроизводился. Но главное — у тогдашней биологии практически не было методов, позволяющих исследовать механизмы этого явления. Феномен исправно упоминался в солидных учебниках и справочной литературе (как правило, мелким шрифтом или в примечаниях), но почти не исследовался и вообще находился где-то на периферии поля зрения науки. А когда в конце ХХ века были открыты эпигенетические механизмы регуляции активности генов и возможность их наследования, о феномене длительных модификаций уже мало кто помнил: современные молодые ученые редко интересуются публикациями вековой давности, тем более такими, которые в последние десятилетия почти никто не цитировал.

Впрочем, вопрос о времени и авторстве открытия эпигенетического наследования и даже об эквивалентности йоллосовских длительных модификаций изучаемым ныне эпигенетическим феноменам — это, в конце концов, лишь вопрос истории науки. Если не придираться к деталям, то все примерно так и должно быть: сто лет назад открыли интересный феномен, никто его с тех пор не отрицал, но не хватало знаний для его объяснения, а главное — методов для изучения. Теперь такие знания и методы появились — и изучение этого класса явлений идет полным ходом. А уж что за сто лет подзабылось имя опередившего свою эпоху первооткрывателя — обидно, конечно, но понятно и простительно.

Куда больше вопросов и недоумения вызывает не историческая, а содержательная сторона дела. Если непредвзято взглянуть, с одной стороны, на фактические сведения об эпигенетическом наследовании, а с другой — на их теоретическую трактовку энтузиастами (и особенно на их предполагаемую эволюционную роль), испытываешь глубокое удивление и даже некоторую неловкость, как при наблюдении попыток запрячь в карету морского конька.

Мы привыкли думать, что любые модификации (как и вообще любые реакции организма на внешние изменения) в той или иной степени адаптивны. Все концепции, приписывающие модификациям какое бы то ни было эволюционное значение, основаны именно на этом и подразумевают такое свойство модификаций как само собой разумеющееся. Адаптивными «по умолчанию» считаются и эпигенетические изменения, в том числе и наследуемые.

Между тем, если посмотреть на конкретные фактические результаты, служащие основой для рассуждений о «недооцененной» эволюционной роли эпигенетики, то нельзя не заметить, что их адаптивность в лучшем случае неочевидна и может быть им приписана только посредством специальных дополнительных предположений. Например, показано, что при содержании крыс в стрессовых условиях уровень кортизона (одного из гормонов, опосредующих стресс-реакцию) у них будет стабильно повышенным, и это повышение можно отследить вплоть до четвертого поколения — даже если все эти поколения, кроме первого, будут жить в комфорте. Очень интересный эффект — но можно ли считать его адаптивным? Стресс-синдром адаптивен именно как оперативная и краткосрочная реакция организма на неожиданные (и, как правило, неприятные) изменения внешних условий, хронический же стресс действует разрушительно, провоцируя развитие ряда характерных патологий. Можно, конечно, придумать теоретическую схемку, в которой «априорно» повышенный уровень стрессового гормона оказывается полезным для организма — но это нужно именно специально придумывать, а потом еще отдельно доказывать, что такая схема действительно реализуется в данном случае.

Часто же изменения, передаваемые эпигенетическим путем, выглядят явно контрадаптивными, понижающими жизнеспособность унаследовавших их потомков. Возьмем наугад несколько работ, где исследуются эффекты эпигенетического наследования (доказанные или предполагаемые) — и что мы видим? Стресс, пережитый отцом, повышает вероятность развития неврозов и депрессии у его детей. Нехватка фолиевой кислоты (витамина В9) в рационе самцов мышей повышает риск пороков развития у их потомства. Воздействие никотина на предков снижает у потомков (вплоть до правнуков) легочную функцию, увеличивает риск астмы и повышает (!) концентрацию рецепторов к никотину — то есть в случае, если потомки тоже столкнутся с никотином, им для достижения того же эффекта хватит меньших доз. Если самец крысы страдает ожирением, то у его дочерей увеличивается риск развития сахарного диабета. И так далее, и тому подобное. И где тут, спрашивается, адаптивность? Это больше похоже на передачу последующим поколениям хронической дисфункции — своего рода «грехов отцов», которые падают на их потомков, если не до седьмого, как требует Писание, то, по крайней мере, до второго-третьего колена.

Как мог возникнуть и эволюционно закрепиться столь неудобный для своих обладателей механизм наследования, каков его биологический смысл (и есть ли он у него) — вопрос отдельный и интересный. Он требует и обсуждения, и специальных исследований — и с одним таким исследованием, дающим хотя бы намек на возможную разгадку этой загадки, мы познакомимся в следующей подглавке этой главы. Но куда чаще попытки теоретического истолкования обнаруженных феноменов сворачивают в наезженную колею «наследования приобретенных признаков», «ламарковской эволюции» и тому подобных интеллектуальных шаблонов полутора-двухвековой давности. От подобных построений порой веет некоторой шизофреничностью: в гипотезах и моделях обсуждается накопление адаптивных изменений, а иллюстрациями и примерами служат явные дезадаптации. И самое поразительное — что авторы таких работ словно бы не замечают этого кричащего противоречия! Впрочем, тем больше доверия к приводимым и обсуждаемым ими фактам. Тут уж никак не скажешь, что ученые-де видят то, что хотят увидеть: в том-то и дело, что хотят увидеть адаптивность и эволюционный механизм, а реально видят трансгенерационные травмы и дисфункции!

Возможная роль эпигенетического наследования в эволюционных процессах вызывает большие сомнения и с чисто теоретической точки зрения. Напомним: все известные сегодня эпигенетические механизмы — это регуляторы интенсивности работы того или иного гена. Под действием внешних факторов эти регуляторы принимают то или иное положение, и оно в той или иной мере наследуется. При продолжении и усилении действия тех или иных факторов положение регуляторов теоретически может с каждым поколением все больше сдвигаться в определенную сторону — но только до некоторого предела. Как известно всякому, кто пользовался приемником или электромясорубкой, любой регулятор мощности ограничен двумя крайними положениями — «выкл.» и «макс.». И все, что он может делать, — это менять мощность в промежутке между этими значениями. То же самое относится и к молекулярным регуляторам.

Для индивидуального развития и повседневного функционирования организма это не так уж мало. Достаточно вспомнить, что ход едва ли не всех формообразовательных процессов в эмбриогенезе определяется не просто наличием или отсутствием того или иного сигнального вещества (морфогена), но скорее его концентрацией, часто — соотношением концентраций разных морфогенов в каждой конкретной точке зародыша. Да и в последующей жизни едва ли не все существенные характеристики индивидуума — от физических возможностей до распределения активности в течение суток, от времени взросления до склада характера — зависят именно от концентрации определенных молекул в определенных структурах, то есть от интенсивности работы соответствующих генов.

Но совершенно непонятно, как то или иное положение регуляторов может влиять на эволюционные процессы. Во-первых, любой признак, сформировавшийся в результате него, по определению лежит в пределах нормы реакции[89] данного генотипа — то есть с эволюционной точки зрения этот признак уже существует, и то или иное положение регуляторов только обеспечивает его проявление в фенотипе (или, наоборот, препятствует таковому). То, что механизмы проявления признака в ряде случаев имеют большое время срабатывания, захватывающее срок жизни нескольких поколений, само по себе очень интересно, но не отменяет того очевидного факта, что эпигенетические изменения не могут создать никакого эволюционно нового признака. Во-вторых, когда выше мы говорили о важной роли именно концентраций сигнальных веществ (а значит, интенсивности работы соответствующих генов), мы не зря каждый раз уточняли — речь идет о концентрациях этих веществ в данный момент в данной точке тела. Но пространственно-временное распределение активности того или иного гена как раз и не может быть предметом эпигенетического наследования: единственная клеточка, с которой начинается развитие всякого сложного организма, может унаследовать от родителей только какое-то одно конкретное положение регуляторов. Потом, у разных клеток-потомков и на разных этапах жизни, оно неизбежно будет меняться — независимо от того, каким оно было исходно. Да, конечно, вполне вероятно, что исходный, допустим, уровень метилирования того или иного гена в оплодотворенной яйцеклетке как-то влияет на уровень его метилирования в тех тканях, где он работает (и именно эти влияния и «ловят» современные работы по эпигенетическому наследованию). Но никакой сложной картины таким образом не передашь и не унаследуешь: цвет бумаги или ткани, на которой выполнен рисунок, может в той или иной мере влиять на его колорит, но не на само содержание. К тому же мы знаем, что и эмбриологические, и физиологические механизмы обычно нацелены на достижение определенного результата — независимо от того, с какого исходного уровня им приходится начинать работу. Именно поэтому эффекты эпигенетического наследования обычно удается выявлять только статистически, на больших выборках — как несколько повышенную вероятность возникновения чего-то, что может возникнуть и без них.

Так что все рассуждения об эволюционной роли эпигенетического наследования — это, скорее всего, рассуждения о том, чего нет.

Сказанное, разумеется, не означает, что сам этот феномен не важен или неинтересен. Выше уже говорилось об интригующей загадке дезадаптивности большинства известных примеров такого наследования. Не менее странными выглядят и другие свойства этих явлений. Например, почему передаваемые таким образом особенности очень часто (хотя в разных случаях по-разному) оказываются чувствительными к полу родителя и потомка: для некоторых удается зафиксировать только передачу от отцов к сыновьям, для других — от матерей к дочерям, для третьих — от отцов к дочерям и т. д.?[90]

Но, пожалуй, самое важное — это то, что изучение эпигенетических механизмов открывает возможность продвинуться в понимании принципов управления активностью определенных генов в определенных клетках и тканях. Каким образом, через какие молекулярные события те или иные сигналы из внешней среды изменяют расстановку эпигенетических меток на определенных участках генома? Как это происходит в половых клетках, где «нужные» гены заведомо не работают? Как влияет уже имеющаяся расстановка меток на их изменение под действием внешних сигналов?

Ответов на эти вопросы пока нет. Но сегодня уже можно с удовлетворением сказать, что не все ученые оказались зачарованы призраком «эпигенетического ламаркизма». Пока одни ликуют по поводу якобы доказанной «правоты Ламарка», другие пытаются разобраться в том, как же на самом деле соотносятся изменения режима работы тех или иных генов в ходе жизни индивидуума с эволюционными процессами.

«…Что любое движенье направо начинается с левой ноги»

В сентябре 2015 года один из ведущих научных журналов мира — Nature — опубликовал очередную работу, посвященную экспериментальной эволюции тринидадских гуппи — тех самых, о которых мы говорили в главе «Отбор в натуре». Объектом нового исследования группы ученых во главе с одним из основных участников «Проекта Гуппи» Дэвидом Резником стали четыре популяции гуппи. Популяция № 1 жила в относительно большой и глубокой реке с немалым числом хищников, самым опасным из которых для гуппи была хищная цихлида Crenicichla frenata. Популяция № 2 обитала в маленьком ручье, где хищников не было вообще. Молекулярно-генетический анализ показал, что популяция № 2 когда-то отпочковалась от популяции № 1, но как давно это случилось, оставалось неизвестным — хотя было ясно, что она живет в безопасных водах уже много поколений. Популяции № 3 и № 4 ученые создали сами, взяв некоторое число рыбок из популяции № 1, пересадив их в заводи без хищников и подождав, пока там сменятся три-четыре поколения (как мы помним, минимальный срок для наступления заметных эволюционных изменений). По сути эти две популяции воспроизводили популяцию № 2 на самом начальном этапе ее независимой эволюции.

Первым делом ученые взяли достаточное количество взрослых самцов из всех четырех популяций и измерили активность всех генов, работающих в клетках их мозга (это можно сделать, просто подсчитав количество одновременно присутствующих в клетках матричных РНК, снятых с каждого гена). Сравнив активность каждого отдельного гена в разных популяциях, они выявили 135 генов, активность которых в дочерних популяциях отличалась от их активности в популяции № 1. Причем активность каждого из этих генов во всех трех дочерних популяциях была смещена в одну и ту же сторону (увеличена или уменьшена) по отношению к материнской. Это позволяло предположить, что эти сдвиги отражают не случайные различия, а именно приспособление к новым условиям обитания — отсутствию хищников. Активность генов зависит как от внешних сигналов, так и от «содержания» других областей генома — регуляторных участков ДНК, генов так называемых факторов транскрипции (сигнальных белков, регулирующих интенсивность работы других генов) и т. д. — и в меру этой зависимости подлежит действию естественного отбора. Так что изменения в активности 135 генов могли быть суммой «быстрой» фенотипической (эпигенетической) реакции и генетических изменений под действием естественного отбора.

Каков же вклад каждого из этих факторов? Чтобы выяснить это, ученые взяли еще одну группу самцов из популяции № 1 и рассадили по двум аквариумам с проточной водой. В один вода поступала из другого аквариума, где жила хищная креницихла, которой ежедневно скармливали по две гуппи — так что гуппи из первого аквариума постоянно чувствовали запах хищника и «феромон тревоги», выделяемый его жертвами.

Поскольку рыбки были из популяции № 1, для них эти пугающие сигналы были привычными — в своей родной речке они тоже постоянно сталкивались с ними. Через другой аквариум текла просто чистая вода без всяких следов присутствия хищника — и это для рыбок из популяции № 1 было совершенно новой ситуацией.

Через две недели (довольно большой срок в масштабах гуппиной жизни) ученые сравнили активность уже известных им 135 генов у гуппи из двух аквариумов. Поскольку геном рыбок измениться не мог, различия в активности генов в этом эксперименте могли отражать только индивидуальную фенотипическую реакцию на изменившиеся условия.

И вот тут выяснилось самое интересное. Из 135 исследованных генов 120 (89 %) отреагировали на исчезновение хищников изменением активности в сторону, противоположную той, в которую она менялась в ходе эволюционного приспособления к отсутствию хищников. То есть те гены, которые в ходе эволюции увеличивали свою активность, в ходе индивидуальной реакции ее уменьшали — и наоборот. Наблюдалась даже некоторая пропорциональность: чем сильнее интенсивность работы того или иного гена отклонялась от исходных значений у рыбок, только что столкнувшихся с отсутствием хищника, — тем больше было ее отклонение в противоположную сторону через три-четыре поколения жизни в безопасности. А те 15 генов, у которых направление индивидуальных изменений активности совпало с эволюционным, отличались наиболее слабыми изменениями ее в обоих случаях.

Какое все это имеет отношение к вопросу об эволюционной роли эпигенетических эффектов? Самое прямое: изменения активности генов в ходе жизни особи (в отличие от тех, что происходят в ряду поколений) — это и есть эти самые эпигенетические эффекты в чистом виде. Правда, группа Резника не изучала возможность и степень их наследования — этого не позволяли применяемые методы измерения активности генов. Но и без этого картина достаточно красноречива: эпигенетические сдвиги не «предвосхищают» последующие эволюционные изменения, не «прокладывают пути» для них, а уводят организм куда-то совсем не туда.

Конечно, такая картина получена хотя и для очень большого числа генов, но все-таки для единственного вида и для адаптации к единственному фактору — исчезновению хищников. Но вспомним парадоксальные результаты работ по «эпигенетическому ламаркизму»: едва ли не все они обнаруживают дезадаптивные эпигенетические изменения. В свете работы группы Резника противоположная направленность эпигенетических и эволюционных сдвигов предстает уже не странным невезением энтузиастов-исследователей, а общей закономерностью. Кстати, сами авторы «гуппиного» исследования так прямо и пишут, что фенотипическую пластичность можно использовать для прогноза направления эволюции под действием того или иного нового фактора — например, глобального потепления. Мол, глянул, как изменилась активность тех или иных генов у первого поколения, попавшего под действие этого фактора, — и уверенно предсказываешь, что в эволюции все будет наоборот.

Конечно, если в свете этого оглянуться на историю эволюционной идеи в биологии, на язык невольно запросятся иронические комментарии. Сколько квадратных километров бумаги было исписано за последние двести лет глубокомысленными словесами о «жизненном порыве», «воле», «стремлении», «аккумуляции усилий» и всем таком прочем, что позволяет животному самому влиять на свою будущую эволюцию! Сколько блестящих умов — от Ламарка до Анри Бергсона и Бернарда Шоу — обольщались этой красивой идеей! Сколько упреков, насмешек, патетических обличений было обрушено на «догматиков» — дарвинистов, злостно игнорирующих эту великую творческую силу! И вот оказывается, что эта великая сила способна только создавать дополнительные препятствия на пути реальной эволюции. Разгребать которые приходится все тому же невозмутимому и трудолюбивому «демону Дарвина» — естественному отбору.

Но ирония — иронией, а как же все-таки понимать этот результат? Сами авторы работы предлагают простую трактовку: именно неадаптивность «первой реакции» активности того или иного гена — причина особенно быстрой эволюции ее в ближайших поколениях. Чем вреднее будет модификационное (негенетическое) изменение того или иного признака, чем сильнее оно осложнит жизнь своих обладателей — тем ценнее будет любое мутационное (генетическое) изменение, сдвигающее этот признак в обратную, полезную сторону, тем жестче будет отбор в пользу такого генетического варианта. И тем быстрее, следовательно, этот признак будет эволюционировать в ближайших поколениях. Эта мысль даже вынесена в название статьи Резника и его коллег: «Неадаптивная пластичность усиливает быструю адаптивную эволюцию экспрессии генов в природе».

Это рассуждение звучит вполне правдоподобно и к тому же косвенно подтверждается некоторыми деталями (сужением размаха колебаний уровня активности для изученных генов в «безопасных» популяциях по сравнению с «живущими в опасности»). Однако остается вопрос: почему же «быстрые» изменения активности генов столь неотвратимо неадаптивны? Даже если они никак не связаны «по смыслу» с тем, чего требуют от организма изменившиеся условия среды, — почему бы им хотя бы в половине случаев не оказаться полезными? Ну или хотя бы нейтральными? Собственно, почему эти гены вообще закономерно реагируют на данное изменение в среде, если эта реакция никак не содействует адаптации к нему?

Вспомним комментарий Владимира Фридмана (см. главу «Отбор в натуре») к более ранним опытам с гуппиными популяциями, в которых в безопасные дотоле заводи вселяли хищников (то есть делали нечто противоположное тому, чем занималась группа Резника): изменения в индивидуальном поведении рыбок и эволюционные изменения в популяции пошли в разных и до некоторой степени противоположных направлениях. Поведение рыбок (особенно самцов) изменилось в сторону большей заботы о личной безопасности в ущерб заботе о размножении. А в ряду поколений изменения шли в сторону роста «вложения» в размножение за счет уменьшения «вложений»

в собственный размер и безопасность. По сути дела Фридман на чисто фенотипическом уровне заметил тот же парадокс, который сейчас группа Резника наглядно показала на уровне генетическом и эпигенетическом. И то, что при рассмотрении одной лишь активности генов и ее изменений кажется загадочным и противоестественным, при взгляде на фенотипическое выражение приобретает вполне внятный смысл.

Получается, что мы (как и авторы статьи в Nature) не вполне правы, называя индивидуальные изменения «контрадаптивными» или «неадаптивными» на том лишь основании, что они противоречат последующим эволюционным изменениям. Возможно, что на самом деле эти сдвиги по-своему адаптивны — только это совсем другая стратегия адаптации, ставящая во главу угла другие приоритеты и потому плохо совместимая с адаптацией эволюционной.

Пояснить сказанное можно такой аналогией. Представим себе авиаконструктора, которому нужно, допустим, модернизировать истребитель. Ему приходится учитывать целый ряд противоречащих друг другу требований: машина должна летать быстрее, чем предыдущая модель (и чем самолеты противника), но при этом нельзя уменьшать ее маневренность, ослаблять вооружение, уменьшать время, которое она способна находиться в воздухе, и т. д. Чтобы улучшить одни и сохранить на прежнем уровне другие важные в бою характеристики, конструктор решает пожертвовать долговечностью машины — исходя из того, что подавляющее большинство этих самолетов все равно не доживет до опасной степени износа. Но вот истребитель спроектирован, принят на вооружение, поступил в войска и оказался там на попечении аэродромных техников. Техник не имеет возможности существенно изменить конструкцию самолета, да и вообще его задача — не обеспечить превосходство данной модели, а поддерживать в наилучшем из возможных состояний конкретную машину. Поэтому он будет стараться улучшить то, что он может улучшить, — в частности, продлить ресурс самолета, то есть сделать его более долговечным. И даже не задумается о том, что это противоречит логике изменений, внесенных конструктором, — да и всему тренду развития истребительной авиации.

Можно предположить, что если не во всех, то во многих случаях примерно так же соотносятся индивидуальные изменения с эволюционными. Механизмы индивидуальной пластичности не могут сколько-нибудь существенно изменить морфологию данной особи, не говоря уж об особенностях индивидуального развития, которое она давно прошла. Они могут изменить только ее поведение и — в тех или иных пределах — «текущую» физиологию. И меняют их так, чтобы обеспечить максимальную безопасность и благополучие данной особи. Именно под эту задачу эволюционно формировались сами эти механизмы: их наличие выгодно, если наступившие перемены окажутся краткой полосой, которую надо просто пережить любой ценой. Если же оказывается, что перемены — всерьез и надолго (хотя бы на несколько поколений), в дело вступает естественный отбор, изменившееся направление которого меняет саму «конструкцию». Но отбор работает не с индивидуальными особями, а с генами, и потому его приоритеты могут быть совсем иными.

Разумеется, это только одна из возможных гипотез. Разнонаправленность индивидуальных и эволюционных изменений может объясняться чем-нибудь совсем иным — например, ошибками компенсационных механизмов. Вспомним, что в отсутствие хищников самцу выгодно быть цветастым и уделять брачным демонстрациям как можно больше времени и сил. Но когда хищники исчезли внезапно, может резко увеличиться частота встреч с самцами-конкурентами — отчасти из-за реального роста никем не поедаемой популяции, отчасти из-за того, что все разом перестали прятаться. А частое лицезрение соперников приводит к стрессу, который угнетает и яркую окраску, и сексуальную активность. Через три-четыре поколения естественный отбор исправит эту ошибку (например, повысив порог стресс-реакции), изменения пойдут в «правильную» сторону — но это будет уже потом.

Можно, наверно, придумать и еще какие-нибудь модели. И запросто может статься, что в одних случаях верны одни объяснения, в других — другие. Пока что же нам важен сам факт разнонаправленности индивидуальных реакций особей и дальнейшей эволюции популяции. И, исходя из него, можно предположить, что даже в тех случаях, когда направление этих изменений совпадает (см. ниже) — это именно всего лишь совпадение, а не внутренняя связь. Полагать, что эпигенетические изменения (независимо от того, насколько они адаптивны) могут со временем перерасти в эволюционные — это примерно то же самое, что верить, будто полив огорода из лейки может вызвать дождь.

Здесь внимательный читатель удивится, а может, даже и возмутится: позвольте, но ведь примеры «эпигенетической наследственности», приведенные в предыдущей главке, явно неадаптивны не только с точки зрения долгосрочной (эволюционной) стратегии, но и с точки зрения отдельной особи! Какую пользу ей могут принести повышенная склонность к неврозу, сахарному диабету или никотиновой зависимости? С другой стороны — а как же знаменитые модификации, «определенная изменчивость»? Нас же в школе учили, что они обычно адаптивны! Читатель, знакомый с биологией более глубоко, вспомнит и про «генетическую ассимиляцию» и «эффект Болдуина» — ситуации, когда те или иные изменения (предположительно адаптивные) возникают сначала как чисто фенотипические варианты, а через какое-то число поколений становятся генетически предопределенной нормой. Как это совместить с закономерностью, открытой группой Резника?

Вряд ли кто-то сейчас может дать исчерпывающий и бесспорный ответ на этот вопрос — ведь «эффект Резника» обнаружен совсем недавно. Но самое простое и очевидное соображение можно прочитать в любом приличном учебнике по теории эволюции: адаптивные модификации — не первые шаги эволюции, а ее результат, сформированный ею приспособительный механизм. Помимо всего прочего это означает, что они «включаются» в ответ на что-то, с чем данный вид более-менее регулярно сталкивался в ходе своей предыдущей эволюции. Знаменитое растение стрелолист под водой выпускает лентовидные листья, а над водой (или при произрастании на суше) — стреловидные, потому что он может расти и на мелководье, и на берегу, и на тех участках, которые несколько раз за лето успеют побывать то дном, то берегом. Геном стрелолиста эволюционно «знаком» с обоими наборами условий и имеет свою программу формирования листа для каждого из них. Рачок артемия имеет разное строение своих хвостовых члеников в зависимости от того, при какой солености воды он развивался, потому что этот рачок может жить в водоемах с разной соленостью, и его геном готов к любому ее значению в довольно широких пределах. Если бы хищные рыбы в тринидадских ручьях то появлялись во множестве, то полностью исчезали (или если бы каждый малек гуппи мог со сравнимой вероятностью оказаться как в водоеме, кишащем хищниками, так и в безопасном), возможно, гуппи бы выработали механизмы, позволяющие особи при одних и тех же генах развиваться либо в форму, приспособленную к опасностям, либо в форму, выгодную при их отсутствии, — а то и переходить из одной в другую в течение жизни. Но попадание рыбок из зашуганной хищниками популяции в безопасную заводь — явление слишком редкое и нерегулярное, чтобы стать фактором отбора; вселение хищников в мирные прежде воды случается еще реже, а их полное исчезновение там, где они прежде водились в изобилии, может быть только чудом (или началом очередного эксперимента в рамках «Проекта Гуппи»). Понятно, что предыдущая эволюция не снабдила вид никакими инструкциями на случай столь нештатных ситуаций[91].

Если это так, то не удивительно, что в большинстве экспериментов по эпигенетическому наследованию наблюдаемые сдвиги оказываются явно неадаптивными. Дело в том, что факторы, вызывающие их (от постоянного обилия высококалорийной еды до воздействия никотина), — это то, с чем данный вид в своей предыдущей эволюции не сталкивался. Попытка извлечь из прежнего эволюционного опыта какой-то «план действий» на такой случай неизбежно приводит к ошибкам — как попытки программы распознавания текстов опознать символ, отсутствующий в применяемом ею алфавите. Точно так же, как эта программа обязательно поставит какой-нибудь знак вместо неизвестного ей, геном существа, столкнувшегося с «эволюционно непредвиденной» ситуацией, попытается отождествить ее с какой-то известной. В результате какие-то изменения в распределении активности разных генов произойдут (и, возможно, даже отчасти передадутся ближайшим потомкам), но практически наверняка они будут неадекватными.

Несколько отступая от темы нашей книги, можно сказать, что такой подход присущ не только генетическим и компьютерным программам, но и, например, мозгу — в том числе и человеческому. И не только наивным умам простаков, всерьез интересующихся, к какой части паровоза и как именно нужно припрягать лошадь или как вернуть в интернет скачанную и прочитанную книгу, но и изощренным умам ученых. В самом деле, разве не так отреагировала бóльшая часть научного сообщества на открытие эпигенетических эффектов и эпигенетического наследования? На совершенно новые (и в общем-то непростые для нормального человеческого воображения) явления многие исследователи смотрят сквозь «оптику» давно обветшавших теорий, пытаясь влить «вино» новых фактов в «мехи» старых понятий и концепций.

Но наш разговор все-таки не о нравах человечества в целом и мира науки в частности, а об эволюции. Мы убедились, что закономерные изменения особей в течение их индивидуальной жизни могут совпадать или не совпадать с направлением эволюции вида или популяции, но в любом случае являются результатом предшествующей эволюции, а не причиной или движущей силой дальнейшей. И что эпигенетические эффекты, как бы они ни были интересны сами по себе, не могут рассматриваться как возможная основа для ламарковской эволюции.

Итак, наследование приобретенных признаков невозможно?

И все-таки они наследуются. Но…

Параллельно с попытками найти опору для ламаркизма в иммунологии и эпигенетике продолжались и поиски «наследования по Ламарку» в микробиологии. Казалось бы, флуктуационный тест Дельбрюка и Лурии навсегда закрыл вопрос, однозначно доказав: приспособление бактерий идет путем естественного отбора. Однако и в этой области нашлись люди, не верящие в однозначные и окончательные запреты. В конце 1980-х эту роль взял на себя профессор Гарвардской медицинской школы Джон Кернс.

Объектом его экспериментов была все та же кишечная палочка. Но если Дельбрюк и Лурия травили ее смертоносными фагами, то Кернс морил голодом. Для опытов он выбрал мутантный штамм lac—с поврежденным геном фермента лактазы, расщепляющего молочный сахар — лактозу. Множество бактерий этого штамма Кернс высевал на среду, единственным питательным веществом в которой была именно лактоза.

Разумеется, в каждой чашке Петри находилось несколько клеток, у которых произошла обратная мутация и ген восстановил свою активность. Они успешно росли и размножались, давая начало видимым невооруженным глазом колониям. Но в отличие от опытов Дельбрюка и Лурии основная масса высеянных бактерий не погибала: они проходили через два-три деления, а затем переставали размножаться, ограничивали до предела процессы жизнедеятельности и в таком виде ждали лучших времен.

И для некоторых из них такие времена наступали! Если через сутки после посева в каждой чашке вырастало всего несколько колоний, то на следующий день к ним добавлялось еще несколько, потом еще… Число колоний, способных расщеплять лактозу, росло прямо пропорционально времени с момента посева на селективную среду. Динамика точно соответствовала эволюции по Ламарку: длительное действие фактора, к которому надо приспосабливаться, целенаправленно вызывало адекватные изменения в геноме.

Статья Кернса и его сотрудников, опубликованная в 1988 году в авторитетнейшем журнале Nature, наделала много шуму. Потребовалось длительное масштабное исследование, на которое был выделен специальный грант (целевые гранты на проверку и анализ уже полученных результатов — огромная редкость в современной науке), чтобы разобраться в механизме обнаруженного феномена.

Вообще-то еще до опытов Кернса биологи знали, что в неблагоприятных условиях частота мутаций в бактериальных клетках резко возрастает. Известен даже механизм этого явления: при стрессе в клетке работает альтернативная ДНК-полимераза, делающая гораздо больше ошибок, чем «штатная». Казалось бы, это не может объяснить обнаруженной Кернсом картины — мы же помним, что голодные клетки не делятся, а значит, и ДНК в них не удваивается. Невозможно сделать опечатку в ненапечатанном тексте!

Однако при внимательном рассмотрении оказалось, что у использованного Кернсом штамма ген лактазы был выведен из строя не до конца: мутантный фермент все-таки мог расщеплять молочный сахар, но его активность составляла около 2 % от нормальной. При таком скудном рационе ни о каком делении, конечно, не могло быть и речи. Но тут вступало в действие другое фирменное ноу-хау бактерий — амплификация. С гена, чьего белка клетке остро не хватает, снимается несколько копий, которые тут же встраиваются в геном. А, скажем, шесть экземпляров мутантного гена — это уже целых 12 % нормальной ферментативной активности, достаточно, чтобы потихонечку размножаться. Кривая ДНК-полимераза исправно штампует со всех экземпляров копии со множеством опечаток, и рано или поздно среди них оказывается спасительная — обратная мутация, восстанавливающая нормальную активность фермента. На месте медленно размножающейся кучки бактерий-инвалидов вырастает обычная колония полноценных клеток. И исследователь наблюдает, как там и сям всё новые клетки обретают исходно отсутствовавшую у них способность расти на лактозе и успешно передают ее по наследству…

У некоторых ученых, разбиравшихся в этом казусе, сложилось впечатление, что хитрец Кернс нарочно так подобрал параметры своего эксперимента, чтобы получить красивую картинку «эволюции по Ламарку». Но как бы то ни было, и этот случай в конечном счете свелся к дарвиновской модели: факторы среды не определяли направление мутаций, а лишь увеличивали их частоту и отбирали удачные варианты.

Однако, как вскоре выяснилось, история на этом не закончилась.

Филипп Хорват и Родольф Баррангу тоже работали с бактериями, но поначалу мало интересовались фундаментальными проблемами. Они были сотрудниками компании Danisco — крупнейшего мирового производителя пищевых ингредиентов и культур-заквасок. В последних широко использовался микроб Streptococcus thermophilus — одна из самых распространенных молочнокислых бактерий, сбраживающих лактозу в молочную кислоту. Слабым местом этого микроба была чувствительность к фагам (в том числе и к уже знакомому нам фагу Т1) — случайное заражение могло привести к массовой гибели стрептококков на всем предприятии. Однако и у стрептококка регулярно возникали штаммы, устойчивые к фагам, и это качество передавалось всему их потомству. Задачей Хорвата и Баррангу было выяснить механизм этой устойчивости.

К моменту начала их работы уже было известно, что стрептококк защищается от фагов иначе, нежели кишечная палочка. Если последняя обычно изменяет структуру белков-рецепторов на своей поверхности (лишая тем самым фага способности связываться с ними), то у первого ключевую роль играет так называемая система CRISPR/Cas. Ее ядро — локус CRISPR, участок генома, состоящий из коротких (23–47 пар) одинаковых последовательностей нуклеотидов, между которыми вставлены последовательности почти столь же короткие (21–72 пары), но уникальные. Набор этих вторых последовательностей, получивших название спейсеров, уникален для каждого штамма стрептококков — настолько, что, создав необходимую базу данных, можно уверенно определить, каким штаммом заквашен йогурт в вашем стаканчике.

Число спейсеров и разделяющих их повторов в разных клетках различно и может достигать нескольких сотен, но обычно их меньше 50. Рядом с локусом CRISPR лежит обширная область cas, объединяющая ряд обычных структурных генов, кодирующих различные белки. Общее у этих белков то, что все они работают с нуклеиновыми кислотами — это нуклеазы, полимеразы, нуклеотид-связывающие белки и т. д.

Заразив стрептококков фагом Т1 и выделив устойчивые клетки, Хорват и Баррангу сравнили их локус CRISPR с аналогичным локусом исходного штамма. Оказалось, что у выживших стрептококков этот локус вырос на одну или несколько пар «повтор — спейсер». Причем «текст» нового спейсера всякий раз точно совпадал с каким-нибудь из участков ДНК… того самого фага, устойчивость к которому приобреталась. Чтобы убедиться в неслучайности этого совпадения, ученые методами генной инженерии вставили в локус CRISPR неустойчивого стрептококка искусственный спейсер из ДНК фага. Измененная таким образом клетка оказалась устойчивой к фагу, с которым никогда не сталкивалась.

Дальнейшие исследования позволили реконструировать весь механизм бактериального иммунитета. При вторжении фага шанс на спасение получают те клетки, которые успевают вырезать из ДНК агрессора кусочек и вставить его в свой CRISPR, дополнив стандартным повтором. Затем со всего локуса считывается РНК, которую тут же нарезают на короткие кусочки: две половинки повтора по бокам (каждый повтор — это палиндром, одинаково читающийся слева направо и справа налево) и спейсер между ними. Поскольку центральная часть такой РНК комплементарна какому-то участку генома фага, она прочно и избирательно связывается с ним — после чего Cas-белки опознают по этой метке вирусную ДНК и уничтожают ее. (Кстати, первоначальное «взятие пробы» чуждой ДНК, интеграцию ее в локус CRISPR, нарезку считанной с этого локуса РНК на функциональные фрагменты и т. д. тоже делают Cas-белки, только другие.) И отныне данный фаг никогда не сможет заразить клетки данного штамма — по крайней мере, пока не изменит тот участок своего генома, который бактерия ввела в свою «антивирусную библиотеку».

Все это изрядно напоминает работу антител у высших животных. Но формирование антител — процесс строго дарвиновский, хотя и искусственно ускоренный (см. главу «Неотвратимая случайность»). А вот в системе CRISPR/Cas нет ни случайных изменений, ни отбора: запись в геном, обеспечивающая адаптацию к новому фактору среды (в роли которого выступает фаг), вносится непосредственно самим этим фактором. И в дальнейшем наследуется всеми потомками приобретшей его бактерии: по набору спейсеров в данной клетке можно узнать, с какими фагами сталкивалась она и ее предки. То есть все происходит именно так, как постулировал Ламарк.

При этом система CRISPR/Cas — не такая уж экзотика. Правда, у эукариотных организмов, в том числе у всех многоклеточных, ее нет[92], но ею обладают почти все археи (безъядерные организмы, выделяемые ныне в особый домен[93] живых существ) и около половины изученных бактерий. Имеется она и у кишечной палочки (причем локусы CRISPR впервые были обнаружены именно у этой бактерии — еще в 1987 году). Однако в эксперименте Дельбрюка и Лурии она никак себя не проявила: на срабатывание этого механизма требуется время, а литические фаги вроде использовавшегося в эксперименте Т1 этого времени бактерии не дают, слишком быстро приводя ее к гибели. К тому же эффективность работы CRISPR/Cas у разных штаммов кишечной палочки очень разная, а Дельбрюк и Лурия использовали штамм, у которого она минимальна, а иногда и вовсе не работает.

После открытия Хорвата и Баррангу (опубликованного в 2007 году) система CRISPR/Cas в считаные годы превратилась сначала в один из самых популярных объектов исследования, а затем — в важнейший инструмент генно-инженерных манипуляций. Что и понятно: разобравшись в механизме ее работы, молекулярные биологи получили принципиальную возможность вырезать из генома любую конкретную последовательность. Это открывает головокружительные перспективы как для фундаментальных исследований, так и для практической медицины: используя механизм CRISPR/Cas, можно вырезать из генома встроившиеся туда вирусы (в том числе ВИЧ — и такие исследования идут сейчас во многих лабораториях) или чрезмерно активные, не реагирующие на сигналы регуляторов гены. Но нам сейчас интересно не практическое применение этого механизма, а его принципиальное значение. Так что же — прямая наследуемая адаптация организма к факторам среды все-таки возможна?

Да, возможна. Но только к одному-единственному типу факторов: повреждающему агенту биологической природы. Иными словами, информация из окружающей среды может быть прямо внесена в геном только в том случае, если она уже выражена на языке генетического кода[94]. Таким образом «ла-марковское наследование иммунитета» у бактерий оказывается тем самым исключением, которое подтверждает правило: отбор случайных изменений — единственный способ создать новую генетическую информацию. Все остальные механизмы, включая самые экзотические, могут ее хранить, переносить, переписывать, собирать, использовать — но не создавать.

В рамках модного сейчас геноцентрического подхода (согласно которому основным объектом отбора и единицей эволюции является не организм, не популяция, а «репликатор»: способная к самовоспроизведению нуклеотидная последовательность, грубо говоря — ген) видеть тут какое-то «ламарковское» наследование вообще нет оснований: вирусные последовательности остаются такими, какими были, никакого направленного влияния среды на них не происходит, а что при этом они попадают из вирусного генома в «библиотеку» бактерии — так ведь лидеры геноцентрического направления (такие как Ричард Докинз) давно объяснили нам, что гену в общем-то все равно, какой именно организм-носитель будет обеспечивать его, гена, сохранение и воспроизводство — лишь бы какой-нибудь обеспечивал.

Правда, как раз геноцентрическая интерпретация данного явления наталкивается на одну трудность: попав в «антивирусную библиотеку» клетки, вирусная последовательность начинает работать на предотвращение размножения собственных копий. Иными словами, организм (в данном случае — бактерия) использует репликатор против его же собственных эволюционных интересов. Всемогущий репликатор, главное действующее лицо эволюции оказывается лишь орудием в руках собственного носителя — организма!

На это, конечно, можно возразить, что здесь вирусной последовательности противостоят на самом деле тоже репликаторы, причем целый коллектив — гены бактерии. Их много, их «умения» весьма разнообразны, и они действуют согласованно — не удивительно, что они могут заставить фрагмент вирусного генома действовать в их интересах и против его собственных. В конце концов, если многие паразиты могут управлять поведением зараженных ими хозяев, часто заставляя последних ускорять собственную гибель или целенаправленно заражать своих собратьев — то что особенного в том, что бактерия может делать то же самое с фрагментом вирусного генома, вообще не имеющим собственного поведения? С другой стороны, в системе CRISPR/Cas используются небольшие фрагменты вирусной ДНК, фактически неспособные ни к кодированию вирусных белков, ни к самостоятельной (не подконтрольной бактерии) репликации, то есть не являющиеся репликаторами в докинзовском смысле.

Я не буду сейчас защищать ни ту, ни другую точку зрения. Для задач данной книги куда важнее показать, что феномен наследуемого антивирусного иммунитета действительно очень интересен для понимания эволюционных механизмов. Но не тем, что дает формальное право говорить «наследование приобретенных признаков существует», а тем, что позволяет по-новому взглянуть на противостояние «геноцентризма» и «органицизма» в эволюционной теории. Возможно, через несколько десятилетий эта антиномия будет казаться столь же схоластической, как споры сторонников «автогенеза» и «эктогенеза» в XIX столетии.

Навязчивая идея

Сюжеты, изложенные в предыдущих главках, — лишь самые известные из предпринятых в последние два-три десятилетия попыток вернуть идею «эволюции по Ламарку» в научный дискурс. Попытки обнаружить наследование приобретенных признаков предпринимались и в других областях биологии. Чтобы не растягивать до бесконечности эту и без того уже сильно раздутую главу, рассмотрим еще только одну такую попытку, выбранную не потому, что она чем-то выделяется среди прочих, а наоборот — потому что она абсолютно типична.

В начале 2009 г. Journal of Neuroscience опубликовал статью группы исследователей во главе с доктором Ларри Фейгом из Университета Тафтса. Суть их работы сводилась к следующему. Было известно, что у мышей выход из строя определенного гена ухудшает переход выученного навыка в долговременную память. Было известно также, что если растить такую мутантную мышку в обогащенной среде (помещении со множеством переходов и закоулков, игрушками, тренажерами типа «беличьего колеса» и т. д.), то это ухудшение можно практически полностью компенсировать — мутантные мышки запоминают выученное не хуже нормальных, несмотря на дефектный ген. Так вот, согласно результатам Фейга и его коллег, у детей таких мышек действие мутантного гена тоже компенсировалось — хотя опыта развития в обогащенной среде у них не было даже внутриутробного. (По достижении взрослого состояния мыши-родители возвращались в стандартные клетки, где и происходило зачатие, вынашивание и рождение мышат.) Правда, во втором поколении компенсация была неполной и временной: через несколько месяцев мыши второго поколения возвращались к показателям обучения, характерным для нетренированных мутантов. Тем не менее авторы исследования настаивают на достоверности обнаруженного ими эффекта.

Никакой заметной реакции в научном мире работа группы Фейга не вызвала, желающих повторять их опыты и искать в них методологическую ошибку и не нашлось. Но, на мой взгляд, определенный интерес представляет сравнение этой работы с классическими «экспериментальными доказательствами» ламаркизма времен Боннье, Шманкевича или Броун-Секара. Если тогда «передачу нажитого» искали в наглядных морфологических признаках или хотя бы в прямых показателях физиологических функций, то у Фейга речь идет о влиянии на некий искусственный эффект, в свою очередь сводящийся к некоторому влиянию на процессы обучения. Возможно, следующие поколения ламаркистов будут доказывать существование заветного феномена «влиянием на влияние на влияние на влияние…» — и только где-то в конце этого ряда будет маячить некий реальный, биологически значимый параметр.

* * *

Невольно напрашивается вопрос: чем же так привлекательна идея эволюции на основе прямого наследования адаптивных изменений, если несмотря на то, что за почти полтора века напряженных поисков не удалось обнаружить даже сам эффект, всё новые и новые поколения энтузиастов, не жалея усилий и рискуя своей профессиональной карьерой, упрямо пытаются его найти? Если бы речь шла просто о проверке гипотезы, когда-то казавшейся перспективной, ее давно сочли бы окончательно опровергнутой и списали бы в архив — как это произошло со множеством выдвинутых за это время теорий, о которых сейчас помнят только историки науки. А так — истово, упорно, вопреки всем уже полученным фактам и всем теориям, порой прибегая к сомнительным трюкам, а то и к прямым фальсификациям, — ищут не бесстрастный ответ на вопрос «да или нет?», а бесценное сокровище. Такое, что если его найти, оно окупит все неудачи и разочарования.

Разумеется, этот вопрос выходит за пределы темы нашей книги — но все же попытаемся ответить на него. Итак, чем же так привлекательна идея «эволюции по Ламарку»? Объяснительная сила у нее — нулевая: никакой непонятный факт не станет более понятным, никакие случайности или особенности не выстроятся в закономерность, никакие явления не обнаружат связи друг с другом, если мы примем предположение о наследовании адаптивных изменений. (Наоборот, потребуются дополнительные объяснения: каков механизм такого наследования, почему его так трудно заметить и т. д.) Не вытекает из этой идеи и никакой внятной исследовательской программы, кроме бесконечных поисков самогó заветного эффекта. В самом деле — допустим, мы приняли предположение неоламаркистов в качестве рабочей гипотезы. Ну и что? Какие из этого следуют выводы, которые можно было бы проверить путем эксперимента, наблюдения, анализа баз данных или еще какого-нибудь научного метода?

Какие еще могут быть достоинства у научной теории? Разве что эвристическая красота и остроумие. Это, конечно, параметры субъективные — кому что больше нравится. Но вкусы человека, которому теория, сводящаяся к тезису «живые существа приспособлены к условиям обитания, потому что могут приспосабливаться к ним», кажется более изящной и остроумной, чем модель Дарвина, должны быть уж слишком экстравагантными.

Так в чем же секрет неувядаемой популярности ламаркизма?

Лично я могу предложить только одно объяснение: эта идея дает надежду на ненапрасность личных усилий и вообще прожитой жизни. Из нее следует, что если тот или иной конкретный индивидуум будет учиться, его дети будут умнее, чем они были бы без этого. Если он будет заниматься спортом и следить за своим здоровьем и внешностью, они будут сильнее, здоровее, красивее. Правда, на уже рожденных детей самосовершенствование родителей не может повлиять даже с точки зрения ламаркизма… но если родители заставят самих детей работать над собой, это сделает совершеннее внуков. Пусть это далеко от личного бессмертия, но все-таки наши физические и умственные достижения не умрут вместе с нами, а хотя бы в какой-то степени продолжат жить в наших потомках.

Дарвинизм, конечно, такой надежды не дает. Биологически наши дети наследуют от нас только наши гены — все остальное мы можем передать им (если, конечно, они захотят взять) только при помощи тех или иных культурных механизмов. Обидно, но что делать? Целью научных теорий является приближение к истине, а утешать людей и побуждать их не падать духом — задача религии (или психотерапии). Попытки же возложить на научную теорию функции религиозной доктрины приводят к тому, что можно, вслед за Михаилом Анчаровым, назвать «эффектом гоночной коровы»: если заставить дойную корову участвовать в скачках, то ни одного приза она все равно не возьмет, а вот доиться будет гораздо хуже.

Пожалуй, здесь надо сказать еще вот о чем. В последние десятилетия определенную популярность приобрел «глобальный эволюционизм», он же «универсальный дарвинизм» — семейство философско-методологических концепций, претендующих на выявление универсальных закономерностей эволюции всего сущего — от атомов до галактик, от космических газопылевых скоплений до художественных стилей и бизнес-схем. Собственно дарвиновская, биологическая эволюция в этих концепциях рассматривается как частный случай эволюции — наиболее разработанный теоретически и, возможно, наиболее удобный для такой разработки.

Правда, при попытке применить дарвиновский подход к другому кругу явлений оказывается, что некоторые из этих явлений — в частности, многие объекты социально-экономических дисциплин — эволюционируют не по Дарвину, а скорее по Ламарку и неоламаркистам. В самом деле, трудно поверить, что более эффективные способы организации производства или привлечения голосов избирателей рождаются в результате отбора мелких случайных изменений в прежних схемах — все-таки каждая новация такого рода, удачная или нет, уже в момент своего рождения направлена на улучшение прежней структуры[95]. То есть, если говорить в терминах биологической эволюции, в этих процессах «изменчивость» уже сама по себе до некоторой степени адаптивна, хотя ее результаты и поступают затем на суд внешнего отбора — как это и постулировали неоламаркисты второй половины XIX века.

Однако «глобальных эволюционистов» это не смущает: для них принципиальной разницы между дарвиновским и ла-марковским механизмами эволюции нет, коль скоро тот и другой направлены на адаптацию. «Столь важная когда-то грань между ламаркизмом и дарвинизмом больше не воспринимается как принципиальная, ламарковские процессы воспринимаются как частный случай, вариация глобальной дарвиновской схемы», — резюмирует эти взгляды в своем обзоре «дарвинизма за пределами дарвинизма» историк и методолог науки Георгий Любарский.

Разумеется, можно найти такие аспекты рассмотрения эволюционного процесса, для которых разница между ламарковским и дарвиновским механизмами будет неважна (например, если нас интересует филогения, то есть происхождение той или иной группы живых существ и ее родственные связи). Но если говорить именно о механизмах эволюции, то, как мне представляется, подобный «обобщающий» подход глубоко порочен, поскольку не позволяет увидеть главное. Дарвиновский естественный отбор — это единственный достоверно известный нам сегодня механизм порождения новых смыслов из хаоса, информационного шума. (Это, разумеется, не означает, что других механизмов нет и быть не может — это означает лишь, что на данный момент они нам неизвестны и мы не знаем даже, существуют ли они.) И вот именно эта принципиальная особенность дарвиновского механизма совершенно выпадает из поля зрения при любой попытке «обобщения» его с ламаркистскими представлениями об эволюции — которые не включают в себя никакого конкретного механизма адаптации.

Собственно, это наглядно демонстрирует внутреннюю (не связанную с соответствием или несоответствием фактам) слабость ламаркизма: даже будучи применен к тем явлениям, которые в него вписываются, он не дает никакого нового знания о них. Но, как говорится, это уже совсем другая история. Мы же и так слишком отвлеклись от темы этой книги. Самое время вернуться к ней — и конкретно к сюжету о соперниках дарвинизма.

Итак, ламаркизм во всех его изводах, несмотря на эмоциональную привлекательность, так и не смог предложить для объяснения эволюции не только ничего сопоставимого с дарвинизмом (даже в его классической версии — не говоря уж о современной), но и вообще ничего существенного. Но ведь были же и другие недарвиновские концепции эволюции. Наша следующая глава посвящена одной из самых оригинальных и содержательных из них.

Глава 5. Номогенез. Исповедимы ли пути эволюции?

Как уже говорилось, ламаркизм — самый мощный, популярный и живучий исторический соперник дарвинизма (что несколько оправдывает то несообразно огромное место, которое я отвел ему в этой книге). Но он был далеко не единственным.

В последней трети XIX века почти столь же популярны были различные версии автогенеза — представления об эволюции под действием неких внутренних причин и побуждений. Последние часто трактовались как врожденное, имманентно присущее живой материи стремление к прогрессивному развитию (пожалуй, это направление даже больше заслуживало бы имени «ламаркизма» — сам Жан-Батист Ламарк, как мы помним, считал главной движущей силой эволюции именно внутреннее стремление к прогрессу, а в способности организмов приспосабливаться к конкретным условиям среды видел скорее помеху, отклоняющую вид от магистрального пути совершенствования). Бесспорным лидером этого направления был один из крупнейших биологов XIX века, создатель сравнительной эмбриологии Карл Эрнст фон Бэр (с чьими замечательными открытиями и противоречивыми отношениями с эволюционной идеей мы познакомимся подробнее в главе 13). Впрочем, не все автогенетики отождествляли гипотетический главный двигатель эволюции именно со стремлением к прогрессу, усложнению и совершенствованию — многие полагали, что у каждой эволюционирующей группы есть своя собственная внутренняя тенденция, которой эта группа в своей эволюции и следует. Да и вообще разнообразие версий автогенеза, а тем более их сочетаний с разными другими эволюционными идеями (ламаркизмом, сальтационизмом и т. д.) было поистине необозримым. Правда, в ХХ веке популярность этих идей резко уменьшилась, но все еще находились авторы, высказывавшие их под все новыми именами. Именно так и начинался наш следующий сюжет.

В 1922 году в Петрограде вышла в свет книга крупнейшего российского ихтиолога и географа Льва Семеновича Берга «Номогенез, или Эволюция на основе закономерностей». Название книги говорит само за себя — дарвиновскому принципу отбора единичных случайных изменений в ней противопоставлены закономерные направленные изменения, затрагивающие сразу множество особей на больших территориях, сопоставимых со всем видовым ареалом. Причины их могут заключаться как во влиянии географического окружения, так и в особенностях «химического строения протоплазмы» самогó эволюционирующего организма (отчасти носящего в себе таким образом свою будущую историю). Понятно, что в такой картине эволюции не остается оснований и для дарвиновской дивергенции — и действительно, по мнению автора «Номогенеза», превращение одного вида в две все более удаляющиеся друг от друга формы — скорее исключение, чаще же всего разные виды эволюционируют параллельно или даже конвергентно. А значит, наблюдаемые ныне живые формы не произошли от общего предка: каждая или почти каждая из них имеет собственный ряд предков, и разнообразие жизни на Земле никогда не было существенно меньшим, чем сейчас.

Как мы видим, теория Берга соединяла как идею автогенеза, так и представление о прямом изменении организмов под действием окружающей среды[96]. К этому надо еще добавить, что, по мнению Берга, как обусловленные внутренней тенденцией, так и вызванные внешними условиями изменения возникают скачкообразно, без постепенных сдвигов — что позволяет рассматривать его теорию также и как разновидность сальтационизма. Одним словом, номогенез представлял собой своеобразную антологию основных недарвиновских эволюционных идей. Что же до дарвиновского отбора, то он, по мысли автора «Номогенеза», существует, но не играет в эволюции никакой роли вообще: это чисто консервативный фактор, направленный на сохранение существующей нормы и отметающий всякие отклонения от нее.

Позволю себе маленькое лирическое отступление. Не знаю, у кого как, а лично у меня чтение «Номогенеза» вызывает ощущение некоторой неловкости. Разумеется, я понимаю, что с высоты нашего сегодняшнего знания в сочинениях старых авторов — в том числе гениев, опередивших и определивших развитие огромных областей науки, — неизбежно бросаются в глаза их ошибки: наивность аргументации, ложные дилеммы, смешение под одним именем совершенно разнородных явлений и т. д. и т. п. Что ж, научная истина не дается как откровение — сразу во всей полноте. Ее приходится добывать по крупицам — и потом еще прилагать немало трудов, чтобы сложить эти крупицы друг с другом наиболее непротиворечивым образом. И если сейчас мы знаем больше, чем знали ученые былых времен, — то только потому, что они добыли нам это знание. Поэтому при чтении классиков науки обязательно нужно брать поправку на знания, нравы и общее направление мыслей того времени, в котором они жили.

Но в случае с «Номогенезом» не спасает никакая поправка. Конечно, почти век назад еще не прозвучал знаменитый афоризм Карла Сагана: «Чрезвычайные утверждения требуют чрезвычайных же доказательств». Но и без него должно было быть ясно, что сочинение, претендующее на низвержение центральной теории биологии, должно содержать более убедительные доказательства, чем эмоциональные восклицания типа «Конечно, образование этого подвида произошло не так, чтобы сначала где-то получился один экземпляр его, а затем он завоевал бы всю Сибирь. Нет! Под воздействием сибирского ландшафта все ели в Сибири превратились в форму obovata» или «Совершенно невозможно себе представить, чтобы эта вариация получила начало где-нибудь в одном месте, а потом распространилась на северную Италию, Кавказ, Туркестан».

Теорию Берга большинство биологов в России оценило довольно критически (мировая эволюционистика ее и вовсе почти не заметила), и даже благожелательно настроенные к ней авторы[97] отмечали неубедительность доказательств, выдвинутых Бергом в ее пользу (что парадоксальным образом сочеталось с обилием приведенного в «Номогенезе» фактического материала). Удивляться приходится скорее тому, что эта книга вообще была замечена и стала предметом оживленного (пусть и критического) обсуждения. На мой взгляд, это можно объяснить только той атмосферой кризиса, которая царила в эволюционной мысли всю первую четверть прошлого века и к 1920-м годам уже порождала у многих думающих биологов ощущение глухой безнадежности.

Казалось бы, после формирования основных положений СТЭ и ее очевидных успехов в объяснении эволюционных феноменов идею номогенеза ждет скорое и заслуженное забвение. Однако именно в это время она получила второе рождение в трудах выдающегося биолога и незаурядного философа Александра Александровича Любищева.

В рамках этой книги я не имею возможности (да и не ощущаю морального права) сколько-нибудь подробно рассказывать ни о личности и биографии этого оригинального мыслителя[98], ни о его взглядах на философию и методологию науки. Но и ограничиться только изложением его взглядов на эволюцию тоже не получится, поскольку они — неотъемлемая часть его общебиологических воззрений и в какой-то мере их квинтэссенция.

Любищев считал, что проблема приспособленности живых организмов к условиям обитания (центральная как в дарвинизме, так и в наиболее популярной альтернативе ему — ламаркизме) затмила в глазах ученых гораздо более глубокую и важную проблему — проблему разнообразия живых форм. Именно вопрос о разнообразии живого и его закономерностях должен быть главным для теории эволюции. Но он не может быть решен без построения общей теории биологической формы, позволяющей рассмотреть с единых позиций не только все без исключения существующие формы, но и те, которые могли бы существовать и, возможно, возникнут в будущем (либо существуют, но пока не известны науке), — так же, как периодическая система Менделеева не только выявила закономерность в свойствах уже известных химических элементов, но и предсказала на ее основе открытие нескольких еще не известных, заранее определив их место среди прочих элементов.

Кроме таблицы Менделеева Любищев в качестве примера такой системы часто приводил построение выдающегося русского математика и минералога Евграфа Степановича Федорова, который в 1891 году создал систему, описывавшую 230 групп пространственной симметрии — в том числе все известные (а также все открытые в течение последующих 90 лет) типы кристаллических решеток. Завораживающее разнообразие кристаллических форм удалось описать и привести в систему, используя всего несколько основных категорий. Конечно, разнообразие живых организмов намного превышает разнообразие кристаллов, и наверняка задача создания такой системы в биологии будет гораздо труднее, чем в кристаллографии, но цель стоит трудов.

Пример кристаллографии вдохновлял Любищева еще и в другом отношении. Ведь что такое кристаллы, как и из чего они образуются? В насыщенном растворе молекулы вещества беспорядочно движутся во всех мыслимых направлениях. Но при определенных макроусловиях (концентрации, температуре и т. д.) они выстраиваются в строгую и правильную кристаллическую решетку, свойства которой никак не зависят от того, где находилась и куда двигалась та или иная конкретная молекула. Если видеть в этом процессе аналог биологической эволюции, то получится, что конкретные мутации или направление отбора так же мало влияют на особенности возникающих в результате их форм, как параметры движения отдельных молекул — на структуру кристалла. Живые формы имеют собственные законы, не связанные ни с проблемой приспособленности, ни даже с конкретной эволюционной историей той или иной группы. Поэтому-де в эволюции так распространены параллелизмы. (Вслед за Бергом Любищев полагал, что это гораздо более частое явление, чем принято думать и чем можно объяснить, исходя из дарвиновской модели эволюции, и что многие таксоны на самом деле объединяют группы, не связанные общностью происхождения, а приобретшие сходные признаки независимо[99].) Причем эти параллелизмы могут быть самыми неожиданными. Так, например, оказалось, что раковины головоногих моллюсков[100] демонстрируют тот же набор форм (и, похоже, тот же порядок их возникновения), что и раковины фораминифер (раковинных амеб) — микроскопических одноклеточных существ. Обычное объяснение любых параллелизмов в дарвинистской парадигме — сходное конструктивное решение сходных задач[101] — тут применить весьма затруднительно: какие, в самом деле, «сходные задачи» могут быть у крупных, активно двигающихся хищников и одноклеточных планктонных организмов[102]? Еще труднее объяснить это общностью происхождения или физическими свойствами материала, из которого построены раковины. Последний общий предок головоногих и фораминифер жил в «темные века» истории земной жизни, был, вероятно, общим предком всех простейших и всех многоклеточных животных и, скорее всего, не обладал никакой раковиной. В любом случае родство между этими двумя группами несравненно более отдаленное, чем, например, между головоногими и брюхоногими моллюсками — однако раковины головоногих больше похожи на раковины фораминифер, чем на раковины брюхоногих. К тому же этот сходный результат должен достигаться совершенно несходными механизмами: у головоногих раковина создается согласованной активностью множества клеток, у фораминифер — единственной клеткой. Что до физических свойств материала, то у всех трех групп (как и у многих других морских существ с совершенно непохожими раковинами) он один и тот же: карбонат кальция.

Итак, по Любищеву, естественный отбор и другие дарвиновские факторы эволюции существуют и играют важную роль в эволюционном процессе, но для понимания его хода и закономерностей дают так же мало, как законы и параметры броуновского движения — для понимания формы кристаллов. Отсюда естественным образом вытекала задача: построить общую теорию биологической формы, которая могла бы стать основой как для полноценной теории эволюции, так и для по-настоящему естественной биологической систематики. Последняя, по мысли Любищева, вовсе не обязана была отражать общность происхождения: ведь химики не классифицируют соединения по происхождению. Такая классификация привела бы к абсурду: две совершенно неразличимые молекулы углекислоты попали бы в разные классы веществ, потому что одна из них образовалась, допустим, в ходе горения куска каменного угля, а другая — при брожении сахарного раствора, то есть ферментативном (каталитическом) расщеплении глюкозы! Но если разнообразие биологических форм имеет собственные законы, значит, одна и та же форма тоже может возникать независимо и многократно. «Я полагаю, что <…> на далеких планетах мы вправе ожидать организмы, которые мы отнесем к простейшим, кишечнополостным, аннелидам[103], членистоногим и даже насекомым», — писал Любищев, заостряя эту мысль.

Поиски такой теории (или хотя бы подходов к ее построению) заняли более 50 лет — всю научную жизнь Любищева. В последние полтора-два десятилетия его деятельности вокруг него сложилась неформальная междисциплинарная группа — немногочисленная, но отличавшаяся исключительно высоким творческим потенциалом и культурой исследования: палеоботаник Сергей Мейен, математик и философ Юлий Шрейдер, историк науки Юрий Чайковский и другие. В 1970-х — 1980-х годах основные идеи номогенетиков широко обсуждались в среде молодых биологов и многим казались весьма перспективными. Правда, в научную печать они попадали крайне редко: в СССР «дарвинизм» (какое бы содержание ни вкладывалось в это понятие) рассматривался как часть официальной идеологии (что-то вроде «вице-марксизма по биологическим вопросам»), а это автоматически означало, что любое открытое оппонирование ему расценивалось как политическая неблагонадежность[104].

Однако результаты напряженной и продуктивной работы этой блестящей плеяды оказались несопоставимыми с поставленной задачей: ни самому Любищеву, ни его последователям не удалось даже сколько-нибудь существенно приблизиться к намеченной цели. С уходом в 1980-х — 1990-х годах почти всех ключевых фигур любищевской школы дальнейшие усилия в этом направлении практически прекратились. Сегодня работы Любищева в основном цитируют методологи и историки науки. Эволюционисты ссылаются на него крайне редко, а если и ссылаются, то скорее как на глубокого и непримиримого критика господствующих взглядов, чем как на «позитивного» теоретика.

Как, вероятно, уже заметили внимательные читатели, номогенез Любищева отличался от номогенеза Берга настолько, что само объединение этих концепций под одним названием кажется довольно искусственным. Если у Берга «эволюция на основе закономерностей» — это некие таинственные силы, внезапно, скачком меняющие целый вид или, по крайней мере, огромное множество особей в одном и том же направлении, то у Любищева это скорее система запретов и ограничений, канализирующая и направляющая возможные изменения, но не вызывающая их непосредственно. В каком-то смысле это можно уподобить стоку воды на большой территории: везде и всюду вода течет вниз под действием универсального фактора — силы тяжести[105], однако рельеф местности вынуждает ее стекать не как угодно, а по определенным и стабильным траекториям — руслам ручьев и рек. Уже после смерти Любищева, в 1974 году его соратник С. В. Мейен выдвинул тезис, что номогенетический и селекционистский («тихогенетический» в терминологии Мейена) подходы не противоречат друг другу, а являются взаимно дополняющими.

С этим, на первый взгляд, можно было бы даже согласиться. Действительно, никто же не будет в здравом уме утверждать, будто эволюция вообще ничем не ограничена[106] и любой организм в любой момент своей эволюционной истории может «двинуться в любую сторону» — например, дерево вдруг перейдет к подвижному образу жизни или лягушка отрастит хитиновый панцирь и систему воздуховодов-трахей. В конце концов, будь это так, закон необратимости эволюции (см. главу «Кто автор „Давида“»?) выглядел бы странным и необъяснимым исключением: двигаться можно куда угодно, только не обратно по уже пройденному пути! А если так, то, может быть, и впрямь номогенез вполне может быть согласован с дарвинизмом?

Однако тут необходимо сделать две принципиальных оговорки. Во-первых, в такой интерпретации номогенез вообще перестает быть эволюционной концепцией. Не в том, конечно, смысле, что он отрицает эволюцию, а в том, что те закономерности и ограничения многообразия живых форм, существование которых он предполагает (независимо от того, какова их природа и существуют ли они вообще), не являются предметом теории эволюции. В лучшем случае они могут выступать одним из факторов эволюции — но тогда по той же логике в теорию эволюции следует включить генетику, экологию и даже географию.

Попробую показать, что это не игра в слова, а вопрос принципиальный. Дело в том, что такие закономерности не могут развертываться во времени, они вневременны по своей природе[107], как вневременны столь любимые номогенетиками типы кристаллических решеток или структуры химических соединений. (В самом деле, когда химик говорит, что уксусная кислота есть производное этилового спирта — он же не имеет в виду, что каждая имеющаяся в мире молекула ацетата образовалась из молекулы этанола.) Эволюция той или иной группы может лишь пробегать по этим рядам, последовательно принимая допустимые «значения», сами же ряды никак не связаны с эволюцией и существуют безотносительно к ней. Вспомним любищевское требование: общая теория формы должна предусматривать и такие формы, которые в действительности не существуют, но могли бы существовать! Это возможно только при условии, что реальность той или иной формы не зависит от того, достигли ее какие-либо живые организмы или нет, — она реальна в том же самом смысле, в каком мы говорим о реальности геометрических фигур и тел. Треугольник с прямым углом реален, с двумя прямыми углами — нет, и это не зависит от того, есть ли в мире хоть одно существо, имеющее представление о треугольнике и способное его начертить.

Дальнейшее обсуждение этого вопроса увело бы нас далеко в область философии — нам пришлось бы разбираться, что такое «реальность» и означает ли оно одно и то же для конкретного материального объекта и для абстрактной формы[108]. Это явно выходит за пределы задач данной книги, поэтому вернемся к нашей теме. Итак, номогенез в версии Любищева — Мейена не является эволюционной теорией. Но по идее это должно только облегчать его синтез с дарвинизмом, снимая все противоречия. Как мы увидим в следующей главе, объединение дарвинизма с теорией мутаций стало возможно именно тогда, когда последняя отказалась от претензий на статус самостоятельной эволюционной концепции.

Так вот, во-вторых, главная проблема идеи «общих законов формообразования» — в том, что все их предполагаемые проявления непоправимо не общие.

Чтобы пояснить, о чем идет речь, вернемся к уже упомянутому сходству многообразия раковин головоногих моллюсков и фораминифер, превышающему сходство раковин головоногих и брюхоногих. Мы остановились на том, что его не удается объяснить ни наследием общего предка, ни адаптацией к сходным экологическим нишам. По мысли номогенетиков, это свидетельствует о том, что перед нами — проявление действия неких общих законов формообразования в чистом виде. В чем эти законы состоят, каковы механизмы их реализации — это всё вопросы интересные, но вторые. Главное — такие законы существуют и действуют.

Только вот почему тогда они в меньшей степени действуют на брюхоногих? Почему они вообще не действуют на множество других животных, вовсе не имеющих раковины? Выделять карбонат кальция и строить из него высокоупорядоченные макроскопические структуры характерной формы умеет множество существ, принадлежащих к самым разным ветвям животного царства, — от коралловых полипов до птиц. Почему «общие законы формы» не заставляют их строить из него раковины?

Любищев в середине ХХ века еще мог объяснять это специфическими особенностями химизма той или иной группы. Но сегодня мы знаем, что практически все такие химические особенности — это либо уникальные белки, либо вещества, синтезируемые уникальными ферментами, то есть опять-таки белками[109]. Уникальность любого белка в любом организме определяется уникальностью кодирующего этот белок гена. Таким образом, ссылка на «особенности химизма» сегодня звучит не просто наивно — она прямиком отправляет нас в тот самый генетический редукционизм (сведéние организма к набору генов), в котором номогенетики всегда так горячо (и отчасти справедливо) упрекали дарвинистов!

Впрочем, неважно даже, чем именно все это определяется. Факт тот, что действие «собственных законов биологической формы» для разных групп живых существ оказывается разным. И от чего зависит это различие, никто из сторонников номогенеза не может указать даже предположительно. Иными словами, странный феномен неожиданных параллелизмов не становится ни на йоту более понятным, если взглянуть на него с номогенетической точки зрения и назвать его «проявлением действия собственных законов формы».

К сожалению, это справедливо практически для всех фактов, которые приводятся в сочинениях сторонников номогенеза в качестве аргументов: в лучшем случае эти факты иллюстрируют слабые места и нерешенные проблемы дарвинизма (подробнее см. главу 11), но никак не объяснительную силу номогенеза. Предложенный Мейеном синтез дарвинизма и номогенеза не состоялся: оказалось, что одному из потенциальных партнеров попросту нечего вложить в это совместное предприятие.

«Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции», — эти слова классик эволюционной генетики, знаменитый российско-американский биолог Феодосий Григорьевич Добржанский вынес в заголовок своего эссе, ставшего манифестом эволюционизма второй половины ХХ века. Хотя это эссе было опубликовано уже после смерти Любищева, можно сказать, что вся научная деятельность последнего представляла собой попытку опровергнуть это утверждение. Любищев пытался доказать, что смысл, придаваемый биологическим фактам эволюционной идеей, при всей его важности все же не единственно возможный, что в биологии есть и другие, неэволюционные смыслы. Нельзя не восхититься этой безумной и гордой попыткой — но нельзя и не признать ее очевидное поражение. По крайней мере — по состоянию на сегодняшний день.

«Что-то у вас все соперники дарвинизма оказываются какими-то бесплодными неудачниками, — вправе сказать заскучавший читатель. — Все они сходят со сцены, так ничего и не добившись. Неужели за последние полтора века никто из ученых-недарвинистов ничего не сделал для понимания эволюции?»

Ну что ж, в следующей главе нас ждет очередной исторический соперник дарвинизма — о котором уж никак не скажешь, что он ничего не дал современной науке.

Глава 6. Мутационизм. «Давно ли были мы врагами?..»

Возможно, многих читателей удивит слово «мутационизм» в качестве названия очередного теоретического противника дарвинизма. Ведь мутации — необходимый фактор дарвиновской эволюции, современный эквивалент дарвиновской «неопределенной изменчивости», поставляющей сырье для естественного отбора. Не будь их, дарвиновский механизм вообще не мог бы работать. Как же можно противопоставлять мутации теории Дарвина?

Если бы мы каким-нибудь образом могли поговорить об этом с любым ученым или даже просто интересующимся наукой человеком, жившим в 1900-е — 1910-е годы, он бы изумился не меньше. Мутации — основа дарвинизма?! Да помилуйте, есть ли в биологии хоть что-то более противоположное, более несовместимое друг с другом, чем эти две концепции?!

Но — обо всем по порядку.

В 1901 году известный голландский ботаник Хуго де Фриз представил ученому миру собственную эволюционную теорию. Основываясь на своих наблюдениях над необычными экземплярами хорошо известного растения энотеры, де Фриз утверждал, что наследственные признаки организмов меняются не постепенно и едва заметно, как полагал Дарвин, а резко, скачком, сразу создавая новый вид. При этом признак может измениться в любом направлении, так что ни о каком «направленном влиянии среды» и «адекватной изменчивости» говорить не приходится. Что же до дарвиновского отбора, то он тем более никак не влияет на появление таких изменений и поэтому может выбирать только из уже сформировавшихся видов, внутри же вида ему делать нечего. Но и в надвидовой эволюции его роль скромна: он только отбраковывает неудачные формы, но не может создать ничего нового. Все по-настоящему новые признаки, все черты, отличающие одну крупную группу существ от другой, порождаются только такими резкими изменениями, которые де Фриз, ничтоже сумняшеся, назвал просто «мутациями»[110].

Строго говоря, ничего особенно нового в этой теории не было: идею внезапного появления у отдельных особей резко уклоняющихся признаков (наподобие того, как возникают врожденные уродства) высказывал еще Этьенн Жоффруа Сент-Илер — классик сравнительной анатомии животных и один из самых видных эволюционистов додарвиновского периода. Позднее, когда выход «Происхождения видов» спровоцировал настоящее половодье эволюционных теорий, эта идея фигурировала во многих из них; подробнее всего она была разработана швейцарско-немецким гистологом и эмбриологом Альбертом Кёлликером. Всего за два года до публикации труда де Фриза с удивительно похожей теорией выступил русский ботаник, директор Петербургского ботанического сада Сергей Коржинский. Причем, в отличие от своих многочисленных предшественников, Коржинский не только постулировал существование внезапных и скачкообразных изменений, но и привел множество примеров этого явления (в основном у растений), то есть фактически впервые перевел феномен мутаций из разряда чисто умозрительных гипотез в разряд научных фактов.

И тем не менее именно в те два года, что разделяют работы Коржинского и де Фриза, успело случиться нечто очень важное. В 1900 году были переоткрыты законы Менделя — сразу тремя учеными (одним из которых был не кто иной, как де Фриз). Взлет популярности новорожденной генетики оказался почти столь же стремительным и мощным (по крайней мере, в среде профессиональных биологов), как у теории Дарвина четырьмя десятилетиями раньше. В силу этого у теории де Фриза оказался совсем иной интеллектуальный фон, чем у натурфилософских спекуляций Кёлликера или даже впечатляющих данных Коржинского. Если носителями наследственных свойств служат некие дискретные «зачатки» (буквально через пару лет уже знакомый нам Вильгельм Иогансен предложит короткое и звучное слово «ген»), если каждый такой «зачаток» имеет несколько альтернативных состояний, не связанных между собой никакими плавными переходами, то сам собой напрашивается вывод, что и изменения этих «зачатков» могут быть только дискретными. То есть именно такими, какие описывает в своей книге де Фриз. А не теми мелкими, незаметными, лишь количественно отличающимися от признаков родителей сдвигами, о которых писал Дарвин.

Уже одного этого хватило бы, чтобы новая теория наследственных изменений (а в значительной мере — и весь круг представлений, связанных с генами) воспринималась как резко противоречащая учению Дарвина. Но случилось так, что переоткрытие генов и открытие мутаций наложились на старый, унаследованный естествознанием еще от натурфилософии, то затухающий, то разгорающийся с новой силой спор градуалистов и сальтационистов. Суть его сводилась к простому вопросу: идет ли развитие (неважно, чего именно, — всего, что способно развиваться) плавно и незаметно — или же резкими скачками?

Возможно, нам сейчас такая постановка вопроса покажется надуманной и искусственной (хотя, как мы увидим в других главах, очень многие жаркие споры в теории эволюции даже в наше время обнаруживают подозрительное сходство с этой допотопной схоластической дилеммой). Но в XIX — первой половине XX века подобные абстрактные противопоставления[111] представлялись очень важными, и приверженность того или иного ученого к градуалистской трактовке некой проблемы или феномена чаще всего означала, что и при рассмотрении других, даже совсем непохожих проблем и явлений этот ученый будет исповедовать тот же подход. Дарвин был законченным градуалистом — не только по своим научным и мировоззренческим взглядам, но и по темпераменту и складу ума. Вся его теория насквозь проникнута духом градуализма, а ее огромный успех немало способствовал тому, что в последние десятилетия XIX века градуализм явно возобладал в самых разных сферах общественной мысли — от моделей термодинамики до программ политических партий[112]. Но к началу следующего века интеллектуальная погода сменилась — в науке, как и в общественных настроениях, задули ветры близящихся революций. И радикальный, отчасти даже утрированный сальтационизм де Фриза[113] соответствовал новому духу времени куда лучше, чем старомодный градуализм Дарвина. Дело даже не в том, какой из этих взглядов был более модным, а в том, что противостояние мутационизма и дарвинизма выглядело в глазах сторонников того и другого (как, впрочем, и более-менее нейтральных наблюдателей) как частный случай куда более общей философской коллизии, горячий участок на обширном, тянущемся через все науки фронте борьбы мировоззрений.

Как уже говорилось, вызовом дарвинизму воспринималась не только мутационная теория де Фриза, но и вообще все представления генетики. «Совершенно ясно, что генетика вполне устранила основу дарвиновской теории отбора… которая не находит себе теперь никакой поддержки в генетике», — подытоживал результаты первых лет развития генетики Иогансен. Другой пионер молодой дисциплины, Уильям Бэтсон, был настроен еще решительнее: «Закончилась эпоха парусных кораблей и теории Дарвина». Зубры классического дарвинизма, надо сказать, в долгу не оставались, нещадно критикуя «мендельянцев» за формализм, отрыв от биологической конкретики и отсутствие интереса к механизмам, связывающим ген с признаком[114]. Но их доводы воспринимались скорее как обычное старческое брюзжание. А главное — ответные нападки дарвинистов на генетику только усиливали взаимную враждебность.

Однако век «генетического антидарвинизма» оказался недолгим. Уже через несколько лет все тот же дотошный Иогансен все на той же фасоли показал, что мутации бывают разные. Если одни, как в опытах де Фриза с энотерой, резко меняют облик всего растения, придавая ему карликовость или гигантизм, меняя форму листьев и т. д., то другие лишь чуть-чуть изменяют чисто количественные признаки. Настолько «чуть-чуть», что статистические распределения этого признака у исходной и мутантной форм могут перекрываться. Так, у фасоли, с которой он экспериментировал, среднее отношение ширины боба к его длине в разные годы составляло от 72,4 до 77,8 %. Но одно из растений оказалось мутантным, и у его потомков этот показатель в те же годы варьировал от 66,8 до 71,2 %. И хотя в каждый конкретный год средний индекс у мутантных бобов был на 5–6 % ниже, чем у нормальных, самые широкие мутантные бобы все же оказывались шире самых узких нормальных[115]. Это уже сильно напоминало мелкие, почти незаметные, но наследуемые изменения, о которых писал Дарвин. Дальнейшее изучение мутаций у разных видов растений, животных и микроорганизмов показало: да, мутация всегда дискретна, всегда «скачок», но величина этого скачка может быть сколь угодно малой. И если отбор будет накапливать такие минимальные скачки, ведущие в одном направлении, создаваемая им картина будет неотличима от плавного перехода.

До появления теории информации, до теоремы Котельникова, открывающей неограниченные возможности для «цифровой» (то есть дискретной) записи непрерывного сигнала, оставалось еще около полувека. Но уже и в те времена ученые прекрасно знали, что множество дискретных элементов может вести себя как непрерывная величина. Например, любая жидкость или газ состоит из дискретных молекул, но при этом их поведение отлично описывается дифференциальными уравнениями, предполагающими строгую непрерывность входящих в них величин. А если так, то, как писал несколько позже Филипченко, «различие между теориями Дарвина и де Фриза становится не столь резким, как то казалось сначала, да кажется многим и до сих пор». С другой стороны, чем больше ученые узнавали о мутациях, тем яснее становилось: ими одними нельзя объяснить ни поразительную приспособленность живых форм (поскольку мутации, как справедливо отмечал еще де Фриз, с одинаковым успехом шли в любых направлениях и не обнаруживали никакой связи с требованиями приспособленности), ни их постепенное усложнение в истории Земли (поскольку никакая мутация не создавала новый орган или другую сложную структуру в готовом для использования виде). Несостоятельными оказались и первоначальные представления де Фриза о том, что мутации сразу создают новый вид: даже резко измененные мутантные формы легко скрещивались с исходными. В общем, попытки объяснить эволюцию одними лишь мутационными изменениями быстро обнаружили полную несостоятельность: с таким же успехом можно пытаться объяснить сюжет и композицию картины великого художника одними только свойствами красок, которыми он ее писал.

Генетики еще хорохорились, еще настаивали на том, что их мутации «главнее» для эволюции, чем естественный отбор дарвинистов, поскольку, мол, только они могут создать действительно новые признаки и свойства, а отбор способен лишь выбирать из уже созданных и т. д. Но это было уже чистым проявлением самолюбия: научному направлению, совсем недавно торжественно хоронившему дарвинизм, было неловко идти теперь к нему на поклон. Тем не менее, как уже говорилось (см. главу 2), первую попытку примирения дарвинизма с «мендельянством» сделал уже в 1911 году именно генетик — Томас Морган (возможно, потому, что к этому времени он знал о мутациях больше, чем кто бы то ни было из его современников, — они были его рабочим инструментом). Попытка оказалась неудачной, но она знаменовала собой явный поворот от противостояния к взаимопониманию. Примерно тогда же все как-то вдруг заметили, что факты, установленные генетикой, развеивают без следа «кошмар Дженкина»[116] — рассуждение, которое сам Дарвин считал самым веским доводом против своей теории и на которое он так и не смог найти удовлетворительного ответа. А уж после статьи Четверикова отношения генетики и дарвинизма развивались по нарастающей. Одна из самых значительных работ, легших в основу будущей СТЭ, обстоятельная книга видного английского генетика и математика Рональда Фишера (с которым мы уже встречались в главе 3) носила характерное название — «Генетическая теория естественного отбора». Выход этого труда от появления «мутационной теории» отделяет меньше 30 лет.

В общем, история получилась в духе романа или классической комедии, где главные герои, начав с непримиримой вражды, в финале соединяются в счастливом браке. Союз двух концепций оказался даже более безоблачным, чем бывают человеческие браки: за последующие десятилетия между «супругами» не возникло ни одной сколько-нибудь заметной размолвки, и сегодняшнюю версию дарвинизма — СТЭ — упрекают скорее в излишнем доверии к генетике и попытках свести к ней вообще всю биологию[117]. В последние годы их отношения переживают новый подъем: успехи молекулярной биологии позволили применить старый добрый сравнительный метод к нуклеотидным последовательностям и на основании полученных результатов реконструироватьэволюцию генов.

В благостную картину встроился даже сальтационизм — сменив несколько обличий, он существует и поныне и продолжает свой нескончаемый спор с градуализмом. Его характерные черты нетрудно видеть и в «системных мутациях» Рихарда Гольдшмидта (о которых мы упоминали в главе «Ошибки, которые делают нас»), и в теории «прерывистого равновесия» американских палеонтологов Найлса Элдриджа и Стивена Гулда, и в других теориях, о которых речь еще впереди. Но эти баталии ведутся уже внутри дарвинистской концепции эволюции.

В свое время один из крупнейших философов науки ХХ века Имре Лакатош писал о механике Ньютона и о тех ученых, которые обеспечили ее триумф: «Когда она возникла впервые, вокруг нее был океан „аномалий“ (если угодно, „контрпримеров“), и она вступала в противоречие с теориями, подтверждающими эти аномалии. Но, проявив изумительную изобретательность и блестящее остроумие, ньютонианцы превратили один контрпример за другим в подкрепляющие примеры». Можно сказать, что дарвинизм достиг большего: он обратил себе на пользу не только «опровергавшие» его факты, но и выдвинутые в противовес ему концепции.

Глава 7. Нейтрализм. Последняя альтернатива

Как уже говорилось выше, если XIX век (и особенно его последняя треть) принес необычайно обильный урожай эволюционных концепций, то следующее столетие оказалось в этом отношении куда более скудным. И если в его первые десятилетия вниманию публики еще предлагались запоздалые теории в духе предшествующей эпохи (вроде номогенеза Берга, о котором шла речь выше, или некоторых более частных концепций), то во второй половине века была выдвинута, пожалуй, только одна эволюционная концепция, не являющаяся интерпретацией дарвинизма. Речь идет о теории «нейтральной эволюции», предложенной в 1968 г. японским генетиком Мотоо Кимурой и независимо от него годом позже — американцами Джеком Кингом и Томасом Джуксом.

Все началось с того, что в аминокислотных последовательностях природных белков обнаружились многочисленные разночтения, не оказывавшие заметного влияния на функциональные свойства. Кимура предположил, что мутации, вызывающие такие замены, нейтральны (не полезны и не вредны), а их закрепление в генотипе — результат не отбора, а чистого случая. Публикации Кимуры, к которому вскоре присоединились Кинг и Джукс, наделали много шума и вызвали оживленную дискуссию. С одной стороны, многие ведущие эволюционисты полагали, что никакая мутация не может быть совершенно нейтральной. С другой — масла в огонь подливали задиристый тон и завышенные притязания самих первооткрывателей, настаивавших на том, что они обнаружили не просто интересный феномен, а принципиально новый механизм эволюции. Кинг и Джукс даже назвали свою статью «Недарвиновская эволюция», и с их легкой руки такое определение нейтрализма стало довольно популярным.

В ответ оппоненты нейтрализма пытались объяснить широкое распространение аминокислотных замен эффектами сбалансированного полиморфизма (см. главу 2): дескать, видимо, наиболее селективно ценны гетерозиготы, их-то, мол, отбор и поддерживает. Была также выдвинута концепция «псевдонейтральных» мутаций — таких, которые в обычных условиях не оказывают заметного влияния на приспособленность, но изменяют (в лучшую или худшую сторону) способность организма противостоять неблагоприятным воздействиям: особо холодным зимам, особо сильной засухе, неурожаю кормов и т. д. Такое действительно нередко встречается в природе — в частности, именно так возникают псевдогены, о которых мы говорили в главе «Ошибки, которые делают нас». Мутация, лишившая наших предков способности синтезировать витамин С, долгое время была вполне нейтральной, что и позволило ей зафиксироваться в геномах обезьян, избежав вычищения отбором. Но для людей, не употребляющих сырое мясо и рыбу и при этом живущих в условиях, когда свежие фрукты и овощи отсутствуют по несколько месяцев в году, она оказалась крайне вредной. Однако объяснить такими эффектами все обнаруженные «нейтралистами» факты явно не удавалось.

Позиции нейтрализма укрепились еще сильнее, когда выяснилось, что самыми распространенными различиями между генными текстами разных видов являются синонимичные замены (см. примечание к главе «Ошибки, которые делают нас»). Этот тип мутаций вообще не имеет фенотипического выражения и потому не может контролироваться отбором. Наиболее радикальные «антинейтралисты» пытались и тут найти точки приложения для отбора: синонимичные кодоны требуют разных тРНК и замена одного такого кодона на другой в принципе может сказаться на скорости синтеза белка. Но это было уже притягиванием доводов за уши: данные о том, что синонимичные замены нуклеотидов сколько-нибудь заметно влияют на скорость синтеза кодируемого белка, получены только для прокариот, а адаптивное значение этих различий не показано вовсе. К началу 1990-х представление о широчайшем распространении нейтрального полиморфизма утвердилось в эволюционной биологии как неоспоримая и всем известная истина.

Правда, к этому времени обеим сторонам уже стало ясно, что «альтернативой» дарвинизму нейтрализм может считаться лишь условно. Нейтралистский механизм по определению не может создать ничего функционального, никакой — даже самой простенькой, «в одну мутацию» — адаптации. Что же касается возможности формирования таким путем сколько-нибудь сложных структур, то против нее можно с полным основанием выдвинуть то возражение, которые выдвигали против дарвинизма его оппоненты еще со времен Дарвина: вероятность такого события равносильна чуду. Как мы увидим в следующей части книги, в качестве аргумента против дарвиновской модели эволюции этот довод представляет собой забавное недоразумение, но вот в отношении нейтралистской модели он абсолютно справедлив — поскольку она (в отличие от дарвиновской) и есть эволюция на основе чистой случайности.

Примерно таковы же возможности нейтрализма в решении других традиционных проблем эволюции: механизмов коэволюции разных видов, причин прогрессивной эволюции и т. д. Содержательный вклад эта модель вносит, пожалуй, только в проблему разнообразия живых форм: если две популяции одного вида в силу каких-либо внешних причин окажутся изолированными друг от друга, то даже если «требования среды» к ним обеим окажутся совершенно одинаковыми, между ними все равно будут накапливаться различия — просто в силу случайных, нейтралистских процессов.

И если изоляция окажется достаточно длительной, то дело может дойти до настоящего видообразования. Трудно отрицать заслугу нейтрализма в постановке этой проблемы, а также в преодолении методологического догмата «тотального адаптационизма», требовавшего рассматривать любой признак любого организма как чем-то полезный своему обладателю. Но не менее трудно считать «альтернативой дарвинизму» теорию, оставляющую последнему решение едва ли не всех содержательных вопросов (что признавал и сам Кимура в более поздних публикациях).

Если на то пошло, концепцию Кимуры можно считать плодотворным приложением к молекулярной биологии одной из интересных частных идей Дарвина: нейтральные признаки особенно ценны для классификации. Ведь полезные приспособления могли возникнуть в неродственных группах независимо, и если мы будем опираться на них, мы объединим в одну группу организмы, имеющие совершенно разное происхождение[118]. А вот независимое происхождение признаков, не имеющих явного приспособительного значения, гораздо менее вероятно. Так что если такие признаки имеются у двух групп, то, скорее всего, они унаследованы ими от общего предка.

Классическая сравнительная анатомия и систематика широко использовали это соображение. Однако у него обнаружились и свои ограничения. Во-первых, то, что мы не можем с первого взгляда определить адаптивный смысл того или иного признака, еще не означает, что его и в самом деле нет — это нужно доказывать специальным исследованием, причем доказать отсутствие адаптивного значения обычно очень трудно. Во-вторых, независимое возникновение бесполезных признаков — явление хотя и нечастое, но все-таки возможное. Например, если этот признак бесполезен сейчас, но был когда-то полезен предкам своих нынешних обладателей — как, например, рудиментарные кости задних конечностей у китообразных и у некоторых змей. Ну и, наконец, нам часто неизвестен возраст таких признаков — даже относительный, то есть порядок, в котором они возникали. Вот, допустим, у интересующего нас вида Х есть два таких признака, один из них общий с группой А, а другой — с группой В. Допустим, мы даже имеем основания полагать, что оба признака не возникли независимо, а отражают именно родство. Но каков порядок этого родства? Кто первым от кого отделился: предки А от общих предков Х и В — или предки В от общих предков Х и А? И когда — хотя бы примерно — это произошло? Хорошо, если у нас есть достаточно полный ряд ископаемых форм. А если его нет? Или он есть, но интересующие нас признаки не сохраняются у окаменелостей?

Так вот, оказалось, что на молекулярном уровне все эти явления тоже существуют, но разобраться в них значительно легче. Как и на уровне макроструктур, полезные признаки нередко возникают путем изменений в одних и тех же генах. Однако сами эти изменения могут быть разными — и это позволяет судить, унаследован ли этот признак от общего предка или возник в сравниваемых группах независимо.

Скажем, в отличие от большинства млекопитающих люди сохраняют во взрослом возрасте способность усваивать цельное молоко. Но не все — например, среди китайцев такой способностью обладают всего 2–5 %. Нормой (то есть особенностью, характерной для большинства) такая способность является лишь в некоторых человеческих популяциях. Одна из них — это европейцы (и их потомки — белые американцы, канадцы, австралийцы, буры и т. д.), другая — коренные жители запада Африки. В обоих случаях эту способность им обеспечивает мутантная версия одного и того же регуляторного участка ДНК, управляющего активностью гена лактазы (фермента, расщепляющего молочный сахар — лактозу). «Нормальная» версия этого участка (имеющаяся практически у всех диких млекопитающих, а также у большинства представителей других человеческих популяций) постепенно снижает синтез лактазы по мере взросления организма и уже к подростковому возрасту сводит его почти к нулю. Мутантная же версия ничего подобного не делает, предоставляя гену производить свой фермент до конца жизни обладателя.

Унаследовали ли европейцы и западноафриканцы эту особенность от общего предка? Если да, то нужно будет признать либо что она была характерна для всего древнего человечества, но предки большинства народов ее потеряли (что было бы странно) — либо что европейская популяция разделилась с западноафриканской позже всех остальных, включая даже население других регионов Африки (что и вовсе противоречит всему, что мы знаем о расселении человечества по миру и происхождении разных рас). Но прямое сравнение генетических текстов европейских и африканских «молочных братьев» показывает: мутантный локус-то у них один, а вот сами мутации разные, затрагивающие разные нуклеотиды. Общего между ними только то, что в обоих случаях этот участок оказывается неработоспособным. Признак, выглядевший общим на фенотипическом и даже «макрогенетическом» уровне, на уровне молекулярном оказался возникшим независимо.

Но это был безусловно адаптивный признак (способность усваивать цельное молоко во взрослом возрасте становится весьма полезной после того, как народ, к которому принадлежит обладатель данной способности, освоит скотоводство). Вернемся к тому, что может дать выявление и анализ нейтральных мутаций.

Прежде всего, на молекулярном уровне есть возможность работать с заведомо нейтральными мутациями, не беспокоясь о доказательствах их нейтральности: как мы уже говорили, синонимичные мутации (а также мутации в псевдогенах и некоторые другие) в принципе не имеют фенотипического проявления и потому не могут быть объектом естественного отбора. Это уже само по себе резко облегчает работу исследователя и одновременно повышает достоверность выводов, к которым он приходит. Столь же резко увеличивается и общая надежность результатов. В самом деле, какой-то единичный нейтральный признак может возникнуть независимо у двух видов — вероятность этого хоть и невелика, но заметно отличается от нуля. Это справедливо и для единичных нейтральных мутаций. Но когда у сравниваемых форм совпадают десятки нейтральных нуклеотидных замен, их независимое возникновение уже требует чуда.

Рассматривая большое количество нейтральных мутаций, можно с уверенностью сказать, какие из них появились раньше, а какие — позже. Допустим, мы взяли много образцов ДНК (неважно, принадлежат ли эти образцы разным штаммам вирусов, разным видам ящериц или разным племенам людей) и попарно сравниваем какой-то достаточно большой участок в них. Довольно быстро мы заметим, что «разночтения», которыми образцы отличаются друг от друга, не вполне независимы: некоторые варианты встречаются только в сочетании с другими, более распространенными. Скажем, часть образцов имеет под номером 48 нуклеотид Т, а другая — нуклеотид Ц. В номере 27 тоже есть разночтения: у тех, у кого на 48-м месте стоит Ц, на 27-м может быть А, а может быть Г. А вот если на 48-м месте стоит Т, то на 27-м может быть только Г. Скорее всего, это означает, что мутация в 48-м нуклеотиде произошла раньше. Она разделила исходно единый генный текст на два варианта: Т-версию и Ц-версию. А уже позже у кого-то из обладателей Ц-версии мутировал 27-й нуклеотид. Причем, если все это так и было, это означает, что на 27-м месте исходно стоял Г, а А — это как раз результат мутации. Конечно, в принципе одинаковые нуклеотиды на одной и той же позиции могут быть результатом двух независимых одинаковых мутаций. Однако, как уже говорилось, вероятность этого стремительно уменьшается с ростом числа таких совпадений. Специальные компьютерные программы, сравнивая попарно большие нуклеотидные последовательности (иногда целые геномы), строят наиболее вероятную (требующую наименьшего числа независимых случайных событий) схему родства между ними. Результатом становится дендрограмма — генеалогическое древо сравниваемых нуклеотидных последовательностей, наглядно показывающее, в каком порядке шло их разделение.

Такой анализ нуклеотидных последовательностей стал основой молекулярной филогенетики — нового направления в науке, о котором нам еще предстоит поговорить подробнее. В последние десятилетия молекулярная филогенетика совершила настоящую революцию в систематике и эволюционной истории многих групп живых организмов самых разных уровней — от царств до отдельных видов. Попутно она разрешила целый ряд старых споров, прочно утвердив одни теории и опрокинув другие. Здесь же мы пока скажем, что наиболее надежные данные такого рода получаются при сравнении генов, которые имеются и успешно работают у всех сравниваемых групп — и, следовательно, «разночтения» в которых можно считать нейтральными или близкими к нейтральным.

Наконец, анализ нейтральных мутаций позволяет установить не только в каком порядке разделялись эволюционные линии, но и когда (хотя бы примерно) это происходило. В самом деле, если те или иные замены нейтральны, то вероятность их фиксации в геноме (то есть вытеснения ими прежней нормы за счет случайных колебаний частоты) не зависит от направления и темпов эволюции вида. Тогда число нейтральных «разночтений» в геномах двух видов (неважно, близких или далеких друг от друга эволюционно) должно зависеть только от времени, в течение которого они эволюционируют раздельно. Иными словами, такие замены можно использовать как «молекулярные часы», определяя по их числу время, когда жил последний общий предок любых сравниваемых видов.

Правда, чтобы перевести число нуклеотидных замен в единицы времени (например, миллионы лет), «молекулярные часы» надо прокалибровать — привязать несколько узловых точек к каким-то хорошо известным из палеонтологической летописи датам или/и оценить темпы фиксации нейтральных мутаций. Для каждой большой группы эту калибровку приходится проводить отдельно, поскольку скорость фиксации мутаций у них различна. Так, например, у грызунов это происходит в 2–4 раза чаще, чем у копытных, и в 4–8 раз чаще, чем у обезьян[119]. Но если такая калибровка выполнена добросовестно, «часам» можно доверять: вероятность каждой конкретной мутации постоянна, события независимые, а случайные отклонения на больших отрезках времени усредняются.

Здесь нужно сделать одну важную оговорку. Иногда в литературе (не только научно-популярной, но и профессиональной) можно встретить утверждение, что «молекулярные часы» позволяют количественно оценить эволюционный путь той или иной группы. На самом деле связь этих двух процессов — эволюционных изменений и накопления нейтральных мутаций — мягко говоря, неоднозначна (если вообще есть). Та же гаттерия (см. главу «Стабилизирующий отбор: марш на месте» и примечание к предыдущему абзацу), как мы помним, будучи абсолютным рекордсменом среди позвоночных по темпам фиксации нейтральных мутаций, одновременно являет собой один из самых крайних примеров «остановившейся эволюции». То есть закрепление в геноме нейтральных мутаций и собственно эволюция — это независимые друг от друга процессы (или, по крайней мере, они могут быть независимыми). Так что называть первый из них «недарвиновской эволюцией», как это сделали Кинг и Джукс (а вслед за ними за полвека повторили многие другие авторы), неоправданно уже хотя бы потому, что он вообще не является эволюцией.

Нейтралистский подход, дополненный методами современной молекулярной биологии (прежде всего технологией секвенирования — чтения нуклеотидных последовательностей), принес и немало других ценных плодов. Например, сегодня биоинформатики, собрав данные по внутривидовому разнообразию «текстов» определенного гена и сопоставив число синонимичных и несинонимичных замен в них, могут сказать, подвергался ли этот ген в последнее время отбору и если да, то какому именно — движущему или стабилизирующему. Но подробный рассказ об этих достижениях выходит далеко за пределы темы этой главы — да и этой книги.

Возвращаясь же к сюжету о нейтрализме как «последней альтернативе» дарвинизму, мы должны заметить: при всей скудости теоретического содержания нейтрализм оказался весьма плодотворным в качестве исследовательской программы и инструмента для вполне конкретных, содержательных и востребованных исследований. Это принесло теории Кимуры вполне заслуженную популярность, а самому Кимуре — репутацию одного из самых выдающихся эволюционных биологов второй половины ХХ века. Однако, как и мутационизм де Фриза, нейтрализм из «альтернативы» быстро превратился в важный специальный раздел современной эволюционной теории.

Глава 8. «Кто не верит в СТЭ — тот креационист!»

Этот бодрый слоган, довольно популярный сегодня среди американских молодых биологов, вероятно, вызовет удивление у читателей этой книги — даже если кому-то из них прежде не доводилось слышать об альтернативах дарвинизму. Разумеется, с точки зрения и элементарной логики, и истории науки он абсолютно несостоятелен: недарвиновские эволюционные теории не только логически возможны, но и реально существовали и в некоторые периоды пользовались немалым успехом. Мы ознакомились здесь с четырьмя из них, но на самом деле их было невероятно много — по меткому замечанию современного российского историка науки Алексея Куприянова, список одних лишь их названий своей нескончаемостью напоминает знаменитый «Перечень кораблей» из гомеровской «Илиады».

Тем удивительнее, что в качестве описания сегодняшней ситуации тот же самый категоричный слоган почти не грешит против истины. О креационизме мы еще будем говорить подробно, пока же только отметим, что все версии и разновидности этой «альтернативы дарвинизму» лежат заведомо вне той области деятельности, которую принято называть наукой. В пределах же научного подхода соперников у дарвинизма сегодня и впрямь фактически не осталось. Как уже говорилось, новых эволюционных теорий в ХХ веке почти не появлялось — но это была только одна сторона дела. Другая заключалась в том, что ни одна из «старых», выдвинутых в предыдущем столетии теорий не получила сколько-нибудь заметного развития. Разве что от «гетерогенеза» Кёлликера можно протянуть линию через концепции Коржинского и де Фриза к современным представлениям о мутациях (см. главу 6) — но чем дальше по этой линии продвигались взгляды ученых на наследственные изменения, тем меньше оставалось в них «альтернативности». Сторонники же иных теорий десятилетие за десятилетием занимались лишь поиском и коллекционированием фактов, которые должны были бы доказать существование постулируемых ими феноменов (наследования приобретенных признаков, непосредственного влияния ландшафта на облик организмов, внутренних программ будущей эволюции, «эволюционной инерции» и «эволюционного старения» и т. п.) или хотя бы недостаточность дарвиновских факторов. Ничего хотя бы сопоставимого со СТЭ — теорией, логично и убедительно увязывающей дарвиновские идеи с важнейшими открытиями биологии ХХ века, — сторонникам какой-либо из альтернативных эволюционных теорий создать так и не удалось. Более того: сама подобная задача была осознана и сформулирована разве что сторонниками номогенеза — но и им, как мы уже знаем, не удалось даже сколько-нибудь приблизиться к ее решению. Не удивительно, что эти теории неуклонно теряли свою привлекательность в глазах следующих поколений ученых — особенно на фоне изощренных и весьма плодотворных моделей СТЭ. Желающих потратить свою единственную жизнь на поиск чего-то, что уже сто лет безуспешно ищут, находилось немного.

Тем не менее и сегодня, после схода со сцены всех внятных теоретических альтернатив дарвинизму, существуют (и появляются в каждом новом поколении) ученые, пытающиеся его опровергнуть или хотя бы доказать его недостаточность. При этом современные антидарвинисты (если не считать ламаркистов, о которых мы уже сказали), критикуя нелюбезную им теорию, чаще всего не выдвигают в противовес ей никакой другой. Их претензии к дарвинизму (или конкретно к СТЭ) обычно сводятся к тому, что эта теория не учитывает того-то и того-то или не объясняет такие-то и такие-то факты и эмпирические закономерности.

Некоторые из этих претензий можно признать в определенной мере справедливыми. Мы уже говорили (см. главу 2) о том, что, например, в современной эволюционной теории отсутствует внятный анализ такого важнейшего эволюционного феномена, как симбиогенез, и нет даже понятий и категорий, пригодных для такого анализа. То же самое можно сказать и о некоторых других важных эволюционных проблемах. Например, безусловно признавая существование и широкую распространенность горизонтального переноса генов[120], современная теория опять-таки не имеет ясной и четкой трактовки роли этого явления в эволюции. Нельзя, однако, не заметить, что антидарвинисты часто не ограничиваются указанием на подобные теоретические пробелы, а непостижимым образом делают из них выводы типа «раз существует горизонтальный перенос генов, значит, изменчивость далеко не всегда случайна». Пояснения, каким образом из одного следует другое, в этих работах обычно отсутствуют. Зато в один ряд с этими явлениями (действительно представляющими собой серьезную проблему для современной эволюционной теории и определенный вызов ей) часто ставятся вообще все факты, о которых не написано черным по белому в «Происхождении видов» или хотя бы в сборнике «Эволюция: современный синтез»[121]. Венчают эту кучу-малу обычно призывы «отказаться от слепого следования дарвинистским догмам», отбросить «устаревшую» СТЭ и вообще смотреть на эволюцию шире, не отвергая априори никакие возможности.

Подобные призывы (как и складывающийся у читателя образ их авторов — честных ученых, не желающих следовать старым догмам и закрывать глаза на нестыковки) выглядят очень привлекательно. Единственный их недостаток — они абсолютно неосуществимы. По крайней мере, в рамках науки.

Призыв «ничего не отвергать априори» и «рассматривать любые возможности» при всей своей риторической выигрышности фактически равносилен отказу от уже достигнутого знания. Последовательное проведение его в жизнь означает, что нам следует всерьез рассматривать проекты вечного двигателя, идею неизменности видов, флогистонную теорию горения и геоцентрическую модель Вселенной. А также все прочие теории, гипотезы и догадки, когда-либо выдвигавшиеся в истории человеческой мысли — в частности, все те десятки или сотни заслуженно забытых эволюционных теорий, о которых шла речь в первом абзаце этой подглавки.

Что же касается призыва к смене преобладающих взглядов на эволюцию, то история науки знает немало революций, в ходе которых старые, заслуженные, господствовавшие в своих областях на протяжении многих десятилетий, а то и веков теории низвергались со своих пьедесталов. Но в этой череде драматических событий нет ни одного случая, когда от господствующей теории отказывались «просто так» — потому что она не объясняет или недостаточно учитывает те или иные факты. Такие перевороты всегда следуют старому лозунгу «Король умер — да здравствует король!»: отказ от доминирующей теории возможен только в пользу какой-то другой. Причем эта другая должна объяснять факты (как минимум — те, что не вписывались в старую теорию, а в идеале — все, которые старая теория объясняла, плюс хотя бы часть тех, которые она не объясняла) лучше, чем это делала ее предшественница. Пока такая теория не выдвинута, любые сетования на изъяны господствующей теории остаются сотрясением воздуха. Можно пытаться убедить научное сообщество сменить одну теорию на другую, но бессмысленно надеяться, что оно променяет имеющуюся теорию на ничто. И это — проявление не консерватизма или зашоренности, а элементарного здравого смысла: теория, объясняющая и предсказывающая хоть что-то, всегда лучше красивых общих слов, не объясняющих и не предсказывающих ничего.

Теории же, которая объясняла бы что-то лучше дарвиновской, у критиков дарвинизма нет[122]. Собственно говоря, у них нет вообще никакой теории. Старые, унаследованные от XIX века теории остались в том же архаичном, неразработанном состоянии, на котором прервалось их развитие много десятилетий назад — подобно бутону, который засох, так и не успев распуститься. И если, как мы видели в главе 4, для центрального постулата ламаркизма — наследования приобретенных признаков — время от времени пытаются найти какие-то «современные» механизмы, то прочие альтернативы дарвинизму и сегодня обсуждаются (если и когда вообще обсуждаются) в терминах вековой — полуторавековой давности. (Впрочем, те оппоненты дарвинизма, о которых идет речь в этой главе, обычно и не спешат становиться под знамена той или иной конкретной теории, упоминая их обычно лишь как примеры того, что «не верить в СТЭ» можно и не будучи креационистом.) А новые теории, как уже говорилось, не появляются давно.

Вопрос о том, почему некоторые ученые готовы отказаться от имеющейся теории даже в отсутствие внятной альтернативы, интересен и содержателен, но относится скорее к области психологии, чем к теме данной книги. Позволю себе только одно замечание, дабы у читателя не создалось впечатление какого-то повального бегства ученых от СТЭ или вообще от дарвинизма. Во-первых, наука, даже академическая, — сегодня профессия массовая, и среди профессиональных ученых можно найти людей любого психологического склада и носителей любых, самых экзотических мировоззрений. Во-вторых, значительная часть, если не большинство, современных антидарвинистов из числа ученых — не биологи (в лучшем случае — историки биологии). А профессиональные интересы антидарвинистов-биологов обычно не связаны непосредственно с эволюционными эффектами, — эволюционное теоретизирование для таких авторов является если не хобби, то, по крайней мере, экскурсом в малознакомую им область. (Современная наука не только массова, но и чрезвычайно специализирована, и от высококлассного специалиста по внутриклеточным мембранным структурам или по биохимии и биофизике белков, обеспечивающих мышечное сокращение, нельзя требовать профессионального знакомства с эволюционной проблематикой.) Что же до сообщества ученых, занимающихся именно проблемами и механизмами эволюции, то в нем скорее преобладает мнение, вынесенное в название этой главы.

Гораздо интереснее другой вопрос: а почему, собственно, так давно не появляется принципиально новых эволюционных теорий? Если на протяжении многих десятилетий устойчиво существует круг людей, не удовлетворенных (неважно, по каким причинам) существующей теорией — почему же никто из них не предложит ничего содержательно нового? Почему они ограничиваются либо перелицовкой теорий позапрошлого века, либо вообще только критикой господствующих взглядов?

Конечно, ответ на этот вопрос тоже выходит за пределы темы данной книги и к тому же может быть только предположительным. И все же я позволю себе высказать некоторые соображения о возможных причинах такого положения вещей.

Разумеется, определенную роль играет многократно возросший объем знаний — что делает неизбежной все более узкую специализацию ученых. Вспомним: перу Дарвина помимо «Происхождения видов» принадлежат книги по геологическому строению некоторых конкретных регионов, систематике усоногих раков и орхидей, поведению человекообразных обезьян, экологической роли земляных червей, движениям растений… И каждая из этих книг включает не только обзор имеющихся сведений, но и результаты собственных исследований автора, выполненных на передовом для того времени уровне. Причем в эпоху Дарвина подобная разносторонность была в порядке вещей. Конечно, и тогда не всякий натуралист хотел и был способен профессионально заниматься столь разнородными предметами — но разбираться в них, быть в курсе новейших исследований во всех этих областях и понимать, как эти исследования соотносятся с ранее существовавшими представлениями, тогда считалось само собой разумеющимся для всякого, кто серьезно работает в «естественной истории». Сейчас это почти невозможно даже для очень эрудированных ученых — слишком велик объем как уже накопленных наукой знаний, так и постоянно поступающей новой информации. Безусловно, это сильно затрудняет создание новых «больших» теорий, претендующих на интерпретацию столь многостороннего и всеобъемлющего явления, как биологическая эволюция. Недаром крупнейшие научные теории ХХ века — как в биологии, так и в других естественных науках — создавались, как правило, усилиями многих (порой многих десятков) ученых, часто работавших в разных городах и странах.

Думается, однако, что для полного понимания произошедших изменений наш вопрос надо перевернуть: почему во второй половине XIX — начале XX века урожай этих теорий был столь обильным?

Нетрудно видеть, что практически все они отличались очень слабой (по нашим сегодняшним меркам) связью с фактическими данными. Хотя авторы практически каждой из таких теорий приводили те или иные факты, подтверждающие (по их мнению) сформулированные ими «законы» и «принципы», эти примеры, с одной стороны, почти всегда можно было истолковать иным образом, а с другой — найти сколько угодно примеров противоположных. О ничего не доказывающих «фактических доказательствах» наследования приобретенных признаков мы уже говорили (см. главу «Август Вейсман против векового опыта человечества»). А вот другой пример: в качестве аргумента в пользу автогенеза (эволюции под действием чисто внутренних причин) или ортогенеза (направленной эволюции) часто приводился широко известный «закон инерции» австрийского палеонтолога Отенио Абеля: изменение какой-либо структуры, органа или общих характеристик организма (например, размеров тела), раз начавшись, неуклонно идет в том же направлении независимо от того, адаптивны или не адаптивны дальнейшие шаги по этому пути. Классическими примерами действия этого «закона» считаются редукция пальцев у непарнокопытных (как известно, у современных лошадей на каждой конечности осталось только по одному пальцу) или огромные рога вымершего оленя мегацероса. Но с одной стороны — откуда известно, что эти признаки не-адаптивны, что в своем развитии они проскочили некий «оптимальный» уровень? Сравнить скорость и маневренность современных лошадей с аналогичными характеристиками их многопалых предков мы не можем. Если посмотреть на современных непарнокопытных, у которых редукция пальцев менее выражена или отсутствует вовсе — носорогов и тапиров, — то по своим беговым возможностям лошади, мягко говоря, не уступают им. Что же до оленьих рогов, то в главе 3 мы уже обсуждали, каким образом чисто дарвиновские механизмы могут приводить к развитию подобных «излишеств». С другой же стороны, можно привести сколько угодно примеров того, как в одних и тех же группах и даже в одних и тех же эволюционных линиях направление развития одних и тех же признаков менялось на прямо противоположное. Можно вспомнить, например, эволюцию нелетающих птиц, изменение размера тела у хоботных (при общей тенденции к увеличению размеров эта группа то и дело порождала карликовые формы). Как мы увидим в главах 21 и 22, даже такой хрестоматийный пример «эволюции в определенном направлении», как изменение размеров мозга в ряду предков человека, при внимательном рассмотрении оказывается не столь однозначным.

Иными словами, большинство эволюционных теорий XIX века отличалось тем, что они не пытались объяснить всю совокупность известных фактов (или хотя бы какой-то группы фактов, выделенной на основании ясного и строго определяемого признака), а лишь выбирали из нее те отдельные факты, которые хорошо иллюстрировали основную идею теории[123]. Впрочем, еще важнее было то, что по сути дела эти теории ничего не объясняли. Ну, допустим, мы вслед за сторонниками автогенеза примем, что эволюция (по крайней мере на над-видовом уровне) идет в основном под действием «внутренних факторов». А что это за «факторы», какова их физическая природа, посредством каких механизмов они определяют направление эволюции? Предположим, мы согласимся с Кёлликером, что среди потомства какой-нибудь медузы один зародыш может вдруг начать развиваться по совсем другому сценарию и в результате вырастет в морскую звезду или морского ежа. Но что такое должно случиться с этим зародышем, чтобы ход его развития изменился столь резко — в то время как его родные братья и сестры, порожденные теми же родительскими особями, разовьются в обычных медуз? И чем определяется, что он разовьется именно в иглокожее, а не в какую-то совсем иную форму? На подобные вопросы эволюционные теории XIX века либо не отвечали вовсе, либо ссылались на некие «особые законы развития, господствующие над всей природой». Понятно, что никаких проверяемых выводов из такого рода теорий сделать невозможно[124].

Назовем, наконец, вещи своими именами: эти построения не были научными теориями в современном понимании. По сути дела это были натурфилософские учения, а их обилие и немалая популярность в научном сообществе отражали переходную природу той области знания, которую принято было называть тогда «естественной историей». Мы привыкли считать, что обособление науки от донаучных форм познания (прежде всего от философии и схоластики) происходило в конце XVI — начале XVII вв. и получило свое завершение в осознанном и явном изложении научного метода в трудах Фрэнсиса Бэкона. На самом деле в разных областях науки это обособление происходило не одновременно и порой занимало длительное время. «Естественная история» в XIX веке как раз и пребывала в таком промежуточном состоянии, постепенно избавляясь от наследия натурфилософии и превращаясь в «чистое» естествознание[125]. И хотя решительный поворот в сторону научного метода был сделан еще в первой половине века, традиция натурфилософского мышления была еще очень сильна — особенно там, где возможности прямого экспериментального исследования были весьма ограничены или отсутствовали вовсе. Именно такой областью в ту пору были эволюционные представления — особенно в той части, которая относилась к механизмам эволюции.

Уже в первые годы ХХ века успехи новой, экспериментальной биологии с одной стороны и широкое распространение в научной среде философии позитивизма (прямо требовавшей очистить науку от всех пережитков натурфилософии) — с другой радикально изменили ситуацию. Теперь уже заменять конкретные объяснительные модели отсылками к туманным абстракциям стало неприличным даже при обсуждении вопросов, недоступных для экспериментального исследования. Впрочем, и сама разработка таких вопросов стала восприниматься с подозрением: согласно позитивистской философии они вообще не относились к областинауки.

Понятно, что в таком подходе таились свои ловушки, и некоторым областям науки впоследствии пришлось дорого заплатить за чрезмерное увлечение им[126]. Помимо всего прочего, это стало одной из причин тяжелого кризиса эволюционизма в 1900-х — 1920-х годах — энтузиасты «новой биологии» сочли слишком натурфилософскими и недостаточно научными все эволюционные теории XIX века, включая и классический дарвинизм. Но так или иначе кризисы в конце концов были преодолены, чересчур жесткие и прямолинейные критерии «научности» заменены более глубокими и изощренными — а вот натурфилософия так и осталась за пределами науки. Сегодня построения, столь слабо подкрепленные фактами и не позволяющие сделать какие-либо проверяемые выводы, никто просто не будет рассматривать как научные теории[127]. Собственно говоря, подобные рассуждения создаются и публикуются и в наши дни (правда, в основном авторами, чей род занятий далек от биологии[128]), но уже не воспринимаются как часть научного дискурса. Профессионалы их не обсуждают, и даже те биологи, которых категорически не удовлетворяет современная эволюционная теория, не позволяют себе прибегать к подобным натурфилософским построениям.

В поисках метадарвинизма

Разумеется, все сказанное не означает, что теоретическое описание эволюции вечно будет возможно только в рамках дарвинизма. Одно из принципиальных отличий научных теорий от доктрин иной природы (например, от религиозных вероучений) состоит как раз в том, что ни у какой научной теории нет гарантии вечности. Любая, даже самая развитая, успешная и заслуженная из них может быть в любой момент свергнута со своего трона — если упрется в неразрешимые проблемы и если при этом появится другая теория, способная эти проблемы решить. Как известно, так произошло около ста лет назад с механикой Ньютона, почти четверть тысячелетия безраздельно царившей в физике и считавшейся образцом для любых естественнонаучных теорий.

Правда, тот же пример показывает, что столь заслуженные теории редко отбрасываются полностью — ведь огромный массив ранее установленных фактов, соответствующих старой теории, никуда не девается, и его нужно как-то объяснить. Поэтому наилучшим исходом считается вхождение старой теории в новую на правах частного случая. Бывает и так, что в науке длительное время сосуществуют две теории, относящиеся к одной области, но описывающие разные аспекты ее. Даже если при этом они выглядят несовместимыми, нередко в конце концов выясняется, что они не противоречат друг другу и могут быть сведены в единую концепцию. Хрестоматийным примером такого рода является соперничество корпускулярной и волновой теорий света (длившееся более двух столетий), а в истории биологии — противостояние фагоцитарной теории иммунитета Ильи Мечникова и гуморальной теории Пауля Эрлиха.

После всего, что было сказано выше, вторая возможность выглядит совершенно неактуальной: если сегодня у нас нет ни одной внятно сформулированной теории биологической эволюции, кроме различных версий дарвинизма, — какая же концепция могла бы соперничать с ним или оказаться взаимо-дополнительной по отношению к нему? И в самом деле, в современной эволюционной литературе мы таких концепций не найдем. Однако уже известный нам Георгий Любарский, например, считает, что такая теория могла бы быть создана на основе идей Иоганна Вольфганга Гёте. Как известно, великий немецкий поэт был также выдающимся естествоиспытателем-натуралистом и горячим сторонником эволюционных взглядов. Однако его интересовали не механизмы эволюции, а закономерности преобразования форм живых организмов. В частности, именно Гёте предложил чисто топологические преобразования («сжатия» и «расширения»), позволявшие выводить одни растительные формы из других. Так, например, с этой точки зрения, цветок — это предельно сжатый по продольной оси побег, а его части (лепестки, тычинки, пестики) — различным образом преобразованные листья этого побега.

Морфология Гёте (кстати, именно он ввел в биологию сам термин «морфология») была весьма популярна в начале — середине XIX века, однако позднее интерес к ней сильно упал — отчасти из-за увлечения историческим подходом, охватившего натуралистов после выхода «Происхождения видов», и особенно — после «Общей морфологии» Геккеля[129]. Другой причиной того, что подход Гёте вышел из моды, была невозможность отличать плодотворные реконструкции такого рода от ошибочных. По сути, после смерти Гёте развитие этого подхода прекратилось, и со временем он был настолько забыт, что немногочисленные авторы, пытавшиеся исследовать эту проблему, не опирались на работы Гёте, а разрабатывали собственную систему терминов и понятий. Между тем, по мнению Любарского, переформулировка идей Гёте на языке современной биологии и их дальнейшая разработка вполне могли бы привести к созданию теории, способной описать те аспекты эволюции, которые остаются «невидимыми» для любых версий дарвинизма, — и тем самым дать (вместе с существующей эволюционной теорией) целостное описание эволюции.

На мой взгляд, это возвращение к той программе, которую в свое время пытался осуществить Любищев и вслед за ним — Мейен (см. главу 5). В основе этой программы лежит явное или неявное предположение, что формы живых организмов и их отдельных частей имеют собственные законы изменения, которые могут быть использованы для выполнения тех или иных функций, но определяются не ими[130]. Однако то, что в разных группах сходные структуры (раковины, листья, всякого рода ветвящиеся структуры — от побегов до рогов и т. д.) образуют сходные ряды форм, может быть следствием совсем других причин. Одно вероятное объяснение (некоторые возможные в принципе формы или возможные переходы между ними реально не наблюдаются потому, что схемы развития, приводящие к ним, на каком-то этапе оказываются несовместимыми с жизнью зародыша) мы уже упоминали в главе 5. Но можно предложить и другие объяснения.

Давайте вспомним, что любой орган или структура (равно как и организм в целом) возникает в результате той или иной согласованной активности клеток: размножения, миграции, дифференциации, синтеза и выделения каких-то веществ, в некоторых случаях — массовой гибели, а часто — сочетания некоторых из названных процессов или даже всех их сразу. Все эти процессы регулируются разного рода химическими сигналами, выделяемыми клетками же — как «рядовыми» участниками процесса, так и, прежде всего, теми, которые входят в состав небольших особых участков ткани развивающегося зародыша или зачатка, — так называемых организаторов. Все те причудливые формы, которые мы видим в живой природе, получаются в результате того, что в каждой точке развивающейся ткани в каждый момент времени имелось определенное соотношение концентраций этих сигналов, побуждавших находящиеся там клетки вести себя так или иначе: делиться или мигрировать, превращаться в зрелые клетки определенной ткани или выделять кристаллики углекислого кальция, убивать себя или самим начинать выделять управляющие сигналы. Несколько упрощая, можно сказать, что всякая морфология есть застывший онтогенез[131].

Если так, то «собственные законы биологических форм» и их преобразований могут возникать как побочный эффект сходства механизмов, регулирующих рост и развитие тканей. Простейший пример: в отсутствие препятствий любой химический сигнал, испускаемый клеткой или компактной группой клеток, будет распространяться во все стороны одинаково. Если, скажем, он действует по принципу «все или ничего» (то есть при концентрации ниже определенного порога не оказывает действия вовсе, если же порог достигнут, дальнейший рост концентрации сигнала уже не усиливает его эффект), область, где проявляется его действие, будет иметь форму шара или (если ткань, способная воспринять сигнал, образует тонкий слой) круга. Стоит ли удивляться, что круги, кольца и сферы встречаются в телах живых организмов неизмеримо чаще, чем, скажем, квадраты и кубы?

С этой точки зрения вполне можно представить, что сходство форм, возникающих у самых разных организмов в разных по своей природе и предназначению структурах (например, оленьих рогов и побегов некоторых растений), отражает просто ограниченность набора тех управляющих команд, которые организующие центры могут подать клеткам. (При этом химическая природа сигналов может быть совершенно разной — важен только их «смысл», то есть те действия, к которым они побуждают клетки в данном организме, да еще исходное взаимное расположение источника сигнала и его адресатов.) Понятно и то, почему эти формы часто выстраиваются в параллельные ряды: преобразовать форму можно только путем изменения распределения сигналов — и понятно, что сходные схемы легче всего и преобразуются сходным образом. Скажем, если рядом с нашим гипотетическим источником сигналов, формирующим круг, поставить другой такой же, получится фигура, напоминающая восьмерку, — независимо от того, у какого существа это происходит, какова химическая природа сигнала и чем именно отличаются эти круги (то есть чем отличается ткань, воспринявшая сигнал, от ткани, не воспринявшей его).

Разумеется, в таком виде эти объяснения столь же умозрительны, как и ссылки на «законы формы». Однако в принципе они могут быть проверены по мере выяснения клеточно-молекулярных механизмов формирования тех или иных структур у разных организмов. Если они верны, то за сходными структурами всякий раз будут обнаруживаться сходные паттерны поведения клеток — даже если и управляющие сигналы, и принимающие их клеточные рецепторы химически не имеют ничего общего между собой (и, следовательно, не могли быть унаследованы от общего предка). Если же выяснится, что у двух далеких друг от друга групп организмов клетки в процессе развития ведут себя совершенно по-разному, а итоговые структуры получаются удивительно похожими (да еще и образуют параллельные ряды у родственных видов) — это будет доводом в пользу существования «собственных законов формы» и необходимости создания отдельной теории, которая бы их описывала.

Поскольку пока такая проверка не проведена (а также в силу того, что теория, с достаточной степенью формализации описывающая закономерности преобразования живых форм и ограничения этих преобразований, была бы интересна и полезна в любом случае — независимо от того, какова природа описываемых ею закономерностей), сбрасывать со счетов возможность создания дополнительной к дарвинизму теории на основе подхода Гёте мы не можем. Вполне вероятно, что есть и еще какие-то ниши для таких дополнительных теорий — но пока что в современной науке не видно даже тех направлений, в рамках которых они могли бы появиться. Что же до проблемы преобразования форм, то есть надежда, что ею рано или поздно займется одно из самых модных сейчас направлений — эволюционная биология развития (более известная как «эводево»), о котором мы немного поговорим в главе 13. Либо оно решит эту проблему — либо убедится в ее принципиальной несводимости к клеточно-молекулярным механизмам. В любом случае нас ждет много интересного.

Ну а что насчет первого варианта — появления более общей теории эволюции, в которую дарвинизм вошел бы как интересный частный случай?

В ряде источников можно прочесть, что это не только вполне возможно, но и происходит прямо сейчас. Имеется в виду тот самый «глобальный эволюционизм», который мы уже упоминали в главе «Навязчивая идея». Напомним, что это направление мысли претендует на создание некой общей теории эволюционных процессов — в которой теории эволюции на основе естественного отбора как раз и отведена роль «интересного частного случая». Настолько интересного, что у этого направления мысли есть и другое название — «универсальный дарвинизм», — как бы подчеркивающее, что данный частный случай занимает в ней центральное место и даже в какой-то мере служит образцом.

Здесь я должен оговориться, что все, что я скажу дальше об этом направлении, выражает лишь мое личное мнение. Безусловно, субъективное и, возможно, недостаточно компетентное — но уж, что называется, какое есть. Так вот, на мой взгляд, ждать от этого направления чего-то, что действительно заслуживало бы имени научной теории (а не просто очередной натурфилософской спекуляции), напрасно. Потому что вряд ли можно создать содержательную и непротиворечивую теорию, относящуюся к группе совершенно разнородных явлений, объединенных только тем, что их традиционно называют словом «эволюция». Это примерно то же самое, что пытаться создать «общую теорию ключей», частными случаями которой будут водный источник, изделие для отпирания замков, инструмент для завинчивания и отвинчивания гаек, замыкатель электрического контакта и принцип шифрования. Или «общую теорию ядер», равно относящуюся к атомному ядру, ядру клетки, ядру Земли, шарообразному пушечному снаряду и содержимому ореха.

Чтобы не быть голословным, приведу только один пример. В числе разных «эволюций», подлежащих описанию в рамках единой теории, практически всегда называется эволюция звезд. Но процесс, носящий это название, направлен (имеет начало и конец), детерминирован (полностью определяется исходными параметрами звезды — прежде всего массой), универсален для всех звезд определенного класса и может быть нарушен только каким-то внешним форс-мажорным вмешательством — которое при этом приводит не к изменению траектории «эволюции», а к разрушению объекта. Наконец, сами «эволюционные» изменения происходят не в ряду поколений подобных друг другу объектов, а с конкретным объектом, сохраняющим свою индивидуальность на протяжении всего процесса. Нетрудно видеть, что в биологии такими свойствами обладает не эволюционное, а индивидуальное развитие — так что если уж уподоблять «эволюцию звезд» какому-то биологическому процессу, то не эволюции (видов, групп или сообществ), а онтогенезу. Конечно, слово — это всего лишь слово, и астрофизики вполне были вправе назвать изменения, происходящие со звездами, эволюцией. Но вот искать какие-то общие закономерности у процессов, объединенных только случайным совпадением названий, вряд ли плодотворно.

Сказанное, впрочем, не означает, что любые попытки обобщения дарвиновской модели эволюции на более широкий круг явлений заведомо порочны. Но этот «более широкий круг» нужно сначала определить на основании чего-то более объективного, чем просто случайное совпадение слов, которыми эти явления обозначаются. В главе 16 мы будем говорить о том, чем сходны и чем несходны эволюция живых организмов и эволюция языков. Если бы кому-то удалось построить теорию, описывающую механизм той и другой с единых позиций, такая теория, безусловно, стала бы более общей по отношению к теории биологической эволюции.

Многих этологов, бравшихся интерпретировать поведение людей с точки зрения этологии, сбивало с толку удивительное сходство некоторых особенностей этого поведения с врожденными формами поведения животных. Это создавало соблазн трактовать эти черты человеческого поведения тоже как врожденные — хотя и не столь жестко предопределенные генетически, как у некоторых других видов. Но если допустить, что букет цветов, подносимый кавалером даме, имеет ту же генетико-физиологическую подоплеку, что и сверток паутины, который паук или хищный комар-толкунчик презентует своей самке, еще можно, то поверить во врожденный характер языковых средств усиления выразительности[132] как-то трудно. Между тем эволюция этих средств демонстрирует удивительное сходство с эволюцией морфологических сигнальных признаков (в частности, половых релизеров — см. главу 3) — хотя последние весьма жестко определяются генетически, и их эволюция управляется отбором (в данном случае — половым). И это не единственный (хотя, возможно, самый простой) пример параллелизма биологической и культурной эволюции. Что наводит на мысль о том, что эти процессы могут описываться сходными моделями — как, например, механические и электромагнитные колебания, имеющие совершенно разную природу, но чрезвычайно сходную динамику. Пока, однако, таких моделей никто не предложил.

А не может ли в эволюционной биологии случиться настоящей научной революции — подобной тем, что сотрясли физику в первые десятилетия ХХ века? Не появится ли в ней какая-то теория более высокого уровня, по отношению к которой дарвиновская модель окажется частным случаем, а описываемые ею эффекты получат принципиально иное, более глубокое толкование?

Разумеется, такое возможно. Но когда в начале этой главы я сказал, что научная революция может произойти в любой момент, речь шла только о логической возможности — о том, что никакое сколь угодно долгое господство той или иной теории не гарантирует ее от такого переворота. Однако научные революции, как и революции социальные, не происходят ни с того ни с сего. Они — результат и разрешение противоречий, накапливающихся десятилетиями и в определенный момент обостряющихся до кризисного состояния, когда уже не отдельные «еретики», а основная масса членов научного сообщества чувствует, что в старой системе понятий дальше жить невозможно. Так было и с революциями в физике в 1900-х — 1920-х годах, и с «дарвиновской революцией» в биологии — да и вообще со всеми «образцовыми» научными революциями.

Находится ли современная эволюционная теория в таком кризисе или накануне его? Видимо, нет — судя по тому, что даже вполне содержательные и нисколько не «безумные» (то есть не противоречащие самым основам сложившихся представлений) гипотезы не вызывают в сообществе эволюционистов того интереса, которого, на мой взгляд, заслуживают (подробнее о таких гипотезах — в главах 13 и 14). Однако это не значит, что существующая теория может ответить на любые вопросы и объяснить все явления в мире живого. В главе 11 мы рассмотрим некоторые конкретные частные проблемы, не нашедшие удовлетворительного объяснения в рамках доминирующей теории. Таких случаев не так много, как любят утверждать противники дарвинизма, и они именно не имеют объяснения (возможно, пока), а не «принципиально необъяснимы с позиций дарвинизма». Но они есть, и с моей стороны было бы нечестно не рассказать хотя бы о некоторых из них.

Но сначала нам придется сказать еще об одной категории «альтернатив» — уже не только дарвинизму, а идее биологической эволюции вообще.

Глава 9. За пределами науки. Современный креационизм

Если представление о том, что эволюцию движет в основном естественный отбор, — это все-таки теоретическая модель (пусть и убедительная, подтвержденная множеством наблюдений и экспериментов и сегодня не имеющая внятной альтернативы), то эволюцию как таковую сегодняшняя наука рассматривает уже не как идею или теорию, а как непреложный факт — несмотря на то, что некоторые эволюционные явления никому не удавалось наблюдать непосредственно (и вряд ли удастся в обозримом будущем), а наблюдение других возможно только в очень специальных условиях. Что ж, шарообразность Земли тоже перестала быть теорией и перешла в разряд фактов задолго до того, как человек смог убедиться в ней воочию. Непосредственное наблюдение (в строгом смысле этого слова) атомов невозможно в принципе: электромагнитные волны того диапазона, который воспринимается человеческим глазом, не могут отражаться от объектов столь малого размера. Однако существование атомов тоже давно перестало быть теоретическим конструктом и стало фактом.

Но если шарообразность Земли или существование атомов сегодня никто не оспаривает (по крайней мере, публично), то про эволюцию мы в последние десятилетия то и дело слышим, что «это всего лишь теория» или даже «гипотеза». В прессе и на телевидении регулярно появляются утверждения, что «эволюционная гипотеза давно опровергнута», «ни один серьезный ученый в нее не верит», «открыты новые факты, полностью опровергающие теорию эволюции» и т. п. Об интернете и говорить нечего: число сайтов, где утверждается или на полном серьезе обсуждается нечто подобное, намного превышает число серьезных научных и научно-популярных ресурсов по проблемам эволюции. В широком общественном мнении весьма популярен креационизм — отрицание не только дарвиновского механизма эволюции, но и самой эволюции как таковой.

Само слово происходит от латинского creatio — «сотворение». Однако не всякий человек, верящий в то, что мир и/или жизнь в нем сотворены, может считаться креационистом. Обычно этим словом называют представление о том, что некое разумное начало непосредственно создало все наблюдаемое ныне разнообразие живых существ. Эволюции же либо не было вовсе никакой, либо она сводилась к превращению одних видов в другие без сколько-нибудь принципиального изменения их строения и возможностей.

Правда, среди авторов подобных заявлений преобладают люди, далекие от науки или, по крайней мере, от биологии[133], — священники и религиозные проповедники, философы, публицисты и т. д., вплоть до дизайнеров и рекламщиков. Однако среди пестрой толпы противников эволюции нет-нет да и попадаются персонажи с кандидатскими и докторскими степенями и даже руководители научных учреждений. У людей, не принадлежащих к научной среде (и даже у ученых, чьи научные интересы далеки от биологии), это создает впечатление, что вопрос об эволюции все еще не решен и остается предметом научной дискуссии и что креационизм — столь же респектабельная научная концепция, как и эволюционизм.

Но может быть, так оно и есть? Может быть, креационизм в самом деле нашел достойные ответы на вызовы эволюционизма? Может быть, современная наука обнаружила некие новые факты, свидетельствующие в пользу идеи неизменности живых форм и их сотворенности разумным началом — или хотя бы против эволюционного объяснения их многообразия? Может быть, наконец, тщательный логический анализ позволяет интерпретировать в креационистском духе те факты, которые мы привыкли считать доказательствами эволюции?

Если сравнить доводы современных креационистов с научными данными по соответствующей проблематике, то впечатление сложится скорее обратное: креационизм не только не приобрел новых аргументов в свою пользу, но и утратил ряд важнейших доводов из своего небогатого[134] арсенала. Сто лет назад можно было с умным видом рассуждать о том, что в палеонтологической летописи практически отсутствуют переходные формы; что все основные типы многоклеточных животных появляются почти одновременно в нижнекембрийских отложениях, а в более древних слоях окаменелые останки живых существ отсутствуют вовсе; что природная изменчивость не может вывести признаки организма за пределы видовой нормы; что, наконец, никто и никогда не видел превращения одного вида в другой.

Сегодня весь этот джентльменский набор свидетельствует только о глубоком невежестве использующих его сочинителей — либо об их надежде на невежество публики. Хотя останки переходных форм между крупными группами живых существ в геологической летописи по-прежнему нечасты[135], сегодня палеонтология располагает довольно обширным набором переходных форм между рыбами и земноводными, между рептилиями и млекопитающими, между мелкими динозаврами и птицами, между голосеменными и цветковыми растениями и т. д. В ряде случаев палеонтологи испытывают своего рода embarras de richesse — «замешательство от избытка», когда в их распоряжении оказываются сразу несколько кандидатов в переходные формы между двумя таксонами и трудно понять, кто же из них действительно был непосредственным предком современной группы, а кто представляет собой параллельную ветвь эволюции. Что же касается пресловутого «недостающего звена» между человеком и обезьяной, то эта проблема сегодня выглядит откровенно надуманной: ископаемых останков так много, а переходы между ними столь плавны, что проблема скорее в том, где именно провести чисто условную границу между «все-еще-обезьяной» и «уже-человеком» (подробнее мы будем говорить об этом в главе 21). Здесь не работает даже обычный креационистский софизм, ядовито высмеянный Ричардом Докинзом: «Когда ученые находят ископаемое, попадающее в середину очередного „разрыва“, креационисты только радуются: теперь в этой линии будут два „разрыва“ вместо одного», — в этой конкретной эволюционной линии разрывов уже просто не остается.

Загадка «кембрийского взрыва» по-прежнему волнует умы ученых, однако сегодня нам известны, по крайней мере, две больших фауны крупных многоклеточных животных, живших на Земле в докембрийские времена — эдиакарская и хайнаньская[136]. (Другое дело, есть ли среди современных животных прямые потомки тех существ, или эти фауны вымерли, не оставив потомков, а предки современных животных перешли к многоклеточности независимо? Сегодня в научном сообществе преобладает второе мнение, но креационистам от этого не легче: отождествить «кембрийский взрыв» с актом творения в любом случае уже не удастся.) Кроме того, современная геология и геохимия способны установить присутствие жизни в древних отложениях (и даже иногда определить природу образовавших их организмов) и в отсутствие каких-либо структурированных ископаемых останков. Так, например, были получены свидетельства того, что губки существовали более чем за 100 миллионов лет до «кембрийского взрыва». Что же касается жизни как таковой, то ее присутствие надежно прослеживается вплоть до самых ранних осадочных пород возрастом 3,9 млрд лет.

Нота-бене: конечно, можно задаться вопросом, почему жизнь на протяжении большей части своей истории была не в силах перейти рубеж многоклеточности, а потом вдруг разом породила целый букет разнообразных форм. Но сама постановка этого вопроса возможна, только если мы признаем факт эволюции — так что креационистам и тут ловить нечего.

Утратил силу и излюбленный аргумент креационистов «никто и никогда не видел превращения одного вида в другой». Мы уже говорили о случаях документированного видообразования в природе (см. главу 2), застигнутых на разных стадиях. Известны и случаи, когда этот процесс целиком происходил на памяти людей. Так, совсем недавно американские энтомологи исследовали мух Rhagoletis, личинки которых живут в ягодах боярышника, черники и других сочных плодах, причем на каждом растении паразитирует свой отдельный вид мух. В XVII веке в Америку завезли европейские культурные яблони. Уже в 1864 году в их плодах были обнаружены личинки мух, а современное исследование показало, что «яблоневые» мухи — такой же отдельный вид, как «боярышниковые», «черничные» и другие. Мало того — вслед за мухой отдельный «яблоневый» вид образовал и ее паразит — наездник Diachasma. Наконец, есть уже довольно обширная литература по экспериментальному видообразованию, когда новые формы возникали прямо в лаборатории по желанию исследователя. Подробнее об этом (и, в частности, о том, при каких условиях эти формы можно считать видами, а при каких — в лучшем случае моделями видов) мы поговорим в главе 14. Здесь же скажем лишь, что видообразование сегодня — вполне наблюдаемый процесс.

Три миллиарда доказательств

Пока креационизм терял свои немногочисленные козыри, доводы в пользу эволюции, наоборот, не только росли в числе, но и становились все разнообразнее. Чтобы перечислить и хотя бы вкратце рассмотреть их все, нужно писать отдельную толстую книгу. Понятно, что сюда относятся, в частности, все те факты, обесценившие наиболее популярные аргументы креационизма, о которых мы говорили выше. Но в последние два-три десятилетия сюда добавилась целиком большая и очень бурно развивающаяся область биологии — создававшаяся, конечно, не для опровержения креационизма, но неожиданно оказавшаяся сильнейшим аргументом против него. Речь идет о геномике и одном из самых плодотворных ее приложений — молекулярной филогенетике, принципов работы которой мы слегка коснулись в главе 7.

Неоднократно упоминавшийся здесь Александр Марков рассказывал как-то о своей дискуссии с неким креационистом. После дежурного обмена репликами на тему «отсутствия переходных форм» Марков спросил: ну хорошо, между тобой и твоим отцом точно нет переходных форм — как доказать, что ты происходишь от него? «ДНК посмотреть», — ответил его оппонент. И только тут узнал, что именно так сейчас и выясняют степень родства самых разных существ — прямым сравнением генетических текстов и подсчетом совпадений и различий в них. И результаты такого сопоставления как-то очень трудно объяснить, не прибегая к представлению об эволюции. «Антропологи говорят, что у них есть сотни, даже тысячи доказательств родства человека с обезьянами. А у нас таких доказательств — три миллиарда!» — сказал как-то известный российский специалист по сравнительной геномике Михаил Гельфанд, имея в виду, что каждый нуклеотид нашего генома (их, а точнее, их пар, как раз и есть немногим более трех миллиардов) буквально вопиет об этом родстве.

Конечно, это мнение убежденного сторонника эволюционизма. И вопрос о том, насколько однозначно данные сравнительной геномики соответствуют эволюционному родству, не так прост, как кажется на первый взгляд (мы поговорим об этом подробнее в главе 15, когда будем разбираться, чем именно занимается это направление и какова его роль в общей системе биологических знаний). Тем не менее даже креационисты — нехотя, сквозь зубы, в частных разговорах — признаю́т, что крыть тут нечем. По крайней мере — те немногочисленные биологи-креационисты, которые пытаются дискутировать с эволюционистами на профессиональном поле. Один из таких «просвещенных обскурантов» прямо писал автору этих строк, что с точки зрения защищаемых им взглядов «невозможно объяснить… массовое выстраивание генов в эводеревья[137], наличие сходных ретротранспозонов и псевдо-генов у человека и шимпанзе». Действительно, если сходство функциональных генов человека и шимпанзе (или любых других видов, которые эволюционисты считают родственными) можно объяснить тем, что для их сотворения гипотетический Создатель использовал одни и те же типовые детали — как объяснить наличие в их геномах одних и тех же неработающих элементов и вообще одинакового мусора — причем в одних и тех же местах одних и тех же хромосом?

В свете всего сказанного кажется невероятным, что креационизм сегодня может вообще существовать и тем более — пользоваться популярностью — по крайней мере, в среде образованных людей. Тем не менее факты говорят именно об этом. Согласно опросу ВЦИОМ, в 2009 году 44 % взрослого населения России с большей или меньшей долей уверенности полагали, что все известные нам формы жизни были сотворены непосредственно богом — так, как об этом рассказывается в книге Бытия. Еще 22 % затруднились выбрать между креационной и эволюционной точками зрения, и лишь менее 35 % россиян высказались в пользу эволюции. Аналогичные опросы, проведенные в других странах, показывают удивительно сходную картину: в США к креационистам себя причислили 39 % опрошенных и еще около 20 % затруднились с выбором; на родине Дарвина, в Великобритании, около половины опрошенных заявили, что не верят в теорию эволюции, и т. д. В других европейских странах доля креационистов где больше, где меньше, но везде измеряется десятками процентов. Удивительно, но идея непосредственного творения сегодня имеет множество сторонников в самых разных слоях общества, в том числе и в политической элите. Уже в XXI веке в пользу ее неоднократно высказывались видные европейские и американские политики, включая Джорджа Буша-младшего, занимавшего в ту пору пост президента США. В 2004 году правительство Сильвио Берлускони попыталось запретить преподавание эволюции в итальянских школах, а в 2007-м резолюция Европарламента, осуждающая преподавание креационизма в школах, натолкнулась на ожесточенное сопротивление многих депутатов и еле набрала необходимое число голосов. В пользу креационизма высказываются многие школьные учителя и деятели образования. Кажется, единственной социальной группой, твердо отрицающей креационизм, остаются ученые.

Такая ситуация невольно заставляет нас обратить внимание на аргументы креационистов. Может быть, лишившись традиционных доводов, они сумели найти новые, куда более убедительные доказательства своей правоты? Или их взгляды позволили им достичь впечатляющих успехов в понимании живой природы?

Прогноз бабушки Физдипёклы

Что ж, попробуем разобраться с тем, что говорят современные креационисты. «Аргументы» типа «теория Дарвина давно опровергнута» и «ни один серьезный ученый сегодня в нее не верит» мы, разумеется, рассматривать не будем по причине их вопиющего противоречия действительности — хотя их высказывают чуть ли не чаще всего, как в частных беседах и сетевых дискуссиях, так и в официальных публикациях. Однако если носителю таких взглядов задать несколько простых вопросов, быстро выяснится, что он не может сказать, кто, когда и каким образом опроверг Дарвина и какие именно утверждения Дарвина были опровергнуты[138]. Что же до «серьезных ученых», то к ним относят либо вышеупомянутых немногочисленных ученых-перебежчиков, либо сторонников различных недарвиновских эволюционных теорий (см. главы 4–8) — искренне полагая, что раз такой-то корифей писал что-то против дарвинизма, значит, он отвергал и эволюцию как таковую.

Об аргументах типа «а почему же сейчас обезьяны в людей не превращаются?» мы уже немного говорили в главе «Стабилизирующий отбор: марш на месте». О претензиях «дарвинизм безнравственен, он оправдывает любое злодеяние» поговорим подробнее в главе 19, здесь же скажем лишь, что данное утверждение не имеет никакого отношения к вопросу о справедливости дарвинизма. Ограничимся рассмотрением тех доводов, которые хотя бы отдаленно похожи на рациональные.

Первое, что поражает, — полная глухота креационистов к ответам и возражениям оппонентов. Современные креационисты — не только частные лица, но и публичные фигуры — снова и снова утверждают, что «никто никогда не видел, чтобы один вид превращался в другой», «никаких переходных форм между разными организмами не найдено», «дарвинизм бессилен объяснить происхождение таких сложных органов, как человеческий мозг» (птичье крыло, глаз позвоночных, язык пчел, «химическая пушка» жука-бомбардира и т. д. — нужное подчеркнуть)… Как будто и не было полутора веков споров и открытий, как будто не выставлены в музеях на всеобщее обозрение пресловутые «переходные формы», не изданы сотни статей о наблюдаемой эволюции, а возможный путь эволюционного возникновения глаза не разобран подробно еще самим Дарвином в прижизненных переизданиях «Происхождения видов».

На первый взгляд кажется, что креационисты просто игнорируют все открытия последних полутора столетий, продолжая как ни в чем не бывало приводить давно опровергнутые доводы и устаревшие сведения. На самом деле речь идет не о невежестве, а о своеобразной избирательности восприятия. Пропуская мимо внимания океан фактов, креационисты старательно вылавливают любую мелочь, противоречащую устоявшимся научным взглядам. Так, например, большой интерес у них вызвали недавние публикации ряда палеонтологов, согласно которым знаменитый археоптерикс не был прямым предком современных птиц — последние произошли от другой группы мелких архозавров. Неважно, что доводы в пользу этой точки зрения не только никак не подтверждают идею сотворенности и неизменности видов, но и вообще имеют смысл лишь в контексте эволюционных взглядов. (Как шутит один современный российский биолог, считать такие публикации доводом в пользу креационизма — все равно что из заключения экспертизы «ответчик А не является отцом мальчика Б» делать вывод, что у мальчика Б вообще не было отца.) Главное — что они ставят под сомнение что-то в существующей эволюционной картине мира.

Собственно, так построена вся аргументация креационистов: в основе ее лежат не доказательства справедливости креационистских взглядов, а попытки «опровергнуть» хоть что-нибудь из взглядов эволюционных. Обычно их оппоненты видят в этом некое полемическое лукавство, попытку подмены тезиса — ведь даже если бы современные представления о ходе и механизмах эволюции в самом деле оказались сплошным заблуждением, это вовсе не означало бы автоматически справедливости креационизма. Мне же представляется, что у креационистов просто нет выбора: их «теория» концептуально пуста, из нее нельзя сделать никаких содержательных выводов, которые можно было бы доказать или опровергнуть.

В самом деле, представим на миг, что мир и все живое сотворены намеренно всемогущим Создателем, цели которого нам неизвестны и не могут быть выяснены. Какой факт может противоречить такому допущению? Какие бы странности, нелепости, несуразности в живой природе мы ни обнаружили, креационист всегда может ответить, что, видимо, таков был замысел Творца — даже если речь идет о «конструктивных решениях», напоминающих халтуру вечно пьяного жэковского сантехника (как, например, расположение клеточных слоев в том же глазу позвоночных или прохождение возвратного гортанного нерва у жирафа) или удивительную схожесть «мусорных» (нефункциональных) участков генома у тех видов, которые эволюционисты считают близкородственными. Некоторые наивные люди даже видят в такой «неопровержимости» важное достоинство креационизма, способного благодаря ей «объяснить» без специальных исследований любой, даже самый неожиданный факт. Увы, то, что нельзя опровергнуть, оказывается совершенно бесполезным для познания.

Подробнее мы будем говорить об этом в главе 16, а пока ограничимся таким мысленным экспериментом. Представим себе, что некая бабушка Физдипёкла сказала, что завтра будет дождь. Если дождя не будет — значит, прогноз явно ошибочен. Если дождь в самом деле будет, это ничего не значит: в наших краях дождь — не такая редкость, чтобы это не могло быть простым совпадением. Но если бабушка Физдипёкла предсказывает наличие или отсутствие осадков много дней подряд и при этом ошибается явно реже, чем синоптики, нам придется признать, что старушка действительно владеет неким даром или методом.

А вот если бабушка в полном соответствии с известной народной прибауткой предскажет, что завтра «то ли дождик, то ли снег то ли будет, то ли нет» — такой «прогноз» сбудется обязательно, но при этом не будет означать ровно ничего, сколько бы раз подряд он ни сбылся. То же самое справедливо и для объяснений, откуда взялось все живое и почему оно такое, какое есть: «объяснение», которое ничем не может быть опровергнуто, просто ничего не объясняет. Оно — лишь имитация объяснения, нечто вроде соски-пустышки для не в меру пытливого человеческого разума.

Сами креационисты обычно стараются как-то затушевать, скрыть эту неприятную особенность своих взглядов. Некоторые из них даже силятся привести примеры «проверяемых предсказаний», якобы вытекающих из теории творения. Одним из самых излюбленных «примеров» такого рода (точнее, примером метода, который позволяет формулировать такие предсказания) является так называемый «фильтр Дембски» — набор универсальных критериев, которые должны позволить отличать объекты естественного происхождения от артефактов, созданных любым разумным агентом. Мы сейчас не будем вдаваться ни в существо этих критериев, ни в то, насколько они действительно пригодны к использованию. Отметим лишь, что создатель «фильтра», американский философ и богослов Уильям Дембски, специально указывал: на основании этих критериев можно иногда утверждать, что оцениваемый объект не может быть естественным, но никогда нельзя утверждать, что он не может быть искусственным. Как легко сообразить, это означает, что опровержимой в таком случае оказывается опять-таки гипотеза о естественном происхождении объекта, то есть в интересующем нас случае — эволюционная. Креационистскую же «гипотезу» не в состоянии проверить даже фильтр Дембски.

Теория неразумного домысла

Массив фактов, свидетельствующих о реальности эволюционных процессов в природе, сегодня столь внушителен, что не у всех креационистов хватает духу просто игнорировать его. В последние десятилетия, наряду с «твердым», ортодоксальным креационизмом, не допускающим никакого изменения однажды созданных форм, оформился так называемый «мягкий» креационизм — попытка примирить огромный фактический материал с идеей непосредственного творения. Это новое направление допускает ограниченную эволюцию и возможность возникновения новых видов. Однако все это может быть только в пределах истинного, «сотворенного» рода — «барамина». Собака могла произойти от волка, волк может иметь общих предков с шакалом и койотом, но род Canis, к которому все они принадлежат, не связан никаким родством с лисами и песцами, а тем более — с кошками и гиенами. Понятно, что такие рассуждения практически неопровержимы: наблюдение и доказательство эволюции надвидовых групп крайне затруднительны. (Если же для каких-то двух родов все же удастся доказать общность происхождения, «мягкий» креационист всегда может сказать «ну, значит, это были не два барамина, а один»[139].) Но именно их неопровергаемость, как мы уже знаем, делает их не только ненаучными, но и бессодержательными, концептуально пустыми.

Еще дальше идут сторонники так называемой «теории разумного замысла» (Intelligent Design Theory, IDT). Не отрицая возможности эволюционных изменений и даже генеалогического единства жизни, они настаивают, однако, что некоторые структуры и механизмы, присущие тем или иным живым организмам, не могли возникнуть эволюционным путем, а были целенаправленно сконструированы неким разумным началом или агентом. Природу этого начала сторонники IDT обычно не обсуждают и вообще изо всех сил избегают религиозной лексики. Старательно очищенная от слов «бог», «чудо» и т. д. и прямых ссылок на религиозные тексты, эта теория претендует на роль «научной альтернативы» эволюционизму, пригодной для употребления в академической среде и школьном образовании. Однако ее сторонникам не удалось убедить в этом не только ученых, но и обычный американский суд: 20 декабря 2005 года федеральный суд в городе Гаррисберг (штат Пенсильвания) признал, что эта концепция является не научной теорией, а религиозным учением — и потому ее преподавание в муниципальных школах является прямым нарушением Конституции США[140].

Для такого решения были все основания. Несмотря на наукообразную терминологию, IDT не может считаться научной теорией уже хотя бы потому, что страдает тем же пороком, что и обычный, «твердый» креационизм: невозможно представить себе факт, который бы ее опроверг. Такие «теории» по определению лежат за пределами научного метода (см. предыдущую подглавку и главу 20). И как из всякой принципиально неопровержимой «теории», из IDT нельзя вывести не только проверяемые, но и вообще сколько-нибудь содержательные утверждения. Она не может ни предсказать новые факты, ни усмотреть связь между уже известными.

Что же касается солидных «учебников» и иных сочинений, посвященных изложению IDT, то почти весь их объем заполнен критикой эволюционизма. Последняя обычно строится по уже знакомой нам схеме «апелляции к незнанию»: если какой-либо факт не находит убедительного (для сторонников IDT) объяснения с эволюционных позиций, он считается свидетельством в пользу IDT. В связи с этим более рационально мыслящие богословы шутят, что сторонники IDT верят в какого-то особого «бога белых пятен», область могущества которого непрерывно сокращается по мере накопления знаний. А бывший куратор Ватиканской коллекции метеоритов, ученый-монах брат Гай Консольманьо выразился еще резче, назвав креационистов «язычниками, приписывающими христианскому богу черты и функции племенных божков».

Кстати, интересно, что из последователей основных ветвей христианства креационистских взглядов придерживаются в основном протестанты и православные (разумеется, далеко не все[141]), среди католиков же они гораздо менее популярны. Католическая церковь никогда прямо не осуждала эволюционное учение. А в 1950 году энциклика Humani Generis папы Пия XII признала теорию эволюции вполне приемлемым для католиков объяснением происхождения органических форм, включая человеческое тело. Эта позиция позже была подтверждена и усилена Иоанном Павлом II и Бенедиктом XVI.

Думаю, дело тут не в особой прогрессивности ватиканских иерархов[142] или их симпатиях к эволюционизму. Просто в католическом богословии еще со времен Фомы Аквинского важную роль играет логическое рассуждение. И вот оно-то и заставляет считать теорию эволюции наиболее приемлемым объяснением мира для верующего человека. Рассуждая чисто логически, можно себе представить, скажем, что каждая ископаемая фауна была создана отдельным актом творения[143] или что творец намеренно имитировал целый ряд свидетельств древности Вселенной и Земли (удаленность видимых галактик, соотношение радиоактивных элементов и продуктов их распада, толщу осадочных пород и т. д.). Но образ бога-двоечника, десятки раз неудачно пытавшегося заселить Землю, или бога — мистификатора-постмодерниста, нарочно вводящего людей в заблуждение, куда более оскорбителен для истинно религиозного сознания, чем теория, не говорящая о боге ни слова.

Может ли дарвинист верить в бога, или Чарльз Дарвин в роли Перри Мейсона

На этом месте, пожалуй, кое у кого из читателей возникнет некоторый внутренний протест: мол, хотя собственно в строгих формулировках теории эволюции действительно не содержится никаких упоминаний о боге, вере, священном писании и тому подобных предметах, сам дух этой теории явно враждебен религии. Уже сама идея эволюции, то есть постепенного развития одних живых форм из других в течение длительного времени, противоречит библейскому рассказу, согласно которому все живые существа были непосредственно сотворены богом-вседержителем в течение считаных дней. А уж идея естественного отбора случайных наследственных изменений как основного механизма эволюции и вовсе не оставляет места для проявления божественной воли. Люди постарше, успевшие окончить среднюю школу еще в советские времена, пожалуй, припомнят, что им на уроках так и говорили: теория Дарвина, мол, лишний раз опровергает наивные религиозные сказки.

Что интересно, в этом пункте сходятся носители противоположных взглядов, не согласные друг с другом больше ни в чем: воинствующие атеисты и религиозные фундаменталисты. Те и другие полагают, что дарвиновская модель эволюции несовместима с верой в бога, только одни считают это доводом против веры, а другие — против теории Дарвина (да и против идеи эволюции вообще). Но так ли это на самом деле?

Что касается рассказа о сотворении мира, приводимого в книге Бытия, то, если понимать его буквально, противоречащими ему окажутся не только эволюционная теория, но и едва ли не все современное естествознание; по крайней мере — все его разделы, изучающие «объекты с историей»: космология, планетология, геология и т. д. Все эти дисциплины располагают огромным массивом фактов (причем очень хорошо согласующихся друг с другом), однозначно свидетельствующих о глубокой древности нашего мира и о том, что за время своего существования и весь он, и некоторые особенно интересующие нас его части (Солнечная система, Земля) претерпевали очень большие изменения — иногда медленные, иногда быстрые. И хотя нанести основные вехи этих изменений на абсолютную временнýю шкалу оказалось возможным только в ХХ веке, коллизия между буквальным пониманием Библии и естествознанием обозначилась практически с момента возникновения последнего. «И Коперник ведь отчасти разошелся с Моисеем», — писал (между прочим, как раз в защиту дарвинизма) полтораста лет назад остроумнейший русский поэт и убежденный христианин Алексей Константинович Толстой. Так что тому, кто настаивает на буквальном понимании библейского текста, придется отринуть не только эволюционную теорию, но и вообще все естествознание. Правда, как утверждают знатоки, даже и столь радикальный шаг не спасает: буквалистская интерпретация противоречит не только науке, но местами — и сама себе. Но автор этих строк не считает себя достаточно сведущим в вопросах богословия, чтобы всерьез обсуждать эту тему.

Что же касается вопроса, исключает ли дарвиновская модель эволюции божественный промысел, то давайте немного отвлечемся от предмета данной книги и чуть-чуть поиграем в детектив. Представим себе такой сюжет: некто Смит найден убитым в своем доме. Подозрение падает на некоего Брауна — он имел веские основания желать смерти Смита и вообще не отличается уважением к закону. Браун клянется, что весь роковой вечер не выходил из дома, но подтвердить этого никто не может. И тут в полицию является некто Уильямс — знакомый Смита и Брауна, вроде бы не имеющий никакого собственного интереса в этой истории, — и заявляет, что видел Брауна возле дома Смита в тот самый вечер и даже примерно в тот час, когда, согласно заключению коронера, мистер Смит расстался с жизнью. Брауна, разумеется, тут же арестовывают и предают суду. Но Великий Детектив… Кого бы нам выбрать на эту роль? Пусть это будет Перри Мейсон — герой Эрла Стенли Гарднера и самый знаменитый профессиональный адвокат среди литературных сыщиков. Так вот, защищать Брауна берется Перри Мейсон. И в кульминационный момент процесса вызывает на свидетельское место некоего доктора Купера, который показывает под присягой, что весь тот вечер его давний пациент мистер Уильямс просидел у него на приеме, на другом конце города от дома Смита — что могут подтвердить медсестра мисс Доу, а также записи в журнале приема. Помявшись немного, доктор сообщает также, что вообще-то мистер Уильямс страдает куриной слепотой и при том освещении, которое было на улице в час убийства, вряд ли мог бы отличить обвиняемого от любого из присутствующих в зале суда, включая дам. Прокурор бледнеет, зал гудит, судья стучит молоточком, присяжные единогласно выносят оправдательный вердикт. Все кидаются поздравлять Брауна и его чудо-адвоката, столь убедительно доказавшего невиновность своего подзащитного.

Но действительно ли невиновность Брауна доказана?

Нет. Доказана лишь несостоятельность свидетельства, на котором полиция и прокурор опрометчиво построили обвинение. Доказано не то, что Браун не убивал, а только то, что слова Уильямса — не доказательство. Браун вполне может быть убийцей Смита. Но даже если это так и он будет когда-нибудь изобличен в этом убийстве, показания Уильямса все равно останутся ложными.

Какое все это имеет отношение к вопросу о боге и теории Дарвина?

Самое прямое. Точно так же предложенный Дарвином механизм эволюции не доказывает отсутствия бога, но полностью опровергает одно из самых популярных «доказательств» его существования — так называемый «аргумент часовщика». (Это название восходит к книге английского богослова Уильяма Пейли «Естественная теология», вышедшей в 1802 году, но сам аргумент известен еще с глубокого средневековья; да и позже немало людей, размышлявших над происхождением живых форм, сформулировали его самостоятельно, ничего не зная о книге Пейли.) Суть его состоит в том, что части тела любого живого существа и протекающие в нем физиологические процессы поразительно тонко и точно «подогнаны» друг к другу, а весь организм — к условиям своего обитания и к тому образу жизни, который он ведет. Невозможно представить, чтобы столь тонкая и точная настройка — своя для каждого из миллионов ныне живущих видов — возникла случайно, в результате не направленных ни к какой цели физико-химических процессов. Следовательно (по мнению преподобного Пейли и его бесчисленных единомышленников) это неопровержимо свидетельствует о существовании некоего разумного начала, создавшего и устроившего мир живых существ столь совершенным образом — «там, где есть часы, должен существовать и часовщик, который их сделал».

Надо сказать, что еще до выхода «Происхождения видов» и утверждения в образованном обществе эволюционных взглядов многие продвинутые богословы стали избегать упоминаний об «аргументе часовщика». Во-первых, если не останавливаться на выводе, сделанном Пейли, а попытаться подумать чуточку дальше, этот аргумент приводит к явному абсурду. В самом деле, допустим, что часы слишком сложны, чтобы возникнуть самопроизвольно — и значит, их должен был создать часовщик. Часовщик — система гораздо более сложная, чем часы — что, по мнению Пейли, доказывает, что он тем более не мог возникнуть сам собой; что его создал Великий Часовщик — бог-творец. Но тогда придется предположить, что этот Создатель сам как минимум настолько же сложнее человека, насколько человек сложнее часового механизма. И ему самому, чтобы существовать, требуется кто-то, кто его сотворил — какой-то Сверхсоздатель, «творец второго порядка». Который опять-таки неизбежно должен быть сложнее своего создания… и так без конца. Избежать этого опрокидывания в бесконечность (которое не только абсурдно в логическом отношении, но и, между прочим, с точки зрения любой монотеистической религии представляет собой явную ересь) можно только допустив, что даже очень сложная система не обязательно должна быть создана целенаправленными действиями более сложной системы. То есть признав неверность «аргумента часовщика».

Во-вторых, «аргумент часовщика» неизбежно порождает неприятную этическую проблему. Если приспособленность всех живых существ к их образу жизни — это результат воплощения замысла Творца, то значит, этот замысел требует, чтобы хищники убивали своих жертв, а паразиты — питались соками и тканями своих хозяев, выедая их изнутри. Хуже того: получается, что этот Творец дал хищникам средства для нападения, а жертвам — средства для защиты или спасения иным образом. Милостью Творца блоха может жить в шерсти грызуна и питаться его кровью (и не может питаться ничем другим). Милостью Творца чумная палочка может размножаться в пищеварительном тракте блохи и закупоривать ей пищевод — что обрекает блоху на скорую мучительную смерть, но до того заставляет непрерывно кусаться и активно скакать, обеспечивая чумной палочке перенос с одного хозяина на другого. Милостью Творца грызуны (как и другие млекопитающие) обладают сложной и совершенной системой адаптивного иммунитета, предотвращающей размножение в их организме вредоносных микробов — но его же милостью чумная палочка снабжена приспособлениями, позволяющими преодолеть эту защиту[144]. То есть если додумать «аргумент часовщика» до конца, получается, что Творец несет прямую моральную ответственность за всю жестокость, творящуюся и творившуюся на протяжении сотен миллионов лет в живой природе! Такая хула на бога может покоробить и закоренелого атеиста[145].

Тем не менее эти трудности не опровергали «аргумент часовщика» по существу. В самом деле, если живые организмы не сотворены разумным началом, то как они могли возникнуть? Не в результате же случайной игры слепых природных сил, хаотической броуновской пляски молекул? Правда, как мы уже упоминали в главе 3, некоторые материалисты XVIII века всерьез утверждали именно это — но поверить в такое было, пожалуй, не легче, чем в бесконечную «матрешку» из всемогущих творцов. А третьего, казалось, не дано: целенаправленное творение либо случайное совпадение. Что же еще-то может быть?

Конкретным ответом на этот риторический вопрос и стала теория Дарвина, предложившая механизм, не включающий ни разумного начала, ни невероятного совпадения случайностей. Механизм, позволяющий формирование сколь угодно сложных и совершенных структур без какой-либо заранее заданной цели. Неважно даже, так или не так возникали в действительности те или иные живые формы, — уже сама логическая возможность дарвиновского механизма непоправимо рушила исходную посылку в рассуждениях Пейли. После Дарвина представить себе самопроизвольное, не направляемое ничьей разумной волей возникновение тончайшей взаимной согласованности всех частей живой природы уже не было невозможно. Более того — теория Дарвина объясняла эту согласованность гораздо лучше, чем теория разумного творения: структуры, которые в теории творения выглядели «работой пьяного сантехника» (см. выше), в свете дарвиновской теории оказываются вполне логичными и естественными. Приспособления к хищничеству или паразитизму объясняются с тех же позиций (и так же просто и убедительно), что и все прочие приспособления; не нуждается ни в каких дополнительных предположениях и наличие у жертв средств защиты, неравномерность их распространения и их неабсолютная эффективность. Но даже если бы модель Дарвина не обладала всеми этими достоинствами — уже один факт ее существования и логической непротиворечивости делал бы «аргумент часовщика» совершенно несостоятельным.

Но, как и в нашем детективном сюжете, опровержение доказательства некоторого тезиса не означает автоматически опровержения самого тезиса[146]. Теория Дарвина опровергает «аргумент часовщика» — но не идею бога как таковую. Строго говоря, она не опровергает даже идею непосредственного творения (как мы уже говорили выше, эту идею в принципе невозможно опровергнуть), но ей она альтернативна: оба этих представления не могут быть справедливыми одновременно. А вот по отношению к идее бога как таковой теория Дарвина — как, впрочем, и все другие естественнонаучные теории, от самых фундаментальных до сугубо частных, — строго нейтральна: она равно совместима как с верой, так и с атеизмом.

Не удивительно поэтому, что среди крупнейших ученых-эволюционистов мы встречаем людей с самым разным отношением к религии — от радикальных материалистов и воинствующих атеистов до воцерковленных верующих, пронесших свою веру через крайне неблагоприятные обстоятельства. «До появления теории Дарвина не верить в Бога было невозможно, так как не существовало никакого другого объяснения целесообразности живых форм. Дарвин предложил такое объяснение и тем самым дал нам выбор: верить или не верить. Теперь я могу верить в Бога не по принуждению, а совершенно свободно, и за это я благодарен Дарвину», — пишет современный российский биолог.

Этими мудрыми и гордыми словами можно было бы и закончить подглавку, посвященную взаимоотношениям теории Дарвина и религии. Но мне не дает покоя мысль, что у читателей (по крайней мере, у некоторых) может сложиться впечатление, что автор пытается угодить «и нашим, и вашим», уклоняясь от изложения собственного отношения к религии. Действительно, я на протяжении всей этой главы сознательно избегал всякого упоминания о собственных взглядах — не потому, что боюсь их высказать открыто, а потому, что убежден: справедливость и убедительность всего, что сказано выше, никак не зависит от отношения человека к вере. Однако элементарная честность требует обозначить собственную позицию. В двух словах она такова: я — убежденный атеист, категорически отрицающий существование какого-либо божества или божеств (а также «высшего разума», «мирового духа» и т. п.) в каком бы то ни было смысле и считающий любые представления о любых богах чистым порождением человеческой фантазии. Из чего, в частности, следует, что я не вижу никаких проявлений бога в эволюционных процессах, а попытки найти их там считаю равносильными пресловутым «поискам в темной комнате черной кошки, которой там нет». Объяснять, почему мои взгляды именно таковы, я не буду, поскольку это не имеет ни малейшего отношения к теме книги.

И на этом, пожалуй, все-таки закончим.

* * *

Как уже говорилось, креационизм во всех его вариантах, будучи довольно популярен в обществе в целом, практически не представлен в современной науке. Не потому даже, что все ученые, как один, его решительно отвергают (профессия ученого сегодня настолько массовая, что среди ее представителей можно найти кого угодно — в том числе и креационистов), но прежде всего — из-за неизлечимой концептуальной пустоты этого подхода. Из креационной «гипотезы» не вытекает никакой исследовательской программы — ни вопросов, на которые нужно было бы найти ответ, ни прогнозов, которые можно было бы проверить. Поэтому даже те считаные профессиональные биологи, кто страдает креационизмом, никак не опираются на него в своей повседневной деятельности (как правило, далекой от вопросов, которыми занимается эволюционная теория), а их эпизодические попытки ввести креационистские «теории» в научный дискурс заканчиваются ничем — опять-таки не из-за косности или сознательного противодействия коллег, а ввиду полной беспредметности этих теорий.

Но как ни странно, в современной науке весьма широко представлена другая альтернатива эволюционному подходу. И что самое парадоксальное — практически все ее сторонники искренне считают себя эволюционистами.

Глава 10. Современный катастрофизм. Падения и совпадения

Какой наглядный образ первым приходит в голову при слове «эволюция»? Если не большинство, то очень многие ответят: динозавры. Жили себе, жили… а потом прилетел астероид — и бабах!

Стоп.

А где тут, собственно, эволюция?

Чтобы разобраться, в каких отношениях с идеей эволюции находится «астероидная» теория вымирания динозавров (точнее, мел-палеогенового вымирания, охватившего на рубеже мелового и палеогенового периодов не только огромных ящеров, но и целый ряд других групп животных, преимущественно морских), нам придется сделать небольшой экскурс в историю — лет на двести назад, в те времена, когда наука палеонтология только формировалась. Хотя задолго до этого ученому миру были известны кое-какие ископаемые останки древних существ, в настоящую научную дисциплину эти разрозненные находки и сведения о них сложились только в это время. И решающую роль в становлении научной палеонтологии сыграл один из самых блестящих ученых своего времени — французский зоолог Жорж Леопольд Николя Фредерик Кювье.

Одной из его новаций, сделавших палеонтологию наукой, стало то, что от изучения отдельных окаменелостей и попыток восстановления по ним целостного облика организма (в чем, впрочем, Кювье не было равных) он перешел к рассмотрению целых ископаемых фаун. Если говорить упрощенно — к изучению того, в каких именно слоях камня можно найти ископаемые того или иного облика, какие еще останки залегают вместе с ними, что можно найти выше их, а что ниже и т. д. Изучение в этом аспекте ископаемых Парижского бассейна привело его к представлению, что живые существа, обитающие ныне в окрестностях французской столицы, — лишь самая поздняя из целого ряда фаун, встречавшихся ранее в этих местах. Причем каждую из этих фаун составляли существа, совершенно непохожие на тех, что жили до или после них.

Как это объяснить? Два других великих натуралиста того времени, соратники Кювье по парижскому Музею естественной истории — уже знакомый нам Жан Батист Ламарк и близкий друг (и непримиримый оппонент) Кювье Этьенн Жоффруа Сент-Илер — видели в этом подтверждение своих идей о возможности превращения одних видов в другие и происхождения прогрессивных форм от более примитивных. Но Кювье такое объяснение категорически не устраивало — и не только потому, что оно противоречило библейской версии происхождения живых существ (хотя и это тоже было немаловажно). Главным было то, что Кювье видел явную не-преемственность открытых им ископаемых фаун. В толщах известняка не было ни переходных форм, ни слоев, в которых среди останков более ранних фаун появлялись бы отдельные представители более поздних. Каждая фауна была более-менее стабильной по всей толще своего слоя, а выше и ниже лежали совсем другие ископаемые.

Такая картина напоминала не постепенное преобразование одних форм в другие, а следы серии катастроф, полностью уничтожавших все живое, — после которых, однако, жизнь всякий раз появлялась заново, но уже совсем в других формах. Именно это и предположил Кювье, выпустив в 1812 году книгу «Рассуждение о переворотах на поверхности Земли»: смена фаун объясняется тем, что в прошлом на Землю время от времени обрушивались некие чудовищные катастрофы, полностью менявшие ландшафт огромных участков ее поверхности и сметавшие всех ее обитателей. После каждой такой катастрофы планета заселялась вновь, но уже совсем другими организмами. Вопрос о том, откуда всякий раз брались эти «другие организмы», Кювье подробно не обсуждал, но предполагал, что это были существа, обитавшие в дальних местах, не затронутых катастрофой. Как бы то ни было, по его мнению, этот вопрос в то время был недоступен для научного исследования, а значит, нечего о нем и говорить[147].

Нам сейчас нет нужды вдаваться в подробности этого хорошо известного и многократно описанного в литературе сюжета. Отметим только одно важное для понимания дальнейшего обстоятельство: катастрофизм (как стали называть взгляды Кювье и его сторонников) был альтернативой эволюционизму, причем не какой-то конкретной теории (например, Ламарка), а эволюционным представлениям как таковым. Он был попыткой объяснить известные палеонтологии факты, не прибегая к идее эволюции в каком бы то ни было ее варианте.

Огромный авторитет Кювье и убедительность его аргументов сделали свое дело: его теория катастроф господствовала в палеонтологии на протяжении нескольких десятилетий. Однако чем дальше, тем хуже согласовывались с ней новые факты (объем которых быстро рос по мере изучения геологии разных районов Земли), да и научная мода в естественной истории постепенно менялась: набирал популярность актуализм Чарлза Лайеля — взгляд, согласно которому все факторы, формировавшие геологический облик Земли в прошлом, действуют и ныне. Накопившееся напряжение разрядилось в 1859 году выходом «Происхождения видов»: в палеонтологии, как и во всей биологии, полностью возобладал эволюционизм, а катастрофизм был списан в архив истории науки и, казалось бы, прочно забыт.

Он и в самом деле был забыт настолько прочно, что, когда спустя 120 лет вернулся в научный обиход, многие ученые ХХ века его не узнали. Вероятно, и сам основоположник современного катастрофизма — американский физик-атомщик, лауреат Нобелевской премии Луис Альварес — искренне не подозревал, что предлагаемая им гипотеза есть не что иное, как реинкарнация старой доброй теории Кювье.

Все началось всего лишь с того, что в 1980 году Альварес обратил внимание на так называемую глобальную иридиевую аномалию. Дело в том, что в самых разных районах мира на границе меловых и палеогеновых отложений возрастом около 67 млн лет встречается прослой глин с необычно высоким содержанием редкого металла иридия. Что само по себе странно: иридий — металл платиновой группы, хорошо растворимый в железе, поэтому основная часть имеющегося на Земле иридия сейчас находится в железном ядре планеты. Откуда же он вдруг взялся на поверхности, да еще сразу по всей Земле? С другой стороны, иридиевая «метка» более или менее точно совпадает с резкими изменениями ископаемых морских фаун (по которым и проводят границу между мезозойскими и кайнозойскими отложениями). Соблазнительно было предположить, что между этими фактами есть причинная связь.

Альварес так и сделал, сочтя источником иридия, выпавшего на поверхность планеты 67 млн лет назад, железный астероид (каковые, по мнению астрономов, представляют собой осколки планетных ядер), врезавшийся в Землю и оставивший после себя метеоритный кратер Чиксулуб (открытый как раз незадолго до публикации Альвареса) — вмятину диаметром почти 200 километров, лежащую частично на полуострове Юкатан, а большей частью на прилегающем к нему континентальном шельфе. Рассчитав по размеру кратера примерную энергию столкновения, Альварес и его соавторы (среди которых был и его сын — геолог Уолтер Альварес) предложили реконструкцию событий, основанную на популярном в то время сценарии «ядерной зимы»: удар астероида взметнул в верхние слои атмосферы огромное количество пыли (и, возможно, сажи от начавшихся после него лесных пожаров). Пыль и копоть закрыли поверхность планеты от солнечных лучей, и на Земле на несколько лет воцарилась зима, погубившая теплолюбивую флору и фауну мезозоя. В том числе самых известных широкой публике древних животных — динозавров, чье окончательное вымирание также приходится примерно на это время.

«Астероидная» теория быстро приобрела популярность — поначалу в основном среди широкой публики, а также тех ученых, чьей непосредственной специальностью не является палеонтология[148]. Она растиражирована во множестве книг и фильмов (как научно-популярных, так и художественных), отражена в экспозициях солидных музеев и того и гляди войдет в школьные учебники. Но что, пожалуй, еще важнее — она породила настоящую моду на подобные объяснения крупных (а затем и вообще любых) вымираний. Правда, столь удачных совпадений особо сильных космических ударов с массовыми вымираниями (а и тех, и других в истории нашей планеты было не так уж мало) больше обнаружить не удалось. Но невелика беда: поблизости от любого заметного палеонтологического события всегда найдется какая-нибудь катастрофа — если не падение астероида, то необычайно мощные извержения вулканов, инверсия магнитного поля Земли, гигантские выбросы нефти и газа (с их последующим воспламенением или без такового), резкий всплеск мощности космических лучей, порожденный близким взрывом сверхновой, и т. д. На худой конец, если уж совсем ничего подходящего не находится, можно придумать что-нибудь, что не оставляет однозначных следов в геологической летописи, — например, резкое изменение светимости Солнца. Дело дошло до того, что, как мы увидим в главе 21, даже в качестве причин исчезновения одного-единственного вида на полном серьезе рассматривается какой-нибудь импакт (это обобщающее понятие для любых сильных разовых воздействий абиотических факторов).

Выше уже говорилось, что первоначально импактные теории завоевали популярность за пределами профессионального сообщества палеонтологов — среди ученых других специальностей, а также у популяризаторов и журналистов. Однако примерно в конце 1990-х — начале 2000-х годов они начали проникать и в палеонтологию и довольно быстро заняли там доминирующее положение. (Нетрудно представить, как это произошло: те, кто в 1980-х студентом-младшекурсником или даже подростком попал под обаяние этого наглядного, красочного и остродраматичного сценария и, возможно, именно под его влиянием пошел в палеонтологи, к рубежу веков доросли до руководителей экспедиций, завлабов, редакторов и членов редколлегий научных журналов и т. д.) Собственно эволюционные интерпретации крупных событий в истории жизни на Земле оказались оттеснены на обочину, а основные баталии развернулись между сторонниками различных импактных версий, азартно споривших, какая именно катастрофа (в частности, падение астероида или гигантские извержения) вызвала то или иное крупное вымирание. Поскольку в этих спорах каждая сторона приводила факты и рассуждения, не столько подтверждавшие ее собственный сценарий, сколько выявлявшие несуразности и нестыковки в сценарии альтернативном, следить за этой полемикой было довольно интересно.

Разумеется, сторонники импактных гипотез не отрицают ни эволюцию как таковую, ни дарвиновские механизмы: после того, как тот или иной импакт уничтожил старую флору и фауну, как-то же должна сформироваться новая. Не рассматривают они и гипотезу многократного творения. Тем не менее эволюция в их построениях предстает лишь пассивной реакцией биосферы на достаточно сильные внешние воздействия. Сама по себе, без таких стимулов эволюция способна только на отдельные акты видообразования — но не на радикальные изменения. Причем к последним относятся не только вымирания крупных и разнообразных групп живых организмов, но и появление новых таких групп — мода подыскивать импактные причины распространяется и на становление крупных таксонов и прогрессивное усложнение организации. То есть новомодный импактный подход роднит со старым почтенным катастрофизмом не только пристрастие к мировым катаклизмам, но и отношение к эволюции: оба они представляют собой попытку объяснить историю жизни, по возможности обходясь без эволюционных представлений.

Однако то, что нынешние импактные теории — лишь модернизированная версия катастрофизма Кювье, еще не означает, что они неверны. История науки знает не так уж мало случаев, когда теории, в свое время категорически (и порой вполне обоснованно) отвергнутые научным сообществом, впоследствии оказывались верными — или, по крайней мере, не менее близкими к истине, чем альтернативные им взгляды. Мы сегодня знаем, что химические элементы в принципе могут превращаться друг в друга (как полагали алхимики и с отрицания чего начиналась некогда научная химия), что континенты движутся и т. д. Может, и неокатастрофизм честно заслужил свою нынешнюю популярность? Может, такой взгляд позволяет лучше понять суть того, что происходило десятки или сотни миллионов лет назад? И самое главное — может, он лучше согласуется с известными фактами?

Для ответа на эти вопросы лучше всего рассмотреть самую старую, знаменитую и хорошо проработанную из современных импактных теорий — «астероидную» теорию мел-палеогенового вымирания.

Уже при первом своем появлении эта теория порождала целый ряд вопросов. В самом деле, солнечный свет обеспечивает пищей не только динозавров и аммонитов, но и почти всех обитателей Земли. Как же они пережили глобальный мрак и холод? Почему, скажем, не вымерли мезозойские млекопитающие — хотя теплокровность при скромных размерах тела делала их куда более зависимыми от обилия пищи, чем динозавры? Почему уцелели ближайшие родственники динозавров — птицы и чуть более дальняя родня — крокодилы? Казалось бы, наиболее уязвимыми для «астероидной зимы» должны быть зеленые растения, а среди животных — мелкие существа вроде насекомых. Но как раз растения и насекомые практически «не заметили» катастрофы: позднемеловые флора и энтомофауна почти не отличаются от раннепалеогеновых. В целом ряде геологических свит (непрерывных последовательностей отложений) мел-палеогеновую границу найти вообще не удается: и выше, и ниже «иридиевой метки» лежат окаменелые останки одних и тех же видов растений и членистоногих.

За четыре десятилетия своего существования астероидная теория так и не нашла убедительных ответов на эти вопросы. А тем временем конкретные исследования добавляли к ним все новые. Выяснилось, что крупные астероиды падали на Землю неоднократно. Так, например, всего около 2,5 млн лет назад на шельф между Южной Америкой и Антарктидой упал Эльтанинский метеорит, вполне сопоставимый по размеру с Чиксулубским. Однако в результате этого катаклизма никаких массовых вымираний не было, да и вообще не удалось заметить никаких эволюционных последствий. (Группа ученых, исследовавших этот вопрос, приводит этот вывод без каких-либо комментариев и обсуждения — похоже, они совершенно не ожидали такого результата.) А в начале 2015 года в центральной Австралии были обнаружены следы падения астероида вдвое крупнее Чиксулубского, произошедшего, вероятно, в каменноугольном периоде — между 300 и 360 миллионами лет назад. За несколько секунд до столкновения с поверхностью планеты гигантская глыба раскололась надвое, и каждый из этих обломков оставил по кратеру около 200 километров в поперечнике — Восточную и Западную Уорбертонские депрессии. И что же? «Мы не нашли массового вымирания растений и животных, соответствующего этим ударам», — растерянно констатирует первооткрыватель метеоритной природы депрессий австралийский геолог Эндрю Гликсон.

И наоборот: ни одно массовое вымирание, кроме мел-палеогенового, не совпадает по времени с падением «крупнокалиберных» метеоритов. Хотя все эти годы такие совпадения были предметом целенаправленных и настойчивых поисков. Особенно мощные, поистине титанические усилия были предприняты для отыскания следов астероидного удара на палеозой-мезозойской границе, отмеченной самым масштабным в истории Земли вымиранием — пермо-триасовым. Однако никаких внятных результатов эти поиски так и не дали. В последние годы энтузиасты астероидной теории предлагают считать таким следом кратер на Земле Уилкса в Антарктиде, обнаруженный в результате наблюдений и измерений со спутника. Однако даже само его метеоритное происхождение пока остается лишь гипотезой — он мог возникнуть и иным путем. И в любом случае мы ничего не знаем о его возрасте: датировать структуру, находящуюся под многосотметровой толщей льда, невозможно даже приблизительно. Так что привязка появления этого кратера к пермо-триасовой границе — чистая фантазия неокатастрофистов-астероидников.

Еще одной неприятной новостью для гипотезы Альвареса стали результаты более пристального изучения ископаемых с мел-палеогеновой границы. Одна за другой появлялись находки, никак не укладывающиеся в картину астероидного апокалипсиса. Так, работы группы палеонтологов под руководством профессора Герты Келлер из Принстонского университета показали, что в непосредственной близости от места катастрофы — всего в 600 километрах от центра Чиксулубского кратера! — выше и ниже пресловутой «иридиевой метки» осадочные породы образованы одними и теми же видами фораминифер. Не вымер ни один из 52 видов этих микроскопических существ, обитавших в тех местах в конце мелового периода. А радикальные изменения в составе зоопланктона (по которым и проводят мел-палеогеновую границу) начались гораздо позже — по оценкам Келлер, примерно спустя 300 тысяч лет после падения метеорита. Никакая «астероидная зима» не могла продолжаться столько времени.

Разумеется, группу Келлер тут же обвинили в неточности датировок — просто на том основании, что никакой метод не позволяет датировать события такой давности (напомним: речь идет о том, что происходило 65–67 миллионов лет назад) с точностью до 300 тысяч лет. Подобную критику трудно принять всерьез: какие бы методы абсолютной датировки ни применяли принстонские палеонтологи, каковы бы ни были возможности и погрешности этих методов, это никак не отменяет толстого слоя чисто мезозойских отложений выше иридиевой аномалии. Обстоятельство, заворожившее некогда Альвареса, — одновременное и геологически мгновенное выпадение иридия по всей планете — внезапно обернулось против его гипотезы!

Другой аргумент в защиту астероидной версии состоял в предположении, что, мол, удар астероида взметнул со дна более ранние отложения, которые затем переотложились уже поверх иридиевого слоя. Поверить в такой ход событий тоже трудновато: ведь иридий выпал тоже не мгновенно. Вещество астероида должно было быть измельчено буквально до атомов — только в таком виде оно могло быть вынесено в верхние слои атмосферы, разнесено воздушными потоками и затем постепенно осаждено по всей поверхности планеты. При этом оседающим атомам иридия пришлось преодолеть всю толщу атмосферы, а тем, что выпадали над океаном, — еще и водную толщу. Между тем скорость оседания взвесей зависит от размера оседающих частиц: чем мельче частицы, тем дольше они будут оседать. Как ни малы микроскопические раковинки фораминифер, они все же на много порядков больше атомов иридия — и стало быть, последние никак не могли осесть раньше[149].

А тем, кому рассуждения о скорости оседания кажутся абстрактными и недостаточно убедительными, геологическая летопись преподнесла совсем уж наглядные сюрпризы. Вскоре после публикации данных группы Келлер (и в самый разгар полемики о возможности переотложения изученных ею окаменелостей) появилась статья Джеймса Фассетта и Ларри Химена из университета Альберты о датировании останков вполне сухопутных динозавров, найденных ранее в местечке Охо-Аламо на границе штатов Колорадо и Нью-Мексико. Некоторые кости оказались моложе «Чиксулубского события» на 500–700 тысяч лет. Предположить же, что массивные кости 20-ме-тровых ящеров полмиллиона лет болтались в воздухе, вряд ли рискнет даже самый горячий сторонник астероидной теории[150].

Разумеется, тут же раздались голоса, что, мол, да, какие-то реликтовые популяции поздних динозавров и других жертв катастрофы могли еще некоторое время теплиться, но они-де уже не имели сил для восстановления. (Хотя если подумать — какие особенные «силы» нужны популяции, чтобы восстановить прежнюю численность, если все неприятности уже позади?) Но дело в том, что строгое количественное изучение видового разнообразия динозавров показывает: их вымирание не только не кончилось, но и не началось с падением Чиксулубского метеорита. Ко времени масштабного фейерверка с иридием сокращение видового разнообразия (то есть вымирание) динозавров шло уже давно — фактически всю вторую половину верхнемеловой эпохи, то есть около 15 миллионов лет. («Чтоб нам столько жить, сколько они вымирали!» — шутит палеонтолог Екатерина Тесакова.) Сегодня даже палеонтологи-неокатастрофисты (еще несколько лет назад утверждавшие, что накануне удара астероида динозавры якобы переживали расцвет) сквозь зубы признают: да, вымирание шло задолго до Чиксу-луба и появление новых видов не восполняло потери ранее существовавших.

Каковы бы ни были реальные причины этого вымирания (о них — точнее, о более убедительных гипотезах на этот счет — мы будем более подробно говорить в главе 14), получается, что космический катаклизм не запустил этот процесс, не ускорил его и даже не добил тех немногих, кто еще держался. В чем же в таком случае состоит его роль? Уж не аналогична ли она роли того самого топора, из которого персонажи русской народной сказки варили кашу?

На эти факты и вопросы неокатастрофисты реагируют по-разному. Некоторые просто игнорируют все, что не укладывается в «астероидную теорию». Другие пытаются, как говорится, «взять на глотку», подавить всякие возражения числом и научными регалиями ученых, подписывающихся под категоричными заявлениями типа «астероидная теория мел-палеогенового вымирания доказана — и точка!». Третьи, подобно герою известного анекдота, искавшего ключ не там, где потерял, а там, где светлее, увлеченно доказывают факт падения Чиксулубского метеорита именно в нужное время, высчитывают его происхождение, возможный химический состав, величину выделившейся при ударе энергии, краткосрочные последствия удара (цунами, пожары и т. д.) и прочие подробности — которые никто и не думал оспаривать, но тщательное обсуждение которых создает впечатление солидного обоснования всей теории[151]. Четвертые ради спасения любимой теории готовы объединиться со своими главными оппонентами-вулканистами[152], выдвинув теорию «комбинированного импакта»: мол, сейсмические волны от удара астероида спровоцировали чудовищные деканские извержения, а уж они-то… (Правда, извержения, приведшие к образованию индийского плато Декан, начались за добрых полмиллиона лет до Чиксулубского события. Но сторонников «комбинированной» версии это не смущает: они предполагают, что сотрясение планеты привело к слиянию относительно небольших магматических камер в более крупные, в результате чего извержения-де стали более редкими, но каждое из них оказывалось гигантским.) Пятые, признав сквозь зубы, что падению астероида предшествовало длительное вымирание динозавров, тут же заявляют, что это, мол, ничего не значит: колебания видового разнообразия динозавров происходили в мезозое неоднократно, и за каждым спадом обязательно следовал новый подъем — уцелевшие виды порождали целые букеты новых, эволюция группы продолжалась. И только в последний раз динозаврам, дескать, страшно не повезло: в самой нижней точке падения видового разнообразия на них обрушился астероид, который-де и погубил еще остававшиеся виды. А кабы не эта роковая случайность, они непременно восстановили бы свое разнообразие и процветали бы дальше[153]. (Это примерно то же самое, что сказать: да, покойный NN весь последний год своей жизни болел, и с каждым месяцем ему становилось все хуже, но умер он, конечно же, вовсе не от этого — он ведь и раньше заболевал, но всякий раз выздоравливал! Он бы наверняка опять выздоровел, но тут как раз мышка бежала, хвостиком махнула — и это, как на грех, пришлось на самый пик болезни, когда он был слабее всего. Так что погубила беднягу не болезнь, а мышка со своим хвостиком и ужасное невезение.) И т. д. и т. п. — изобретательность рыцарей науки при защите прекрасной Теории от непрерывно растущей банды отвратительных фактов[154] поистине не знает границ.

Мы так подробно остановились на астероидной теории мел-палеогенового вымирания потому, что она наиболее широко известна за пределами научного сообщества, сыграла роль образца для других «импактных» (то есть неокатастрофистских) теорий (и тем самым во многом определила общие черты этого семейства концепций) и к тому же имеет самый долгий опыт успешного противостояния оппонентам. Сегодня теорий такого типа циркулирует в научной литературе множество. Мы уже упоминали «вулканическую» гипотезу (претендующую на объяснение не только мел-палеогенового, но и крупнейшего из всех массовых вымираний — пермо-триасового). Есть гипотезы, приписывающие «импактные» причины вымиранию плейстоценовой (мамонтовой) фауны и т. д. — вплоть до вымирания отдельных видов. Любая из них может быть подвергнута такому же рассмотрению, но, чтобы проанализировать их все, потребовалась бы отдельная книга. Возможно, такую книгу в самом деле стоило бы написать, но та книга, которую вы держите в руках, — о другом. Об эволюции и ее механизмах.

Выше уже говорилось, что неокатастрофистские теории по сути неэволюционны — согласно им, эволюция (по крайней мере, макроэволюция) идет лишь будучи подгоняемой пинками-импактами. К этому можно добавить, что и особыми эвристическими возможностями эти теории, мягко говоря, не блещут. От того, что мы будем считать то или иное крупное изменение глобальной флоры и фауны результатом той или иной катастрофы, мы не узнаем ничего нового ни об этом эволюционном событии, ни об общих закономерностях эволюции.

Импакт — это всегда чисто внешнее воздействие, никак не связанное с логикой предыдущего развития событий и принципиально непредсказуемое; своего рода deus ex machina в эволюционной драматургии. Даже прикинуть, кто имеет шансы пережить конкретный импакт, а кто обречен на вымирание, или спрогнозировать, как будет восстанавливаться биосфера после импакта, оказывается невозможным — во всяком случае, за четыре десятилетия сторонники астероидной теории (равно как и других импактных гипотез) так и не смогли объяснить, почему вымерли именно те, кто вымер, и уцелели те, кто уцелел. Эта задача не решается, даже если ответ известен.

Почему же в таком случае импактные гипотезы сегодня столь популярны? На этот счет можно только строить предположения, причем очень разные. Высказывалось мнение, что большую роль в популяризации теории Альвареса сыграла информационно-пропагандистская и грантовая поддержка со стороны могущественной NASA, надеявшейся таким образом получить финансирование на разработку системы противоастероидной защиты. С другой стороны, поскольку постулированный Альваресом сценарий «астероидной зимы» был просто переписан со сценария «ядерной зимы» (предполагаемых последствий глобальной ядерной войны), критика этой теории воспринималась как косвенная критика антивоенного движения и чуть ли не поддержка милитаризма — что порождало конфликт с пацифистскими настроениями научного сообщества. Возможно, в первые годы после появления астероидной гипотезы эти факторы и сыграли свою роль, однако затем и угроза ядерной войны отодвинулась на периферию общественного дискурса, и влияние NASA заметно ослабло. Но астероидная гипотеза не только не утратила популярности в массовом сознании, но и проникла в профессиональное сообщество, а затем и заняла там доминирующее положение. И что еще важнее — как уже говорилось, в качестве основной альтернативы ей сейчас выступают такие же импактные гипотезы, прежде всего вулканическая.

Другие комментаторы указывают на общее падение культуры теоретизирования в современной биологии и склонность современных ученых искать простые и очевидные (а желательно — еще и легко иллюстрируемые) объяснения и в дальнейшем придерживаться их, невзирая ни на очевидные внутренние нестыковки, ни на противоречащие им факты. С этим можно согласиться, но такое положение само по себе требует объяснения.

Думается, дело в том, что к концу ХХ века наука окончательно стала делом массовым, дорогим и сугубо профессиональным. Времена, когда результаты первостепенной важности мог получить любитель, занимающийся исследованиями в свободное время и на собственные средства (причем то и другое могло быть весьма ограниченным — как, например, в случае Менделя), прошли безвозвратно. Для серьезных исследований сегодня нужны ресурсы — которых всегда меньше, чем проблем, требующих исследования, и людей, готовых этими исследованиями заняться. И решения о том, кому выделить ресурсы, а кому отказать, принимают в конечном счете люди «внешние» по отношению к науке — политики и чиновники.

В этой ситуации «при прочих равных» более успешными оказываются те ученые, кто более способен объяснить суть своей работы и своих теорий этим ответственным лицам. (В демократических странах, где и сосредоточена сегодня бóльшая часть фундаментальной науки, ученому желательно уметь объяснить свою работу еще и широкой публике — налогоплательщикам и избирателям.) Понятно, что теории, живописующие красочные и драматические картины глобальной катастрофы — чудовищные взрывы, сверхмощные извержения, охваченные пожаром континенты, воцарившийся на всей планете мрак и холод и т. п. — в этом отношении имеют явное преимущество перед собственно эволюционными концепциями. Которые (как мы увидим в главе 14), может, и не так уж сложны для понимания, но не поддаются изложению в виде комикса или анимационного ролика.

Впрочем, это всего лишь догадки, к тому же не имеющие отношения к предмету данной книги — от которого мы и так уже слишком далеко отклонились. Вернемся к нему. Итак, мы рассмотрели всевозможные альтернативы дарвинизму — научные и ненаучные, реально предложенные и теоретически возможные. И в разговоре о любой из них то и дело всплывал один и тот же мотив: все оппоненты дарвинизма, с каких бы позиций они его ни критиковали, основную часть своих трудов отводят под изложение тех фактов и феноменов, которые они считают необъяснимыми в рамках дарвинизма. При этом я неоднократно говорил, что эта «необъяснимость» (а порой и сами «факты») часто существует только в воображении противников дарвинизма. Но «часто» не означает «всегда». Элементарная честность требует не ограничиваться общей фразой «да, в современной эволюционной биологии все еще остаются трудности и нерешенные проблемы», а привести хотя бы некоторые из тех вопросов, на которые у современной теории эволюции ответов нет.

Глава 11. В ожидании объяснения

Вопросы эти делятся на две большие категории. В одном случае «нет ответа» означает «нет определенного и общепризнанного ответа» — это вопросы, на которые разные ученые дают разные, противостоящие друг другу ответы. Например, есть ли признаки, по которым можно отличить эволюционно перспективные виды (и таксоны более высокого ранга) от безнадежных тупиков эволюции? Что определяет темпы эволюционного процесса и как их вообще можно измерить, если речь идет не об изменениях количественных признаков, а о появлении принципиально новых форм и структур? Идет ли эволюция плавно (пусть даже с очень разной скоростью в разное время) или скачками, когда краткие периоды бурных преобразований чередуются с долгими эпохами эволюционной неподвижности? Отличается ли чем-то принципиально «обычное» видообразование от зарождения будущих новых классов и типов и есть ли вообще у макроэволюции (эволюции крупных групп) свои законы и механизмы, несводимые к законам и механизмам микроэволюции (эволюции на внутривидовом и видовом уровнях)?[155]

Вопросы такого рода могут оставаться нерешенными в течение многих десятилетий и даже веков (некоторые из них были поставлены еще в XIX столетии), однако всегда есть надежда, что рано или поздно тот или иной вопрос будет решен окончательно. Как мы упоминали в главе 2, уже в нашем столетии завершился спор, тянувшийся еще со времен становления СТЭ, то есть более полувека[156]: существует ли симпатрическое видообразование? Несмотря на то, что косвенные свидетельства возможности (и широкого распространения) такого видообразования были известны по крайней мере уже в 1970-х годах, окончательно эта точка зрения восторжествовала только в середине 2000-х.

В последующих главах мы коснемся некоторых вопросов из этой категории, но здесь речь не о них. Нас будет интересовать другой тип вопросов без ответов — такие, на которые ответов действительно нет. Ни предположительных, ни конкурирующих друг с другом — никаких. Подобных вопросов не так уж много, но я не ставлю себе целью привести здесь их полный список. Мне важно показать, какого рода могут быть эти вопросы, чем именно они не вписываются в ту картину эволюции, которую рисует современная наука, и какие из этого можно сделать выводы.

Печать родины

Часто ли вам приходилось видеть синих бабочек? У европейских бабочек эта часть спектра почему-то не в чести: синий (точнее, голубой) цвет преобладает разве что в окраске самцов голубянок, да еще у нескольких видов (траурниц, адмиралов) этот колер представлен в виде маленьких пятнышек. А вот на Цейлоне много и голубых, и темно-синих бабочек, причем принадлежащих к самым разным семействам. Хотя вроде бы нет никаких разумных причин, по которым синие тона в окраске крыльев должны быть выгодны на Цейлоне, но невыгодны в Европе.

На первый взгляд — мелочь, случайное совпадение, биогеографический курьез. Но…

Вероятно, многие читатели с детства помнят навеянный множеством мультфильмов образ обезьян, которые цепляются за ветки не только всеми четырьмя руками, но и хвостом, могут висеть на нем и даже хватать им предметы — как, например, Бандерлоги в советской мультэпопее о Маугли. Те из зрителей этого мультфильма, которым довелось впоследствии побывать в Индии, были, наверно, разочарованы: тамошние храмовые обезьяны-лангуры хотя и отличаются длинными хвостами, но ничего подобного ими не делают.

На самом деле обезьяны, способные обхватить ветку хвостом и повиснуть на нем, действительно существуют — но не в Индии, а в Южной Америке. Это «фирменное ноу-хау» целого ряда южноамериканских приматов: капуцинов, коат, ревунов, паукообразных обезьян. Хвост у таких обезьян имеет специфические особенности: на его конце нижняя сторона (которая, собственно, и контактирует с захватываемым предметом) лишена шерсти, а структура кожи на ней подобна коже на ладонях и ступнях — вплоть до наличия папиллярных линий, как на пальцах. Существенно отличается и иннервация хвоста: в нее вовлечено гораздо больше нейронов мозга, как чувствительных (связанных с различными осязательными рецепторами), так и двигательных, что позволяет хвосту совершать гораздо более тонкие и точные движения, чем те, на которые способны хвосты лангуров и мартышек.

Все эти особенности, конечно, удивительны — но не более чем множество других поразительных приспособлений разных организмов к их образу жизни. Куда удивительнее другое: такими же цепкими хвостами с такими же (или сходными) приспособлениями обладает еще целый ряд южноамериканских млекопитающих, ведущих древесный образ жизни: два вида муравьедов-тамандуа, древесный дикобраз, родич енотов кинкажу и даже опоссумы. «Даже» — потому что опоссумы принадлежат к сумчатым млекопитающим (это единственная группа современных сумчатых, живущая за пределами Австралии и прилегающих к ней островов). И стало быть, эволюционно настолько далеки от обезьян (да и вообще от всех остальных цепкохвостых зверей), насколько это вообще возможно в пределах класса млекопитающих. Среди прочих членов «клуба цепкохвостых» близкого родства тоже нет. В частности, муравьеды — это сугубо южноамериканская группа, вся эволюция которой проходила только на этом континенте, в то время как южноамериканские обезьяны — потомки обезьян Старого Света, сравнительно недавно (26–40 миллионов лет назад) как-то попавших в Южную Америку из Африки.

Итак, в Южной Америке цепкохвостость встречается у целого ряда млекопитающих, относящихся к пяти разным отрядам и двум инфраклассам и сходных только образом жизни. Что наводит на мысль, что этот признак явно полезен для древесных зверей и, вероятно, легко возникает заново. Но на других континентах тоже есть тропические леса, и на растущих в них деревьях живет немало видов млекопитающих. Однако среди них мы найдем только одного по-настоящему цепкохвостого зверя — бинтуронга, необычного представителя семейства виверровых, живущего в Юго-Восточной Азии и Индонезии. Частичной цепкохвостостью обладают панголины — уникальные чешуйчатые млекопитающие Африки и южной Азии, выделяемые в отдельный отряд (состоящий из единственного рода с несколькими видами). Почему же признак, столь регулярно возникавший на одном континенте, так редок на других? И почему те немногие животные других континентов, которые ими обладают, как раз неродственны южноамериканским цепкохвостым зверям[157]?

Похожую картину являет географическое распределение кустарников с так называемым диварикатным ветвлением: в каждом узле дочерние ветки отходят друг от друга под большим углом, часто переплетаясь при этом с соседними ветвями. Вообще говоря, такая схема ветвления встречается нечасто. Но в Новой Зеландии растет около 50 видов кустарников, ветвящихся именно таким образом, причем они принадлежат к двум десяткам разных (и не слишком родственных друг другу) семейств. Каковы бы ни были выгоды и изъяны диварикатного ветвления, странно, почему оно так распространено в Новой Зеландии и так редко в остальном мире[158].

Мы все — даже те, кто совершенно не интересуется ботаникой — прекрасно знаем причудливую и неповторимую форму дубового или кленового листа и вряд ли спутаем их с чьими-нибудь еще листьями. У этих деревьев есть близкая родня на Дальнем Востоке — другие виды тех же родов. Но при этом у дальневосточных дубов и кленов (а также у калины и некоторых других деревьев и кустарников, европейские виды которых отличаются сложной и оригинальной формой листа) листья совсем не такие — они цельные, овальной формы и напоминают лист ольхи или лещины. Вообще говоря, форма листа — признак довольно нестабильный, легко изменяющийся в результате единичных мутаций, а то и под влиянием чисто физиологических факторов. Но тогда тем более удивительны столь закономерные географические различия.

Особенно часты такие явления в окраске. Скажем, многие наши дневные хищные птицы имеют оперение серого или бурого цвета с темными пестринами. А их родственники в Южной Америке одеты в яркое черно-рыже-белое оперение. При этом на обоих континентах соответствующая «мода» охватывает как представителей семейства ястребиных, так и соколиных — хотя родство между ястребами и соколами куда более отдаленное, чем между видами внутри каждого из этих семейств. Скромный наряд наших пернатых хищников можно попытаться объяснить требованиями маскировки (хотя совершенно непонятно, от кого могли бы маскироваться сапсан или пустельга — при их-то способе охоты), яркое оперение их заморских родичей — половым отбором (хотя ястребы и соколы обычно строго моногамны, а у таких видов половой отбор, как мы помним, малоэффективен). Но почему в Евразии важнее одно, а в Южной Америке — другое?

Такие явления можно видеть не только у рожденных летать, но и у рожденных ползать. У рептилий и амфибий Центральной Америки очень модна так называемая «коралловая» окраска — наряд из чередующихся красных (или рыжих, или ярко-желтых) и черных колец. Такое сочетание цветов часто используется ядовитыми или жалоносными животными для предостережения хищников. И даже то, что в Центральной Америке так окрашены многие не только ядовитые, но и совершенно безобидные змеи (а также ящерицы, лягушки и саламандры), можно объяснить бейтсовской мимикрией: беззащитные виды подражают в окраске хорошо защищенным. Но вот именно кольцеобразная форма цветовых пятен — фирменный стиль Центральной Америки: у наших жерлянок или европейских саламандр желтые пятна не имеют сколько-нибудь правильной формы.

Такие явления, получившие название «географический параллелизм» или «географический стиль», были известны еще натуралистам XIX века. За сто с лишним лет знакомства с ними ученые предложили немало гипотез для их объяснения: особенности зрения местных хищников, микроэлементный состав почвы или воды, даже перенос соответствующих генов вирусами от одного вида другому. Но ни одной из них не удалось объяснить все известные факты. Так, например, одним цейлонским бабочкам синий цвет придают соответствующие пигменты, а другим — оптические эффекты, создаваемые бесцветными хитиновыми чешуйками, покрывающими их крылья. Понятно, что никакой микроэлемент, ген или вирус не мог обеспечить столь разные пути достижения одной и той же окраски. А, скажем, цепкохвостость требует целого ряда изменений в структуре кожи, схеме иннервации хвоста и т. д. — что вряд ли может быть результатом заноса вирусом единичного гена и уж тем более — отличий в микроэлементном составе почвы.

Редкое сочинение критиков дарвинизма (по крайней мере, из числа эволюционистов) обходится без упоминаний о феномене географического стиля. В самом деле, ни классический дарвинизм, ни СТЭ, ни какая-либо еще селекционистская концепция не могут предложить сколько-нибудь правдоподобных объяснений этого феномена (хотя и не запрещают прямо его существования). Проблема, однако, в том, что никакая другая теория, концепция или подход тоже не могут предложить никаких объяснений — по крайней мере, более внятных, чем «влияние ландшафта». Никто из критиков не предлагает никаких, даже самых фантастических гипотез, каким образом макрогеографические условия (заметим, что во всех перечисленных случаях эффект проявляется в масштабе континентов, субконтинентов или очень крупных островов) могут оказать такое влияние на эволюцию большого числа не связанных близким родством видов. Так что данная проблема не может быть использована как аргумент против дарвиновской модели эволюции (и тем более — как аргумент в пользу какой-то другой модели). Что, разумеется, не отменяет существования самой проблемы и не делает ее менее интригующей.

Травы и отравы

Люди лечились травами чуть ли не от всех болезней с незапамятных времен. Конечно, часто эти «лекарства» выбирались просто по внешнему сходству частей того или иного растения с тем органом, от расстройств которого они должны были якобы помогать (например, листьев печеночницы — с печенью или клубней ятрышника — с мужскими семенниками). И все же научная фармакология подтвердила: растения, особенно цветковые, содержат множество органических веществ, обладающих самым разным (и порой очень сильным) физиологическим действием на организмы млекопитающих, в том числе на человеческий. Эти вещества принадлежат к разным классам (кислоты, спирты, эфиры, масла и т. д.), но особенно многочисленны среди них алкалоиды — относительно сложные («скелет» их молекул образуют 10–50 атомов углерода) соединения, содержащие азот и проявляющие в растворе свойства оснований. Сегодня химикам известно около 12 тысяч алкалоидов — и практически все они были открыты в живых организмах, в основном в высших растениях, прежде всего цветковых (небольшое число найдено также в грибах, водорослях и некоторых животных). Растительные алкалоиды усыпляют и бодрят, расслабляют и тонизируют, усиливают и угнетают работу сердца, движения кишечника и выработку гормонов, расширяют и сужают сосуды, стимулируют и подавляют деление клеток, вызывают галлюцинации и блокируют размножение одноклеточных паразитов в человеческой крови.

Но зачем они нужны самим растениям, у которых нет ни сердца, ни кишечника, ни центральной нервной системы? Какую роль играют они в растительном организме?

Одно время алкалоиды считались своего рода «биохимическим мусором», побочными или конечными продуктами азотистого обмена[159]. Однако для большинства растений азот — элемент слишком дефицитный, чтобы связывать его в бесполезных соединениях. К тому же алкалоиды ведут себя совсем не как отбросы: они не выделяются во внешнюю среду и не накапливаются в виде каких-то отложений в теле самого растения. Их содержание в растении закономерно меняется в соответствии с фазами развития: обычно в молодом растении алкалоидов мало, затем их содержание постепенно растет, достигая пика к моменту цветения, а после отцветания снижается (хотя известно немало исключений из этой схемы). Концентрация алкалоидов меняется и в течение суток — обычно вечером и ночью она заметно выше, чем днем. У некоторых растений алкалоиды синтезируются в одних частях (например, в корнях), а максимальной концентрации достигают в других (скажем, в плодах), куда активно переносятся из мест синтеза.

В других случаях в разных частях растения присутствуют разные алкалоиды, порой даже совершенно разной химической природы. Все это говорит о том, что алкалоиды — не конечный продукт, а активный участник биохимических превращений. В конце концов это было прямо доказано опытами с радиоизотопной меткой: меченый азот, входивший в состав алкалоидов, позднее обнаруживается в белках и других веществах.

Были предложены и другие гипотезы о роли алкалоидов в жизни растений: одни ученые видели в них регуляторные вещества наподобие гормонов, другие — средство защиты от поедания животными. У каждой из них есть набор вроде бы подтверждающих ее фактов: например, многие растения в самом деле несъедобны для большинства травоядных из-за высокого содержания в них ядовитых или резких на вкус алкалоидов. Хорошо знакомый всем отвратительный вкус позеленевшей картошки — это вкус алкалоида соланина, вырабатывающегося во всех зеленых частях картофеля и некоторых других растений семейства пасленовых. Эти растения не трогают не только позвоночные, но и большинство насекомых-листоедов. Однако трудно представить, что ту же роль играют алкалоиды-наркотики вроде всем известного морфина. Не меньшие трудности испытывают теории, приписывающие алкалоидам роль регуляторов или формы запасания азота.

Некоторые же факты не укладываются вообще ни в одну теорию. Почему алкалоиды встречаются лишь у небольшой части (10–15 %) цветковых растений? Почему каждый вид вырабатывает строго определенные алкалоиды — так, что большинство названий этих веществ образованы от латинских имен соответствующих растений? Почему при этом некоторые алкалоиды обнаруживаются в совершенно разных растениях? (Например, теобромин, придающий горечь шоколаду, назван так по латинскому названию дерева какао — Theobroma, — из плодов которого был впервые выделен, но впоследствии его обнаружили также в растениях семейства падубовых, совершенно не родственного какао.) В то же время один и тот же вид растений обычно вырабатывает не один индивидуальный алкалоид, а несколько — иногда сильно различающихся по своему химическому строению и не являющихся производными друг друга. Рекорд принадлежит тропическому кустарнику раувольфии, в корнях которой содержится 35 различных алкалоидов.

Близкие виды растений (в пределах одного рода) часто содержат один и тот же алкалоид, но при этом его концентрация в их тканях может различаться на несколько порядков. Например, в соке опийного мака морфин и другие опиатные алкалоиды в сумме составляют до 20 % всего сухого вещества, в то время как в других видах мака их содержание настолько ничтожно, что его можно обнаружить только самыми изощренными методами современной химии. Такие же различия порой наблюдаются и между растениями одного вида — причем не только растущими в разных краях, но порой и между соседними. Если алкалоиды зачем бы то ни было нужны растению — почему близкие виды, географические расы и просто отдельные экземпляры прекрасно обходятся без них? А если не нужны — почему те виды и особи, в которых их содержание высоко, тратят ресурсы на синтез бесполезных веществ? И, конечно, самый главный вопрос: почему их вообще так много и почему они так сильно и разнообразно действуют на животных? Как могло возникнуть это ошеломляющее разнообразие?

Современная эволюционная теория не дает даже предположительного ответа на эти вопросы. Как не дают его и любые альтернативные ей теории и концепции.

Паразит, отменяющий смерть

Вероятно, все читатели этой книги знают о таком драматическом явлении — нересте лососей. Влекомые инстинктом, рыбы заходят из моря в реки и начинают подниматься вверх по течению. Они проползают на брюхе по перекатам, перепрыгивают водопады, их строй так плотен, что, кажется, по их спинам можно перейти реку. Сухопутные и пернатые хищники выдергивают из этой массы одну рыбу за другой, но оставшиеся упорно продолжают свой путь. Наконец, достигнув тех вод, в которых они сами когда-то появились на свет, лососи приступают к тому, ради чего совершали это трудное и опасное путешествие, — к нересту. Самки мечут икру, самцы поливают ее молóками. А когда последняя икринка или капля семени покидают тело рыбы, в нем включается программа самоуничтожения: одновременно в разных тканях появляются очаги некрозов, они растут, сливаются… и вот уже вниз по течению плывут неприглядные останки того, что совсем недавно было красивой, сильной, полной жизни рыбиной.

Так нерестятся горбуша, кета, кижуч, нерка и другие виды тихоокеанских лососей. А вот у лосося атлантического (более известного нам под именем семги), как говорится, возможны варианты. В наши северные реки[160] зрелые рыбы заходят из моря на протяжении всего сезона — от окончания ледохода до середины осени (а некоторые не вполне созревшие рыбы «занимают места» с предыдущей осени, дозревая в реках целый год). Сам нерест начинается осенью и длится до ледостава. Вскоре после него часть рыб скатывается по течению в море, остальные зимуют в реке и возвращаются в море весной. По дороге к морю и особенно сразу после возвращения в него значительная часть рыб погибает. Однако многие остаются живыми и принимаются восполнять ресурсы, потраченные на нерест (в пресных водах взрослые рыбы ничего не едят и живут только за счет накопленных ранее запасов). Через год или два, сформировав в своем теле новую порцию икры и молок и поднакопив жирку, они снова возвращаются в родные реки, нерестятся еще раз — и снова уходят живыми. Так может повторяться до пяти раз — и кажется, что этот срок ограничен не столько старением рыбы (такая «многоразовая» семга может жить до 13 лет), сколько малой вероятностью ни разу за все это время не попасться в когти медведю, в зубы тюленю или в рыбачью снасть.

Почему одни рыбы гибнут после первого же нереста, а другие могут нереститься многократно? Российский ихтиолог Валерий Зюганов связал это с отношениями, связывающими семгу с двустворчатым моллюском — европейской жемчужницей. (Этот моллюск называется так потому, что именно он служит источником речного жемчуга — который многие, вероятно, видели на одеждах русских князей, царей, вельмож и архиереев, на декоративных переплетах священных книг и других творениях русского средневекового прикладного искусства.) У жемчужницы есть расселительная личиночная стадия — так называемый глохидий. Такая личинка есть у многих двустворчатых моллюсков, но глохидий жемчужницы — паразит. Покинув мантийную полость моллюска-родителя, это микроскопическое (всего 50 микрон в диаметре) существо внедряется в жабры проплывающей мимо рыбы и некоторое время там паразитирует, питаясь за счет хозяина — благо жабры всегда обильно снабжаются кровью. Пройдя определенный путь развития, подросши и сильно изменившись, глохидий покидает хозяина, оседает на дно и превращается в крохотного двустворчатого моллюска. Когда тот вырастет и созреет для размножения, цикл начинается сначала. Глохидии жемчужницы паразитируют в основном на семге (и ее родственнице кумже, также способной к многократному нересту).

Зюганов и его сотрудники обнаружили корреляцию между «многоразовостью» семги и ее зараженностью глохидиями. По его данным, зараженная глохидиями семга становится также более устойчивой к термическому шоку, кратковременному пребыванию вне воды, травмам и т. д. В общем, кому паразит, а кому живой эликсир бессмертия.

Похоже, ушлая личинка наловчилась каким-то образом блокировать у хозяина программу самоуничтожения. Зачем ей это нужно, понятно: в холодной воде наших северных рек развитие глохидия идет медленно и занимает от 8 до 11 месяцев. Если бы сразу после нереста семга умирала, заражать ее не имело бы никакого смысла. (Кстати, на тихоокеанских лососях тоже паразитируют глохидии местных видов жемчужниц, но они успевают завершить эту стадию развития до того, как их хозяин умрет.) Загадка состоит в другом: почему это не происходит самопроизвольно, без милосердного вмешательства паразита? С этим вопросом тесно связан другой: а зачем вообще лососям программа самоуничтожения? Как мог возникнуть в эволюции такой парадоксальный феномен?

Вообще говоря, запрограммированная смерть после размножения — явление хоть и нечастое в мире животных[161], но не уникальное, оно встречается в самых разных группах. Так заканчивают свою жизнь многие насекомые (самый известный и очевидный пример — поденки), осьминоги, некоторые полихеты и т. д. Единой теоретической модели — чем именно и при каких условиях может быть выгодна такая стратегия размножения — не существует: для разных случаев обсуждаются разные наборы гипотез, по крайней мере часть из которых явно неприменима к другим случаям. Так, например, «одноразовость» богомолов предположительно объясняется тем, что это избавляет личинок от конкуренции и прямого каннибализма со стороны взрослых насекомых. (При этом образ жизни богомолов таков, что вероятность повторного успешного спаривания для взрослого насекомого невелика.) Считать ли эти объяснения убедительными в случае богомолов — в значительной мере дело вкуса (прямых доказательств их правильности нет), но в любом случае применить их к лососям невозможно: как уже говорилось, эти рыбы в нерестовых водоемах не питаются вообще.

Самое популярное объяснение «одноразовости» лососей состоит в том, что массовая гибель взрослых особей резко повышает трофность нерестового водоема — содержание в его воде доступной для разложения органики, что создает кормовую базу для бактерий, и биогенных элементов (соединений азота, фосфора, калия и т. д.), необходимых для развития фитопланктона — микроскопических водорослей. Бактерии и водоросли, в свою очередь, служат пищей для микрозоопланктона (инфузорий, коловраток и тому подобных существ), а ими будут питаться вышедшие из икринок мальки лососей, пока не подрастут. Учитывая, что лососи обычно в самом деле нерестятся в водах, крайне бедных органикой и биогенными элементами, это объяснение можно было бы принять. Однако в случае с семгой оно явно не годится: даже те рыбы, что умирают после нереста, делают это вдали от нерестилищ — обычно уже в море. Представить же, что бактерии или биогенные элементы самостоятельно поднимаются обратно вверх по течению, как-то уж очень трудно. Однако мальки семги выживают ничуть не хуже мальков горбуши или кеты.

«Казус семги» опровергает и другую версию — что «одноразовость» — де позволяет увеличить долю ресурсов, вкладываемых в потомство, и потому произвести больше икринок или/и обеспечить каждой из них больший запас питательных веществ. Ни число икринок, выметываемых особью за один нерест, ни их средний размер или содержание в них запасных веществ у «многоразовых» и «одноразовых» рыб достоверно не различаются, но при этом поскольку «многоразовые» приходят на нерест неоднократно, то и общее число произведенного каждой рыбой за всю жизнь потомства оказывается существенно больше.

Словом, с какой стороны ни посмотри, получается, что запрограммированная смерть после нереста не только не дает никаких преимуществ, но и наоборот — выглядит явно проигрышной стратегией по сравнению с отсутствием таковой. Как такой механизм мог возникнуть в эволюции — совершенно непонятно. Но это еще полбеды — можно предположить, например, что он возник как адаптация к каким-то факторам, действовавшим во время формирования современных видов лососей, но отсутствующим сейчас.

Настоящая проблема — как этому феномену удается сохраняться сейчас? Как мы уже знаем, любой физиологический механизм, не поддерживаемый постоянно естественным отбором, быстро распадается из-за накопления мутаций. Еще быстрее должен деградировать механизм, против которого работает естественный отбор. Но даже если бы мы этого не знали, достаточно одного того факта, что глохидий как-то блокирует эту программу. Вряд ли он проделывает для этого какие-нибудь сложные многоэтапные манипуляции — скорее всего он эволюционно нащупал какое-то ключевое звено программы, которое можно вывести из строя одним простым действием (скажем, выделив вещество, связывающее какой-нибудь «гормон смерти» — химический сигнал, запускающий разрушение тканей лосося). Но если такое звено существует — оно должно хотя бы изредка ломаться, выходить из строя и без вмешательства паразита, просто в результате мутаций. И тогда особи с такими мутациями должны получить преимущества перед «нормальными» собратьями, обреченными умереть после первого же нереста, и быстро вытеснить их.

Однако этого не происходит. Одни особи семги живут долго и многократно приходят на нерест. Другие живут только до наступления зрелости, а затем, отнерестившись, гибнут. Такое положение существует на протяжении по крайней мере сотен поколений, и никто никого не вытесняет.

Это противоречит уже не только духу, но и букве теории — если не дарвинизму как таковому, то, во всяком случае, наиболее распространенному сейчас «геноцентрическому» подходу к эволюции. Те, кто читал книги Ричарда Докинза, вероятно, вспомнят его страстные и убедительные рассуждения о том, что естественный отбор неизбежно должен поддерживать признаки, вредные для вида или популяции, но при этом повышающие вероятность размножения той особи, у которой они появились[162]. С выводами уважаемого ученого трудно не согласиться — тем более что в живой природе мы видим множество подтверждений его тезиса. Но вот, оказывается, есть и примеры обратного: по каким бы причинам ни возникла в эволюции проходных лососей программа самоуничтожения, любая мутация, которая ее инактивирует, позволит своему носителю очень сильно увеличить свой генетический вклад в следующее поколение лососей. И если верна гипотеза Валерия Зюганова, это означает, что инактивировать эту программу можно и даже, вероятно, не так уж трудно. Но вопреки всем рассуждениям корифея (и стоящим за ними классическим концепциям социобиологии) мы не видим стремительного распространения в популяции таких мутантов. Почему?

Справедливости ради следует сказать, что гипотеза Зюганова сегодня хотя и имеет немало сторонников (в том числе и среди европейских зоологов) и получила ряд косвенных подтверждений, отнюдь не является бесспорной. Некоторые весьма авторитетные ученые (в том числе ведущие российские специалисты по пресноводным жемчужницам) отрицают какую-либо связь способности атлантических лососей к многократному нересту с заражением их личинками жемчужниц[163]. И в качестве одного из аргументов они приводят примеры конкретных нерестовых рек, в которых жемчужницы не живут, но при этом доля рыб, приходящих на нерест повторно, весьма высока. Не берусь судить, кто прав в этом споре, но если семга все-таки может избежать самоуничтожения и без помощи благодетельного паразита — тем более удивительно, почему эта способность не распространилась на всю популяцию.

Феномен многократного нереста семги выглядит загадочным, но при этом уникальным в своем роде случаем[164], курьезным исключением из общего правила. Однако есть и другие сходные примеры. И по крайней мере один из них известен всем: биология саранчи.

С давних пор люди не могли понять: почему саранча никогда не встречается поодиночке? Почему она может существовать только в виде огромных стай? Откуда берутся эти стаи и куда деваются в промежутках между нашествиями?

Эта загадка саранчи была разгадана лишь около ста лет назад. Замечательный русский энтомолог (и впоследствии кавалер британских орденов Святого Георгия и Святого Михаила) Борис Уваров обратил внимание на то, что в местности, где появилась саранча, не удается найти определенный вид безобидных одиночных кобылок. Как известно, саранча тоже относится к подотряду кобылок — это несколько видов кобылок, способных образовывать огромные стаи и мигрировать на большие расстояния. Однако тех кобылок, которых «недосчитался» Уваров, никто в то время с саранчой не связывал — их относили к другому виду и даже другому роду, хотя и в том же семействе.

Дальнейшие исследования Бориса Петровича показали: все виды саранчи — это лишь иные жизненные формы некоторых видов одиночных кобылок. Если вышедшие из яиц личинки кобылок[165] слишком часто встречаются с себе подобными (это обычно случается, когда вслед за несколькими благоприятными годами наступает засушливый и расплодившиеся личинки волей-неволей вынуждены стягиваться на «островки благополучия» — чаще всего к берегам водоемов), их развитие резко меняется: они растут быстрее, чем обычные личинки, приобретают другую окраску и (после последней линьки) заметно более крупные крылья. А самое главное — они гораздо активнее, беспокойнее, больше двигаются и испытывают потребность собираться в большие скопления. Процесс идет лавинообразно, по механизму положительной обратной связи: активно двигаясь и кучкуясь, личинки еще сильнее мозолят глаза друг другу — и тем неотвратимее развиваются в саранчу. Часто они трогаются в путь, даже не дожидаясь последней линьки, которая даст им крылья, — и тогда можно видеть огромные стаи (так называемые кулиги) бескрылых «кузнечиков», упорно бредущих в избранном ими направлении. А обретя крылья, эти насекомые поднимаются в воздух и могут улететь за многие сотни километров, сея опустошение. Их поход грозит бедой практически всем обитателям тех мест, где эта стая приземлится: уничтожая почти всю зеленую массу, саранча фактически разрушает местные пищевые цепочки, обрекая на голод местных растительноядных животных, а вследствие этого — и хищников. (Разумеется, в это время ее в огромных количествах поедают все, кто хотя бы в принципе способен питаться животной пищей, — от хищных насекомых до домашних овец. Но в каждом конкретном месте этот пир продолжается всего несколько дней, а уничтоженными оказываются плоды как минимум целого вегетационного сезона.) Однако и самим саранчукам он не сулит ничего хорошего: те из них, кого не сожрут хищники, не убьют люди, пытающиеся защитить свои посевы, и не забросит ветром в открытый океан, с наступлением осени все равно умрут — так же неотвратимо, как тихоокеанские лососи после нереста.

Правда, с самим «нерестом» дела у стайной саранчи обстоят гораздо хуже, чем у лососей. Хотя во время своих «походных привалов» эти насекомые находят время и для спаривания, оно обычно кончается ничем. Дело в том, что саранча, будучи в гастрономическом отношении практически всеядной (она пожирает не только любые части любых растений, которые только в состоянии сгрызть, но и ткани и другие изделия из растительных волокон), довольно привередлива в выборе мест для откладки яиц. Ей требуется мягкая, достаточно увлажненная почва в местности с жарким засушливым климатом. Такое сочетание условий встречается нечасто и на очень ограниченных территориях (обычно это земли, прилегающие к степным и пустынным рекам и озерам). Вероятность того, что стая, летящая куда глаза глядят, найдет такое благословенное место раньше, чем вся погибнет, невелика. Правда, во время миграций оплодотворенные самки постепенно снижают требования и нередко откладывают яйца в местах, хотя бы отдаленно похожих на нужные. Но как показывают наблюдения, образующиеся таким образом «метастазные» популяции саранчи существуют не более нескольких лет. Иными словами, в генетическом отношении наводящие ужас огромные стаи представляют собой тупик: гены всех входящих в них особей будут практически неизбежно потеряны — если не сразу, то через считаные поколения.

Сама такая «двухипостасная» биология оказалась для науки того времени совершенно ошеломляющим сюрпризом. Но с ее биологическим смыслом поначалу никаких проблем не возникло. В 1921 году, когда Уваров обнародовал свое открытие, эволюцию «по умолчанию» рассматривали как процесс, направленный на благо вида. С этой точки зрения феномен саранчи выглядит как остроумное решение проблемы вспышек численности (за которыми неизбежно следуют распространение болезней, подъем численности хищников, а главное — подрыв собственной кормовой базы). Саранча просто сбрасывает свои «демографические излишки» в другие экосистемы, тем самым перекладывая на них все сопряженные с этим издержки и проблемы. Кроме того, перелетная форма несет и расселительную функцию: если какая-то из мигрирующих стай все-таки наткнется на подходящий для данного вида кобылок, но не заселенный им биотоп, она может его колонизировать. Но это — редкая удача, главное же — что чрезмерно размножившиеся кобылки не сожрут все свои обычные кормовые растения в родных местах. А популяция там восстановится за счет тех немногих особей, которые почему-либо не были вовлечены в самоубийственную миграцию.

Но с точки зрения современных представлений, ставящих во главу угла не «благо вида», а вероятность размножения и перехода в следующее поколение конкретных версий конкретных генов, существование такого механизма попросту невозможно. Любая мутация, выводящая из строя «переключатель» программ развития (как бы он ни был устроен), будет давать своему обладателю огромные преимущества: он не погибнет бесплодно в дальних краях, а останется дома и передаст свои гены потомкам. Причем доля его потомков от общего числа особей следующего поколения, скорее всего, будет весьма значительной, поскольку таких, как он — оставшихся и переживших исход, — будет очень немного. При таких условиях мутанты, неспособные развиваться в саранчу, должны быстро вытеснить обладателей исправного «переключателя». Однако же этого не происходит. И значит, либо мы не заметили чего-то важного (например, жесткого отбора против «постоянно-оседлых» мутантов в периоды между вспышками численности), — либо в наших теоретических представлениях что-то не так.

Возможно, именно такого рода примеры заставили одного из основателей социобиологии Эдварда Уилсона в последние годы пересмотреть свои прежние взгляды и вновь ввести в рассмотрение понятие группового отбора (то есть отбора на такие особенности строения или/и поведения, которые, снижая шансы своего обладателя на выживание, в то же время повышают шансы на выживание той группы особей, к которой этот обладатель принадлежит) — невозможность которого он и его единомышленники пытались доказать в течение добрых тридцати предыдущих лет. Правда, феномен саранчи (а тем более — жизненную стратегию проходных лососей) не так-то просто объяснить даже и с позиций группового отбора. Но модели, допускающие его существование, по крайней мере, не содержат прямого запрета этих феноменов.

* * *

Подведем итоги. Как уже было сказано выше, приведенная здесь небольшая коллекция примеров, не находящих объяснения в современной эволюционной теории, не претендует на полноту или хотя бы представительность. Помимо всего прочего, полный обзор таких казусов с пояснениями, в чем состоит странность каждого, составил бы отдельную книгу. Вероятно, такая книга была бы весьма интересной и поучительной, но это была бы совсем другая книга — не та, которую вы держите в руках.

Я же привел эти явления просто как примеры того, что современная теория эволюции, несмотря на все ее огромные успехи, вовсе не представляет собой универсальное решение всех проблем. Как и во всякой живой и развивающейся теории, в ней есть свои трудности, уязвимые места, пробелы и нерешенные задачи.

Никто сейчас не может сказать, когда тот или иной из этих феноменов будет убедительно объяснен. Но нет и никаких оснований считать, что этого не случится никогда. История эволюционной теории знает случаи, когда феномен, долгое время остававшийся загадкой и вызовом для ученых, вдруг получал простое и красивое объяснение в свете новых фактов или/и новых гипотез. Так, например, загадка происхождения биолюминесценции (свечения живых организмов), интриговавшая еще самого Дарвина, обрела неожиданное и элегантное решение после того, как в палеоэкологии утвердилась идея «кислородной революции» — пережитого некогда биосферой превращения из анаэробной в аэробную.

Возможно, кто-то из читателей отнесется к приведенным мною примерам как к своего рода интеллектуальным загадкам и попробует найти собственное объяснение для них. Что ж, эволюционная биология — не тайная священная доктрина, к которой допускаются только посвященные. Каждый вправе обсуждать и осмыслять накопленные ею факты и идеи. Советую только помнить, что в современной науке очень трудно высказать совершенно новую — хотя бы даже и неверную — содержательную идею. Так что прежде, чем обнародовать плоды своих размышлений (а еще лучше — прежде, чем пускаться в сами размышления), было бы разумно ознакомиться с тем, что уже было высказано учеными по соответствующей теме.

Мы же возвращаемся к основному предмету данной книги. Итак, ни конкурирующие теории, ни нерешенные проблемы не смогли поколебать теорию эволюции, основанную на идее естественного отбора. Теперь нам предстоит выяснить, как она вписывается в общую научную картину мира. И в первую очередь — насколько она согласуется с тем, что узнали об устройстве и функционировании живых организмов другие, более молодые области биологии.

Часть III. Главная теория биологии

В главе 5 мы уже упоминали максиму выдающегося эволюционного генетика Феодосия Добржанского — «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». Эти слова были написаны в 1975 году, и за прошедшие с тех пор почти полвека не появилось ни фактов, ни теорий, которые поколебали бы их справедливость. А поскольку, как мы видели в предыдущей части книги, в понимании эволюции и ее законов у дарвинизма сегодня просто не осталось соперников, это автоматически делает его центральной теорией всей совокупности наук о жизни.

Сказанное, разумеется, не означает, что чем бы ни занимался ученый той или иной биологической специальности, он непременно занимается вопросами эволюции. Различные дисциплины предоставляют множество задач и тем, которыми можно успешно заниматься, не прибегая к эволюционным представлениям. Если, допустим, исследователь изучает изменения в мозге, возникающие при формировании алкогольной или наркотической зависимости, взаимодействие разных типов клеток в ходе иммунной реакции, запаховые сигналы насекомых или зависимость продуктивности (скорости прироста биомассы) луга от присутствия и обилия на нем определенного вида муравьев, он вполне может не думать об эволюции. (Один биохимик с некоторой даже гордостью сообщил автору этих строк, что за десятилетия научной работы ему ни разу не понадобилось привлекать эволюционные соображения.) Тем более это справедливо для прикладных исследований. Но как только исследователь переходит от вопросов типа «как это устроено?» и «как это работает?» к вопросу «почему это устроено и работает именно так?» — ему без эволюции уже никак не обойтись[166].

Такое исключительное положение эволюционной теории, естественно, требует, чтобы она плодотворно взаимодействовала со всеми областями биологии. Слово «плодотворно» здесь ключевое: важно не просто уметь истолковать любые добытые факты с эволюционно-селекционистской точки зрения, но предложить такой взгляд на проблемы той или иной дисциплины и на изучаемые ею явления, который даст новое знание — или (что было бы даже лучше) укажет пути, на которых можно получить такое знание.

Но на то, чтобы рассмотреть «в свете эволюции» все области современной биологии, не хватит и нескольких таких книг. К тому же выше мы уже довольно подробно раскрыли отношения дарвинизма с генетикой и слегка коснулись его взаимодействия с иммунологией и науками о поведении. Поэтому в этой части книги мы ограничимся всего несколькими областями фундаментальной биологии, взаимоотношения которых с дарвиновской теорией, как мне представляется, больше всего заслуживают научно-популярного рассказа.

И начать нам придется с области исследований, настолько связанной с теорией эволюции, что многие даже интересующиеся наукой люди их не различают. Я говорю о проблеме происхождения жизни.

Глава 12. В начале было… что?

От оппонентов эволюционной теории — как заведомо предубежденных, так и добросовестных — часто приходится слышать такое возражение: ну хорошо, мол, допустим, эта теория более-менее убедительно описывает эволюцию уже существующей жизни. Но откуда эта самая жизнь взялась? Как могла возникнуть система, способная к такой эволюции посредством естественного отбора? Ведь отбор может действовать лишь на то, что способно к самовоспроизведению. А даже самые простые из известных нам самовоспроизводящихся систем все-таки слишком сложны, чтобы возникнуть в результате чисто случайных событий. В конце концов, будь иначе, мы бы регулярно видели самозарождение простейших живых существ из каких-то неживых компонентов. Однако, как доказал еще Луи Пастер, такого не происходит. Если жизнь не может возникнуть сама из неживой материи, но при этом существует — не означает ли это, что ее кто-то сотворил?

Строго говоря, данный вопрос не относится к теме этой книги. Ее задача — рассказать о биологической эволюции, а не обо всех современных представлениях о природе и ее развитии. Если уж на то пошло, механика Ньютона тоже не объясняла, откуда взялись планеты и другие небесные тела — достаточно было того, что они несомненно существуют, а она успешно описывает их движение и взаимодействие. Вопрос же о происхождении Солнечной системы и составляющих ее тел получил более-менее удовлетворительное решение много позже и в рамках совсем других теорий и дисциплин. С другой стороны, тем, кого действительно интересует проблема происхождения жизни, можно посоветовать прочесть вышедшую в 2016 году прекрасную книгу Михаила Никитина «Происхождение жизни: от туманности до клетки» — полное, ясное, связное и максимально беспристрастное изложение того, что знает и думает современная наука об этой проблеме.

Но ограничиваться таким ответом я не хочу. И не только потому, что это оставляло бы впечатление, что проблема происхождения жизни действительно является уязвимым пунктом — если не теории эволюции, то современной научной картины мира в целом, — но еще и потому, что успехи исследований последних десятилетий в этой области не только подкрепляют и дополнительно обосновывают эволюционную теорию, но и демонстрируют неожиданную плодотворность в ней дарвинистского подхода — хотя, казалось бы, он может вступать в действие только с момента, когда жизнь уже начала существовать. Именно поэтому глава, посвященная вопросам происхождения жизни, помещена в ту часть книги, где речь идет о роли эволюционной теории в разных областях фундаментальной биологии.

Разумеется, излагать во всех подробностях современное состояние проблемы происхождения жизни я не буду: во-первых, потому, что это уже сделал Никитин (и сделал гораздо глубже и компетентнее, чем мог бы это сделать я), во-вторых, потому, что такое изложение требует соответствующего объема: в книге Никитина более 500 страниц, не считая списка литературы. Поэтому я позволю себе коснуться лишь некоторых аспектов этой проблемы — тех, которые вызывают больше всего вопросов и недоразумений, а также наиболее тесно связаны с собственно эволюционной проблематикой.

Трижды невозможная жизнь

Прежде всего нужно разобраться с тем, почему сейчас мы не видим самозарождения живого из неживого — и почему, тем не менее, мы полагаем, что оно было возможно в далеком прошлом, около четырех миллиардов лет назад. Самозарождение жизни на сегодняшней Земле невозможно, видимо, потому, что… на ней уже есть жизнь. Это не шутка и не софизм: любые сценарии происхождения жизни предполагают, что в самом начале этого процесса на Земле уже имелся широкий спектр простых органических веществ, возникших чисто химическим путем из неорганических предшественников. Эксперименты, воспроизводящие условия на поверхности древней Земли, показывают, что такое вполне возможно и даже неизбежно. Более того: многие органические вещества, включая даже некоторые аминокислоты, обнаруживаются (пусть и в следовых количествах) в составе метеоритов, комет и космической пыли, так что само по себе появление простейшей органики без участия живых организмов не представляет особой теоретической проблемы.

Дело, однако, в том, что в наше время любая органика (в том числе и абиогенного происхождения), оказавшись в водах Мирового океана или внутренних водоемов, на поверхности земли, в почве или в атмосфере, быстро станет добычей вездесущих бактерий и других микроорганизмов. Что, естественно, лишит ее возможности чисто химической эволюции, отдаленным результатом которой могло бы стать появление «жизни-2». Хотя мы не знаем, сколько времени занял путь от простейших органических соединений до первых самокопирующихся молекул, предполагается, что на это ушел не один миллион лет (а скорее — не одна сотня миллионов лет), в то время как любая попавшая в современную биосферу органика будет сожрана гораздо быстрее. Даже такие химически инертные и «неудобные» для вовлечения в метаболические процессы органические вещества, как углеводороды, уничтожаются бактериями довольно быстро: уже через несколько лет после катастрофических нефтяных разливов, при которых в море выливаются сразу сотни тысяч тонн нефти, свободные углеводороды обнаруживаются лишь в следовых количествах (причем в основном в телах животных-фильтраторов и в других «убежищах», где они недоступны бактериям). Конечно, в подземных нефтеносных пластах те же углеводороды могут сохраняться миллионами лет — но там нет физических факторов, за счет которых возможно самопроизвольное усложнение молекул: солнечного излучения, неравномерного или переменного во времени нагрева и т. п. Так что приходится признать: первейшее и непременное условие зарождения жизни — отсутствие таковой.

Из этого вывода, кстати, следует еще одно простое и довольно грустное соображение. Как мы знаем, у всех известных нам живых организмов фундаментальная биохимическая основа одна и та же: полинуклеотиды и полипептиды (белки). Причем в этих соединениях используется один и тот же набор мономеров: 20 основных аминокислот для всех белков и по 4 типа нуклеотидов для каждой из нуклеиновых кислот. И даже генетический код, то есть правила «перевода» нуклеотидной последовательности в аминокислотную, у всех живых организмов один и тот же, с незначительными разночтениями: ген любого организма может быть прочтен молекулярными машинами любого другого организма — и прочтен правильно[167]. Трудно представить, чтобы этот набор нуклеотидов и аминокислот был единственно пригодным для формирования простейших самовоспроизводящихся систем. И уж точно ни из каких законов природы или расчетов энергетической выгоды не следует, что правила соответствия между тройками нуклеотидов и аминокислотами должны быть именно такими, каковы они есть, а не иными. Генетический код достаточно произволен — если не абсолютно, то в значительной степени, — что и делает возможным существование отдельных «разночтений» в нем. Его принципиальное единство у всех живых организмов свидетельствует лишь о том, что все они — потомки только одной линии «преджизни», самовоспроизводящихся молекул. Вполне возможно, что на ранних стадиях становления жизни были и другие подобные системы. Но по каким-то существенным параметрам (скорость и точность самокопирования, устойчивость к тем или иным повреждающим агентам и т. п.) они уступали «нашей» линии — возможно, совсем чуть-чуть, но этого хватило, чтобы в условиях ограниченности ресурсов они в конце концов сошли со сцены и сами стали ресурсом для победителей. А поскольку распавшиеся и утилизированные белки и нуклеиновые кислоты (а тем более вышедший из употребления генетический код) не оставляют различимых следов, мы никогда не сможем точно узнать даже о самом факте существования этих альтернативных вариантов жизни — не говоря уж о том, сколько именно их было и в чем конкретно заключались их отличия от состоявшейся жизни.

Но вернемся к происхождению той единственной жизни, которая нам известна. И для начала оговорим исходные условия. Сегодня мы знаем, что на поверхности древней Земли, по крайней мере, в некоторых местах, не только мог, но и должен был возникать обширный набор простых органических молекул — сахарá, аминокислоты, азотистые основания и многое другое. (О том, что это были за места, какие факторы обеспечивали абиогенный синтез органики и в каких именно реакциях она возникала, можно прочитать в книге Никитина.) Но от таких органических «кирпичиков» до самых примитивных клеток — дистанция огромного размера. Причем этот разрыв надо было не просто чем-то заполнить (хотя бы мысленно), но еще и как-то решить или обойти целый ряд теоретических проблем, среди которых особенно непреодолимыми выглядели три.

Во-первых, самопроизвольное усложнение и упорядочение молекул как-то плохо согласовывалось с классической термодинамикой — особенно с ее знаменитым Вторым законом. Перипетии отношений эволюционной биологии (и биологии вообще) с термодинамикой мы будем специально рассматривать в главе «Эволюция и энтропия», здесь же скажем лишь, что прямого запрета на усложнение химических структур термодинамика на самом деле не налагает. Но из этого следует лишь принципиальная возможность такого усложнения — но не его конкретные причины и механизмы. В конце концов, те же законы термодинамики допускают существование паровоза, но это не означает, что в мире, где действуют эти законы, паровозы могут появляться сами собой. Они появились лишь тогда, когда человек их придумал и начал делать. Так что для окончательного разрешения этой трудности нам нужно указать фактор или факторы, под действием которых органические молекулы постепенно усложнялись.

Второй трудностью стала проблема хиральной чистоты. Дело в том, что многие органические молекулы (все, в которых хотя бы один атом углерода соединен с четырьмя разными атомами или атомными группами) существуют в двух вариантах, каждый из которых — как бы зеркальное отражение другого, как русское И и латинское N. Попробуйте, не поднимая букву И с поверхности, повернуть ее так, чтобы получилась N — у вас ничего не получится. А с молекулами, содержащими асимметричный атом, этого не удастся сделать и в трехмерном пространстве. Это свойство молекул называют хиральностью (от древнегреческого «хейр» — «рука»: молекулы разной хиральности точно отражают друг друга, но не могут быть совмещены никакими поворотами в пространстве, как кисти правой и левой руки). В живых клетках каждое такое вещество представлено молекулами только одной хиральности: все входящие в состав белков аминокислоты — «левые», все сахара — «правые»[168]. В то же время когда такие вещества образуются в «обычных» (протекающих без участия ферментов) химических реакциях, получается смесь из одинакового числа «правых» и «левых» молекул. В биохимических реакциях такого не бывает никогда: их катализируют белки-ферменты, а каждый фермент может работать только с молекулами одной хиральности. Но сами ферменты, как и все белки, состоят только из «левых» аминокислот. Значит, первые живые системы сумели как-то разделить «зеркальные» молекулы еще до того, как обзавелись ферментами. Как же им это удалось и почему это вообще произошло?

Наконец, третья загадка — это проблема возникновения белково-нуклеиновой кооперации. Как мы помним, белки в природе образуются только в живых организмах в результате сложного процесса белкового синтеза, для которого необходима матричная РНК — носитель информации о последовательности аминокислот в будущем белке, — а также транспортные и рибосомные РНК. Никаким иным путем, без участия нуклеиновых кислот, белки возникать не могут. Сами же нуклеиновые кислоты синтезируются матричным образом друг на друге — но они могут это делать только с помощью белков. Процесс синтеза белка тоже требует участия уже готовых белков — ферментов аминоацилтрансфераз и белков рибосомы. Но не могли же белки и нуклеиновые кислоты появиться одновременно в случайных химических реакциях — сразу готовые взаимодействовать друг с другом! А если один из этих классов веществ появился раньше другого — как же он обходился без него? Нетрудно видеть, что по сути дела это старая схоластическая проблема «что появилось раньше — курица или яйцо?», сформулированная в понятиях молекулярной биологии и оказавшаяся неожиданно актуальной для науки о происхождении жизни.

У теорий, пытавшихся как-то объяснить возникновение жизни из неживых химических компонентов, возникали и другие трудности. Известно, например, что соединение относительно простых органических молекул в основные биополимеры (аминокислот — в белки, нуклеотидов — в нуклеиновые кислоты) идет с выделением воды. Элементарные принципы общей химии гласят, что в водных растворах, где вода заведомо в избытке, равновесие таких реакций будет сдвинуто в сторону не полимеризации, а гидролиза полимеров — то есть самопроизвольное возникновение сколько-нибудь длинных (хотя бы в несколько десятков звеньев) цепочек в таких условиях совершенно невероятно. Между тем у всех известных нам форм жизни эти процессы протекают исключительно в водной среде. Там их обеспечивают опять-таки специальные ферменты, затрачивая на это энергию. Фактически присоединение каждого звена представляет собой целую цепочку промежуточных реакций, точно состыкованных между собой. Но как и за счет чего это могло происходить на древней Земле?

Еще одна чисто химическая трудность состояла в том, что фосфор в неживой природе встречается только в виде химически инертных и почти не растворимых соединений вроде фосфата кальция. Между тем этот элемент абсолютно необходим для всех известных нам форм жизни: он входит в состав ДНК и РНК, его соединения используются как источник энергии для любых реакций, требующих энергетических затрат и т. д. Откуда брали его ранние живые или «протоживые» системы?

Трудности на пути теории абиогенеза (так стали называть все версии возникновения жизни, основанные на предположениях, что это происходило на Земле и исключительно посредством естественных процессов) были настолько велики, что многие — в том числе и выдающиеся умы — обратились мыслями к альтернативной возможности: жизнь не возникла на Земле, а была занесена на нее извне. Сторонниками этой гипотезы, получившей название теории панспермии, были Сванте Аррениус, Владимир Вернадский, Фрэнсис Крик; особенно горячо защищал ее выдающийся британский астрофизик Фред Хойл (с которым нам еще предстоит встретиться в следующей части этой книги). А ученик и постоянный соавтор Хойла Чандра Викрамасингхе и созданная им научная школа до сих пор пытаются найти хоть какие-то свидетельства внеземного происхождения жизни.

Не вдаваясь в подробности аргументации сторонников панспермии, заметим только, что она не объясняет возникновение жизни, а лишь переносит его с древней Земли (о которой нам известно хоть что-то) в абсолютно неведомое место с неизвестными условиями. При этом легко видеть, что ни одной из упомянутых выше трудностей теории абиогенеза теория панспермии не решает. Термодинамическая невероятность самопроизвольного усложнения химических систем, хиральная чистота химических «кирпичиков» жизни, происхождение белково-нуклеиновой кооперации и даже полимеризация белков и нуклеотидов в водной среде выглядят на комете, на Марсе, на спутниках Юпитера, в газо-пылевых скоплениях, в окрестностях нейтронных звезд и черных дыр и в любых других условиях, которые только может нарисовать человеческое воображение, столь же загадочно и необъяснимо, как и на Земле.

Некоторые ученые (включая Вернадского) за неимением лучшего предположили, что жизнь вообще не возникала — это, мол, изначальное и неотъемлемое свойство вечно существующей материи. Но в середине ХХ века в космологии возобладало представление, что сама Вселенная имеет начало — Большой взрыв. И сразу после ее возникновения физические условия были явно несовместимы с существованием жизни — по крайней мере, той, которая нам известна. Так что эта жизнь все-таки должна была когда-то и где-то возникнуть.

Ситуация выглядела настолько тупиковой, что в последние десятилетия ХХ века сама тема происхождения жизни стала восприниматься как не вполне научная. Некоторые журналы отказывались принимать какие-либо публикации на эти темы. Стали слышны даже разговоры о том, что эта проблема, мол, вообще не может быть изучена научными методами — наука, дескать, занимается только явлениями повторяющимися и воспроизводимыми, а жизнь нам известна только одна и она явно возникла один раз. И даже если мы когда-нибудь сможем предложить процесс, приводящий к возникновению жизни из неживых компонентов — это докажет лишь, что жизнь могла возникнуть таким путем, но мы никогда не сможем быть уверены, что именно таким путем она и возникла…

Отборные молекулы

Однако, как ни странно, именно в этот период начались первые подвижки в преодолении вышеупомянутых принципиальных трудностей. В начале 1980-х годов Томас Чек в Университете Колорадо и независимо от него Сидни Олтмен в Йельском университете обнаружили, что некоторые молекулы РНК обладают ферментативной активностью, то есть способны катализировать те или иные химические реакции. С легкой руки Чека и его сотрудников такие РНК стали называть рибозимами. Это уже давало надежду на выход из замкнутого круга «нуклеиновые кислоты — белки»: если рибозимы могут катализировать какие-то реакции (в том числе и с участием других молекул РНК), то, может быть, они могут катализировать и копирование самих себя? И действительно, среди рибозимов (которых вскоре открыли и синтезировали довольно много) нашлись и способные катализировать репликацию РНК. Правда, рибозимы, которые могли бы копировать сами себя (или друг друга) непосредственно из отдельных нуклеотидов, до сих пор не найдены и не созданы, но принципиальная возможность их существования уже выглядит вполне правдоподобной. Так, в январе 2020 года группа Джеральда Джойса из Солковского института в Ла-Хойе (Калифорния) сообщили о получении рибозима из примерно двух сотен нуклеотидов, способного синтезировать собственного «предка» — вдвое более короткую молекулу РНК, содержащую участок, образующий каталитический центр, и тоже проявляющую рибозимную активность. Следует отметить, что исходный рибозим был получен путем «направленной эволюции», т. е. размножения молекул и отбора наиболее эффективных из них.

Надо сказать, гипотезу о том, что РНК может обладать каталитической активностью, выдвигали еще в 1967 году Фрэнсис Крик, Лесли Оргел и Карл Вёзе. Вскоре Вёзе постулировал существование «РНК-мира» — мира самокопирующихся рибозимов. Предполагалось, что некоторые из небольших молекул РНК, образовавшихся в результате чисто случайного соединения абиогенно синтезированных нуклеотидов, обладали рибозимной активностью. Она была весьма разнообразной, но те РНК, которые могли хоть немного содействовать матричному копированию самих себя, росли в числе. Таким образом, естественный отбор начал работать еще на этом этапе. Который можно считать рубежом становления жизни или относить еще к «химической эволюции», но в любом случае «демон Дарвина» взялся за работу задолго до появления даже самых примитивных клеток и вообще всего, в чем мы могли бы опознать живой организм. Со временем РНК передали свои каталитические функции белкам, а длительное хранение наследственной информации возложили на свою модифицированную форму — ДНК. Еще позже они обросли системами обмена веществ, закутались в липидные пузырьки-мембраны (позволяющие поддерживать нужную концентрацию реагентов и промежуточных продуктов), создали механизм фотосинтеза… в общем, дальше это была уже знакомая нам биологическая эволюция.

Разумеется, РНК-мир — это всего лишь гипотеза. В современных работах по проблеме происхождения жизни (с наступлением XXI века начался настоящий бум исследований в этой области, как теоретических, так и экспериментальных) можно найти и альтернативные сценарии перехода от химической эволюции к биологической (например, подход «сначала метаболизм», согласно которому первым шагом к жизни были не самовоспроизводящиеся молекулы, а самовоспроизводящиеся циклы химических реакций, в которых участвуют вещества, выступающие одновременно реагентами, продуктами и катализаторами), и дополнительные гипотезы. Сама концепция РНК-мира сегодня далеко ушла не только от догадки Карла Вёзе, но и от той куда более проработанной версии, которую придал ей в 1986 году другой известный молекулярный биолог — Уолтер Гильберт. Сегодня это глубоко проработанная теория, в рамках которой, в частности, получили изящные объяснения некоторые трудные моменты.

Как мы помним, в водном растворе свободные нуклеотиды должны быть не склонны к соединению в цепочки. Чтобы их соединить, нужно затратить энергию. Если раствор подвергается воздействию солнечного света, эта реакция может идти за счет энергии ультрафиолетовых квантов. Но ультрафиолет с таким же успехом может и разрушить молекулу нуклеотида, поглотившего квант. Так вот, оказалось, что соединение рибонуклеотидов в цепочки повышает их устойчивость к ультрафиолету: даже в коротких цепочках по 3–5 звеньев нуклеотиды устойчивее, чем в свободном состоянии, и эта устойчивость растет (правда, с постепенным замедлением) с ростом числа звеньев в цепочке. Но этот эффект возникает только в том случае, если все нуклеотиды в цепочке — одной хиральности (все «правые» или все «левые»). Поскольку устойчивость достигается за счет распределения вызванного квантом возбуждения электрона по «стопке» расположенных параллельно друг другу плоских азотистых оснований, а для такого их расположения нужно, чтобы цепочка нуклеотидов закручивалась в правильную спираль.

Это позволяет разом ответить на два трудных вопроса: о причинах роста цепочек (вопреки требованиям химического равновесия) и о причинах их хиральной чистоты. Под действием ультрафиолета нуклеотиды постоянно соединяются друг с другом — и тот же ультрафиолет постоянно рвет возникающие цепочки и разбивает на части сами нуклеотиды. В этих постоянных перестановках преимущественно «выживают» те композиции молекул, которые, однажды возникнув, труднее всего разрушаются — небольшие, хирально чистые молекулы РНК.

Один из ведущих специалистов по проблеме происхождения жизни, известный биофизик Армен Мулкиджанян считает, что это не единственное селективное действие ультрафиолетового излучения на предбиологические системы. Возможно, уже сам наш генетический «алфавит» — набор азотистых оснований, входящих в состав ДНК и РНК и служащих непосредственными носителями генетической информации, — тоже выбран для нас ультрафиолетом. В принципе соединений такого типа существует довольно много, немало из них может входить в состав нуклеотидов, объединяться в цепочки и образовывать уотсон-криковские пары с другими основаниями. Но именно те, которые используются в наших «молекулах наследственности», — аденин, гуанин, цитозин и тимин/урацил — при захвате ультрафиолетового кванта разрушаются реже всех других известных типов нуклеотидов. Устойчивость к ультрафиолету повышается также при образовании комплементарных пар. Поскольку именно этот процесс лежит в основе матричного синтеза нуклеиновых кислот (свободные нуклеотиды образуют пары с соответствующими им нуклеотидами одноцепочечной ДНК или РНК, выстраиваясь таким образом во вторую цепочку), то можно предположить, что и удвоение древних РНК могло начаться еще до того, как какая-то из них обрела способность катализировать эту реакцию — просто за счет того, что двухцепочечные РНК оказывались более устойчивы к разрушающему действию ультрафиолета, чем такие же одноцепочечные. Конечно, и по скорости, и по точности соблюдения соответствия между парами такой механизм, вероятно, сильно уступал рибозимам-полимеразам (не говоря уж о современных полимеразах-белках), но сам феномен самовоспроизводящихся молекул вполне мог начаться с него.

Я думаю, читатель уже понял, к чему я клоню. Да, все вышеописанное — это явная (хотя и несколько своеобразная) версия дарвиновского отбора. Который, оказывается, начал действовать не с момента появления жизни (хотя бы даже и в виде молекул, способных копировать себя), а гораздо раньше. И по сути дела создал эту жизнь, собрав ее из абиогенно синтезированных малых органических молекул и наделив свойствами, выходящими за пределы собственно химии.

Конечно, это всего лишь гипотеза, причем даже возможности ее проверки довольно ограничены. Но сегодня это, пожалуй, самое изящное и убедительное объяснение перехода от малых органических молекул к самокопирующимся биополимерам и дальнейшей эволюции жизни. Она обходится без привлечения «излишних сущностей» (будь то «разумный замысел», инопланетяне-экспериментаторы, неведомые физико-химические условия на экзотических космических объектах или никем не найденные чудо-катализаторы), рассматривая только те факторы, наличие которых на древней Земле не вызывает сомнений. И при этом не противоречит никаким известным фактам.

Заметим, что уже сам факт существования такой модели (независимо от того, подтвердят ли ее дальнейшие исследования) прямо опровергает дежурную претензию креационистов и всякого рода мыслителей широкого профиля — «дарвинизм бессилен объяснить возникновение жизни». Можно (если, конечно, есть серьезные аргументы) оспаривать предложенное объяснение, но ни о каком «бессилии объяснить» говорить уже не приходится.

Здесь, впрочем, надо сделать важную оговорку. Объяснение происхождения жизни подразумевает решение целого ряда проблем, среди которых проблема возникновения самокопирующихся молекул РНК — безусловно важная, одна из ключевых и, возможно, самая принципиальная, но все же не единственная. Чтобы можно было без натяжки сказать, что загадка возникновения жизни разгадана, нужно выяснить, где разыгрывались события, приведшие к ее возникновению (имеется в виду, конечно, не «в какой географической точке?», а «в какой среде?», «в каких локальных физико-химических условиях?»), как соединились воедино самокопирование молекул и метаболические циклы, как возникли белки и ДНК, генетический код и рибосомы, как ансамбли взаимодействующих молекул оделись мембранами и как научились управлять делением мембранных пузырьков, и многое-многое другое. Ученые выдвигают разные, порой противоречащие друг другу гипотезы и модели, спорят, экспериментируют. Контуры моста над пропастью, разделяющей живое и неживое, уже вырисовываются, но никто не может сказать, когда по этому мосту можно будет пройти от одного края до другого, ни разу не прибегнув к крыльям воображения.

Но, как я уже сказал в начале этой главы, у меня нет ни возможностей, ни нужды в полноценном рассказе об этой безусловно интереснейшей области исследований. Желающим узнать о ней подробнее я опять-таки рекомендую книгу Никитина. Здесь же я хотел лишь показать, что и в этом весьма специфическом направлении исследований идея эволюции на основе естественного отбора присутствует не только как некое абстрактное универсальное объяснение, но и как актуальная рабочая теория, источник возможных решений для конкретных (и притом важнейших) исследовательских задач.

Поэтому из всего необозримого множества тех проблем, над которыми бьются ученые, занимающиеся происхождением жизни, я позволю себе сказать пару слов только еще об одной. Во-первых, потому, что она была упомянута в начале этой главы (как известно, если в первом акте на сцене висит ружье, до конца пьесы оно должно выстрелить), во-вторых, потому, что здесь мы вновь встречаем пример успешного применения селекционистского подхода.

Итак, открытие рибозимов и создание концепции РНК-мира разорвало замкнутый круг «белки не могли возникнуть без нуклеиновых кислот, а нуклеиновые кислоты — без белков». Но если нуклеиновые кислоты смогли возникнуть и какое-то заметное время успешно существовать без всяких белков — как и почему эти два типа биополимеров начали взаимодействовать между собой?

Когда ученым удалось узнать кое-что об эволюции рибосомы (об этой замечательной работе мы еще поговорим подробнее в главе 20), оказалось, что самая древняя часть рибосомальной РНК — пептидилтрансферазный центр. Этот участок непосредственно пришивает аминокислоты к растущей полипептидной цепочке. Но в его составе нет никаких структур, которые проверяли бы соответствие присоединяемой аминокислоты тому, что значится в матричной РНК, да и вообще он с мРНК никак не взаимодействует. Возможно, конечно, древний рибозим, превратившийся впоследствии в пептидилтрансферазный центр, контролировал состав получающейся полипептидной цепочки каким-то иным способом, позже утраченным за ненадобностью. Но более вероятно, что он его никак не контролировал, а сшивал аминокислоты (правда, строго одной хиральности — «левые») в том порядке, в каком они ему подворачивались.

Но какую пользу размножающимся и каталитически активным молекулам РНК мог бы принести белок случайного состава? Одна из гипотез связывает это с тем, что полипептидная цепочка случайного состава с высокой вероятностью закручивается в альфа-спираль — наиболее частый элемент вторичной структуры белка. В таком виде полипептид охотно связывается водородными связями с двухцепочечными участками РНК, прикрывая при этом ее «ахиллесову пяту» — гидроксильную группу у второго[169] атома углерода в молекуле рибозы. Едва ли не любые химические агенты, способные гидролизовать РНК — от щелочи до специализированных ферментов-нуклеаз, — атакуют именно эту группу. (Недаром в дезоксирибозе, входящей в состав ДНК, именно этот гидроксил заменен атомом водорода — что придает ДНК гораздо бóльшую, чем у РНК, устойчивость к химическим повреждениям.) Нетрудно предположить, что когда самовоспроизводящиеся рибозимы «подъели» абиогенно синтезируемые нуклеотиды, и те стали дефицитным ресурсом, преимущество получили рибозимы, способные гидролизовать собратьев — другие молекулы РНК. А это, в свою очередь, породило отбор на способность защищаться — и эффективным средством такой защиты оказались полипептидные цепочки случайного (но хирально чистого) состава. Таким образом, первый шаг к кооперации полинуклеотидов с полипептидами тоже мог быть результатом естественного отбора.

На чем эту главу можно было бы и закончить. Но есть еще один сюжет, косвенно связанный с ранней эволюцией жизни и тоже окруженный странными недоразумениями. Правда, эти недоразумения не столь широко распространены в обществе, но зато осенены именами действительно выдающихся ученых нашего времени.

Интерлюдия или сюита?

Или Легенда о Золотом веке

Карл Вёзе вошел в историю биологии не только как теоретик, предвосхитивший открытие рибозимов и первым выдвинувший идею РНК-мира. В 1970-х годах он и его сотрудники, используя только что появившиеся (и потому очень трудоемкие и не очень эффективные) методы чтения нуклеотидных последовательностей, пытались разобраться в родственных связях бактерий. Эта работа увенчалась открытием в 1977 году архей — микроорганизмов, устроенных так же просто, как и бактерии, но при этом отличающихся от них не менее сильно, чем обе эти группы отличаются от нас. Эта обширная и очень важная (как в экологическом, так и в эволюционном отношении) группа прокариот, открытая Вёзе и его сотрудником Джорджем Фоксом, ныне имеет ранг самой высокой таксономической категории — домена. Если не считать вирусов (относительно которых до сих пор неясно, можно ли их считать в полном смысле слова живыми: они проявляют свойства живого только внутри клетки-хозяина, а вне ее это просто сложные молекулярные комплексы), все живые существа на Земле делятся на три домена: археи, бактерии и эукариоты. К последнему домену относятся все животные, растения и грибы, а также все амебы, инфузории и прочие протисты — одноклеточные существа с выраженным ядром и сложным устройством клетки. Открытые Вёзе археи — общность того же уровня, что и эукариоты.

Но нас сейчас интересует не это. Пытаясь выяснить, кто же от кого произошел, Вёзе обнаружил, что в мире прокариот этот вопрос не имеет однозначного ответа, а порой просто утрачивает смысл: у исследуемых микробов то и дело обнаруживались гены, роднящие их сразу с несколькими другими видами. Причем не только близкородственными, но порой относящимися к совсем разным систематическим группам — вплоть до того, что у бактерий обнаруживались гены архей и наоборот.

Вообще-то способность бактерий «прихватывать» подвернувшиеся чужие гены и включать их в собственный геном была известна за десятилетия до работ Вёзе. Именно она лежала в основе эффекта бактериальной трансформации — изменения наследственных свойств одного штамма бактерий в присутствии живых или убитых клеток другого штамма. Этот эффект открыл в 1928 году Фредерик Гриффит, а в 1944 году Освальд Эвери, Колин Мак-Лауд[170] и Маклин Мак-Карти использовали его в своих опытах, доказавших, что носитель наследственной информации — именно ДНК. В 1951 году американец Виктор Фримен обнаружил, что трансформация происходит не только в лабораторных опытах (доказав, что возбудитель дифтерии может приобретать патогенность, получив смертоносный ген от вируса), а в 1959 году группа японских исследователей обнаружила, что штамм бактерий, приобретший устойчивость к антибиотику, может делиться копиями обеспечивающего это ценное свойство гена с другими штаммами. К 1970-м годам все подобные явления даже получили общее название горизонтального переноса генов (ГПГ; см. главу 8). Но до Вёзе никто не представлял себе масштабов ГПГ в природе, а главное — того, что он может происходить между сколь угодно отдаленными в генеалогическом отношении видами. Складывалось впечатление, что любой прокариот может позаимствовать у любого другого любой ген, если тот ему вдруг понадобится. А детальное изучение плазмид (небольших автономных молекул ДНК в бактериальных клетках, способных перемещаться из одной клетки в другую — своего рода «ручных почтовых вирусов» бактерий) наводило на мысль, что прокариотная клетка, ставшая счастливой обладательницей полезной мутации, сама рассылает копии измененного гена всем, кто окажется поблизости.

Вёзе вполне резонно предположил, что коль скоро такой свободный обмен генами в ходу у прокариот — клеточных организмов с целостным геномом и весьма разнообразным метаболизмом, — то самокопирующиеся рибозимы, составлявшие РНК-мир, тем более не цеплялись за свою «интеллектуальную собственность», безо всякого стеснения заимствуя друг у друга все полезное. Такое положение сохранялось и позже — когда молекулы РНК «научились» кодировать белки и передали им львиную долю каталитической работы и даже когда белковонуклеиновые комплексы облачились в липидные мембраны, превратившись в протоклетки.

Такая гипотеза выглядит вполне убедительно и, скорее всего, соответствует тому, что происходило на ранних стадиях эволюции жизни. Однако дальше Вёзе почему-то решил, что все вышеизложенное несовместимо с дарвиновской моделью эволюции (которую он понимал как эволюцию, основанную на конкурентной борьбе между не скрещивающимися друг с другом видами за выживание). По его мнению, дарвиновская эволюция началась намного позже не только становления жизни, но и формирования полноценной клетки. А до того, дескать, на Земле царил золотой век, когда не существовало никаких отдельных видов, жизнь представляла собой дружное сообщество клеток, которые щедро делились друг с другом генетическими новинками, так что хитрые химические реакции и каталитические процессы, нащупанные одним организмом, могли затем наследоваться всеми. Эволюция была тогда общим делом, все сообщество шло по пути совершенствования, причем очень быстро, поскольку в разных клетках могли возникать разные адаптации, которые затем объединялись в одной клетке.

По всем законам эпоса подобные исходные идиллии непременно должны нарушаться чьей-то злой волей — извне или изнутри. И фантазия Вёзе от этого закона не отступает. «Но затем, в один черный день, некая клетка, напоминающая примитивную бактерию, оказалась на один прыжок впереди остальных. Эта клетка, предвосхищая то, что через три миллиарда лет сделал Билл Гейтс[171], отделилась от сообщества и отказалась делиться генами. Ее потомство стало первым видом, закрепив за собой интеллектуальную собственность для своего частного использования. Обладая большей, чем у других, эффективностью, оно продолжало плодиться и эволюционировать отдельно, в то время как клетки остального сообщества жили по-прежнему, делясь друг с другом. Через несколько миллионов лет от сообщества отделилась еще одна клетка, которая образовала второй вид. В конце концов от сообщества не осталось ничего, за исключением, быть может, только вирусов, и все живое оказалось разделенным на виды», — излагает этот архетипический сюжет последователь Вёзе, выдающийся англо-американский физик-теоретик Фримен Дайсон.

Но, разумеется, торжество зла и жадности не может быть долгим. И Дайсон (уже без ссылки на Вёзе) пророчит скорое возвращение золотого века. Будучи ярым сторонником и энтузиастом трансгенных технологий, он полагает, что их широкое распространение и неограниченное использование (не только в коммерческих, но и в эстетических и развлекательных целях) восстановит свободный обмен генами между любыми таксономическими группами и тем самым положит конец разделению биосферы на изолированные виды, восстановив единство эволюционной судьбы всего живого. Таким образом время, в течение которого эволюция шла по дарвиновской модели, окажется лишь ограниченным промежутком между двумя эпохами идиллической эволюции, в которой достижения каждого принадлежат всем и содействуют всеобщему прогрессу. Подчеркивая преходящий характер эволюции по Дарвину и ее необязательность для эволюционного процесса как такового, Дайсон назвал время от распада древней «безвидовой» биосферы до начала эры трансгеники «дарвиновской интерлюдией»[172]. Которая, дескать, фактически уже закончилась, и мы вот-вот услышим вступительные такты второй части величественной и гармоничной симфонии «Эволюция»…

Если читатель помнит то, о чем говорилось в первых главах этой книги (в частности, в главе «Забытый кит»), то он без труда узнает в этих возвышенных размышлениях старую теорию князя Кропоткина — сдобренную некоторым количеством современной молекулярно-генетической лексики и перенесенную из настоящего в далекое прошлое и ближайшее будущее. Но, увы, основанную все на той же распространенной ошибке — полнейшем непонимании самой сути дарвиновской концепции эволюции и прежде всего понятия «борьба за существование».

Напомним, что ни в своей исходной редакции, ни в современной версии дарвиновская эволюция вовсе не основывается на конкуренции между видами. Как уже говорилось в той же главе «Забытый кит», такая конкуренция существует и иногда оказывается очень острой, но главный и единственно необходимый двигатель эволюции — не она, а конкуренция внутривидовая. Конечно, применить понятие «вид» к размножающимся молекулам РНК-мира (а тем более — к еще более ранним стадиям химической эволюции — появлению нуклеотидов и их сборке в небольшие молекулы РНК) довольно трудно, но несомненно, что конкуренция между ними существовала уже и тогда — менее устойчивые к действию повреждающих факторов варианты молекул становились стройматериалами для более устойчивых. С приобретением некоторыми рибозимами способности к самокопированию (что можно считать моментом появления жизни) эта конкуренция резко усилилась: теперь надо было не только выдержать действие ультрафиолета или агрессивных химических агентов, но и быстрее других захватить дефицитный ресурс — свободные нуклеотиды.

Вполне возможно (и даже весьма вероятно), что в этой борьбе участвовали устойчивые ассоциации различных молекул РНК, каждая из которых выполняла какую-то функцию, нужную как ей, так и всем остальным входящим в ассоциацию молекулам. Вероятно, именно такие ассоциации стали основой первых геномов, объединяющих значительное число индивидуальных генов. Нет ничего невероятного и в предположениях, что какие-то молекулы РНК могли переходить из одной ассоциации в другую, а позже, когда некоторые протоорганизмы перешли к «хищничеству» (гидролизу других РНК), они иногда не разбирали очередную «жертву» до последнего нуклеотида, а включали какие-то ее фрагменты в свой состав. И что среди этих фрагментов порой оказывались весьма полезные. В любом случае нет никакого сомнения, что «обитатели» РНК-мира то и дело объединялись, разделялись, обменивались фрагментами или просто забирали чужой кусок. Все это вполне можно рассматривать как «горизонтальный перенос» — и его интенсивность в этом случае была весьма высока. Но это не делало их эволюцию ни на йоту менее дарвиновской: они постоянно конкурировали друг с другом и подвергались естественному отбору.

Так было и тогда, когда жизнь приобрела клеточную форму. Вероятно, интенсивность «горизонтальной» циркуляции генетического материала несколько уменьшилась (все-таки добыть фрагмент РНК даже из самой примитивной клетки несколько труднее, чем просто из раствора), но оставалась очень высокой. Для прокариот, как уже говорилось, обмен генами между неродственными формами и сейчас не составляет проблемы. Что же до образования отдельных видов, то, как мы увидим в главе 14, куда более вероятным был обратный сценарий: не «эгоизм» отдельных древних клеток, закрывших свой геном от посторонних пользователей, привел к разделению единой биосферы на виды, а наоборот — метаболическая специализация отдельных штаммов и формирование на этой основе зачатков экологических ниш привели к тому, что не всякая мутация, полезная одному организму, оказывалась полезной любому другому. Упрощенно говоря, «горизонтальный» поток генов ослаб не потому, что кто-то перестал отдавать свои гены, а потому, что все стали куда осторожнее брать чужие. У эукариот и особенно у животных эволюционное значение ГПГ снизилось еще больше — о чем мы скажем чуть подробнее в конце следующей главки.

Еще немного о горизонтальном переносе

Вообще говоря, эволюционная роль горизонтального переноса остается одной из самых модных и дискуссионных тем в эволюционной теории по крайней мере с 1980-х годов. В нем часто видят некую альтернативу дарвиновским «случайным наследственным изменениям». Мол, в отличие от случайных мутаций, про которые неизвестно заранее, окажутся ли они полезными (и чаще всего они не оказываются), горизонтальный перенос дарит организму готовые работоспособные гены, уже прошедшие испытания и обкатку естественным отбором в других организмах. Разумеется, отрицать роль ГПГ как источника генетического разнообразия было бы странно, но вносимые им в геном изменения не менее случайны, чем мутационные. Как бы ни был полезен перенесенный ген на своем прежнем «месте работы», в новом организме он может оказаться совершенно ненужным — как, скажем, ген какого-нибудь дыхательного пигмента, попавший в геном анаэробного существа, или ген опсина (белки этого семейства у животных служат основой фоторецепторов, а у некоторых бактерий — пигментом фотосинтеза) в геноме организма, живущего в толще почвы или где-нибудь в пещере. Правда, эволюция может «приставить к делу» и заведомо бесполезные фрагменты ДНК, вроде застрявших в геноме вирусных последовательностей (этот открытый уже в нашем веке эффект известен под названием молекулярного одомашнивания — molecular domestication). Но в этом случае работа отбора с таким материалом уж точно ничем не отличается от его работы с результатом случайных мутаций, а функция, которую приобретает «одомашненный» фрагмент ДНК, может не иметь ничего общего с той, которую он выполнял в исходном организме.

Конечно, когда бактерия, столкнувшаяся с действием антибиотика, но благодаря вовремя произошедшей мутации обретшая устойчивость к нему, рассылает плазмиды с копиями спасительного гена всем вокруг, это уже не случайная перетасовка генетического материала, а адаптивная реакция: основная часть таких плазмид, скорее всего, попадет клеткам того же штамма и таким образом клетка, первой получившая устойчивость, защитит собственные генетические копии. Такие эволюционные пути, безусловно, интересны (не говоря уж о практической важности их изучения), но далеки от вдохновенной картины «эволюции, в которой достижения каждого становятся достоянием всех».

Кстати, предположение, что такая эволюция должна идти быстрее классической дарвиновской, мягко говоря, тоже не находит подтверждения в реальной истории жизни на Земле. Мы, к сожалению, очень мало знаем о том, какими путями и с какой скоростью шла эволюция в те времена, когда жизнь была представлена исключительно одноклеточными формами — в частности, мы не можем сказать точно, когда возникли первые эукариотные клетки. Согласно наиболее распространенной оценке, это произошло около двух миллиардов лет назад. Это означает, что за предыдущие два миллиарда лет существования жизни свободно обменивавшиеся генами живые существа не породили ничего принципиально более сложного, чем прокариотная клетка, основные черты которой сложились, видимо, уже в начале этого гигантского отрезка времени. (Конечно, за это время было освоено огромное разнообразие типов метаболизма — но это как раз тот модус эволюции, при котором польза от возможности использования чужих готовых генов минимальна.) Как-то это мало похоже на «быстрое продвижение по пути совершенствования». Да оно и понятно: когда решения одной и той же задачи множество видов ищет самостоятельно, результатом становятся самые разнообразные решения — в том числе те, которые впоследствии могут быть значительно усовершенствованы или вообще взять на себя принципиально новые функции. Когда «достижения каждого быстро становятся достоянием всех», эволюция находит первое приемлемое решение, которое быстро становится достоянием всех, кому оно может быть полезно, — и на этом поиск заканчивается. Ясно, что первое приемлемое нечасто оказывается эволюционно наиболее перспективным.

Так или иначе, эволюция в условиях ничем не ограниченного горизонтального переноса генов — ничуть не менее дарвиновская, чем классическая эволюция генетически изолированных друг от друга видов. За исключением одной существенной детали: в дарвиновской модели вид (или любая другая обособленная группа организмов) может эволюционировать как единое целое или распадаться на дочерние общности, но не может сливаться воедино с другой такой группой. Дарвиновская эволюция строго дивергентна: у вида может быть сколько угодно потомков, но непосредственный предок всегда только один.

Мы уже упоминали выше (и еще упомянем в дальнейшем — см. главу 15), что в реальной эволюции это правило соблюдается не всегда. Недавно разделившиеся виды не сразу полностью утрачивают способность к скрещиванию друг с другом и при определенных условиях могут вновь слиться в один вид. Некоторые организмы, в том числе довольно высокоразвитые — например, цветковые растения, — могут давать межвидовые и даже межродовые гибриды, способные в дальнейшем устойчиво воспроизводиться внутри себя. Так, например, культурная слива — результат гибридизации алычи и терна, а самый популярный в мире вид культурной пшеницы — мягкая пшеница Triticum aestivum — и вовсе генетический монстр, гибрид трех видов злаков из трех разных родов. (Правда, в обоих случаях гибридизации предшествовала полиплоидизация — удвоение родительских геномов, но это не отменяет того факта, что у сливы два предковых вида, а у мягкой пшеницы — три.) Есть и еще более сложные случаи: например, некоторые виды лягушек рода Pelophylax представляют собой межвидовые гибриды, поддерживаемые путем регулярного скрещивания между исходными видами. Подобные отношения и сами по себе необычны, но на их базе могут развиться еще более экзотические явления — такие, как «клептон» (вид, который не может завершить свой репродуктивный цикл без использования половых клеток другого вида — такова, в частности, знаменитая съедобная лягушка) и «вид-призрак» — вид, который уже не существует в виде реальных организмов, но полный геном которого сохраняется в его гибридах, скрещивающихся со вторым родительским видом[173]. Наконец, как мы уже говорили в главе 2, в случае далеко зашедшего симбиоза партнеры могут превратиться в единый организм. При этом в такой процесс могут быть вовлечены организмы из весьма далеких друг от друга групп, а конечным результатом может стать не только слияние партнеров в одном «теле» (как в случае лишайников), но и объединение геномов — по крайней мере, частичное, когда «миноритарный партнер» передает значительную часть своих специфических генов в основной геном «мажоритарного». Это произошло, например, с митохондриями (которые, как мы помним, когда-то были вольноживущими бактериями — но сейчас, например, в геноме человеческих митохондрий осталось всего 13 белок-кодирующих генов[174], в то время как для самостоятельной репродукции даже самой простой свободноживущей клетке нужны многие сотни) и с хлоропластами зеленых растений.

Но в «традиционной» филогенетике все такие случаи рассматривались как экзотика и отклонение от нормы (то есть от дивергентной эволюции) — пусть даже и повлекшее за собой огромные эволюционные последствия, как в случае с «одомашниванием» предками эукариот предков митохондрий и пластид. При выяснении родственных отношений в мире прокариот такой взгляд уже неадекватен даже в первом приближении: доли генов, полученных от разных предков, могут быть вполне сопоставимы, так что без дополнительных исследований и не разберешься, кто тут «основной предок», а кто лишь донор дополнительных генов. А масштабы явления исключают возможность рассматривать это как «отклонение от нормы».

Пожалуй, из всех громких слов, сказанных энтузиастами эволюционной роли ГПГ о «новом взгляде на эволюцию», безоговорочно согласиться можно только с одним утверждением: модели, разработанные в рамках СТЭ, для описания такой эволюции совершенно не годятся. И не мудрено: практически все участники создания СТЭ, будь они ботаники, энтомологи, орнитологи, палеонтологи или генетики, невольно представляли эволюционирующие организмы как многоклеточных эукариот — существ диплоидных, разделенных на хорошо различимые виды, с регулярным (и при этом ограниченным рамками собственного вида) половым процессом и более или менее сложным индивидуальным развитием — онтогенезом. И если некоторыми из этих особенностей «синтетисты» при построении конкретных моделей могли до известной степени пренебрегать, то введение в рассмотрение горизонтального переноса сразу разрушило бы всю картину. Теоретические модели эволюции, исходящие из представления об общем «генетическом банке», из которого эволюционирующие формы могут черпать по мере надобности готовый генетический материал (сохраняя при этом свою идентичность), не построены и до сих пор; во времена же создания СТЭ еще не существовало и самого понятия «горизонтальный перенос генов». Правда, как уже говорилось выше, эффект генетической трансформации бактерий был известен уже тогда, но это явление, и вообще-то не слишком популярное у тогдашних исследователей, внимание создателей СТЭ не привлекало вовсе. Да и позже довольно долго считалось, что горизонтальный перенос существует только у бактерий.

Потом все-таки выяснилось, что и у эукариот это явление встречается не так уж редко. Но все же его распространенность и значение в этой ветви жизни не идут ни в какое сравнение с той ролью, которую оно играет у прокариот. Особенно скромна роль ГПГ у продвинутых многоклеточных форм со сложным индивидуальным развитием или/и жизненным циклом. Причины в общем-то ясны: ген-пришелец встраивается в случайное место в геноме — а значит, и активность его оказывается в значительной мере делом случая. Но чем сложнее тот или иной организм, тем более тонкая и точная согласованность требуется от «молекулярных машин» всех его клеток, тем выше роль управления активностью генов. Это справедливо и для «текущей» работы организма, но несравненно более справедливо для процесса индивидуального развития, целиком построенного на точном распределении активности разных генов в разных точках развивающегося зародыша и на разных этапах развития.

Следующая глава нашей книги как раз и будет посвящена науке о развитии живых организмов и ее непростым взаимоотношениям с эволюционной теорией.

Глава 13. Развитие развития. Дарвинизм и эмбриология

Замечательный английский ученый ХХ века Джон Бёрдон Сандерсон Холдейн — физиолог, биохимик, генетик, один из создателей СТЭ — был также известен как талантливый популяризатор науки и блестящий лектор. О его остроумных приемах объяснения материала ходили легенды. Одна из них гласит, что после очередной публичной лекции к нему подошла одна скептически настроенная слушательница и заявила: «Профессор, что бы вы там ни говорили, а я все-таки не могу себе представить, чтобы единственная крошечная клеточка превратилась в такой сложный и совершенный организм, как человек, — пусть даже и за миллиарды лет!» «Но, сударыня, — возразил Холдейн, — ведь вы же сами проделали такое превращение, причем всего за девять месяцев!»

Действительно, если изменения, происходящие с живыми существами в ряду поколений, непосредственно наблюдать почти невозможно, то изменения, происходящие с каждой отдельной особью в ходе ее онтогенеза, в принципе, может увидеть собственными глазами всякий достаточно любознательный человек. Правда, в случае животных (особенно высокоразвитых — таких, как млекопитающие, птицы или насекомые) это тоже не так просто: мало того, что на ранних стадиях зародыш очень мал, так он еще и скрыт от взгляда наблюдателя оболочками яйца или телом матери. Если же извлечь его оттуда, то на этом развитие обычно прекращается, и исследователь может получить только «мгновенную фотографию» — строение зародыша на том этапе развития, которого он достиг к моменту извлечения. И все же еще Аристотель наблюдал и описывал развитие куриного эмбриона. Правда, с крушением античного мира исследования эмбрионального развития надолго прервались, но в конце XVI века начались снова. А через несколько десятилетий в арсенале исследователей появились первые микроскопы, открывшие новые возможности для исследований такого рода.

Эти направления, разумеется, приносили не только новые открытия, но и новые заблуждения. Больше ста лет — с середины XVII до второй половины XVIII века — в умах исследователей безраздельно господствовал преформизм — представление о том, что эмбриональное развитие сводится к количественному росту зародыша, а все его структуры и органы сформированы еще до зачатия. Спор шел лишь о том, где именно спрятан микроскопический человечек, вырастающий потом в младенца, — в яйцеклетке (как полагали «овисты»)

или в сперматозоиде (как утверждали «анималькулисты»). Ученые (в том числе и самые блестящие анатомы и микроскописты своего времени, включая самого Левенгука) порой ухитрялись даже «разглядеть» этого человечка внутри клеток. Наиболее последовательные из них утверждали даже, что в половых органах этого человечка (если он принадлежит к тому полу, в клетках которого, по мнению данного ученого, содержатся зародыши) уже сформированы зародыши следующего поколения, а у них тоже есть половые клетки, а в них — зародыши третьего поколения… и так до бесконечности. Сторонниками этой идеи были, в частности, выдающийся зоолог и анатом Ян Сваммердам и великий математик Готфрид Лейбниц (заметим: главным достижением которого было создание дифференциального исчисления, то есть анализа бесконечно малых величин). А известный швейцарский анатом XVIII века (и убежденный «овист») Альбрехт фон Галлер даже не поленился подсчитать, какое минимальное общее число вложенных друг в друга зародышей должно было находиться в яичниках библейской Евы, чтобы их хватило для рождения всех людей, живших от сотворения мира до 1766 года, когда Галлер опубликовал эти расчеты. Получилось, что не менее 200 миллиардов.

Здесь у читателя наверняка возникнет вопрос: как это вообще было возможно? Как могли ученые, в том числе выдающиеся, столько времени верить в то, что зародыш получает наследственные признаки только от одного из родителей, когда наглядные опровержения этого во множестве были у них перед глазами? Неужели не нашлось никого, кто бы задумался: как же тогда могут существовать мулы — гибриды лошади и осла, сочетающие в себе признаки обоих видов? Почему кожа мулатов темнее, чем у европейцев, но светлее, чем у негров? Как вообще можно объяснить бесчисленные случаи, когда у ребенка «глаза мамины, а нос папин»?

Ученые, задумывавшиеся обо всем этом, действительно находились — хотя их было на удивление мало. И наиболее глубокие и ясные мысли на эту тему высказал в 1744–1745 годах Пьер Луи Моро де Мопертюи — один из самых ярких деятелей Просвещения, математик, физик, астроном, географ, натуралист и философ. Он сформулировал «принцип наименьшего действия», сыгравший огромную роль в разных областях физики. Он доказал, что Земля несколько сплюснута с полюсов. Он во многом предвосхитил основные идеи генетики (которые, как мы знаем, и сто с лишним лет спустя оказались слишком новыми для научного сообщества). А «побочным продуктом» работ Мопертюи по наследственности стала уничтожающая критика преформизма — знаменитый ученый буквально не оставил камня на камне от представлений как овистов, так и анималькулистов, приведя целый ряд разнообразных фактов, необъяснимых с преформистской точки зрения.

Возразить на доводы Мопертюи преформистам было нечего — но они и не возражали. Если принцип наименьшего действия вызвал бурную полемику, то работы Мопертюи по наследственности научное сообщество просто проигнорировало — несмотря на всю славу их автора. Проигнорировало так же бестрепетно, как до того игнорировало существование мулов и мулатов и наследование детьми признаков обоих родителей.

Мопертюи умер в 1759 году. В том же году молодой анатом Каспар Фридрих Вольф прямыми наблюдениями доказал, что зародыш не содержится в готовом виде ни в яйцеклетке, ни в сперматозоиде: его структуры возникают в ходе развития. В частности, Вольф наблюдал, как энтодерма[175] зародыша цыпленка, первоначально плоская (поскольку у птиц зародыш на самых ранних стадиях распластан по поверхности желтка), сворачивается сначала в желоб, а потом замыкается в трубку, которой предстоит стать кишечником. Работы Вольфа стали началом новой науки — эмбриологии, изучающей процессы индивидуального развития организмов и прежде всего его ранних (зародышевых) стадий[176].

Впрочем, взгляды Вольфа далеко не сразу стали общепринятыми — многие натуралисты еще долго придерживались преформизма, то есть представлений, что развивающийся зародыш с самого начала устроен в принципе так же, как и взрослая особь, а все его развитие сводится к «разворачиванию», то есть чисто количественному росту и некоторому изменению пропорций. Однако ряды противников преформизма постепенно множились, и среди них появлялись такие блестящие экспериментаторы, как Ладзаро Спалланцани и Иоганн Фридрих Блюменбах, чьи остроумные опыты было невозможно объяснить с преформистской точки зрения. К началу XIX века в эмбриологии начинает преобладать взгляд на индивидуальное развитие именно как на развитие — в ходе которого появляется то, чего прежде не было, и весь организм многократно усложняется. Окончательно эти представления утверждаются с появлением в 1827–1828 гг. классических работ выдающегося эмбриолога Карла Эрнста фон Бэра.

Необъяснимый параллелизм

Заслуги Бэра перед эмбриологией не ограничиваются окончательным утверждением в ней взглядов Вольфа (которого Бэр, надо сказать, чтил чрезвычайно высоко). Ему принадлежит множество частных открытий и первых описаний в этой области. Но, пожалуй, самым крупным и важным достижением великого эмбриолога стал сформулированный им в общей форме закон зародышевого сходства.

При всей обширности и оригинальности собственных исследований Бэра этот закон опирался не только на них — он стал обобщением фактов, накопленных всей эмбриологией первой четверти XIX века. В это время идея преформизма наконец-то вышла из моды, и исследованием реального индивидуального развития организмов занялись многие ученые. И очень скоро стали замечать, что у зародышей разных, непохожих друг на друга организмов на определенных стадиях появляются очень сходные структуры. Причем если для одних из этих организмов появление таких структур вполне ожидаемо и логично, то наличие их у зародышей других выглядит абсолютно неуместным.

Так, в частности, в 1825 году данцигский врач и натуралист Мартин Генрих Ратке, исследуя зародыш свиньи, неожиданно обнаружил у него характерные складки, удивительно похожие на те, из которых у зародыша акулы развиваются жаберные щели. Продолжая работу, Ратке выяснил, что такие зачатки жаберных щелей есть у зародышей не только свиньи, но и других млекопитающих, включая человека, а также у зародышей птиц — хотя ни у кого из этих существ ни на какой стадии развития не бывает жабр и жаберного дыхания.

Подобные странные явления замечали и другие ученые. Кое-кто даже пытался если не объяснить их, то хотя бы вывести некоторое общее правило. Именно эту задачу и удалось решить Бэру, предложившему наиболее общую и в то же время корректную формулировку: зародыши самых разных видов позвоночных животных, начиная с определенной стадии развития, сходны между собой, в дальнейшем же развитии это сходство неуклонно убывает от ранних стадий развития к более поздним. Если мы смотрим, допустим, на эмбрион собаки на разных стадиях, то сначала мы можем понять только то, что это зародыш какого-то позвоночного, затем — что это зародыш млекопитающего, еще позже — что это представитель отряда хищных и т. д. В этом и состоит закон зародышевого сходства — он же закон Бэра.

Бросается в глаза одна странность: хотя во времена Бэра (и даже во времена Вольфа) идея эволюции живых организмов широко обсуждалась в кругах натуралистов и философов, ни эмбриологи, ни «трансформисты» не пытались провести параллель[177] между индивидуальным развитием и предполагаемым изменением видов. В ту пору такой параллели не видел и сам Бэр — признававший возможность ограниченной (в пределах рода, максимум — группы близких родов) эволюции, а для отдаленного прошлого Земли допускавший и более масштабные изменения. Эти взгляды сейчас могут показаться очень робкими и половинчатыми, но не надо забывать, что Бэр высказывал их в 1830-е годы — в период наименьшей популярности эволюционной идеи, когда после убедительной победы Жоржа Кювье (уже знакомого нам по главе 10) в его знаменитом публичном диспуте с Этьенном Жоффруа Сент-Илером представления о возможности изменения видов стали восприниматься как маргинальные и необоснованные фантазии. Высказывал несмотря на то, что в целом был убежденным последователем Кювье, — так что интеллектуального мужества и независимости суждений великому эмбриологу было не занимать. И если он в ту пору ничего не говорил о сходстве между индивидуальным развитием особи и эволюцией вида, то, вероятно, только потому, что и в самом деле не видел тогда этого сходства.

Сегодня нам трудно представить, как можно было, уже зная закон Бэра и при этом признавая идею эволюции, не связать одно с другим. Но те натуралисты первой половины XIX века, которые вообще признавали возможность изменения видов, чаще всего представляли их примерно так же, как Бэр: ограниченные изменения в пределах рода, максимум — близких родов, не меняющие принципиально общее строение организма. Понятно, что заметить сходство такой эволюции с развитием эмбриона было нелегко. В нарастающих же различиях зародышей натуралисты видели не отражение видового прошлого, а последовательное разворачивание идеи: первыми возникают признаки типа, затем — класса, потом отряда и т. д., вплоть до видовых. Что же касается зародышей животных разных типов, то между ними Бэр никакого сходства не видел — что прекрасно подтверждало теорию Кювье: в основе организации каждого типа[178] лежит уникальный план строения, принципиально не преобразуемый в план строения другого типа. (Кстати, сам Кювье по достоинству оценил работы Бэра, использовав их в споре с Сент-Илером.)

Все изменилось с выходом «Происхождения видов»: идея эволюции безраздельно завладела умами практически всех натуралистов, и теперь уже в ней видели не просто возможность постепенного превращения одного вида в другой, а процесс, пронизывающий всю живую природу и создающий все ее формы. Многие мыслили эволюцию прежде всего как «восхождение от простого к сложному», развитие более сложных и совершенных организмов из относительно примитивных. И тут, конечно, сходство зародышей не могло не получить эволюционного толкования.

Уже сам Дарвин в «Происхождении видов» предположил, что в зародышах можно увидеть «более или менее затемненный образ общего прародителя, во взрослом или личиночном его состоянии, всех членов одного и того же большого класса». В 1864 году работавший в Бразилии немецкий зоолог Фриц Мюллер опубликовал небольшую брошюру[179], из которой следовало, что у ракообразных и некоторых других беспозвоночных зародыши разных видов тоже поначалу весьма сходны между собой и лишь постепенно обретают отличительные черты. Мюллер тоже предположил, что в такой последовательности развития как-то отражается эволюционная история видов. Наконец, еще через два года знаменитый зоолог и пламенный пропагандист эволюционного подхода Эрнст Геккель уже без обиняков сформулировал то, что он сам чуть позже назвал «основным биогенетическим законом»: «Онтогенез есть быстрое и краткое повторение (рекапитуляция[180]) филогенеза[181]». Иными словами, всякий организм за время своего эмбрионального развития вкратце повторяет тот эволюционный путь, который проделал его вид — начиная от единственной клетки.

Вынужденное отступление: фальшивая «подделка»

Прежде чем продолжать наш рассказ о взаимоотношении эмбриологии и эволюции, придется сделать некоторое отступление — в общем-то не имеющее прямого отношения к теме данной главы. По бесчисленным креационистским сочинениям кочует утверждение, что якобы весь «биогенетический закон» основан на рисунках, выполненных лично Геккелем и представляющих собой его фантазию или сознательную подделку (иногда с добавлением, что его-де даже официально обвинили в фальсификации и вынудили уйти из Йенского университета, профессором которого он был). «На самом же деле» эмбрионы разных существ выглядят, мол, совсем не так и вовсе не похожи друг на друга. Стараниями некоторых моих коллег-журналистов (почему-то считающих, что слово «версия» или «гипотеза» служит индульгенцией для любой ахинеи) эта «версия» получила широкое распространение в масс-медиа — в том числе на федеральных российских телеканалах. «Смешно, но нарисованные Геккелем человеческие эмбрионы с жабрами и хвостиками до сих пор кочуют из одного учебника биологии в другой. Подтверждая тем самым закон живучести бредовых идей», — уверенно вещает закадровый дикторский голос в «познавательном» (!) фильме «Страсти по Дарвину», выпущенном в 2009 году к двойному дарвиновскому юбилею каналом «Культура» (!!)[182].

Насчет «закона живучести бредовых идей» — это, конечно, «просветителям» с «Культуры» виднее. Но если бы они дали себе труд хотя бы поверхностно вникнуть в сюжет, выбранный ими для фильма, то им пришлось бы обвинить в фальсификации не только Геккеля, но и Бэра, и Ратке (увидевшего, как мы помним, те самые жаберные щели у зародышей птиц и млекопитающих за сорок лет до того, как Геккель их «выдумал»), и их современника Иоганна Меккеля, и Фрица Мюллера, и множество других зоологов и эмбриологов, наблюдавших поразительное сходство ранних эмбрионов животных разных классов. А заодно объявить фальшивками и современные микрофотографии, упорно изображающие человеческий эмбрион на третьей-четвертой неделях после зачатия именно с хвостом и с такими же складками, как те, из которых у зародыша акулы развиваются жаберные щели («жабры» — это уже собственная фантазия господ «разоблачителей»: на рисунках Геккеля не было никаких жабр, а в его описаниях эмбрионов — никаких упоминаний о них).

Разумеется, в 1860-е (а тем более — в 1820-е) годы техники микрофотографии еще не существовало, так что Геккелю, как и Бэру, приходилось от руки зарисовывать то, что они видели. Рисунок всегда в той или иной мере субъективен, и на знаменитых рисунках Геккеля сходство зародышей в самом деле несколько преувеличено: в отличие от фотоаппарата человеческий мозг всегда интерпретирует поступающую в него «картинку», автоматически ища в ней значимые для него смыслы. Вспомним, что преформисты-анималькулисты (см. начало этой главы) ухитрялись «разглядеть» в головке сперматозоида крохотный человеческий эмбрион — и увековечить его на своих рисунках. Сейчас мы точно знаем, что никакого «человечка» там нет — но никому не приходит в голову на этом основании обвинять Сваммердама или Левенгука в подделке. Что же до реальных человеческих зародышей, то убедиться в наличии у них на определенной стадии хвоста и зачатков жаберных щелей может всякий желающий — не по рисункам Геккеля, а по современным микрофотографиям[183]. Имеющий глаза да узрит.

К сказанному можно добавить, что в ходе развития у зародыша появляются и признаки, невидимые ни на рисунках, ни на фотографиях, но также свидетельствующие об эволюционном прошлом. Так в процессе эмбрионального развития у человеческого зародыша формируются по очереди три разных почки. На третьей неделе внутриутробной жизни возникает так называемый пронефрос — примитивная почка. Такие почки закладываются у зародышей всех позвоночных, но всю жизнь работают только у миксин[184]. У миног (собратьев миксин по классу круглоротых), рыб и амфибий они работают только у зародышей и у свободно живущих личинок — в частности, у головастиков до определенной стадии. У рептилий, птиц и млекопитающих пронефрос закладывается, но не функционирует вовсе. У человеческого эмбриона он существует всего 40–50 часов, а затем бесследно рассасывается. Тем временем ближе к хвосту формируется мезонефрос — почка, устройство которой соответствует почкам взрослых миног, рыб и амфибий. Она работает до конца второго месяца, а дальше частью рассасывается, частью входит в состав некоторых других структур мочеполовой системы. А к концу ее существования еще дальше от головы образуется метанефрос — та почка, с которой мы рождаемся и которая работает у нас всю последующую жизнь.

«Эстафета почек» — возможно, самый яркий, но далеко не единственный пример формирования у зародыша структуры, отсутствующей у взрослого животного, но имевшейся у его предков. Скажем, как известно из школьного курса биологии, наш вид относится к типу хордовых, то есть животных, обладающих хордой — длинным эластичным продольным тяжем из соединительной ткани вдоль спинной стороны тела. Между тем ни у кого из читающих эти строки (как и у пишущего их) никакой хорды нет. Она у нас была, но очень давно и недолго — возникла в середине третьей недели внутриутробного развития, сыграла свою роль, индуцировав формирование зачатков ряда важнейших тканей и органов, и через несколько дней, когда вокруг нее стали формироваться зачатки позвонков, распалась. Клетки, из которых она состояла, вошли в состав студенистых ядер межпозвонковых дисков, но годам к семи исчезли и там. Примерно такова же судьба хорды у большинства других представителей нашего типа, в том числе у всех наземных позвоночных. А вот у ланцетника, круглоротых и некоторых рыб (в частности, осетровых) хорда сохраняется всю жизнь[185].

Может быть, эти сложные и незаметные для внешнего наблюдателя перестройки и можно истолковать как-то иначе, нежели как свидетельство эволюционного прошлого. Но их уж точно невозможно списать на чьи-то фальсификации или иллюзии.

Так что никакими фальсификациями Геккель (в отличие от некоторых современных «критиков» и «разоблачителей») не занимался. Никто никогда не изгонял его из Йенского университета — он профессорствовал там непрерывно с 1865 года до своей отставки в 1909-м в возрасте 75 лет (о чем нетрудно узнать, прочитав любую биографическую справку о нем). Что, впрочем, не означает, что его «биогенетический закон» абсолютно справедлив и неколебим — но об этом мы поговорим несколько позже. А пока вернемся в 60-е годы XIX века и продолжим наш рассказ, вынужденно прерванный разбором популярной небылицы.

Эволюция с конечной остановкой

«Биогенетический закон» (он же «закон Геккеля» или «закон Геккеля — Мюллера») сразу же стал чрезвычайно востребованным инструментом в попытках выяснить происхождение и родственные связи различных групп животных. Даже обнаруживавшиеся там и сям (и потихоньку накапливавшиеся) факты, явно противоречащие этому закону, до поры до времени почти никого не смущали. Тот же неутомимый Геккель сформулировал для этого направления исследований «принцип тройного параллелизма» (часто называемый также «триадой Геккеля»): реконструкция родословной любой группы животных должна опираться на данные палеонтологии, сравнительной анатомии и эмбриологии. Понятно, что указания, которые может дать каждая из этих дисциплин, скорее всего, будут неполны и неоднозначны, но проверяя их друг другом, мы можем с достаточной надежностью реконструировать происхождение любой группы и в идеале — все генеалогическое древо жизни. Задача была масштабной и дерзкой, и в последующие 35–40 лет едва ли не все зоологи (и значительная часть ботаников) занимались в основном ее решением. На этом пути было сделано немало замечательных открытий — хотя ошибок, умозрительных теорий и почти схоластических (ввиду невозможности их непосредственной проверки) споров на нем тоже случилось предостаточно.

Нас, однако, интересует другой аспект — именно тогда очень многим ученым пришла в голову естественная мысль: если индивидуальное развитие особи так похоже на эволюцию вида, так, может быть, в основе этих процессов лежат одни и те же механизмы?

Правда, это не мог быть тот механизм, который для эволюции предложил Дарвин. Никакого отбора мелких случайных отклонений по критерию их полезности в онтогенезе наблюдать не удавалось. Наоборот — этот процесс целеустремленно идет ко вполне определенному конечному состоянию — взрослой форме[186]. Что до «полезности», то, как мы видели в случае с развитием почки, в онтогенезе могут формироваться совершенно ненужные признаки и структуры. Впрочем, и жизненно важные органы долгое время существуют и развиваются в виде абсолютно бесполезных зачатков. А некоторые, даже полностью сформировавшись, еще долго не начинают функционировать — например, легкие у детенышей млекопитающих (в том числе и у наших детей) «включаются» только после рождения. То есть в развивающемся организме целенаправленно формируются структуры, которые понадобятся ему только в более-менее отдаленном будущем — чего, конечно, совершенно не может быть в дарвиновской модели эволюции.

Однако именно это и привлекало многих теоретиков того времени. В дарвинизме им как раз не хватало «общей цели и плана» и «восхождения от низшего к высшему». Параллелизм индивидуального и эволюционного развития вкупе с явной целестремительностью первого представлялись им отличным подтверждением того, что и «постепенное превращение организмов во все более совершенные формы и, наконец, в человека было развитием, стремлением к цели», — как писал в те годы Бэр, совершенно захваченный теперь идеей сходства между онтогенезом и филогенезом. Огромный авторитет Бэра автоматически вывел его в лидеры финализма (как принято называть это направление эволюционной мысли)[187], однако он был далеко не единственным крупным ученым, придерживавшимся финалистских взглядов на эволюцию.

Популярность финализма в последней трети XIX века при полном отсутствии каких-либо фактов, свидетельствующих в его пользу, а также сколько-нибудь вразумительных представлений о механизмах, которые могли бы обеспечить такую эволюцию, сегодня кажется удивительной и невероятной. Однако вспомним: известные в то время примеры действия естественного отбора в природе тоже можно было пересчитать по пальцам одной руки, а доказанных случаев вызванных им эволюционных сдвигов не было известно вовсе. Что же до механизмов, то ведь и о механизмах, обеспечивающих эмбриональное развитие, тогда знали не больше — однако его целенаправленность была очевидной, и эта очевидность становилась еще нагляднее по мере того, как эмбриология из описательной науки превращалась в экспериментальную. В 1892 году знаменитый немецкий эмбриолог Ганс Дриш взял зиготу (оплодотворенную яйцеклетку) морского ежа и после того, как она первый раз поделилась, разъединил получившиеся клетки-бластомеры. Из каждой половинки развилась нормальная личинка, а затем и здоровый морской еж — хотя если бы не вмешательство экспериментатора, каждый из бластомеров дал бы начало только некоторым (строго определенным) тканям и органам иглокожего. Позднее Дриш проделывал этот трюк и после второго, и после третьего деления зиготы — и если из отделенной клеточки вырастало хоть что-то, это был опять-таки нормальный морской еж. Правда, вероятность такого исхода стремительно падала: из бластомеров, образовавшихся при третьем делении, выживало всего несколько процентов, из образовавшихся при четвертом — ни одного. Тем не менее было очевидно, что не только нормальная яйцеклетка, но и каждый бластомер «знает», в кого ему нужно развиться. Это трудно было истолковать иначе, нежели стремление к цели. Каковы бы ни были механизмы, обеспечивающие такое развитие[188], почему бы не предположить, что и эволюцией управляют они или их аналоги?

Незаданные вопросы

Правда, при знакомстве с этими концепциями возникает впечатление, что их авторам и сторонникам что-то упорно мешало додумать их до логического конца. В самом деле, если эволюция так же однозначна и целеустремленна, как эмбриональное развитие — то как вообще могут образовываться различные формы?

В дарвиновской модели все просто: новые виды возникают путем дивергенции — разделения видов имеющихся. Но если эволюция каждого вида нацелена на строго определенный результат и управляется неким механизмом, пресекающим и исправляющим любые отклонения от этого идеала, то никакой дивергенции, никаких «вилок» в ней быть не может — как их не бывает в эмбриональном развитии. Там если отклонения от стандартной схемы развития слишком велики, чтобы механизмы коррекции могли их компенсировать, развивающийся зародыш или личинка, скорее всего, просто погибнет. Бывает, что такой зародыш все же доживает до рождения или вылупления, но появляется на свет с тяжелыми врожденными уродствами — морфозами (к такому результату приводит, например, печально известный талидомид). Но это все явные патологии, а примеров «альтернативного онтогенеза», который мог бы заканчиваться разными, но одинаково жизнеспособными формами, нет[189].

Выходит, если эволюция подобна эмбриональному развитию, то у каждого современного вида должна быть собственная эксклюзивная вереница предков, ни один из которых не является также предком какого-либо другого современного вида. А это уже противоречит не только здравому смыслу, но и данным палеонтологии: как правило, та или иная группа впервые появляется в геологической летописи в виде одной или немногих форм и лишь позже наращивает свое разнообразие. Скажем, наш собственный тип — хордовые — известен с начала кембрийского периода, но тогда он был представлен немногочисленными мелкими существами, напоминающими современного ланцетника. Позже появляются весьма разнообразные рыбы, в девонском периоде к ним добавляются амфибии, затем — рептилии, млекопитающие. Последними, уже в середине юрского периода появляются птицы — самый многочисленный сегодня (если считать по числу видов) класс наземных хордовых. При этом каждый новый класс не сменял прежние, а добавлялся к ним. Как это может быть, если эволюция имеет цель? Почему одним видам кистеперых рыб суждено было развиться в амфибий (и далее — в рептилий и т. д.), а другим, очень похожим — так и остаться кистеперыми рыбами? Неужели у эволюции одних и других были разные цели? А какая цель могла быть у эволюции тех групп, которые не оставили потомков, — скажем, у трилобитов? Привести их к вымиранию?

Все эти вопросы (а главное — то, что многочисленные сторонники финалистской трактовки эволюции их словно бы и не замечали) наводят на мысль, что популярность финализма была основана не на том, что он лучше соответствовал известным фактам или позволял понять в эволюции что-то, что не могли объяснить другие теории, а на том, что слишком многим ученым того времени очень хотелось видеть в эволюции именно такой процесс. Очень хотелось думать, что эволюция — это не безличный, самопроизвольный и непредсказуемый процесс, а реализация мудрого и величественного замысла — конечная цель которого, разумеется, куда более благородна и возвышенна, чем презренная приспособленность. Недаром среди авторов-финалистов мы видим не только биологов, но и философов, причем исключительно идеалистического направления.

Как бы там ни было, финализм разделил судьбу прочих недарвиновских эволюционных концепций XIX века: не достигнув за несколько десятилетий своей популярности никаких заметных успехов в понимании эволюции, с приходом нового столетия он начал тихо увядать. Дольше всего финалистские концепции держались в палеонтологии (которая по разным причинам оставалась своеобразным заповедником антидарвинизма вплоть до 1950-х годов), но после прихода в эту область идей СТЭ он вышел из моды и там. Сегодня в научных журналах вы не найдете, пожалуй, ни одного конкретного исследования, авторы которого исходили бы из финалистской (или вообще телеологической) трактовки эволюции. Но за пределами собственно научного дискурса финалистские опусы можно встретить и сегодня — причем в качестве довода в них по-прежнему приводится сходство между онтогенезом и филогенезом. Пишут это обычно люди, чей основной род занятий далек от биологии — что позволяет предположить, что их представления об этой науке (в том числе и о требованиях к теориям в ней) остались на уровне XIX века. Но бывают и исключения. «Едва ли правильно думать, что развертывание заключенной в ДНК наследственной информации осуществляется в этих процессах [онтогенезе и филогенезе — Б. Ж.] принципиально различными способами», — писал, например, уже в нашем веке один известный российский генетик (ныне покойный, так что имя его я называть не буду). Трудно предположить, что уважаемый ученый не понимает, что в процессе эволюции заключенная в ДНК наследственная информация не «развертывается» (как в онтогенезе), а изменяется — и что в этом-то, собственно, и состоит процесс эволюции. Однако ни профессиональное образование, ни докторская степень не избавляют человека от детского взгляда на мир, требующего во всем видеть чей-то замысел[190], а самого себя считать главной ценностью мироздания — если уж не «венцом творения», то хотя бы Целью Эволюции.

Но мы отвлеклись от того, с чего все началось: почему животное, развиваясь, часто повторяет вкратце эволюционный путь своего вида? Финалистские теории, вдохновленные этим сходством, не смогли предложить в качестве объяснения ничего, кроме туманных рассуждений о цели и замысле. А нет ли объяснений получше?

Биогенетическое беззаконие

К началу ХХ века стало ясно, что соответствие между онтогенезом и филогенезом не такое уж точное. Причем степень этой «неточности» и ее конкретные проявления могут быть самыми разными — вплоть до того, что порой только будучи абсолютно уверенным в том, от кого произошла та или иная группа животных, можно углядеть в их онтогенезе какие-то смутные следы этого происхождения.

Накопились и чисто теоретические проблемы. Например, было непонятно, как трактовать феномен личинок. С одной стороны, всякая личинка — несомненная стадия онтогенеза и в качестве таковой должна, согласно Геккелю, воспроизводить какие-то этапы видовой эволюции. С другой — личинка, в отличие от зародыша высших позвоночных, обитает не внутри яйца или материнского тела, где ей были бы обеспечены все необходимые ресурсы. Это активный организм, которому надо достаточно долго прожить в собственной среде обитания (часто не совпадающей со средой обитания взрослой формы), а порой и выполнить ряд специфических функций, не связанных непосредственно с ростом и развитием. У многих насекомых продолжительность личиночной стадии во много раз превышает продолжительность жизни взрослой формы; у некоторых взрослая форма вообще не питается, живя за счет запасов, накопленных личинкой. Едва ли не у всех сидячих и многих малоподвижных животных личинка так или иначе выполняет расселительную функцию (вспомним речную жемчужницу и ее личинку-глохидия из главы 11). У многих паразитов со сложным жизненным циклом взрослой форме предшествуют несколько последовательно сменяющих друг друга стадий, каждая из которых тонко приспособлена к попаданию в тело соответствующего хозяина и развитию в нем.

Для выполнения всех этих многочисленных задач личинкам, естественно, нужны собственные приспособления — которых могло и не быть у их предков. Личинки мясных мух (знакомые всем рыболовам опарыши) способны превращать мертвые ткани позвоночных в жижу — что, конечно, не означает, что нечто подобное проделывали взрослые формы древних мух. Личинки крупных стрекоз дышат жабрами, расположенными в прямой кишке; у них есть реактивный водяной движитель и замечательный ротовой аппарат, позволяющий выбрасывать нижние челюсти далеко вперед на складном рычаге. Ничего подобного у предков стрекоз не было. А как быть с куколкой тех насекомых, у которых есть эта стадия развития? Внутри куколки почти все ткани личинки распадаются, превращаясь в питательный бульон, а ткани и органы взрослого насекомого формируются заново из имагинальных дисков — небольших скоплений неспециализированных клеток, ждавших своего часа внутри личиночных тканей. Как должны были бы выглядеть предки таких насекомых, соответствующие этой стадии онтогенеза?

Наконец, у многих видов животных известно явление неотении — личинки, способные размножаться, не превращаясь во взрослую форму. Таков, например, всем известный аксолотль — неотеническая личинка амбистомы (центральноамериканской амфибии, сходной с саламандрами). Как показали сравнительные исследования, в ходе дальнейшей эволюции взрослая форма в конце концов может выпасть вовсе, и то, что было неотенической личинкой, станет самостоятельным видом. (Видимо, именно так возникли некоторые полностью водные хвостатые амфибии — в частности, знаменитый протей, обитатель подземных рек и озер в карстовых пещерах.) Понятно, что в онтогенезе такого существа никак не может отразиться строение его непосредственных предков, поскольку данный вид возник именно в результате выпадения конечной фазы развития этих самых предков!

Можно, конечно, уйти от этих противоречий, выведя свободноживущих личинок из-под «юрисдикции» биогенетического закона и ограничив его действие только теми зародышами, которые развиваются «на всем готовом» и не имеют других задач, кроме собственно развития. Но животных, у которых нет активных личинок, не так уж много — причем это как раз не те, чью эволюционную историю труднее всего реконструировать без привлечения сравнительно-эмбриологических данных. Правда, даже те, у кого есть личинки, самые ранние стадии развития обычно проходят в яйце. Но оказалось, что как раз эти первые этапы развития могут сильно различаться даже у сравнительно близких родственников. Например, у разных групп позвоночных тип дробления оплодотворенной яйцеклетки и самые ранние формы зародыша — бластула и гаструла — различаются очень сильно (что вообще-то было известно еще Бэру). А поразившее Бэра и его коллег сходство зародышей всех классов возникает позже — на стадии формирования общего плана строения будущего организма. И это тоже было непонятно: если весь онтогенез рассматривать как повторение филогенеза, то нужно сделать вывод, что какие-то совершенно разные древние существа сначала слились в единого «общего предка всех позвоночных», но при этом каждое из них каким-то образом сохранило свою индивидуальность и впоследствии породило отдельных собственных потомков — что уже было явным абсурдом.

С другой стороны, даже и у тех зародышей, которые развиваются в яйце или в утробе матери, есть приспособления, необходимые именно для зародышевой жизни и не нужные взрослой форме ни данного вида, ни его предков (и потому отсутствующие у них). Например, одним из важнейших эволюционных приобретений позвоночных в ходе освоения по-настоящему наземного образа жизни (то есть при переходе от амфибий к рептилиям) стали зародышевая оболочка (амнион) и аллантоис — уникальный орган, совмещающий функции легких и мочевого пузыря. Именно эти структуры позволяют зародышу, развивающемуся в яйце, вести активный газообмен и при этом не пересыхать. У большинства млекопитающих этой проблемы нет: эмбрион развивается в теле матери, снабжение его кислородом и удаление углекислоты и продуктов азотистого обмена берет на себя плацента — структура, которая образована в основном клетками зародыша и потому тоже является его органом. Понятно, что ни у каких предков высших позвоночных — ни у амфибий, ни у рыб, ни у более ранних хордовых — ничего соответствующего всем этим образованиям не было.

Таких «исключений» к началу ХХ века накопилось столько, что многие биологи вполне обоснованно засомневались в самом существовании «основного биогенетического закона», а тем более — в том, что он что-то дает для понимания эволюционных механизмов или хотя бы для реконструкции происхождения конкретной группы животных. Впрочем, как мы помним, это время вообще было временем кризиса эволюционной мысли и своеобразной усталости биологов от эволюционного подхода. Разочарование в «биогенетическом законе» порождалось не только обилием не укладывающихся в него фактов, но и разочарованием в классическом эволюционизме как таковом — и в свою очередь усиливало его.

Однако и в то время находились ученые, пытавшиеся, не отказываясь от критического подхода, все же не выплескивать вместе с водой и ребенка, а найти в построениях предшественников рациональное зерно. Их работы постепенно формировали новый взгляд на соотношение онтогенеза и филогенеза. И снова, как во времена Бэра, нашелся автор, сумевший свести свои данные и достижения коллег в единую стройную концепцию. В этой роли выступил известный русский зоолог Алексей Николаевич Северцов, опубликовавший в 1912 году книгу «Этюды по теории эволюции».

Шаги онтогенеза[191]

В науке бывает так, что некая идея, будучи сформулирована и высказана в явном виде, кажется настолько очевидной, что непонятно даже, зачем нужно было ее высказывать — ведь все это и так понимают. Но почему-то, пока она не высказана, ее как-то упускают из виду или по крайней мере не осознаю́т вытекающих из нее следствий. Одна из таких идей и стала отправной точкой для рассуждений Северцова: всякое морфологическое изменение есть изменение онтогенеза. Для того чтобы у взрослого организма изменился какой-то признак, нужно, чтобы те онтогенетические процессы, которые формируют этот признак, стали проходить по-иному.

Исходя из этого, Северцов рассматривает в самом общем виде различные способы изменения индивидуального развития. В любом онтогенезе можно выделить некоторое число стадий. Переходы между ними могут быть резкими, как у насекомых с полным превращением (невозможно представить себе «промежуточное состояние» между гусеницей и куколкой или между куколкой и бабочкой), или более плавными — нам сейчас это неважно. Примем просто, что этих стадий достаточно много и что среди них можно выделить начальную, сколько-то промежуточных и конечную, а среди промежуточных — более ранние и более поздние.

Изменения в ходе онтогенеза, вызванные мутациями и закрепленные эволюцией, могут проявляться на любых стадиях онтогенеза. Если изменения затрагивают только конечную стадию онтогенеза, то этим, собственно, все и ограничивается: взрослая форма отныне будет выглядеть несколько иначе, нежели выглядели ее предки, но это отличие формируется лишь в самом конце развития. Часто изменение сводится к тому, что процессы роста и развития продолжаются несколько дольше (в результате чего тот или иной орган или структура оказываются более развитыми, чем у предка). В этом случае мы видим идеальную геккелевскую рекапитуляцию: развитие потомка повторяет развитие предка, только с некоторой добавкой в конце. В результате то состояние признака или органа, которое у предка было характерно для взрослой формы, у потомка существует на одной из промежуточных стадий развития. Такой способ изменения онтогенеза Северцов назвал анаболией, то есть «надставкой».

Анаболии особенно хорошо различимы в эволюции количественных признаков. Например, именно в конце онтогенеза может увеличиться число сегментов в теле кольчатого червя, число члеников в усиках насекомого и даже порядок ветвления у офиур (змеехвосток) — причудливых иглокожих, похожих на морских звезд с тонкими лучами, которые у некоторых видов еще и многократно ветвятся.

Своеобразной «анаболией с обратным знаком» можно считать изменение онтогенеза, при котором конечная стадия (взрослая форма) просто выпадает, а то, что прежде было неотенической личинкой, становится взрослой формой (мы уже упоминали этот феномен в предыдущей подглавке на примере постоянно-водных хвостатых амфибий). Такой способ эволюции — педоморфоз — в полном виде встречается не так уж часто (или, возможно, мы нечасто можем обнаружить его, реконструируя эволюцию той или иной группы). Но вот в эволюционных преобразованиях отдельных органов педоморфозы случаются нередко. У нелетающих птиц крылья обычно в большей или меньшей степени недоразвиты — они словно застыли на той стадии, которая у птиц летающих характерна для птенцов. Да и человеческий череп своими пропорциями гораздо больше походит на череп детеныша человекообразной обезьяны, чем на череп обезьяны взрослой.

Теперь представим, что изменение затронуло какую-то из промежуточных стадий онтогенеза. Тут сценарии могут быть разные: развивающийся организм может проявить эквифинальность (см. выше), вернувшись какими-то «объездными путями» на прежнюю траекторию развития (об этом варианте мы поговорим несколько ниже). Но может получиться и так, что отклонение от стандартного пути окажется слишком велико, и все дальнейшие стадии онтогенеза, включая конечную, окажутся измененными. Эволюцию посредством такого изменения онтогенеза Северцов назвал девиацией, то есть «отклонением». При девиации развитие потомка повторяет развитие предка только до определенного момента — того самого, на котором начало проявляться изменение.

Это хорошо видно в классическом примере девиации — развитии передней конечности у бесхвостых амфибий. У большинства наземных позвоночных, в том числе и у человека, скелет предплечья (части передней конечности от локтя до запястья) образуют две кости — локтевая и лучевая. Но у бесхвостых амфибий — лягушек, жаб и т. д. — эти косточки срослись. Связано это со специфическим способом передвижения этих существ — прыжками. В конце прыжка лягушка приземляется на передние лапы. Их кости постоянно испытывают ударные нагрузки. Чтобы успешно их выдерживать, лучше иметь одну кость потолще, чем две потоньше. Но когда у головастика появляются зачатки передних лап, в них закладываются две косточки предплечья, которые к моменту выхода из воды сливаются в одну. Таким образом, «рекапитуляция» наблюдается только до определенного момента, начиная с которого развитие конечности все больше отклоняется от предкового «сценария». И этот момент наступает на стадии, которая и у предков, и у потомков является промежуточной.

Наконец, можно представить ситуацию, когда изменения проявляются на самом раннем этапе онтогенеза — и дальше все развитие идет уже совсем не по тому пути, по какому оно шло у предков. Тут уже, конечно, никакую «рекапитуляцию» усмотреть невозможно. Такое эволюционное изменение Северцов назвал архаллаксисом (это слово, составленное из греческих корней, можно перевести как «изначальная смена направления»). В качестве примера эволюционной «инновации» такого типа он приводил развитие позвоночника у змей. Как известно, змеи отличаются необычайно большим числом позвонков — от 200 до 450 (в то время как, например, у ближайших родичей змей — ящериц — их всего 50–80). Эмбриологические исследования показывают, что у зародышей змей с самого начала, с того момента, как у эмбриона возникают хоть какие-то различимые зачатки позвоночника, число позвонков уже увеличено. Другой пример архаллаксиса — развитие волоса у млекопитающих. Шерсть, как и перья, является эволюционным производным чешуи. Но если развитие чешуйки и пера начинается с того, что группа эпидермальных клеток образует выступающий наружу бугорок, то при развитии волоса эпидермальные клетки, наоборот, впячиваются вглубь кожи, образуя ямку, которая затем развивается в волосяную сумку.

Анаболии, девиации и архаллаксисы[192] объединяет то, что все эти изменения онтогенеза приводят к большему или меньшему изменению «окончательной» формы — взрослого организма. Но до этого этапа онтогенез может дойти только при условии, что развивающийся организм окажется достаточно жизнеспособным на каждой из предыдущих стадий. Иными словами, на любой фазе жизненного цикла организм участвует в борьбе за существование — а значит, должен обладать соответствующими приспособлениями, обеспечивающими его выживание именно на этой фазе. Свободноживущая личинка лягушки — головастик — довольно высокоорганизованное животное, он дышит, питается, плавает, ориентируется в пространстве и т. д. Причем все это он делает не так, как взрослая лягушка: дышит (первые несколько дней) жабрами, плавает при помощи хвоста, питается, обскабливая роговым клювом водные растения. Все эти сложно устроенные органы, отсутствующие у взрослой формы, сформированы в процессе эволюции — так же, как органы взрослого животного. Приспособления зародышей рептилий и птиц — амнион и аллантоис (у птиц и некоторых рептилий еще и скорлупа), зародышей млекопитающих — плацента. И все эти специфические структуры тоже могли появиться только в результате тех или иных изменений в онтогенезе.

Подобные изменения Северцов назвал ценогенезами[193]. Этот термин он позаимствовал у Геккеля, но при этом придал ему более узкое значение. Геккель называл ценогенезами любые изменения индивидуального развития, нарушающие «биогенетический закон», то есть ведущие к появлению у эмбриона или личинки признаков, которых не было у предков. (Легко видеть, что такое понимание включает, в частности, северцовские архаллаксисы.) Согласно Северцову же, ценогенезы — это изменения онтогенеза, в результате которых формируются признаки и структуры, характерные для эмбриона или личинки и полезные для них, но отсутствующие не только у предков, но и у взрослой формы данного организма. Они действительно не укладываются в картину рекапитуляции и биогенетический закон, но в концепции Северцова ценогенезы противопоставлены всем типам филэмбриогенезов — как тем, что подчиняются биогенетическому закону, так и тем, что его нарушают. Ценогенезы в северцовском понимании — это прежде всего приспособления эмбрионов, личинок и более ранних стадий жизненного цикла (включая сперматозоиды и яйцеклетки) к специфическим условиям их существования.

Не удивительно, что ценогенезы в эволюции встречаются на каждом шагу и отличаются необычайным разнообразием. Результатами ценогенезов могут быть формы половых клеток, способы эмбрионального развития тех или иных органов, механизмы питания зародыша или адаптаций свободноживущей личинки и т. д. Важным частным случаем ценогенеза является рационализация — сокращение и упрощение онтогенеза, выпадение из него структур и стадий, утративших функциональность и сохраняющихся лишь «в силу традиции». (Так, превращение зародыша из однослойного в двухслойный у млекопитающих происходит не путем образования впячивания на одной из сторон, как у менее продвинутых позвоночных, а прямым расслоением зародышевого узелка на эктодерму и энтодерму.) Накапливающиеся рационализации постепенно стирают из онтогенеза следы древних исторических процессов — о чем писал еще Фриц Мюллер: «Исторические сведения, сохраненные в истории развития, постепенно стираются, так как развитие от яйца до взрослого животного идет все более прямым путем и часто фальсифицировано борьбой за существование, которой подвержены свободноживущие личинки».

Теперь с учетом всего сказанного оглянемся на «биогенетический закон». Нетрудно видеть, что ясно и недвусмысленно он выполняется только в тех случаях, когда предшествующая эволюция шла путем анаболии. Подверстать под него девиацию можно только с большими оговорками: при ней онтогенез потомка в лучшем случае повторяет (до определенного момента) зародышевые стадии предка, а не взрослую, как это было бы при анаболии. Для архаллаксисов и ценогенезов закон Геккеля не действует вообще, ни в каком приближении и ни с какими поправками. Наконец, в случае педоморфоза он действует как бы с обратным знаком: не ранняя стадия развития потомка соответствует взрослой форме предка, а одна из промежуточных стадий развития предка соответствует взрослой форме потомка.

Но если этот закон справедлив только для изменений, затрагивающих одну из множества стадий онтогенеза — как вообще удалось его заметить и сформулировать? Почему мы так часто видим в индивидуальном развитии потомков черты их эволюционных предков?

Наиболее четкий ответ на этот вопрос дал примерно в те же годы швейцарский зоолог Адольф Нэф. Он обратил внимание на то, что развитие организма кумулятивно: изменения той или иной его стадии, скорее всего, будут сказываться и на всех последующих стадиях, причем отличия от исходного «сценария» будут нарастать от стадии к стадии. Дело в том, что у клеток, образующих зачаток того или иного органа или структуры, часто есть функции и помимо формирования этого органа — они своими химическими сигналами участвуют в управлении развитием других (прежде всего соседних, но иногда также и отдаленных) структур, закладывающихся позже. Именно поэтому в эмбриональном развитии часто сохраняются структуры, давно утратившие свою основную функцию и исчезающие на более поздних стадиях — как в уже знакомых нам случаях с эмбриональными почками или хордой. Соответственно любое изменение в развитии структур, возникающих на определенной стадии онтогенеза (их увеличение, уменьшение, смещение в пространстве, более ранняя или более поздняя закладка и т. д.) должно сказываться на тех формообразовательных процессах, в управлении которыми они участвуют.

Правда, как мы помним, программа индивидуального развития может в определенных пределах исправлять такие отклонения, обходными путями возвращая развивающийся организм на основную линию. Именно эта особенность онтогенеза делает вообще возможными северцовские ценогенезы — изменения, проявляющиеся на промежуточных стадиях, но не сказывающиеся на конечной. Но пределы устойчивости онтогенеза не безграничны — иначе никакой эволюции вообще не могло бы быть: обладай механизмы коррекции развития абсолютной эффективностью, зародыши с любыми изменениями в генотипе развивались бы в одну и ту же навечно заданную взрослую форму. Если же изменение хода развития не удается подкорректировать, то каждая последующая стадия неизбежно будет все сильнее отличаться от того, как она должна была бы выглядеть при стандартном «сценарии». Между тем «программа индивидуального развития» — это не что иное, как геном, и изменения в нем так или иначе сводятся к случайным мутациям. Понятно, что случайное изменение, затрагивающее только одну стадию онтогенеза, имеет меньше шансов оказаться неприемлемо-вредным, чем случайное изменение нескольких или даже вообще всех стадий. Ведь если некая мутация ведет к гибели зародыша (или хотя бы резко снижает его жизнеспособность) на какой-то из промежуточных стадий, то уже неважно, насколько полезной она оказалась бы организму во взрослом состоянии. Поэтому чем позже в онтогенезе проявляется то или иное изменение, тем выше его шансы закрепиться в качестве новой нормы — а значит, среди эволюционных изменений онтогенеза анаболии неизбежно будут встречаться чаще, чем девиации, и тем более — чем архаллаксисы. Это и создает впечатление, что геккелевская рекапитуляция — это норма, общее правило, а не соответствующие ей сценарии онтогенеза — отклонения и исключения.

Концепция Северцова стала исследовательской программой для сложившейся вокруг него школы эволюционных морфологов (одним из которых был уже знакомый нам Иван Шмальгаузен). Однако в целом в тогдашней мировой биологии она оказалась довольно слабо востребованной — хотя многим зарубежным ученым (не говоря уж о практически всех российских) она стала известна своевременно. Такая судьба концепции, наиболее внятно объясняющей механизмы действия знаменитого «биогенетического закона» (а заодно и не укладывающиеся в него факты), кажется странной. Видимо, причиной такой глухоты коллег стал опять-таки «дух времени»: первые десятилетия ХХ века были годами не только глубокого кризиса эволюционизма, но и охлаждения биологов (прежде всего молодых) к проблемам и методам биологии XIX века — и более всего к морфологии как к дисциплине неисправимо-описательной, закрытой для экспериментов и точных методов. Поразительно, но даже те современники, которые обратили внимание на концепцию Северцова и одобрительно отозвались о ней, часто не замечали в ней ее наиболее ценных и интересных идей — настолько эти идеи были чужды тому, что обсуждалось в тогдашней биологии.

От гена к форме…

Последние десять лет жизни Северцова пришлись на время нового подъема эволюционной биологии. Но основой его стал синтез эволюционизма с генетикой, а основным предметом интереса — генетические механизмы эволюции и микроэволюционные процессы (в которых морфологические изменения, как правило, очень невелики, а плодотворность применения к ним северцовских категорий близка к нулю). При этом любые эволюционные процессы рассматривались так, словно естественный отбор оценивает непосредственно гены — то есть связь между геном и некоторым фенотипическим признаком (который только и может оцениваться отбором) мыслилась как однозначное взаимное соответствие.

Не нужно полагать, что создатели СТЭ были так наивны. Они прекрасно понимали, что на самом деле ген и признак связывает длинная и сложная цепочка взаимодействий, в той или иной мере чувствительных к воздействию окружающих условий. И что само понятие «признак» достаточно условно, и та наследственная черта, которую мы называем признаком, может определяться работой множества генов (и наоборот — один ген может влиять на целый ряд особенностей, которые мы воспринимаем как отдельные признаки). Но у них в то время практически не было инструментов и методов, позволяющих исследовать конкретную работу генов (о самой природе которых в ту пору не было известно практически ничего) в ходе индивидуального развития. В такой ситуации естественно было абстрагироваться от тех процессов, которые невозможно изучать, и принять представление об однозначной связи гена и признака как рабочее упрощение. «Мы обещаем, что когда-нибудь подберем ключик к этой шкатулке, а пока давайте займемся тем, что можно сделать, не открывая ее», — сформулировал много лет спустя эту позицию известный английский эволюционист Джон Мейнард Смит, ученик уже знакомого нам Джона Холдейна.

Проблемы крупных морфологических преобразований и эволюции онтогенеза надолго отошли на второй план.

Правда, и в это время находились ученые, сохранявшие взгляд на эволюцию не как на «изменение генных частот», а как на преобразование целостного организма, причем на всех стадиях его жизненного цикла. Наиболее плодотворно работали в этом направлении уже знакомый нам Иван Шмальгаузен и английский биолог Конрад Уоддингтон. Оба они искали пути, которые позволили бы связать генетические изменения с изменениями хода онтогенеза и в конечном счете — форм организмов.

Уоддингтон, начинавший как эмбриолог-экспериментатор, попытался использовать уже разработанные к тому времени генетиками методы анализа мутаций для расшифровки механизма регуляции эмбрионального развития. Эта работа привела его к идее «эпигенетического ландшафта»: развивающийся зародыш Уоддингтон уподоблял тяжелому шарику, скатывающемуся по склону горы от вершины (зачатия) до подножия (зрелого состояния). Рельеф этого склона довольно прихотлив, и его гребни и борозды определяют траекторию движения шарика. Этот рельеф задается генами, регулирующими развитие, и может быть изменен в результате мутаций (как реальный рельеф горного склона может быть изменен землетрясением или оползнем). Поскольку распределение «выступов» и «впадин» задает траекторию развития организма, мутации, меняющие это распределение, тем самым могут пустить развитие по другому пути. Понятно, что при любом конкретном состоянии ландшафта число возможных онтогенетических путей ограничено: «шарик» не может перекатываться через «выступы», выскакивать из «желобов» и вообще катиться «вверх». Эти возможные онтогенетические пути Уоддингтон назвал креодами.

Подход Шмальгаузена был несколько иным. Центральным в нем стало понятие нормы реакции, введенное в 1909 году немецким гидробиологом Рихардом Вольтереком. Суть его в том, что практически у любого признака, определяемого генами, есть некоторый «люфт» — пределы, в которых он может изменяться при заданном генотипе. Вспомним опыты Иогансена: даже фасолины, вызревшие на одном кусте, несколько отличались друг от друга по размеру и пропорциям, хотя были генетически идентичны и развивались в одних и тех же условиях. Если же условия развития сильно отличаются, то один и тот же генотип может формировать очень разные фенотипы. Вспомним альтернативные программы развития у саранчи, животных с физиологическим (то есть задаваемым условиями внешней среды) определением пола, вспомним результаты опытов Боннье, Шманкевича и других неоламаркистов. Наконец, можно вспомнить любимый пример самого Шмальгаузена — стрелолист (об особенностях формообразования у которого мы уже немного говорили в главе «…Что любое движенье направо начинается с левой ноги»). Как известно, это растение имеет три типа листьев. Листья, расположенные над водой, имеют весьма характерную форму, напоминающую наконечник стрелы (откуда и название растения), и обладают довольно мощными стоячими черешками. По поверхности воды плавают округлые листья, соединенные с растением шнуровидными черешками — длинными, тонкими и гибкими. А листья подводные имеют лентовидную форму и не разделены на черешок и пластинку. Все три типа листьев могут присутствовать на одном индивидуальном растении и, следовательно, быть сформированы в результате работы одного и того же генома.

По мысли Шмальгаузена, ген определяет не признак как таковой, а его норму реакции — пределы, в которых этот признак может изменяться. Внутри этого диапазона то, каким именно будет данный признак, определяется факторами окружающей среды (а также, возможно, влиянием других генов). У организмов с жестко определенной конечной формой этот выбор обычно делается на определенной стадии онтогенеза и уже не меняется всю дальнейшую жизнь: взрослый саранчук уже никогда не превратится в одиночную кобылку, самец крокодила — в самку, каковы бы ни были параметры среды, в которой им придется жить. У выросших на холоде мышей после перевода в теплое помещение не увеличиваются уши и хвосты. Но даже у таких организмов есть признаки, которые могут меняться «туда-сюда»: летняя и зимняя окраска многих млекопитающих умеренных и приполярных областей, брачные наряды (включающие порой не только смену цвета покровов, но и отрастание весьма причудливых «украшений»), пигментация человеческой кожи и т. д. В конечном счете на сдвигах в пределах нормы реакции основаны все адаптивные модификации — закономерные изменения характерных видовых признаков в сторону, более адекватную изменившимся условиям. Однако это не изначально присущее всему живому свойство (как полагали ламаркисты), а результат действия сложного механизма, устанавливающего связь между определенными воздействиями среды и сдвигами некоторых признаков (в пределах их нормы реакции) в определенную сторону[194]. Иными словами, всякая адаптивная модификация — это всегда результат предшествующей эволюции. Но она в самом деле может стать первым шагом в эволюции дальнейшей — если те условия, ответом на которые была данная модификация, в какой-то момент станут постоянными для вида или каких-то его популяций. В этом случае отбор пойдет на сужение нормы реакции тех генов, что обеспечивали модификацию, и развитие, которое раньше могло в зависимости от условий пойти в сторону «обычной» или «модифицированной» формы, теперь при любых условиях будет развиваться по «модифицированному» варианту. Возможно даже, что у одной части вида развитие стабилизируется на одном «краю» прежней широкой нормы реакции, а у другой — на другом. И то, что было разными жизненными формами одного вида, превратится в разные виды. Например, ряд пресноводных рыб в некоторых водоемах (обычно в озерах) образует две «расы», резко различающиеся как экологически, так и морфологически. В частности, у всем известного обыкновенного окуня одна такая форма — крупный светлоокрашенный хищник, другая — мелкий темноокрашенный поедатель планктона и донных беспозвоночных. У окуней обе формы остаются внутривидовыми, а вот у некоторых байкальских рыб подобные формы представляют собой отдельные виды.

Взгляд Уоддингтона и Шмальгаузена на эволюцию из нашего времени представляется куда более глубоким и, если угодно, диалектичным, чем прямое (и часто не осознаваемое) отождествление генов с определяемыми ими признаками. Однако несмотря на широкую известность и авторитет обоих ученых, их идеи оказались не восприняты СТЭ, формировавшейся как раз в те годы, на которые приходится расцвет творчества обоих выдающихся биологов. Важнейшие работы Шмальгаузена не стали своевременно известны в мире — сказывалась нарастающая самоизоляция советской науки, дополненная затем неизбежным разрывом научных связей во время мировой войны. А в 1948 году основные области фундаментальной биологии — прежде всего генетика и теория эволюции — и вовсе были заменены в СССР мóроком «мичуринской биологии», полностью заслонившим работы серьезных советских исследователей от их зарубежных коллег. (Главный труд Шмальгаузена — монография «Факторы эволюции» — был издан по-английски только в 1973 году, через 27 лет после написания и через десять — после смерти автора.) Уоддингтону ни с чем подобным столкнуться не пришлось, его работы были хорошо известны коллегам — но принесли ему лишь репутацию оригинала, неустанного критика СТЭ и даже чуть ли не антидарвиниста.

В чем были причины такой глухоты? Как уже говорилось, биологи середины ХХ века ясно осознавали, что в основе «синтетистского» подхода лежит ряд явных упрощений. Но именно такое упрощенное рассмотрение позволяло создать стройную модель элементарных эволюционных процессов, опираясь на которую можно было надеяться разобраться в более сложных случаях. (Точно так же в свое время Мендель, проанализировав простейший тип наследования отдельных элементарных признаков, смог разработать теоретическую модель, на основе которой впоследствии удалось понять куда более сложные и загадочные случаи — включая те, что явно нарушали все менделевские соотношения.) Да у ученых, по сути, и не было выбора: как ни привлекательны были идеи Уоддингтона и Шмальгаузена, для воплощения их в конкретные исследования требовались инструменты и методы, которых в те времена просто не существовало.

Прошли десятилетия, прежде чем эволюционная биология вновь обратилась к теме индивидуального развития организмов. Ключом к «шкатулке», о которой говорил Мейнард Смит, стала технология секвенирования — определения последовательности нуклеотидов в конкретных фрагментах ДНК, позволяющего сравнивать между собой гены разных организмов. Уже в 1984 году были открыты некие гены, чрезвычайно сходные у насекомых и позвоночных и явно представляющие собой варианты одной и той же нуклеотидной последовательности. Вообще-то подобные гены, мало различающиеся даже у очень отдаленных друг от друга организмов, были известны и ранее, но это были так называемые «гены домашнего хозяйства», необходимые для собственных нужд клетки: гены ДНК- и РНК-полимераз, цитохромов, транспортных и рибосомных РНК и т. д. Понятно, что такие гены работают (пусть даже и с разной интенсивностью) во всех живых клетках и очень неохотно изменяются в ходе эволюции.

«Новые» же гены работали только в некоторых клетках и только на определенных этапах онтогенеза. Но при этом, как уже говорилось, они имелись у мыши и дрозофилы (а как выяснилось позже — вообще у всех многоклеточных животных, кроме губок), у всех были удивительно сходны и у всех играли важную роль в индивидуальном развитии. В частности, определенная мутация в одном из hox-генов (такое название получило семейство этих генов, открытое первым) приводила к тому, что у дрозофилы вместо усика вырастала нога. Другая мутация превращала жужжальца (рудименты второй пары крыльев у мух) в полноценные крылья. Немного позже было открыто еще одно семейство подобных генов — pax6. Гены этого семейства играют важную роль в развитии глаза у позвоночных, насекомых и головоногих моллюсков. Последний общий предок этих трех групп был, вероятно, общим предком вообще всех двустороннесимметричных животных. Были ли у него какие бы то ни было глаза — крайне сомнительно. Во всяком случае, настоящих сложных глаз точно не было: они у всех трех групп возникли независимо и устроены настолько по-разному, что ни одна из этих конструкций не может быть преобразована в другую. Но у всех у них развитие глаз контролируется похожими генами. Настолько похожими, что если в геном дрозофилы искусственно ввести несколько копий мышиного варианта гена pax6 (в дополнение к имеющемуся у мухи собственному гену того же семейства), то по всему телу мухи разовьются маленькие неправильные глазки. То есть химический сигнал, подаваемый геном млекопитающего, понятен тканям насекомого.

Когда биологи научились не только сравнивать «тексты» генов в геномах разных существ, но и отслеживать, в каких именно тканях, в какие именно моменты онтогенеза и насколько интенсивно работает тот или иной ген, исследования такого рода сложились в целое крупное направление — эволюционную биологию развития, или, как ее обычно называют, «эво-дево» (от английского evolutionary developmental biology). Сегодня это одна из наиболее бурно развивающихся областей современной биологии, непрерывно поставляющая все новые и новые удивительные открытия. Причем речь идет не только об ошеломляющих и часто противоречащих всем ожиданиям фактах, но и о концепциях — новых, но порой неожиданно перекликающихся с классическими и позволяющих по-новому взглянуть на них. Такова, например концепция генно-регуляторных сетей — ансамблей генов-регуляторов, которые, взаимодействуя друг с другом и с другими генами посредством своих продуктов (белков или РНК), координируют активность больших «коллективов» генов и управляют сложными процессами — в том числе всевозможным формообразованием в ходе онтогенеза. Моделей такого рода в генетике (и вообще в биологии) до возникновения эво-дево не было. Но именно в свете представления о генно-регуляторных сетях удалось объяснить значительную часть знаменитых корреляций — сопряженной эволюции признаков, функционально не связанных друг с другом. Аналогичным образом сложившееся в эво-дево понятие «глубокой гомологии» (когда некая структура, имеющаяся у двух далеких друг от друга групп организмов, не была присуща их последнему общему предку и, следовательно, не является гомологичной в традиционно-морфологическом смысле, однако в обоих случаях развивается благодаря активности гомологичных генов — как в вышеупомянутом случае с глазами и генами pax6) стало естественным объяснением для многочисленных случаев эволюционного параллелизма, вокруг которых в XIX и большей части XX века было сломано столько теоретических копий.

О достижениях и проблемах эво-дево, об открытых ею удивительных фактах и ее остроумных концепциях можно написать увлекательнейшую книгу — и я надеюсь, что кто-нибудь такую книгу напишет. Для нашей же темы важно, что основным предметом этого направления исследований является именно эволюция онтогенеза — наконец-то занявшая подобающее место в системе наших представлений об эволюции живого.

…и обратно?

Итак, материалом для эволюции служат случайные изменения в генотипе, поступающие на суд естественного отбора. Но отбор не может оценивать их непосредственно: ему «видны» только их фенотипические проявления. А между генетическим изменением и его фенотипическим проявлением лежит онтогенез — сложный процесс, требующий согласованной работы множества генов, подверженный внешним влияниям, но обладающий собственными системами регуляции, которые обеспечивают ему определенную устойчивость к этим воздействиям — как исходящим от внешней среды, так и порождаемым генетическими мутациями. Чтобы мутация имела эволюционное значение, она должна что-то изменить в онтогенезе.

А не может ли быть наоборот? Не могут ли эволюционные сдвиги начинаться с изменения онтогенеза и только затем закрепляться в генотипе?

На первый взгляд, такое предположение неизбежно возвращает нас к тому или иному варианту ламаркизма — о фактической обоснованности и теоретической плодотворности которого уже было достаточно сказано в главе 4. Однако еще с конца XIX века в эволюционной науке известен «эффект Болдуина». Суть его состоит вот в чем. Допустим, что при некотором изменении условий полезным оказался сдвиг того или иного признака в определенную сторону — ну, скажем, уменьшение размера у растений, которые сотрудники Гастона Боннье или другие превратности судьбы занесли из окрестностей Парижа в Альпы, или умение быстро забраться на дерево у анолисов, на родном острове которых вдруг появились хищные игуаны (см. главу «Отбор в натуре»). Первоначально некоторый сдвиг в нужную сторону может быть достигнут без изменения генотипа: растения, выросшие в горах из собранных на равнине семян, уже ниже ростом своих равнинных собратьев; анолисы, приобретшие опыт спасения от хищника, все быстрее и ловче забираются на деревья. Но если действие фактора, вызвавшего эти изменения, продолжается на протяжении многих поколений, фенотипические изменения постепенно словно бы переходят в генетические: потомки переселенных в горы растений теперь уже и на равнине вырастают низкорослыми, а юные анолисы сразу после вылупления, не дожидаясь появления хищника, лезут на деревья. И дело тут не в том, что фенотипические изменения каким-то образом записались в генотипе, а в том, что одновременно с приспособительными физиологическими реакциями включился и механизм естественного отбора: в новых условиях лучше выживают и размножаются те организмы, которые в силу своих генетических особенностей быстрее и легче перестраивают свою форму и/или поведение в нужном направлении. И если фактор продолжает действовать, то отбор постепенно начинает поддерживать уже не легкость изменения, а стабильное развитие по новому пути: у растений повышается частота аллелей, предопределяющих врожденную низкорослость; у анолисов формируется врожденная реакция избегания земной поверхности[195].

В 1930-е годы уже упоминавшийся Уоддингтон показал возможность такой «псевдоламарковской» эволюции экспериментально. Он подвергал куколки дрозофил воздействию повышенной температуры. Часть мух, вышедших из таких куколок, отличалась характерными отклонениями в форме и размере крыльев[196], напоминающими эффект некоторых уже известных к тому времени генетических мутаций. Уоддингтон скрещивал таких мух между собой и полученное потомство снова прогревал. Через некоторое время уже все мухи очередного поколения появлялись на свет с измененными нужным образом крыльями. А затем стал не нужен и подогрев — мухи с такими крыльями появлялись из куколок, развивавшихся при обычной температуре. Уоддингтон назвал этот эффект «генетической ассимиляцией», имея в виду, что он внешне выглядит как ламаркистская «ассимиляция внешних условий», но обеспечивается чисто дарвиновскими механизмами.

Дело, конечно, не в названии. Опыты Уоддингтона прямо демонстрируют, что при определенных изменениях внешних условий облик организма может сильно изменяться при неизменном генотипе. Такие изменения не обязательно адаптивны, но они, безусловно, повышают разнообразие популяции (как мы помним, первоначально не все подогретые куколки развивались в мух с измененными крыльями, да и эти крылья были не единственным морфозом, возникавшим среди подогретых мух). Но если среди вызванных необычными условиями развития морфозов окажутся полезные, отбор будет способствовать тем аллелям и их сочетаниям, которые наиболее склонны направлять развитие организма по этому альтернативному пути — и в итоге «генетически закрепит» такой вариант развития, сделав его уже независимым от внешних условий. Примерно такие взгляды на эволюцию онтогенеза развивал в середине прошлого века и Шмальгаузен.

В 1980-е годы некоторые российские авторы — и прежде всего палеонтолог Михаил Шишкин, — основываясь на идеях и понятиях Уоддингтона и Шмальгаузена, сделали следующий шаг: предположили, что эволюция (если понимать под ней не «изменение генных частот», а морфологические преобразования) обычно именно так и происходит. Какие-то достаточно резкие изменения внешних условий дестабилизируют онтогенез, и зародыши с самыми обычными для данного вида генотипами развиваются в разные аномальные формы (при этом разные генотипы дают отчасти разный набор форм и разные вероятности их появления). Они вовсе не обязательно оказываются более выгодными в новых условиях — но поскольку они разнообразны, среди них могут найтись и полезные. А дальше начинается та самая уоддингтоновская «генетическая ассимиляция»: отбор начинает поддерживать те генотипы, которые с наибольшей вероятностью пускают развитие по такому пути[197]. Такой отбор приводит к тому, что этот путь становится новой нормой: теперь по нему развивается подавляющее большинство особей. Но при такой перестройке систем регуляции онтогенеза неизбежно формируются новые скрытые возможности — потенциальные пути дальнейшей эволюции, которые могут активироваться в ответ на новые вызовы среды.

Таким образом получается довольно парадоксальная эволюционная модель, в которой важную роль играют и мутации, и создаваемое ими генетическое разнообразие, и естественный отбор (остающийся единственным направленным фактором эволюции) — но при этом эволюционный процесс начинается с чисто фенотипических изменений, а генотип изменяется в последнюю очередь. С легкой руки ее основоположника Михаила Шишкина она получила название эпигенетической теории эволюции (ЭТЭ)[198].

Возможен ли такой сценарий? Из того, что мы знаем о живых организмах, прямого запрета не следует. Другой вопрос, насколько он вероятен: он может сработать, лишь если внешние условия изменятся достаточно сильно, чтобы корректирующие механизмы онтогенеза не смогли погасить вносимые ими возмущения, но при этом не настолько сильно, чтобы просто погубить развивающегося зародыша. Однако, как мы видели, в принципе такое влияние необычных внешних условий возможно — и наверняка не раз случалось в необозримом разнообразии событий, происходивших с миллионами видов за миллиарды лет. Правда, различить это «задним числом» практически невозможно: даже если мы имеем достаточно полный ряд ископаемых форм, позволяющих нам с уверенностью восстановить ход тех или иных эволюционных изменений — как узнать, начались ли эти изменения с мутаций или с морфозов?

Сегодня исследователям иногда удается наблюдать эволюцию, что называется, в режиме реального времени. Однако это возможно почти исключительно для достаточно простых признаков или/и на организмах с быстрой сменой поколений. Между тем модель ЭТЭ описывает изменение сложных структур путем «перевода стрелок» по ходу достаточно сложного (а значит — более-менее длительного) онтогенеза. Чтобы увидеть такое в природе, нужно «поймать» популяцию тех или иных организмов в самом начале процесса, когда в очередном поколении вдруг начнут необычайно часто появляться особи с разнообразными и необычными признаками; убедиться, что это именно морфозы, а не проявления мутаций, а затем на протяжении многих поколений наблюдать за тем, как некоторые из этих изменений будут встречаться все чаще и чаще, — и параллельно смотреть, как меняется генотип их обладателей по сравнению с исходной видовой нормой. Даже при самом благоприятном стечении обстоятельств на такую работу уйдет вся научная жизнь ученого — при том, что какой-либо интересный результат ничем не гарантирован.

Пока что подобный сизифов труд никто не проделал — и потому конкретные примеры эволюции «по ЭТЭ» остаются уязвимым местом теории. Даже в тех немногих случаях, где наблюдается нечто похожее на теоретические схемы ЭТЭ, начальная дестабилизация онтогенеза происходит не по механизму не затрагивающих генотип морфозов, а за счет мутаций[199]. Да и вообще за три десятилетия своего существования ЭТЭ не смогла предложить сколько-нибудь развитой исследовательской программы — таких экспериментов или/и наблюдений, которые позволили бы подтвердить или опровергнуть ее теоретические положения. Возможно, поэтому известность ЭТЭ сегодня ограничена русскоязычным исследовательским сообществом, да и в нем эту теорию разделяет явное меньшинство.

Но не будем спешить с выводами. Вспомним, что через три десятилетия после выхода «Происхождения видов» теория естественного отбора опиралась лишь на единичные примеры селективных процессов в природе (ни один из которых не доказывал их эволюционного значения) да на аналогии с искусственным отбором. Будем надеяться, что расшифровка молекулярных механизмов регуляции онтогенеза либо прямо ответит на вопрос о том, реализуется ли в природе модель ЭТЭ (и если да, то насколько велико значение такого способа эволюции), либо позволит разработать эксперименты, призванные на этот вопрос ответить.

* * *

Как пишет один из самых ярких и креативных сторонников ЭТЭ, палеонтолог Александр Раутиан, все живые организмы (и только они) обладают двойным развитием — индивидуальным и историческим (эволюционным). Я не возьмусь сейчас защищать или оспаривать абсолютную справедливость этой мысли, рассматривая вопрос о применимости понятия «индивидуальное развитие», допустим, к кишечной палочке и другим бактериям с простейшим жизненным циклом. Для нашей темы достаточно того, что двойное развитие — реальное свойство жизни, и вопрос о соотношении этих двух процессов — одна из самых важных и глубоких проблем фундаментальной биологии. Как мы увидели в этой главе, эта проблема оказалась очень непростой и окончательно не решена и по сей день. Даже сама ее постановка сильно запоздала: идея постепенного изменения видов и идея индивидуального развития на протяжении многих десятилетий присутствовали в умах естествоиспытателей почти не взаимодействуя.

Другая огромная (и даже более важная для дарвиновской эволюционной модели, чем эмбриология) область биологии окончательно сформировалась уже в ходе и после «дарвиновской революции» и в значительной мере под ее влиянием. Тем удивительнее, что и ее взаимодействие с эволюционной теорией долгое время было лишь эпизодическим. Но об этом — в следующей главе.

Глава 14. Эволюция в плотной среде. Дарвинизм и экология

Проговорим еще раз: согласно теории Дарвина — как в классическом, так и в современном ее понимании, — любые эволюционные преобразования, кроме чисто случайных изменений генных частот, представляют собой процесс непрерывного приспособления. Факторы, к которым приспосабливаются эволюционирующие организмы, могут быть самыми разными, но все они могут быть обобщены понятием «окружающая среда» или «среда обитания». Приспособленность (или недостаточная приспособленность) того или иного организма не есть его неотъемлемое свойство — она проявляется только в ходе его взаимодействия с этой самой средой обитания. Это взаимодействие (в котором проходит вся жизнь любого организма) является предметом для огромной области современной биологии — экологии.

Из сказанного следует, что взаимоотношения организма со средой не менее важны для эволюционной теории, чем механизмы наследственности. Но если связь эволюции и наследственности была очевидна еще додарвиновским эволюционистам (даже несмотря на скудость тогдашних знаний о наследственности), то понятия и идеи экологии долгое время почти не влияли на развитие эволюционной теории — и наоборот.

Это тем более удивительно, что становление экологии как самостоятельной области исследований почти точно совпало со временем «дарвиновской революции». Само слово «экология» впервые употребил (причем именно в современном смысле — как название «науки об отношениях организма к окружающей среде») один из самых известных и авторитетных последователей Дарвина — Эрнст Геккель, причем в самом важном и оригинальном своем труде — монографии «Всеобщая морфология организмов». Да и сам автор теории естественного отбора был не чужд вопросов экологии: последней его книгой стала монография «Образование растительного слоя земли деятельностью дождевых червей и наблюдения над их образом жизни» — одно из первых конкретных экологических исследований в мировой науке.

Тем не менее, как мы знаем, с момента выхода «Происхождения видов» и до самого конца XIX века эволюционная мысль интересовалась в основном вопросами морфологии, эмбриологии и филогении, мало обращая внимания на экологию. Впрочем, развитие как теоретических представлений, так и методов экологии в эти десятилетия шло довольно медленно, и сама экологическая тематика находилась где-то на периферии тогдашней биологии. Золотым веком общей экологии стали 1910-е — 1940-е годы, но в начале этого периода эволюционная теория, как мы помним, переживала сильнейший в своей истории кризис, а эволюционный подход был мало популярен у молодого поколения биологов (и еще менее — у математиков, внесших изрядный вклад в формирование фундаментальных экологических концепций этого времени). Начавшийся же во второй половине 1920-х подъем в эволюционной теории был связан прежде всего с приложением к ней идей и методов генетики и в итоге привел к формированию СТЭ с характерным для нее абстрагированием от экологической стороны дела (за исключением разве что динамики популяций: «волны жизни» — резкие колебания численности природных популяций — заняли довольно важное место в синтетистской модели эволюции).

Конечно, отчуждение экологических и эволюционных исследований было не абсолютным, и в тех случаях, когда они все-таки взаимодействовали, это нередко приносило весьма интересные и важные плоды. Так, в 1925 году американский математик Альфред Лотка выпустил книгу «Элементы физической биологии» — одну из работ, заложивших фундамент современной теоретической экологии. Полноценный рассказ об этом безусловно выдающемся труде выходит далеко за пределы нашей темы. Для нас сейчас важно, что в нем впервые был поставлен вопрос об эволюции экосистем и высказаны некоторые вполне содержательные идеи о направлении этой эволюции. Особого влияния на умы ученых того времени они, впрочем, не оказали: хотя экологи встретили книгу Лотки с восторгом, их интересовали в ней другие вещи (в частности, его знаменитые математические модели динамики взаимодействующих популяций хищника и жертвы, биогеохимических циклов и т. п.), а эволюционисты этот труд просто не заметили. Тем не менее именно работы Лотки и его последователя, итальянского математика Вито Вольтерры подтолкнули уже знакомого нам Георгия Гаузе (см. главу «Забытый кит») к началу его исследований, увенчавшихся формулированием «принципа Гаузе». Заметим: эксперименты Гаузе лежали в области «чистой» экологии, но его выводы имели вполне отчетливый эволюционный аспект.

Тем не менее взаимодействие эволюционных и экологических исследований было настолько слабым, что значение многих работ в одной области для другой стало ясно только спустя несколько десятилетий. Так, еще в последние годы XIX века молодой американский ботаник Генри Коулс сформулировал понятие сукцессии — закономерной смены одних типов растительности другими с течением времени. В 1916 году его последователь Фредерик Клементс развил эту идею в довольно стройную и плодотворную концепцию (о сути которой мы поговорим несколько позже). Однако ни Коулс, ни Клементс не рассматривали свои построения в эволюционном плане — хотя, как мы увидим ниже, такое рассмотрение могло бы быть чрезвычайно интересным.

Такое положение дел весьма способствовало тому, что добрую сотню с лишним лет оставалась как бы незамеченной одна трудность теории эволюции, связанная именно с ее экологической стороной. Удивительно, но мимо этой трудности прошли даже бесчисленные критики дарвинизма, жадно хватавшиеся за любое — действительное или кажущееся — несогласие теории естественного отбора с известными фактами.

Вместе и врозь

Как все мы хорошо помним, само понятие «естественный отбор» введено Дарвином по аналогии с отбором искусственным, многотысячелетней практикой селекции домашних животных и культурных растений. Вплоть до последних десятилетий, когда были созданы трансгенные технологии, человек не мог прямо влиять на их наследственные признаки. Он лишь выбирал из множества различных вариаций те, которые усиливали в разводимых им существах нужные ему качества. Этого оказалось достаточно для быстрого возникновения множества сортов и пород с весьма необычными, порой гротескными чертами.

Но при внимательном рассмотрении аналогия между эволюцией и селекцией оказывается не вполне точной. Человек, как правило, добивался максимизации какого-нибудь одного (реже — двух-трех) качеств: сахаристости корнеплода, жирности молока, скорости роста и созревания и т. д. Изменения, происходившие с остальными признаками выводимого сорта или породы, он либо игнорировал, либо компенсировал собственными силами. Хорошо известно, например, что современные высокоурожайные сорта культурных растений не только требуют усиленного минерального питания, но и менее устойчивы к вредителям, болезням, заморозкам, засухам и т. д., чем старые, менее урожайные сорта «народной селекции», а те, в свою очередь, уступают вовсе диким родственникам. Охотясь на диких копытных, волки после долгой погони довольствуются одним животным (обычно ослабленным болезнью или травмой либо детенышем), а домашних овец могут даже в поле резать одну за другой — в отличие от своих диких родичей те не могут убежать от хищника. Приходится предположить, что максимизация одного или немногих качеств почти неизбежно ведет к ухудшению других показателей. Собственно, это давно известно конструкторам, знающим, что одна и та же машина не может обладать быстротой болида, проходимостью внедорожника и малым расходом топлива.

В природе же всякому виду нужно не доводить до предельных значений отдельные качества, а останавливаться на таких их сочетаниях, которые соответствуют максимальному выживанию и репродуктивному успеху. Любой природный вид — это, по выражению известного палеоэнтомолога Александра Расницына, «адаптивный компромисс», локальная гармония признаков, которая неизбежно нарушается при попытке «сдвинуть» ее в любую сторону. Скажем, увеличив собственные размеры, животное может стать недоступным для некоторых хищников, но при этом лишится части убежищ (тонкие ветки, норы и т. д.), что сделает его более уязвимым для остальных. Чем больше на теле животного жировой ткани, тем менее оно проворно, тем труднее ему спасаться от хищников, ловить собственную добычу, добираться до плодов на тонких ветвях или первым хватать лакомый кусок, опережая сородичей. Но если жира нет совсем, любой перебой в приеме пищи — скажем, из-за травмы, мешающей охотиться, или установившейся на несколько дней непогоды — может оказаться для животного роковым. Малый запас питательных веществ в семени облегчает его перенос ветром, но снижает шансы на успешное прорастание, если же сделать этот запас большим, тяжелые плоды будут падать к подножию материнского дерева, и оно неизбежно будет подавлять их прорастание, да и они будут отнимать друг у друга солнечный свет, воду и минеральное питание. К тому же крупные семена с большим запасом легко расщепляемых веществ наверняка привлекут животных, питающихся семенами[200]. Не говоря уж о том, что ресурсы всякого растения ограничены, и увеличение размера семян почти неизбежно означает сокращение их числа.

Разумеется, такой адаптивный компромисс не задан раз и навсегда — если условия меняются, естественный отбор сдвигает его в ту или иную сторону. В разных предыдущих главах мы упоминали такие сдвиги: вселение хищника изменило внешний вид и поведение ящериц-анолисов и рыбок гуппи, усиленный лов промысловых видов рыб привел к значительному уменьшению их размеров. Широкое применение ядохимикатов вызывает распространение в популяциях вредителей (насекомых, грызунов) тех генетических вариантов, которые в отсутствие яда оказываются невыгодными и проигрышными. В случае с большим погремком (см. главу 2) появление нового фактора — сенокоса — привело даже к разделению вида на два: разные части единой прежде популяции «сдвинулись» в разные стороны от прежних сроков цветения и в результате утратили возможность скрещиваться. Но в природе такие перемены нечасты — естественные экосистемы веками и тысячелетиями существуют в одних и тех же условиях. Конечно, и в отсутствие человека в природе время от времени случаются какие-то быстрые локальные перемены: особо долгие и жестокие засухи, особо сильные морозы, лесные пожары[201], оползни, наводнения, извержения вулканов и т. д. Но это чрезвычайные события, они случаются редко, действуют кратковременно и на ограниченной территории. Эволюционные механизмы просто не успевают на них среагировать — как фотопластины фотографов-урбанистов XIX века «не видели» движущихся по улицам людей и экипажи, запечатлевая только неподвижные объекты. А стабильные условия обитания требуют от каждого вида придерживаться уже достигнутого оптимума, соответствующего его экологической нише, и не искать добра от добра.

Конечно, геометрическая прогрессия размножения заставляет каждое новое поколение любого вида пытаться эту нишу расширить — освоить новые территории, новые пищевые ресурсы, новые места гнездования и т. д. И иногда это удается — но, как правило, в экосистемах нестабильных, возникших недавно или вообще поддерживаемых искусственно (например, в городах). В стабильных же сообществах все роли обычно уже распределены, ниши обитателей плотно пригнаны друг к другу, и свободного пространства между ними нет. А вторгнувшись в соседнюю нишу, пришелец неизбежно вступит в конкуренцию с тем видом (или видами), который ее занимает — и, скорее всего, эту конкуренцию проиграет. Потому что «хозяин» ниши приспосабливался к ней уже давно, и выработанные им приспособления наверняка эффективнее, чем те, которыми располагает новичок.

Насколько плотно сомкнуты естественные экосистемы, можно представить хотя бы на примере всем известной серой крысы (пасюка). Как известно, этот грызун в исторически ничтожные сроки завоевал весь земной шар, научился жить в морозильных камерах и кабельных шахтах, в трюмах кораблей и в канализационных коллекторах. Но в природе крысу — со всем ее умом, проворством, экологической и поведенческой пластичностью и прочими несравненными достоинствами — «берут» в одну-единственную экосистему на одну-единственную роль — ту, которую она играла до знакомства с человеком: всеядный околоводный грызун травянистых речных долин субтропического пояса. Так жили пасюки на своей родине в Восточном Китае, так живут немногие устойчивые «вторично-дикие» крысиные популяции — например, в Закавказье. Ни в какие другие естественные, не нарушенные человеком экосистемы серой крысе вселиться не удается.

Другой пример: кто не знает «городской ясень» (американский ясенелистный клен Acer negundo), заполонивший Москву и многие другие города? Это настоящий экстремал среди деревьев: нечувствителен к пыли, соли, вытаптыванию почвы, почти любым химическим загрязнениям (успешно растет, например, на разделительной полосе Ленинградского проспекта — одной из самых оживленных московских магистралей!), не поражается вредителями, не болеет, срубленный — очень быстро отрастает. Казалось бы, что может остановить распространение такого растения? Но попробуйте найти его в лесу или вообще где бы то ни было, кроме населенных пунктов и дорог! В лучшем случае вы найдете одно-два чахлых деревца в том месте, где некогда какой-то неряха вывалил кучу городского мусора, содержавшего семена ясенелистного клена. В естественные сообщества, даже заметно нарушенные, ему ходу нет.

Понятно, что эволюция в таком сообществе сильно затруднена и идет в основном в направлении дальнейшего совершенствования приспособленности к своей нише (если только оно возможно). Виды в сообществе всё точнее притираются друг к другу: цветковые растения подлаживаются под определенные виды опылителей (вырабатывая иногда специальные приспособления, чтобы не допустить в цветок посторонних насекомых), хищники оттачивают приемы охоты на ограниченный круг жертв, паразиты формируют сложные жизненные циклы, повышающие вероятность встречи с хозяином. Видообразование случается редко: ведь видам-потомкам придется как-то разделить и без того тесноватую исходную нишу. Эволюция идет все медленней и во многих группах почти останавливается: «конструкция» организма доведена до предела своих возможностей, любые отклонения оказываются невыгодными.

Порой их членам все же выпадает шанс: появляется новый ресурс, освоение которого позволяет создать новую нишу. В результате рождается новый вид, который, в свою очередь, может стать ресурсом и поводом к видообразованию для кого-то другого — не меняя, однако, общей структуры сообщества (вспомним американских плодовых мух рода Rhagoletis из главы 9). Но даже такие «локальные возмущения» в природных экосистемах случаются редко. Настолько, что (как, вероятно, уже заметили внимательные читатели) почти все упоминаемые в этой книге примеры непосредственно наблюдаемых или недавно свершившихся эволюционных изменений так или иначе связаны с намеренным или ненамеренным вмешательством человека. Найти (и вдобавок своевременно заметить и документировать) такие сдвиги в ненарушенной природе очень трудно[202].

Однако устойчивость природных сообществ хоть и очень велика, но не бесконечна. Рано или поздно она оказывается исчерпанной, и начинается распад устоявшихся связей. Направление эволюции резко меняется — теперь требуется уже не максимально совершенствоваться в своем экологическом «ремесле», а найти какие-то новые возможности существования. Труднее всего это сделать тем видам, которые были наиболее успешны и эффективны в своей экологической роли в прежнем сообществе, — как правило, они вымирают. Зато для неспециализированных «дилетантов», прежде ютившихся где-то на задворках сообщества и хватавшихся за все, что подвернется, открываются неограниченные возможности. Захватывая освободившиеся ниши или создавая новые, вчерашние маргиналы формируют новое сообщество. При этом они стремительно эволюционируют, меняют свой облик и поведение, порождают множество новых форм. Большинство этих форм недолговечны — они либо вскоре вымирают, либо продолжают быстро меняться, так как те экологические связи, в которые они вступают, оказываются неустойчивыми (пищевые ресурсы, к добыче которых они только-только начали приспосабливаться, вдруг кончаются; приходят новые, более эффективные хищники и конкуренты и т. д.)[203]. Но в конце концов все вновь образовавшиеся формы так или иначе «притираются» друг к другу, образуя новое сообщество, все «вакансии» в нем постепенно заполняются, и опять начинается взаимная притирка, подгонка и совершенствование в новой системе экологических ниш.

Такой взгляд на эволюцию высказал в 1969 году советский палеоботаник Валентин Красилов. Эволюцию внутри устойчивой экосистемы, направленную на приспособление видов друг к другу, он назвал когерентной; эволюцию в условиях кризиса и распада, когда «каждый сам за себя» и «кто смел, тот и съел», — некогерентной. Переходы от когерентной эволюции к некогерентной могут происходить в разных масштабах — континента, региона, острова, даже отдельной ограниченной территории, где по каким-либо причинам рухнула прежняя экосистема (при условии, что эту территорию не могут занять граничащие с ней сообщества). Но иногда такие переходы приобретают глобальный характер, охватывая всю биосферу или, по крайней мере, все сухопутные и пресноводные экосистемы (или наоборот — весь Мировой океан). В истории Земли такие катаклизмы происходят нечасто и длятся недолго (в геологическом, конечно, масштабе времени), но они радикально меняют облик биосферы, выводя на сцену новых «действующих лиц» и убирая прежних героев.

Нетрудно заметить, что представление об особых периодах, когда вся биосфера переходит в состояние некогерентной эволюции, сильно перекликается с уже знакомой нам теорией катастроф Кювье. Сам Красилов (не скрывавший своих симпатий к катастрофизму[204]) полагал, что причиной таких переходов служат какие-нибудь «форс-мажорные» внешние воздействия, слишком мощные, чтобы экологические сообщества могли их выдержать, — такие, как резкое изменение климата или крупные подвижки земной коры. Однако при анализе быстрой смены растительности в середине мелового периода (изучение которой и привело его к представлениям о двух типах эволюционных процессов) Красилов не указал такого внешнего воздействия. А последующие исследования этого эпизода геологической истории, сложившиеся в итоге в стройную концепцию мелового ценотического кризиса, показали, что переход к некогерентной эволюции может быть вызван чисто эволюционными причинами.

«Я к вам травою прорасту…»

Вспомним: обсуждая «астероидную» теорию вымирания динозавров, мы упоминали тот странный факт, что смертоносный астероид погубил почему-то только некоторые строго ограниченные группы (в частности, из сухопутных — практически только динозавров и птерозавров). И замечали в связи с этим, что на растения и насекомых астероидный апокалипсис не оказал вообще никакого заметного влияния: в осадочных породах соответствующего времени, содержащих только останки наземной растительности и насекомых, найти границу мезозойских и кайнозойских отложений часто не удается вообще.

Это правда, но не вся. Флора и энтомофауна конца мелового периода действительно практически не отличаются от раннекайнозойских — но при этом радикально отличаются от флоры и энтомофауны начала того же мелового периода. Типичные мезозойские растения и насекомые, господствовавшие в наземных экосистемах около ста миллионов лет и почти не менявшиеся на протяжении этого времени, неожиданно и довольно быстро (но отнюдь не мгновенно) вымерли за несколько десятков миллионов лет до того, как это случилось с динозаврами.

Картина этой тихой, но куда более масштабной, чем вымирание динозавров, революции в общих чертах выглядит примерно так. В конце юрского периода в разных группах голосеменных растений (на тот момент — самых продвинутых представителей растительного царства, составлявших основу тогдашних наземных экосистем) появилась мода на опыление насекомыми. Вместо того чтобы защищать свою драгоценную пыльцу от насекомых-пыльцеедов, позднеюрские голосеменные начали активно привлекать шестиногих, создавая из своих репродуктивных органов что-то вроде примитивных цветков. Впрочем, это делали в основном растения, игравшие второстепенные роли в тогдашних растительных сообществах. Цари мезозойской флоры — такие, как феникопсисы, хейролепидиевые или гинкговые, — в сделки с вредителями-пыльцеедами не вступали: при их размерах, обилии и количестве производимой ими пыльцы они не нуждались в «адресных» опылителях. Их вполне эффективно опылял традиционный агент — ветер, не требующий за свои услуги никакой платы.

Так или иначе, в начале мелового периода (а возможно, еще в самом конце юрского) на сцену выходят настоящие цветковые растения. Какими именно были их цветы, сказать трудно (в отложениях этого времени собственно цветы или их элементы пока не найдены, но найдены окаменелости плодов и их частей, позволяющие судить о принадлежности растений к цветковым), но, судя по окаменелостям, сами растения были достаточно небольшими и имели мелкие листья. В раннемеловых отложениях они и их пыльца попадаются нечасто и занимают довольно скромное место среди других растительных окаменелостей. Однако в середине мелового периода происходит настоящий взрыв: в течение считаных миллионов лет цветковые растения захватывают бóльшую часть сухопутных экосистем. Прежние доминанты, формировавшие обширные леса, вымирают полностью или почти полностью (от целого класса голосеменных, представители которого обильно росли некогда по всему Северному полушарию, остался единственный вид: дерево гинкго, дотянувшее до наших дней в двух небольших районах северо-восточного Китая). Другие, прежде игравшие подчиненную роль в сообществах, начинают быстро эволюционировать — часть порождаемых ими видов оказывается недолговечной, но другие постепенно приобретают характерные черты современных хвойных. Исчезновение одних (прежде весьма обильных) групп и быстрое формирование других идут словно бы наперегонки. Примерно то же самое происходит с насекомыми и другими наземными беспозвоночными: исчезают или сильно сокращают свое разнообразие и обилие многие характерные мезозойские группы, зато появляются те, в ком уже можно угадать представителей преобладающих ныне групп — перепончатокрылых (к которым относятся осы, пчелы, шмели, муравьи и ряд других насекомых), бабочек, двукрылых (мухи и комары), богомолов… Быстро меняется состав и облик термитов и жуков, одновременно растет их разнообразие. Примерно 90 миллионов лет назад, в начале верхнемеловой эпохи, флора и энтомофауна в целом уже приобрели облик, характерный для следующей — кайнозойской — эры. И когда спустя примерно 30 миллионов лет эта эра наступила, растения и насекомые, как уже говорилось выше, этого словно бы и не заметили.

Как всегда в палеонтологии (и вообще в «науках о прошлом» — истории, космогонии), восстановить последовательность происходивших событий хотя порой и трудно, но все же неизмеримо легче, чем выяснить их причины. А главное — любые предположения на сей счет так и останутся предположениями, которые в любой момент могут быть опровергнуты новыми фактами, но никогда не будут однозначно доказаны. Но палеонтологи все же пытаются установить эти причины (тем более что, как мы увидим в главе 20, в ХХ веке философ Карл Поппер убедил ученый мир, что то же самое справедливо вообще для любых научных теорий — и, стало быть, теории палеонтологов в этом отношении ничем не хуже теорий физиков). Наиболее убедительная гипотеза о причинах резкой (по геологическим меркам) смены состава растительности в середине мелового периода была предложена в конце 1970-х годов советским палеонтологом Владимиром Жерихиным и получила название «концепция мелового ценотического кризиса».

Жерихин обратил внимание на то, что цветковые растения с самого начала своей истории оказались способны к своего рода неотении. Мы уже встречались с этим понятием в предыдущей главе, но там речь шла о животных, способных размножаться на стадии личинки. У растений тоже бывает неотения — размножение половым путем на стадии, далекой от настоящей «взрослости». Цветковые растения могли формировать свои цветы, завязывать плоды и обеспечивать их вызревание, морфологически оставаясь проростками — не превращаясь в деревья и кустарники, не выращивая в своих стеблях огромную массу древесины (нужную на самом деле только затем, чтобы поднять фотосинтезирующую листву повыше над соседями и обеспечить доставку ей воды и минерального питания из почвы). Одним словом, они стали тем, что мы сегодня называем травой — жизненной формой, которую никогда не образуют голосеменные растения. Не образовывали они ее и в прошлом: при всем разнообразии мезозойских голосеменных все они — это деревья или кустарники.

Казалось бы, как могут низенькие травки с мягкими стеблями, неспособные участвовать в «гонке к солнцу» и неизбежно оказывающиеся в буквальном и переносном смысле в тени величественных деревьев, угрожать процветанию последних? Напрямую — никак. Но новоявленная мелюзга и не пыталась конкурировать или иным образом бороться с гигантами. Согласно предположению Жерихина, она начала с того, что монополизировала пионерные стадии сукцессии.

И вот тут уже нам волей-неволей надо прервать изложение жерихинской реконструкции драматических событий, разыгравшихся в первой половине мелового периода, чтобы разобраться, что такое сукцессия и как она происходит.

Отступление экологическое. Одна трава сменить другую…

Наверное, каждый хоть раз видел такую картину: через цветущий луг понадобилось проложить какую-нибудь трубу или кабель. Приходят рабочие, роют траншею, кладут трубу, закапывают и уходят. Уже через несколько дней (особенно если погода стоит дождливая) оставленная ими прореха в травяном ковре начинает затягиваться: на полосе голой перекопанной земли пробиваются зеленые ростки.

Но тот, кто внимательно приглядится к заселяющей перекопанный участок растительности, заметит, что это совсем не те растения, которые растут на нетронутой части луга. Основную массу окружающей растительности там составляют злаки, среди которых цветут луговые васильки, колокольчики, ромашки, высятся султаны конского щавеля… А из перекопанной земли лезут мать-и-мачеха, лебеда, бодяк и прочие сорняки.

Собственно, мы называем эти травы сорняками именно за их способность быстро заселять всякое очищенное от других растений место — в том числе вспаханные поля и вскопанные грядки. Как правило, у них мелкие семена, легко рассеиваемые ветром и по многу лет сохраняющие всхожесть. Они быстро растут, причем в основном за счет надземной части — корневая система у них сравнительно маленькая, рассчитанная на рыхлую и влажную почву. Впрочем, они не слишком капризны — им нипочем резкие перепады температур, многие из них могут расти и на очень бедных почвах, и на кислых или засоленных, и даже на крышах и карнизах кирпичных строений, ухитряясь пускать корни в накопившиеся в щелях крохотные порции грунта. Конечно, из такой земли много питательных веществ не извлечешь, но сорняки умеют приноравливаться к обстоятельствам: лебеда, которая в огороде вымахала бы почти в человеческий рост, на крыше или на обочине дороги может иметь в высоту всего несколько сантиметров. Но при этом на ней вызревают совершенно полноценные семена — правда, в значительно меньшем количестве, чем на крупном растении.

Растения-сорняки (в научной литературе их почтительно именуют «пионерами») безраздельно царят на захваченном участке два-три года. Большинство из них — однолетники, которые каждый год отмирают, а их останки, медленно перегнивая, постепенно меняют структуру и химизм земли, в которой растут: теперь это уже не голый грунт, а почва. На ней уже могут расти травы следующей волны заселения. Например, пырей — злак-пионер с быстро растущими корневищами. Он не любит расти на голом грунте, но с удовольствием заселяет участки, уже «благоустроенные» сорняками первой волны. Проникнув туда, пырей быстро формирует в толще почвы густую сеть своих корневищ. Чем она плотнее, тем труднее семенам сорняков-пионеров прорастать, тем меньше воды и минеральных веществ достается их корням. В конце концов первопоселенцы полностью сходят со сцены, оставляя ее пырею и другим растениям второй волны.

Но и их вскоре постигает та же участь: меняя структуру почвы, ее химический состав, микроклимат почвенного и прилегающего к нему тонкого воздушного слоя, они создают благоприятные условия для вселения растений следующей очереди — еще более требовательных к условиям жизни, зато способных расти в плотно сомкнутом сообществе. Пырей сменяется мятликом и другими злаками, образующими сплошную дерновину; среди прочих появляются бобовые растения, способные обогащать почву соединениями азота… Окончательно устойчивое луговое сообщество часто формируется лишь с четвертой волной заселения.

Впрочем, в нашей климатической зоне устойчивость его относительна. Если не считать речных пойм, чисто травяные сообщества здесь могут существовать неограниченно долго лишь при условии, что их регулярно стригут. До перехода людей к хозяйственной деятельности это делали дикие копытные, сейчас их заменяет выпас домашнего скота или сенокос. Как мы уже знаем (см. главу «Забытый кит»), травянистые растения при регулярном объедании отрастают гораздо быстрее, чем сеянцы деревьев (которым нужно тратить часть ресурсов на формирование прочной механической ткани), а кроме того, постоянная стрижка лишает деревья их главного преимущества — возможности подняться над травой и перехватить у нее свет. Но там, где такая стрижка прекращается, на травяные угодья начинает наступать лес. И в этом наступлении соблюдается такая же строгая очередность, как в зарастании травой обнаженного участка.

Первыми на заброшенный луг или поле вторгаются деревья-пионеры — береза, осина, ольха. У них много общего с травами-сорняками: мелкие легкие семена, которые они в огромном количестве пускают на ветер; готовность прорастать где угодно (березы и осины иногда тоже вырастают на старых зданиях); устойчивость к температурным перепадам. Плотный покров травы мешает семенам деревьев добраться до почвы, лишает света те ростки, которые все-таки сумели взойти. Но рано или поздно молодые деревца поднимаются над уровнем травы — и с этого момента участь борьбы решена. Разрастаясь, деревья-пионеры затеняют луговые травы, забрасывают их слоем своих листьев, их корни уходят глубже корней травянистых растений, перехватывая влагу, которая должна была поступить из глубины почвы в доступные травам приповерхностные слои. И через 10–15 лет на месте луга уже стоит непролазный частокол тонких стволиков, постепенно превращающийся в живописную березовую рощу.

Однако напрасно мы будем искать в этой роще молодые березки: дерево, способное прорасти хоть на кирпичной стенке, не прорастает под пологом родителей и старших сестер. Зато под кронами берез и осин всходят ели — деревья второй волны. Когда состарившиеся пионеры окончательно сойдут со сцены, на их месте образуется плотный ельник. Внутри него света так мало, что там не могут расти уже ни деревья, ни тенелюбивые лесные травы. Даже на самих елках нижние ветви постепенно отмирают или сохраняют хвою лишь на концах своих лап. Землю же покрывает только слой старых иголок, да местами — куртины тенелюбивых мхов.

Но и господство елей не длится вечно. После того, как часть состарившихся елок упадет на землю и лес немного осветлится, в нем начинают прорастать широколиственные деревья — дуб, липа, клен, вяз. Еще через некоторое время эти деревья выходят в первый ярус — лес превращается в дубраву. Широколиственные деревья умеют прорастать под своим пологом, и образованный ими лес может существовать неограниченно долго, уже не меняя своего видового состава. Если, конечно, не вмешается какая-нибудь внешняя сила — топор лесоруба, ураган или огонь.

В других географических зонах устойчивыми оказываются другие типы растительных сообществ — например, на Аляске все кончается тсуговой тайгой (тсуга — хвойное дерево, немного похожее на ель). Впрочем, и в наших краях дубрава — не единственно возможный финал: если, скажем, участок земли, на котором развивались события, отличался повышенной влажностью, ельник может превратиться в торфяное болото, также способное существовать неограниченно долго. Но ни дубрава, ни болото не могут возникнуть прямо из луга, тем более — из перепаханной земли. Этот процесс закономерной смены растительных сообществ Генри Коулс, а вслед за ним Фредерик Клементс и назвали сукцессией (от латинского succession — последовательность). Сама последовательность сменяющих друг друга сообществ получила название сукцессионного ряда, а устойчивое сообщество, которым кончается сукцессия, именуется климаксным.

Надо сказать, в классической экологии степень детерминированности сукцессии несколько переоценивалась: считалось, что каждому конкретному набору физико-географических условий (климат, водный режим, тип почвы, величина и направление уклона и т. д.) соответствует один строго определенный тип климаксного сообщества, к которому данный участок неизбежно придет, если его не трогать. Современные исследования[205] показывают, что это все-таки не совсем так: по крайней мере в некоторых случаях развивающееся сообщество может «выбирать» между разными вариантами. То, какой из них реализуется в данном месте, зависит от довольно случайных факторов — например, от того, до какой степени успеет разрастись один вид деревьев к тому времени, как на участок попытается вселиться другой. Но набор таких вариантов обычно невелик. И в любом случае они не нарушают главный принцип сукцессии: формирование каждой следующей стадии возможно только на основе предыдущей, когда та достигнет определенной степени зрелости.

Понятие сукцессии ввели в науку экологи-ботаники, и наиболее четко его можно наблюдать именно на составе растительности. Но, конечно, никакая экосистема не состоит из одних растений. Часть других членов экосистемы — грибы, бактерии, многие насекомые и т. д. — тесно связана с определенными типами растительных сообществ и обитает почти исключительно в них. Другие — прежде всего млекопитающие (особенно крупные) и птицы, но также ряд насекомых и иные высокоподвижные животные — не так тесно привязаны к конкретным типам сообществ и могут жить в разных или даже сразу в нескольких, посещая их по мере надобности.

Может показаться, что в нетронутой природе за миллионы лет все сукцессии должны были закончиться, а климаксные сообщества — захватить всю землю. Но это не так: пожары, ураганы, нашествия вредителей, речные наносы, оползни, извержения вулканов и т. п. события снова и снова заставляют растения разыгрывать пьесы сукцессий. Сравнительно недавно — 10–12 тысяч лет назад — на Европейской равнине сукцессия происходила на гигантских площадях: растения осваивали земли, оставленные отступающим ледником. Но и без таких масштабных процессов, как наступление и отступление ледников, на достаточно большой не затронутой человеком территории всегда найдутся «пятачки», где по той или иной причине климаксное сообщество оказалось разрушенным и началась сукцессия.

Ну а теперь, помня все это, вернемся к гипотезе Жерихина.

Мезозойская революция цветов

Итак, Жерихин предположил, что цветковые растения возникли как «сорняки» — растения, первыми осваивающие обнажившиеся участки почвы. Разумеется, в мезозойской флоре тоже были свои сорняки из числа голосеменных и папоротников, но цветковые сравнительно быстро почти полностью вытеснили их в этой роли[206]. На их стороне было два основных преимущества: травянистая форма, позволяющая быстро занять всю оголенную площадь, и опыление насекомыми.

Почему именно цветковые растения «открыли» такую жизненную форму, как трава? Возможный ответ на этот вопрос предложил ботаник Павел Гамбарян. Согласно его гипотезе, общий предок покрытосеменных был водным растением, подобным современным кувшинковым. И так же, как у кувшинковых, у него почти полностью редуцировалась ксилема (механическая и проводящая воду ткань), поскольку погруженному в воду растению не нужно противостоять силе тяжести, а воду все его ткани получают в избытке без специальной проводящей системы. Это допущение разом объясняет, почему эти растения позднее вышли на сушу именно в роли первичных зарастателей обнажений (речные наносы и временно обсыхающие отмели — наиболее часто встречающийся в ненарушенной природе тип обнажений), почему на суше они приобрели форму травянистых растений (у них исходно почти не было ксилемы, без которой можно было только стелиться по почве) и даже почему именно они смогли сформировать настоящий цветок (произрастая в условиях избытка влаги, они могли позволить себе лепестки — структуру, чрезвычайно затратную в смысле расхода воды). Интересно, что Гамбарян выдвинул свою гипотезу в 1975 году, когда никакие ранние покрытосеменные не были известны. Уже в нашем веке в Китае и Испании было найдено несколько видов раннемеловых покрытосеменных — и их морфологические признаки указывают на то, что это были водные или полуводные растения.

Что же касается второго козыря покрытосеменных, то если для высоких деревьев, образующих обширные сплошные массивы, «адресное» опыление не дает особых преимуществ, то для пионеров-сорняков, обычно растущих на очень ограниченных и удаленных друг от друга участках, оно оказалось неоценимым качеством. Среди меловых голосеменных тоже были насекомоопыляемые виды — и немало (собственно, цветковые и возникнуть-то могли только тогда, когда сотрудничество растений и насекомых стало уже достаточно регулярным, и участвующим в нем растениям было выгодно сформировать специализированный орган для привлечения опылителей). Но, возможно, именно среди сорняков мелового периода только цветковые использовали это ноу-хау, а если и нет, то они быстро вытеснили конкурентов-пионеров, переманивая их опылителей, как сетевой супермаркет переманивает покупателей у семейного магазинчика. Так или иначе в какой-то момент в роли сорняков не осталось никого, кроме этих новоявленных мягкостебельных недомерков — цветковых.

И вот это, по мысли Жерихина, было решающим моментом: монополизировав нишу пионеров, цветковые растения блокировали все существовавшие до них сукцессионные ряды. Одна стадия сукцессии сменяет другую не потому, что растения более ранней стадии в принципе не могут больше расти на преобразованной ими почве, а потому, что на ней гораздо лучше их растут вселенцы следующей волны, постепенно вытесняя своих предшественников. Но оказалось, что на участки, занятые сорняками-цветковыми, меловые растения следующих стадий сукцессии просто не могут вселиться. (Почему именно — можно сейчас только гадать, но скорее всего, потому, что на ту плотность покрытия почвы, которую могли создать травянистые цветковые, «тактико-технические характеристики» семян голосеменных рассчитаны не были.) В результате всякий клочок земли, однажды захваченный сорняками-цветковыми, оставался за ними навечно: они там росли поколение за поколением. А это означало, что они неизбежно эволюционировали — и среди них постепенно возникали новые формы, способные эффективно расти в тесном окружении сорняков и на преобразованной ими почве. То есть фактически исполнять роль растений второй волны сукцессии. Конечно, в нормальных сукцессионных рядах того времени они, скорее всего, проиграли бы «штатному» второму эшелону — но нормальных сукцессионных рядов уже не было: везде, где освобождался участок земли, его захватывали сорняки-цветковые, и вытеснить их оттуда могли только цветковые же. Фактически на этих клочках шло формирование новых сукцессионных рядов — пока еще очень коротких и бедных видами.

Впрочем, все это очень долго — почти всю первую половину мелового периода — оставалось играми маргиналов, проходившими на очень ограниченных и удаленных друг от друга участках, занимавших ничтожную часть всей покрытой растительностью суши. Часто ли в нетронутой природе возникают участки оголенной земли и велики ли они бывают? И действительно: как мы уже говорили, в отложениях нижних ярусов[207] мелового периода останки и пыльца цветковых встречаются редко и представлены очень небольшим числом видов. Но с конца аптского века (предпоследнего в раннемеловой эпохе) их обилие начинает быстро расти, этот рост продолжается весь следующий — альбский — век. А в первом веке верхнего мела — сеномане — цветковые растения составляют уже абсолютное большинство всех растительных окаменелостей, и среди них уже можно найти все жизненные формы: травы, кустарники, деревья и т. д. И в это же время так же быстро исчезают растения, преобладавшие в отложениях предыдущих ста миллионов лет — то есть почти всего мезозоя. Революция свершилась.

Дело было, вероятно, не только в том, что за десятки миллионов лет каждый участок земли хоть раз да лишался своего растительного покрова — что в сложившейся ситуации означало переход из владений мезозойской флоры во владения цветковых. Если бы все сводилось к этому, мы бы увидели более-менее плавное и равномерное увеличение доли цветковых в течение всей раннемеловой эпохи. Вместо этого мы видим их скудное маргинальное существование на протяжении большей части этой эпохи — и взрывную экспансию в ее конце. Эта неравномерность в свое время произвела такое впечатление на Дарвина (который, как мы помним, был убежденным градуалистом), что он назвал «альбский взрыв» цветковых «отвратительной тайной».

Видимо, в какой-то момент количество перешло в качество. На плацдармах, отвоеванных цветковыми у мезозойских «сорняков», шла быстрая (и совершенно некогерентная) эволюция, порождавшая формы, способные расти в сомкнутом сообществе. В какой-то момент они оказались способны вторгнуться в сложившиеся мезозойские биоценозы и потягаться за место под солнцем с доминирующими в них видами. И уже само это вторжение разрушило тонко отлаженные и сбалансированные за сто миллионов лет когерентной эволюции наземные экосистемы мезозоя. Новые доминанты потянули за собой в меловые леса свою «коалицию» (см. главу «Забытый кит») — опылителей, симбионтов, фитофагов, паразитов и всех, кто так или иначе зависел от всех этих категорий. Все это, вероятно, напоминало вторжение в империю ацтеков отряда Кортеса, побеждавшего не столько за счет превосходства своего оружия, сколько за счет того, что сложный и тонко отрегулированный социальный организм империи стал разваливаться от самого факта вторжения внешней силы. Впрочем, возможно, заметную роль в этом столкновении сыграли растительноядные животные того времени — представленные в основном различными видами динозавров. Характерные особенности «новых растений» — сочная, богатая мягкой паренхимальной тканью листва и не одревесневающие стебли — пришлись по вкусу травоядным рептилиям: вскоре после начала быстрой экспансии цветковых начался последний (и самый пышный за весь мезозой) расцвет динозавров. Из первой половины верхнемеловой эпохи (то есть первых 15–17 миллионов лет после победы «цветковой революции») известно больше видов динозавров, чем из любого другого временнóго отрезка аналогичной длительности.

Тут я снова позволю себе отвлечься от основной темы, так как у читателя, вероятно, уже возник вопрос: а что же стало с гигантскими ящерами потом? Если они не только благополучно пережили меловой ценотический кризис, но и вступили сразу после него в небывалый прежде расцвет, то не говорит ли это о том, что их последующее вымирание никак не связано с «цветковой революцией» и ее последствиями?

Отступление гипотетическое. Вымирание в раю

По отношению к концепции Жерихина любые версии вымирания динозавров, строго говоря, элемент необязательный, этакое дополнение, вроде резных наличников на окнах — выглядят красиво, но если их снять, ни с домом, ни даже с окном ничего не случится. Основное содержание концепции мелового ценотического кризиса никак не зависит от того, справедлива или нет та или иная гипотеза о причинах вымирания динозавров. Кроме того, как мы уже говорили, все попытки реконструировать причины тех или иных событий прошлого обречены вечно оставаться гипотезами, которые могут быть опровергнуты, но никогда не будут доказаны. И тем не менее было бы соблазнительно связать вымирания в конце мелового периода с изменениями, произошедшими в его середине.

Итак, динозавры не только благополучно пережили среднемеловую революцию в составе растительности, но и как будто оказались в выигрыше, успешно освоили новые корма, дали целый букет новых видов. Но примерно с середины позднемеловой эпохи их разнообразие начинает сокращаться. При этом темпы исчезновения видов остаются примерно такими же, какими и были (для любого достаточно большого отрезка времени можно найти виды, которые именно в это время встречаются в последний раз). Новизна ситуации состояла в том, что новые виды появлялись реже, чем вымирали прежние. А к самому концу мелового периода появление новых видов динозавров прекратилось вовсе. И после того, как довымерли немногие еще остававшиеся к этому времени виды, эра динозавров кончилась.

Понятно, что такая картина не соответствует не только катастрофическим сценариям вроде падения астероида или суперизвержений вулканов, но и «как бы биологическим» версиям вроде модных в свое время предположений об отравлении алкалоидами цветковых растений, разразившейся всепланетной эпизоотии и тому подобных сценариев, которые один мой собеседник удачно назвал «массовым мухобойством». Вымирание динозавров явно было обусловлено какими-то эволюционными причинами. Но какими?

Единого мнения на этот счет нет — даже у тех ученых, которые придерживаются последовательно эволюционного подхода. Один из сценариев выглядит так: «цветковая революция» привела к резкому расширению кормовой базы для растительноядных животных — новая наземная растительность оказалась намного продуктивнее прежней и к тому же производила плоды и крупные семена, переварить которые могли и неспециализированные едоки. К тому же все это росло не где-то в недостижимой вышине, как в лесах голосеменных, а прямо на земле. И использовать этот ресурс начали не только травоядные динозавры и насекомые-фитофаги, но и — с некоторым запозданием — млекопитающие. Как раз примерно в середине позднемеловой эпохи, во время максимального расцвета динозавров начинает быстро расти обилие и видовое разнообразие так называемых многобугорчатых (древняя группа млекопитающих, известная с середины юрского периода; внешним видом и, вероятно, образом жизни они сходны с грызунами, но не родственны им). Причем особенности новых видов недвусмысленно свидетельствуют о том, что они перешли от всеядно-насекомоядного питания (более или менее характерного практически для всех мезозойских млекопитающих) к питанию преимущественно растительными кормами.

Вряд ли многобугорчатые могли составить серьезную конкуренцию травоядным ящерам — уж слишком разными были их размеры. Да и состав кормов, вероятно, тоже не совпадал: переваривание зеленой массы требует длинного (не только относительно, но и по абсолютной величине) кишечника и потому крайне затруднительно для небольших животных, особенно теплокровных с их высоким уровнем обмена. Даже среди современных грызунов очень мало видов, которые бы питались в основном травой и листьями — у большинства это все-таки скорее дополнение к семенам, клубням и тому подобным калорийным и легко усвояемым кормам. Но мелкие травоядные в свою очередь представляли собой свободный ресурс. И на него вскоре нашлись потребители — хищники. В основном тоже из числа млекопитающих: мелкие ночные животные, которыми были растительноядные зверьки, оставались почти неуловимыми для хищных рептилий, охотившихся в основном днем. (Впрочем, как раз в это время быстро увеличивается разнообразие змей, причем среди них появляются те группы, современные представители которых охотятся в основном на мелких млекопитающих.)

Достаточно допустить, что эти первые специализированные хищники среди млекопитающих через некоторое время «распробовали» молодь динозавров — и готова стройная версия. В самом деле, даже самые крупные динозавры несли относительно мелкие яйца: более крупные потребовали бы более толстой скорлупы, но тогда было бы невозможно обеспечить зародышу газообмен. Соответственно и детеныши из этих яиц появлялись размером с крупную современную ящерицу. Такие существа ночью (когда температура их тела понижена) становились легкой добычей шустрых теплокровных хищников с ночным зрением и высокоразвитым обонянием. При этом динозаврята были для этих хищников добычей факультативной (в основном-то те охотились на растительноядных млекопитающих), так что снижение их численности не влияло сколько-нибудь существенно на численность хищников. Когда к этому в самом конце мелового периода добавилось еще и некоторое похолодание климата и усиление сезонных и суточных температурных перепадов (из-за смещения континентов и вызванного им изменения основных океанских течений), это привело к полному выеданию динозавров.

Разумеется, против этой гипотезы тоже можно привести ряд возражений — начиная с того, что она тоже не объясняет постепенное угасание видообразования в группе динозавров. Эту трудность пытается разрешить другая, менее наглядная гипотеза: становившиеся все более разнообразными и совершенными млекопитающие понемногу вытеснили — не съели, а конкурентно вытеснили — мелкие виды динозавров. Между тем именно эти виды были «эволюционным резервом» всей группы: за время своего господства динозавры не раз переживали моменты, когда наиболее крупные виды вымирали, а на их место приходили новые гиганты, «выросшие» из относительно мелких видов. Но млекопитающие лишили динозавров этого резерва — а без него последнее поколение гигантов просто понемногу вымерло, как вымирали его предшественники.

Есть и другие гипотезы, так или иначе трактующие вымирание динозавров как отдаленное последствие «цветковой революции»[208]. У любой из них можно найти уязвимые места, но все же в целом они выглядят куда более убедительными, чем эффектные, но внутренне противоречивые версии, в которых вымирание простодушно подменяется истреблением — посредством вулканов, астероидов, вирусов или алкалоидов.

Время порядка и время свободы

Но вернемся от рокового мел-палеогенового рубежа на 30–35 миллионов лет назад — в середину мелового периода. Итак, эволюция большинства мезозойских наземных растений и насекомых перешла из когерентного режима в некогерентный.

Следует отметить, что это коснулось не только новых персонажей эволюционной драмы — цветковых растений и так или иначе связанных с ними насекомых, — но и тех групп прежних обитателей суши, которые сумели ответить на вызов «цветковой революции». В современной флоре в целом голосеменные уступают цветковым, однако во многих районах и даже обширных климатических зонах — например, в таежном поясе — именно они являются доминантами, определяющими облик и структуру растительных сообществ. В других местах они составляют достойную конкуренцию доминантам из числа цветковых (например, в «правильных» климаксных сообществах, сложившихся на берегах упоминавшейся в главке о сукцессиях бухты Глейшер-Бэй на Аляске, практически на равных доминируют ель и ольха). Да и в средней полосе России на песчаных почвах сосна способна не только формировать устойчивые боры, но и самостоятельно заселять открытые пространства, вытесняя с них луговую растительность. Правда, это может происходить только в отсутствие крупных травоядных — диких или домашних — и сколько-нибудь регулярного кошения травы. Кроме того, при одновременном и достаточно плотном заселении луга сосной и мелколиственными деревьями-пионерами (прежде всего березой и осиной) сосна проигрывает последним в скорости роста и быстро выпадает из сомкнутого молодого леса. Тем не менее такие способности современных хвойных могут показаться противоречащими тому, что было сказано о причинах успеха «цветковой революции».

Но вспомним, что современные сосны и ели, лиственницы и пихты, кедры и кипарисы — это совсем не те голосеменные, что царили в мезозойских лесах. Их предки устояли в напряженном соперничестве с цветковыми растениями потому, что сумели своевременно найти достаточно эффективные пути собственной быстрой эволюции. То же можно сказать и о современных представителях сосудистых споровых растений — хвощах, плаунах и папоротниках, — преобладавших на Земле в палеозое и раннем мезозое. Все современные плауны и хвощи[209] и большинство папоротников — растения травянистые, а некоторые виды хвощей даже сумели стать злостными сорняками, то есть растениями-пионерами. Это означает, что они выжили, освоив ту жизненную форму, которую «открыли» цветковые растения — вписавшись таким образом в новые, кайнозойские растительные сообщества. Сообщества же мезозойские исчезли полностью — сейчас их невозможно найти даже в виде маленьких редких островков (как, скажем, строматолитовые бактериальные маты — основной тип экосистем докембрия, давно утративший свое значение, но встречающийся кое-где и в наши дни на мелководьях тропических морей).

Впрочем, нам сейчас важно, что глобальный (охвативший практически всю сушу) переход от когерентного режима эволюции к некогерентному мог быть обусловлен не форс-мажорными внешними воздействиями, а предшествующей эволюцией экосистем. Это позволяет взглянуть на биологическую эволюцию под несколько иным углом зрения — именно как на эволюцию целостных экосистем: их формирование, функционирование и распад. (Такую эволюцию не следует путать с сукцессией, о которой мы говорили выше: если рассматривать экосистему как аналог организма, то сукцессия будет соответствовать не эволюции, а онтогенезу.) При таком взгляде оказывается, что именно эволюция экосистемы и то, на каком этапе она находится в данный момент, определяет режим, скорость, а бóльшую часть времени и направление эволюции большинства входящих в нее видов. Только в относительно короткие периоды некогерентной эволюции виды получают возможность выбраться из той колеи, в которой их удерживала экосистема. Для большинства из них, впрочем, это плохо кончается, зато другие дают целый букет новых форм и могут стать родоначальниками крупной систематической группы. Причем предугадать, какова будет судьба того или иного вида или группы, в эти периоды невозможно. «Взаимодействие популяций вновь возникающих видов на первых порах весьма хаотично и определяется множеством случайных факторов, например очередностью занятия той или иной ниши. Поэтому свойства вновь возникающих таксонов непредсказуемы», — пишет Владимир Жерихин.

Этот подход, развиваемый рядом российских ученых (в основном палеонтологов), получил название теории эко-системного контроля, или экосистемной теории эволюции. Название, возможно, чересчур громкое: вряд ли представления сторонников этого подхода уже можно считать «теорией» в полном смысле этого слова — такой, как синтетическая теория эволюции. Скорее, это пока что наброски, контуры будущей теории. Тем не менее уже в своем сегодняшнем состоянии этот подход позволяет объяснить многие странные и парадоксальные феномены, выглядящие необъяснимыми в рамках традиционных взглядов.

Рационализация необъяснимых явлений

Прежде всего бросим взгляд на те явления, которые выглядят необъяснимыми в рамках господствующих сегодня эволюционных концепций. «Обратная зависимость» между размером животного и скоростью его эволюции в рамках экосистемной теории получает довольно убедительное объяснение. Крупные животные эволюционируют быстрее мелких, потому что они всегда экологически более уязвимы: их популяции требуют для устойчивого существования гораздо больших территорий.

(Например, если вырубить большой лесной массив, оставив от него только участок в один квадратный километр, на этом пятачке могут сохраниться все обитавшие в лесу виды бабочек, почти все виды грызунов и насекомоядных — и ни одного вида лесных копытных, не говоря уже о крупных хищниках.) В результате их локальные популяции чаще вымирают, освобождая экологические ниши и открывая тем самым возможность для изменений другим видам[210]. Что интересно, у наземных растений, лишенных подвижности и поведенческой пластичности и всегда остающихся начальным звеном пищевой цепи, такой парадоксальной зависимости скорости эволюции от размера организма не наблюдается: во всех размерных классах и жизненных формах можно найти виды с очень разной скоростью эволюции, в целом же скорее травянистые растения эволюционируют быстрее деревьев.

С точки зрения экосистемной теории не выглядит загадкой и стабильность видовых признаков у популяций с бесполым или партеногенетическим размножением. Вид — это не просто множество особей, способных к скрещиванию друг с другом и изолированных от других таких множеств. Вид — это прежде всего уникальная экологическая ниша, под которую подогнаны все особенности строения и физиологии данных существ. Они представляют собой локальный адаптивный оптимум, отклонения от которого пресекаются стабилизирующим отбором — и это обстоятельство никак не зависит от того, размножается ли данное существо половым путем или только бесполым. Примеры, приведенные в главе 2, показывают это достаточно красноречиво. Но, пожалуй, самым поразительным примером того, что естественный отбор может «в одиночку», без содействия каких-либо иных сил поддержать генетическую стабильность вида, стал крайне необычный организм, сама видовая принадлежность которого может быть определена лишь условно.

Вставная новелла об одноклеточных собаках

К ак известно, раковые заболевания не заразны. Из этого правила, однако, есть несколько исключений: некоторые опухоли (например, лицевая опухоль тасманийских сумчатых дьяволов, угрожающая сейчас существованию этого вида) ухитряются «перепрыгивать» с одной особи на другую. Впервые это явление открыл в 1876 году русский ветеринар Мстислав Новинский, изучая опухоли половых органов собак. Новинский назвал открытую им болезнь «трансмиссивная венерическая саркома» (ТВС). ТВС, как правило, не смертельна и не дает обычных метастазов: разросшиеся опухоли через несколько месяцев деградируют, а переболевший пес становится невосприимчивым к заражению. Однако времени существования опухоли хватает, чтобы клетки с нее при половых контактах (за что саркома и получила эпитет «венерическая») перешли на другую собаку.

В 2014 году международная (в основном британская) группа исследователей прочла геном клеток ТВС из разных клонов и сравнила их друг с другом, а также с геномом собак. Поскольку все раковые клетки отличаются резко сниженной способностью к контролю и исправлению мутаций, можно было ожидать, что в клетках ТВС мутаций окажется много. И действительно, по сравнению с исходным собачьим геномом ученые насчитали почти два миллиона нуклеотидных замен. Те или иные изменения затронули примерно 10 тысяч белок-кодирующих генов — то есть почти половину их общего числа. 647 генов вовсе потерялись. В геноме ТВС нашлось также множество хромосомных перестроек: делеций, транслокаций, инверсий, слияния хромосом и т咾. д咾. — словом, не геном, а взрыв на макаронной фабрике.

При такой ничем не сдерживаемой изменчивости и в отсутствие какого-либо обмена генами между разными клонами ТВС (поскольку эти клетки размножаются исключительно простым делением, и никакой формы полового процесса у них до сих пор не обнаружено) эти клоны, казалось бы, неизбежно должны были очень сильно отличаться друг от друга. Однако сравнение клеток, взятых у собак с разных континентов, показало, что генетические различия между ними сравнительно невелики. Ученые предположили, что все ныне существующие клетки ТВС — потомки одной опухоли, возникшей некогда в маленькой собачьей популяции, все члены которой были близкой родней друг другу. По оценке авторов работы, это произошло примерно 11 тысяч лет назад, то есть уже после предполагаемого времени одомашнивания собак. Оснований сомневаться в этих выводах нет, но они не объясняют поразительной стабильности генома ТВС — сто с лишним веков непрерывного деления и интенсивного мутирования должны были создать гораздо больше отличий. В современной биологии широко используются культуры раковых клеток человека, взятые из одной конкретной опухоли конкретного больного и живущие с тех пор в разных лабораториях мира. Так вот эти клетки за несколько десятков лет культивирования накопили больше генетических различий, чем клетки ТВС — за 11 тысяч.

Между тем, если взглянуть на проблему с точки зрения эко-системной теории, можно заметить, что трансмиссивные опухоли — не просто злокачественные новообразования. Фактически это самостоятельные виды одноклеточных паразитов. И то, что они произошли из переродившихся клеток собственных хозяев, ничего не меняет. Ну разве что создает некоторую головную боль для систематиков: кем считать эти странные существа, на какую полочку системы живого их поместить? Ведь с точки зрения современной систематики, требующей, чтобы система была основана только на происхождении и эволюционном родстве, клетки ТВС как прямых потомков домашних собак нужно определять как позвоночных, млекопитающих, представителей отряда хищных, семейства собачьих, рода Canis — Собака, — вида Canis lupus и подвида Canis lupus familiaris. Но даже у самых радикальных приверженцев такого подхода пока не хватает духу признать существование одноклеточных собак.

Но нам сейчас интересны не эти парадоксы современной биологической систематики, а причины генетической стабильности клеток ТВС. В чем разница между ними и раковыми клетками в лабораторной культуре, быстро набирающими разнообразие? В том, что клетки лабораторной культуры могут приобретать какие угодно мутации, кроме разве что прямо несовместимых с жизнью: они живут на всем готовом, у них нет ни врагов, ни конкурентов, ни дефицита ресурсов — ничего такого, к чему им нужно было бы адаптироваться. Если бы они не попали в лабораторную культуру, а просто существовали бы в составе обычной раковой опухоли внутри организма, их эволюция шла бы в сторону наиболее быстрого размножения и эффективного использования организма как ресурса — и вскоре закончилась бы гибелью их всех вместе с погубленным ими организмом(см咾. главу «Условия отбора»). А вот опухоли трансмиссивные, обретя способность «перепрыгивать» с одной особи на другую, тем самым превратились в самостоятельный биологический вид и подпали под действие нормального естественного отбора, поддерживающего те генетические варианты, которые обеспечивают устойчивое существование новоявленного вида в неограниченно длинном ряду поколений. Теперь им нужно уметь так взаимодействовать с иммунной системой своих хозяев, чтобы не быть уничтоженными сразу после десантирования на новую особь. В то же время, поскольку передача через половые контакты жестко привязывает их к одному виду хозяев, им необходимо как-то умерить свою смертоносность, чтобы зараженные ими особи хотя бы успевали размножаться. Эти (и, возможно, некоторые другие) факторы отбора предопределили их эволюцию, вылепив из них форму, максимально приспособленную к занятой ими экологической нише. Естественно предположить, что после того, как определенный оптимум приспособленности был достигнут, движущий отбор сменился стабилизирующим. Он-то и поддерживает видовую норму — совокупность признаков, наилучшим образом отвечающую требованиям экологической ниши, — пресекая все сколько-нибудь существенные отклонения от нее и тем самым поддерживая генетическую стабильность новоявленного вида. И успешно справляется с этим, несмотря на ничем не сдерживаемый мутагенез и отсутствие обмена генетическим материалом внутри вида.

Рационализация необъяснимых явлений (окончание)

Вернемся к основной теме этой главы. В свете теории экосистемного контроля логичное и убедительное объяснение получает и ряд явлений, относящихся к макроэволюции. В частности, постоянно возникающие в эволюции параллелизмы можно объяснить тем, что на любую открывшуюся эволюционную возможность всегда находится несколько претендентов.

При этом наибольшие шансы на успех имеют группы, уже выработавшие в ходе предыдущей эволюции некоторые особенности, облегчавшие захват вновь возникшей или освободившейся ниши, — например, наличие перьев (первоначально выполнявших какие-то другие функции — возможно, теплоизоляционную или сигнальную) подтолкнуло разные ветви мелких архозавров к попытке освоения полета на перьевых крыльях. Отсюда понятно, почему обычно всякого рода эволюционные «-зации» охватывают хотя и неблизких, но все же явных родственников. Хотя, как показывает разнообразие всевозможных «бабочек» мелового периода, из этого правила возможны и исключения, когда неродственные и исходно непохожие друг на друга группы не только занимают одну нишу, но и приобретают удивительное внешнее сходство.

Получает свое объяснение и пресловутая проблема редкости переходных форм, мучившая еще Дарвина. Хотя, как уже говорилось (см. главу 9), утверждать, что такие формы вовсе отсутствуют в палеонтологической летописи, сегодня могут лишь полные невежды либо сознательные лжецы, всё же ископаемые с промежуточными признаками действительно встречаются намного реже, чем останки несомненных представителей определенных групп. И такая неравномерность характерна для эволюционных событий любого масштаба — идет ли речь о формировании нового вида или нового класса.

На этом основании американские палеонтологи Стивен Джей Гулд и Нильс Элдридж предложили в 1972 году собственную модель эволюции, получившую название теории прерывистого равновесия (punctuated equilibrium). Согласно ей, обычный ход эволюции включает в себя две чередующиеся фазы: долгие периоды стазиса, когда эволюционные изменения либо отсутствуют вовсе, либо плавны и крайне невелики, и короткие моменты кладогенеза, когда, собственно, и происходят основные эволюционные изменения — от видообразования до формирования новых типов. По крайней мере, именно так выглядела история многих организмов в палеонтологической летописи: некий вид долгое время существует в неизменном или почти неизменном состоянии, а затем вдруг ему на смену приходит другой — явно родственный, но заметно отличающийся.

Как известно, восприятие всякой новой теории проходит три стадии: «Этого не может быть!» — «В этом что-то есть…» — «Кто же этого не знает?» Теория прерывистого равновесия достигла третьей стадии уже к концу 70-х. Классической иллюстрацией к ней стали отложения озера Туркана (Рудольф) в Кении, где палеонтологи обнаружили огромное количество хорошо сохранившихся раковин десятков видов пресноводных моллюсков, населявших этот водоем в течение последних 5 миллионов лет. За это время в озере возникло несколько новых видов моллюсков. И всякий раз процесс формирования нового вида занимал сравнительно небольшое время (5–50 тысяч лет), а между этими сравнительно редкими событиями виды оставались стабильными по миллиону и более лет.

Но почему эволюция происходит именно так? Каков механизм этого двухфазного процесса и что переключает его из одного режима в другой? Сами авторы теории, выдвигая ее, опирались на представления Эрнста Майра о видообразовании. Согласно Майру, видообразование может быть только аллопатрическим (см. главу 2) — новые виды могут формироваться только из небольших периферических популяций, причем непременно изолированных от прочих популяций того же вида какой-нибудь физической преградой. Если так, то, по мнению Гулда и Элдриджа, палеонтолог, изучая материальные следы такой эволюции, должен увидеть именно то, что увидели они: долгое время вид выглядит более-менее неизменным, поскольку в руки палеонтологов попадают — просто по теории вероятности — почти исключительно останки массовых популяций, обитавших на обширных территориях и практически не эволюционирующих. Новые же виды (и более крупные систематические группы) рождаются в малых локальных изолятах, которые палеонтологу «не видны», поскольку они не только состоят из малого числа особей и занимают маленькую территорию, но и существуют недолго — как правило, это популяции на краю видового ареала, живущие в экстремальных для данного вида условиях. Но когда в каком-то из таких анклавов рождается действительно перспективная форма, ее численность растет по геологическим меркам мгновенно — и в палеонтологической летописи она появляется внезапно, сразу в большом количестве и в своей окончательной, отшлифованной отбором форме.

Схема выглядела вполне логичной — особенно в 70-е годы, когда взгляды Майра казались непреложной истиной. Но сегодня мы уже знаем, что симпатрическое видообразование не только возможно, но и вряд ли сильно уступает по частоте аллопатрическому. А при таком типе видообразования останки обеих форм должны присутствовать в одних и тех же отложениях, демонстрируя постепенное усиление различий между ними. Такие примеры, кстати, действительно есть, но в них эволюционные изменения тоже весьма кратковременны по сравнению со временем стабильного существования видов. Таким образом «прерывистое равновесие» из полноценной теоретической модели превращается в чисто эмпирическое обобщение, которое само нуждается в объяснении.

С позиций же теории экосистемного контроля такая картина объясняется без труда. Стазис — это фаза когерентной эволюции (на которой, как мы помним, эволюционные изменения в самом деле могут практически останавливаться, а если и идут, то могут выражаться в совершенствовании и шлифовке физиологических функций и поведения — что на окаменелостях, понятное дело, увидеть невозможно). Эта фаза сменяется фазой кладогенеза тогда, когда открывается возможность для видообразования — появляется новая свободная ниша (как у мух-раголетисов) либо оказывается выгодным разделить исходную нишу (как у вьюрков с островов Тристан-да-Кунья)[211], — или тогда, когда вся экосистема идет вразнос, и каждому из входивших в нее видов остается только быстро измениться либо вымереть[212]. А поскольку, как показали опыты Шапошникова и ряд аналогичных более поздних экспериментов, необходимые преобразования в таких случаях могут произойти всего за несколько десятков поколений, в палеонтологии это будет выглядеть «мгновенным» появлением нового вида без всяких переходных форм. И это никак не зависит от того, формировался ли он в маленьком периферийном изоляте или в огромной популяции, населяющей самый центр видового ареала.

К сожалению, теория экосистемного контроля до сих пор известна и популярна почти исключительно в русскоязычном научном мире — несмотря даже на то, что в последние десятилетия ряд поддерживающих ее ученых активно публикуется в международных журналах (в том числе и в самых авторитетных), а некоторые уже давно работают в западных университетах и научных центрах. Мы не будем сейчас обсуждать «объективные и субъективные причины» такого положения. Скажем только, что нет худа без добра: когда эффекты, постулированные этой теорией, обнаруживают в своих работах ученые, не являющиеся ее сторонниками (и, скорее всего, вообще о ней не слыхавшие), можно быть уверенным, что это не когнитивное искажение, не подгонка фактов под заранее заданную схему, а полноценное независимое подтверждение.

И подтверждений такого рода можно набрать немало — причем из самых разных областей биологии. Мы уже видели выше, как неожиданно перекликаются с выводами теории эко-системного контроля результаты исследования генома передающейся раковой опухоли. А вот экологи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре в 2009 году проверили не выводы, а одно из исходных положений этой теории — расхождение видов растений по экологическим нишам по мере увеличения плотности популяций. Дело в том, что применимость концепции экологической ниши к растениям давно служит предметом спора в фундаментальной экологии. «Пища» у всех растений одна и та же: солнечный свет, углекислота из воздуха, почвенная вода с минеральными веществами. Конечно, разные растения растут в разном климате, на разных почвах, по-разному переносят засуху, засоление, мороз и т. д. Но вот, скажем, растения с одного луга или болота — они-то чем могут отличаться в смысле экологии? «Число совместно произрастающих видов в реальности может во много раз превышать число факторов, лимитирующих рост популяций отдельных видов („измерений ниши“)», — пишет известный российский эколог Алексей Гиляров. Особенно вызывающе в этом отношении выглядит тропический лес, на одном гектаре которого могут расти сотни видов деревьев, причем все в одном ярусе. В начале 2000-х годов была даже выдвинута — и приобрела немалую популярность — гипотеза о том, что в таком лесу все виды деревьев занимают одну и ту же нишу и в экологическом отношении совершенно эквивалентны друг другу[213]. Понятно, что если это так, то теория экосистемного контроля оказывается ни на чем не основанной. Однако калифорнийские экологи путем изощренных экспериментов с растениями-однолетниками, зарастающими искусственно расчищенные площадки, сумели показать, что по мере роста плотности растительного покрова внутривидовая конкуренция все сильнее преобладала над межвидовой — что свидетельствует о том, что растениям все-таки как-то удается поделить экологические ниши. Конечно, сообщество сорняков (да еще и на специфических серпентиновых почвах, не самых благоприятных для произрастания) — не тропический лес. Впрочем, тремя годами позже другая группа американских исследователей представила данные, указывающие (правда, не столь однозначно) на то, что и в тропическом лесу никакой «экологической эквивалентности» древесных видов нет.

Другой яркий пример влияния экологического сообщества на ход эволюции можно найти в исследовании датских биологов и медиков, о котором мы вскользь упоминали в главе «Отбор в натуре»… Впрочем, честно говоря, я в сомнении — стоит ли рассказывать об этой работе? Ведь найдутся записные остряки, которые скажут, что эволюционисты получают подтверждения своих теорий, буквально ковыряя в носу.

И все же давайте скажем два слова об этом неожиданном эволюционном сюжете.

Эволюция на соплях

Есть такая тяжелая генетическая болезнь — муковисцидоз. Внешне она проявляется в загущении и застое слизи в дыхательных и пищеварительных путях. Вылечиться от нее, как и от всякой генетической болезни, пока невозможно, но можно жить с ней многие годы, если регулярно проходить специальное лечение.

Причем лечить таких больных приходится не только от проявлений основной болезни, но и от всегда сопутствующих ей хронических кишечных и легочных инфекций: муковисцидозная слизь — излюбленная питательная среда для многих видов микроорганизмов. Во время лечения у больных, разумеется, берут на анализ мазки с пораженных слизистых. Из них выделяют чистые культуры бактерий, образцы которых в некоторых странах затем хранятся в клинике многие годы.

Вот этим своеобразным «микробным архивом» и воспользовались датские биологи и медики. Штаммы бактерии Pseudomonas aeruginosa (она же синегнойная палочка — один из наиболее распространенных микробов, поражающий дыхательные пути больных муковисцидозом), взятые у конкретных пациентов на протяжении многих лет, позволяли непосредственно сравнивать предков и потомков. Самая длинная из этих «генеалогических линий» охватывала период с 1973 по 2008 годы — за это время в организме больного сменилось около 200 тысяч поколений бактерий.

Как и следовало ожидать, бактерии эволюционировали. Однако динамика их эволюции оказалась совсем иной, нежели у лабораторных моделей. Выяснилось, что все основные адаптации, отличающие самый успешный штамм от его вымерших родичей, произошли в первые шесть лет (1973–1979 гг.). У двух пациентов, зараженных одним штаммом, была обнаружена параллельная эволюция возбудителей: изменения произошли в одних и тех же трех генах, но замененными в них оказались разные нуклеотиды, хотя эти замены давали сходный конечный результат.

На оставшиеся же 29 лет эволюция почти замерла: движущий отбор сменился стабилизирующим, накапливались в основном нейтральные замены нуклеотидов, не отражающиеся в структуре белков. Хотя все это время пациентов, в чьих бронхах и трахеях жили бактерии, лечили антибиотиками, регулярно меняя препараты, генетическое разнообразие микробов увеличивалось крайне медленно. Не было и разделения штамма-победителя на дочерние штаммы и линии с дальнейшей конкуренцией между ними — что (как мы увидим чуть ниже) постоянно происходит в экспериментах с «эволюцией в пробирке». Мало того: биохимические портреты[214] разных проб штамма-долгожителя в шесть лет сильно различались, но после 1979 года различия быстро нивелировались.

Сами авторы, обсуждая полученные результаты, удивляются: почему микроб, так бурно изменявшийся в первые годы, вдруг остановился в своей эволюции? Ведь он живет в очень нестабильной среде, ему постоянно приходится сталкиваться с новыми проблемами. В лабораторных экспериментах, где бактерии живут в постоянных условиях и их никто не травит антибиотиками, темпы эволюции с годами почти не снижаются. А тут микробы живут, что называется, как на вулкане — и почти не меняются.

Я думаю, читатели уже поняли, почему я рассказываю именно про это исследование. Разница между лабораторным флаконом с питательной средой и дыхательными путями хронического больного заключается в том, что во втором случае бактериям приходится эволюционировать в экосистеме — сообществе микроорганизмов, связанных определенными взаимоотношениями. Быстрая эволюция соответствует периоду складывания такого сообщества (или вторжению высокопатогенного штамма в сложившееся сообщество — что нарушает его структуру и когерентность эволюции). Затем вновь возникшая или пережившая сильное возмущение экосистема «устаканивается», связи между ее членами стабилизируются, и эволюция входит в когерентный режим. Разделение штаммов-победителей на дочерние линии прекращается, поскольку для новых штаммов уже нет свободных экологических ниш.

Скорее всего, авторы датского исследования никогда не слыхали о теории экосистемного контроля — в обсуждении они не упоминают не только ее, но даже теорию прерывистого равновесия. Но именно это позволяет считать полученные ими результат своего рода «слепым тестом», проверяющим ее предсказания.

Однако, пожалуй, самое неожиданное и парадоксальное подтверждение теории экосистемного контроля было получено именно в лаборатории — в долговременном эксперименте профессора Ленски. Мы уже упоминали его в главе «Отбор в натуре», но теперь пришло время поговорить о нем подробнее.

Самозарождение экосистемы

Давайте снова ненадолго забудем почти все, что говорилось выше об эволюции, и еще раз попробуем изложить дарвиновскую модель предельно упрощенно, что называется «на пальцах». Все живые организмы размножаются, воспроизводя себе подобных. В этом воспроизводстве время от времени происходят случайные ошибки — мутации, которые могут как ухудшать, так и улучшать способность их носителей жить и размножаться. Счастливые обладатели полезных мутаций оставляют больше потомства, чем те, у кого такой мутации нет, и постепенно «выигрышный» признак становится присущ всей популяции. Этот процесс, именуемый естественным отбором, постоянно изменяет живые организмы в сторону все большей приспособленности и может уводить их очень далеко от исходного облика.

Мы уже знаем, что реальная эволюция намного сложнее, что в ней участвует множество дополнительных факторов: изменения внешних условий, колебания численности популяции, физические препятствия, изолирующие части популяции друг от друга, случайные флуктуации генных частот, взаимоотношения с другими видами (хищниками, жертвами, конкурентами, симбионтами и т. д.), перенос генов от других видов и многое-многое другое. Предполагается, однако, что все эти факторы видоизменяют и разнообразят ход эволюции, но не являются необходимыми для нее. В отсутствие любого из них или даже их всех эволюция все равно будет идти, пока происходят случайные мутации и действует естественный отбор.

Именно это принципиальное положение и должен был в первую очередь проверить долгосрочный эксперимент, который начала в феврале 1988 года группа сотрудников Университета штата Мичиган во главе с профессором Ричардом Ленски. Они взяли культуру конкретного штамма уже знакомых нам бактерий Escherichia coli (кишечная палочка — вообще один из самых любимых объектов молекулярной биологии) и посеяли ее в 12 флаконов с раствором, в котором единственным доступным для бактерий питательным веществом была глюкоза. Каждый день из каждого флакона (в котором за сутки успевало смениться 6–7 поколений бактерий, а число их возрастало примерно в 100 раз) забирали сотую часть раствора с бактериями и переливали во флакон со свежей питательной средой. Кроме того, часть бактерий каждого 500-го поколения замораживали в глицерине. В остальном бактерии были предоставлены сами себе. Им предстояло эволюционировать в условиях стабильной среды, в отсутствие каких-либо других видов, конкурируя только друг с другом за единственный ресурс — глюкозу. Ученые никак не влияли на направление отбора и лишь фиксировали изменения в геноме бактерий и в их физиологических и биохимических возможностях. Полезность, вредность или нейтральность той или иной мутации оценивалась по тому, как она влияет на размножение своих носителей: размножаются ли они быстрее, чем их немутантные собратья, медленнее или с той же скоростью. Каждая из 12 экспериментальных линий эволюционировала самостоятельно — перенос бактерий из одной линии в другую исключался. Кроме того, иногда исследователи повторно запускали эволюцию некоторых линий с определенного момента, размораживая и помещая в питательную среду пробы из соответствующего поколения.

Минимального набора дарвиновских факторов действительно оказалось достаточно для эволюции: во всех 12 линиях бактерии продолжали изменяться, сколько бы поколений ни прошло. Ни одна из линий так и не достигла предполагавшегося некоторыми теоретическими моделями «локального максимума приспособленности» — эволюционного цугцванга, при котором любое дальнейшее изменение оказывается невыгодным. У бактерий Ленски полезные мутации продолжали появляться и через 50 тысяч поколений. А в 6 линиях из 12 в результате поломки генов белков, обеспечивающих удвоение ДНК или/и «исправление опечаток» в ней, резко возросла частота мутаций — любых, но в том числе и полезных.

(Нота-бене: именно на эти результаты (и сходные результаты других подобных экспериментов) ориентировались датские исследователи, ожидая постоянных эволюционных изменений у синегнойной палочки. Сопоставление этих двух работ наводит на мысль, что обнаруженное датчанами резкое замедление эволюции связано не с исчерпанностью эволюционного потенциала бактерий, а именно с тормозящим влиянием экосистемы — которое в эксперименте Ленски отсутствовало.)

Кстати, доля полезных мутаций оказалась не такой ничтожной, как это обычно принято думать: в разных линиях и на разных этапах эксперимента они составляли от 10 до 20 % от общего числа мутаций. (Правда, не будем забывать, что эти данные получены для бактерий — наиболее простых живых существ, у которых нет сложного онтогенеза, требующего точного согласования работы различных генов в различных частях организма. Понятно, что чем сложнее система, тем меньше вероятность, что случайное изменение улучшит ее работу.) Ленски и его сотрудники наблюдали даже постепенное формирование сложных приспособлений, требующих согласованных изменений в нескольких генах. В частности, благодаря такой серии изменений (каждое из которых оказывалось чем-то полезным и в то же время становилось предпосылкой для последующих) одна из линий бактерий обрела способность питаться не только глюкозой, но и лимонной кислотой, соли которой присутствовали в питательной среде в качестве химического стабилизатора. Включение в «рацион» цитрата позволило этой линии резко увеличить свою численность в стандартном флаконе.

И вот к концу третьего десятилетия наблюдений «эволюция в пробирке» преподнесла исследователям новый сюрприз.

Теоретически судьба всякой новой мутации должна сводиться к одному из трех вариантов. Если она полезна, то она подхватывается отбором и ее частота в популяции растет от поколения к поколению, пока не достигнет 100 %. Если она вредна, то ее частота (и без того малая, ведь мутации возникают у единичных особей) сразу же начинает снижаться и вскоре она исчезает совсем. Наконец, если мутация нейтральна, т. е. не полезна и не вредна, то ее частота меняется случайным образом. В маленьких популяциях в результате таких случайных колебаний частота нейтральной мутации может достигнуть 100 % (то есть прежняя, немутантная версия соответствующего гена будет просто потеряна). Но в эксперименте Ленски минимальная численность популяции (число бактерий, пересеваемых в новый флакон со средой) была около 10 миллионов. В популяции такого размера случайные колебания генных частот невелики, так что частота нейтральных мутаций должна оставаться стабильно низкой.

Долгое время динамика всех возникающих мутаций в эксперименте более или менее соответствовала этой нехитрой схеме. Некоторое разнообразие вносил разве что феномен «генетического автостопа»: если в одном геноме оказывались нейтральная и полезная мутации, то в дальнейшем частота их обеих быстро и синхронно росла — полезная мутация как бы «везла» вместе с собой нейтральную, поскольку всем клеткам-потомкам они доставались в комплекте. У организмов с половым размножением таких «пассажиров» быстро «высаживает» половой процесс, перетасовывающий гены в каждом поколении. Но у E. coli нет сколько-нибудь регулярного полового процесса, и те нейтральные мутации, которым повезло, могли беспрепятственно «ехать» вплоть до 100-процентной частоты.

Но в 2014 году Ленски и его сотрудники заметили, что в одной из линий происходит нечто странное. Частота вновь появившейся мутации росла, пока не достигла некоторой заметной величины. После этого рост прекратился: соотношение «нормальной» и мутантной форм колебалось вокруг некоторого равновесного состояния — ни одна из них не вытесняла другую. Детальный анализ показал, что эти формы («клады», как назвали их исследователи) сумели стать полезными друг другу: у них несколько разный метаболизм и каждая клада использует те вещества, которые ее «напарница» производит в избытке. Понятно, что случайное снижение доли одной клады приводит к дефициту производимого ею «экспортного продукта», что замедляет рост другой клады. В результате соотношение вновь возвращается к оптимальному. По сути дела, у каждой клады образовалась собственная экологическая ниша, и образующие эту кладу клетки конкурируют только между собой, но не с клетками другой клады.

Поначалу ученые расценили это как интересный, но уникальный случай. Однако в последующие годы признаки разделения труда стали демонстрировать и другие линии. В конце концов исследователи извлекли из морозильников все ранее замороженные пробы и провели полный метагеномный анализ. Эта инвентаризация была приурочена к преодолению бактериями рубежа в 60 000 поколений, так что общее число составило 120×12=1440 проб. Их анализ позволил выявить все те возникшие за это время мутации, которым удалось достичь хотя бы 10 %-ной частоты, и проследить дальнейшую судьбу каждой из них. В результате оказалось, что к моменту проведения «ревизии» пары клад, устойчиво сосуществующие друг с другом на протяжении многих поколений, сформировались по крайней мере в 9 из 12 экспериментальных линий. То есть самоусложнение эволюционирующей монокультурной популяции и ее превращение в простейшую экосистему — не редкий выверт, а наиболее вероятный (если не неизбежный) эволюционный сценарий.

При этом во всех этих линиях внутри каждой из сосуществующих клад продолжалась собственная эволюция — возникали новые мутации, некоторые из них подхватывались отбором и т. д. Но теперь уже им приходилось приспосабливаться не только к стабильным, раз и навсегда заданным абиотическим условиям, но и к взаимодействию с партнерами по «экосистеме». А поскольку те претерпевали собственную эволюцию, сами требования к эволюционирующим кладам уже не оставались стабильными. И действительно, в некоторых из выявленных пар клад то соотношение их долей, при котором достигалось равновесие, с течением времени изменялось.

По сути дела, наблюдение «минимальной эволюции» на этом закончено — дальше бактериям в мичиганской лаборатории придется эволюционировать уже в сообществах.

Вряд ли, впрочем, Ленски и его сотрудники об этом жалеют. Ответы на свои первоначальные вопросы они получили, а обнаруженный ими феномен самопроизвольного усложнения эволюционирующей системы открывает перспективы новых исследований. Его теоретическое значение еще предстоит осмыслить. Для нашей же темы результаты, полученные группой Ленски, важны, во-первых, как точка отсчета, показывающая, как выглядит эволюция, на которую не влияют биотические связи, — и тем самым позволяющая оценить это влияние. Но еще важнее открытый в этом эксперименте феномен возникновения экосистемы de novo — даже не из случайного набора оказавшихся в одном пространстве видов, а «из ничего», из единственной эволюционирующей популяции. Это наводит на мысль, что экосистемный подход — не просто один из возможных аспектов рассмотрения эволюции, но необходимое условие для ее более глубокого понимания.

Но если так, то неизбежно встает вопрос: а как, по каким законам и посредством каких механизмов эволюционируют сами экосистемы? Понятно, что они тоже представляют собой результат определенной эволюции. Можно предположить, что эта эволюция имеет определенное сходство с дарвиновским механизмом: менее устойчивые системы со временем замещаются более устойчивыми, менее способные к экспансии — более способными. Однако прямо отождествить механизм эволюции экосистем с дарвиновским не получится — у экосистемы нет генома, случайные изменения в котором могли бы стать предметом отбора. Нет у нее ни смены поколений, ни разделения на дискретные единицы-особи — каждая экосистема представляет собой одновременно и особь, и популяцию. Сходство экосистемы с популяцией не столь очевидно, как с индивидуальной особью, но в его наличии легко убедиться: если уменьшить размер экосистемы (скажем, вырубить и распахать половину лесного массива или опустить уровень воды в водохранилище так, чтобы его площадь уменьшилась вдвое), оставшаяся часть экосистемы будет функционировать так же, как и прежде (за исключением разве что новой границы, где сформируется характерное пограничное сообщество — опушка или прибрежная зона). Даже относительно просто устроенные организмы на это неспособны: они могут восстановить свое тело из оставшейся части, но вряд ли будут функционировать в половинном размере так, словно вообще ничего не случилось[215]. Но примерно так же ведет себя популяция, которая из-за какого-то внешнего воздействия уменьшилась вдвое. Конечно, все это справедливо лишь в определенных пределах: как уже говорилось в этой главе, если размеры «урезанной» экосистемы окажутся слишком маленькими, из нее выпадут существа, занимавшие верхние этажи трофической пирамиды, да и вообще крупные животные. Но и у любой популяции есть критический порог численности, опустившись ниже которого она необратимо деградирует.

Так что прямо перенести на эволюцию экосистем то, что мы уже знаем об эволюции организмов, явно не удастся. Теорию ценотической эволюции придется разрабатывать как совершенно самостоятельную. Задача эта выглядит чрезвычайно соблазнительно, однако даже если такую теорию вообще возможно создать, это — дело неблизкого будущего.

Завершая эту главу, обратим внимание вот на что. Хотя теория экосистемного контроля сегодня пользуется в мировом научном сообществе гораздо меньшей известностью и популярностью, чем, на мой взгляд, она заслуживает, сама идея синтеза эволюционной теории с экологией (подобного тому синтезу классического эволюционизма с генетикой, который в 1920-х — 1940-х годах привел к созданию синтетической теории эволюции), что называется, витает в воздухе. Ощущение необходимости такого синтеза и попытки сделать хотя бы предварительные шаги в этом направлении проступают в работах исследователей самых разных специальностей и научных школ: от палеонтологии (где палеоэкологические реконструкции стали в последнее время даже не модой, а почти обязательным требованием) до молекулярной биологии и компьютерного моделирования. Для экологов же такое мнение стало само собой разумеющимся. «Ничто в экологии не имеет смысла вне эволюции, а в эволюции — вне экологии», — таким парафразом уже знакомой нам максимы Добржанского профессор Гиляров выражает основную мысль обширной обзорной статьи известного эволюционного эколога Томаса Шёнера, посвященной современным исследованиям взаимодействия экологических и эволюционных процессов. Есть ощущение, что именно здесь, на этом поле назревает новый крупный рывок в понимании эволюции. Поэтому я и позволил себе уделить этой теме столько места — глава, посвященная ей, оказалась самой большой во всей книге.

А как же СТЭ? Означает ли это, что она полностью устарела и скоро будет представлять интерес только для историков науки?

Не будем спешить с выводами. Во-первых, новой теории, столь же цельной и детально разработанной, как СТЭ, у нас пока нет. Во-вторых, даже когда/если такая теория появится, можно спорить, что она не отменит и не опровергнет СТЭ — как сама СТЭ не отменила и не опровергла такие важнейшие теоретические достижения эволюционистов XIX века, как упоминавшиеся нами в предыдущих главах принцип смены функций Антона Дорна или закон необратимости эволюции Луи Долло. «Представления о ценотически контролируемой эволюции не отменяют популяционно-генетических концепций, а дополняют их, представляя собой, как нам кажется, естественный следующий шаг в развитии эволюционной теории. Популяционно-генетические модели эволюционных процессов при этом оказываются упрощением, идеализацией реальной эволюции, совершенно законной и, вероятно, необходимой, но явно недостаточной для понимания всего богатства процессов филогенеза», — писал по этому поводу Владимир Жерихин.

* * *

Итак, как мы видим, эволюционная теория и фундаментальная экология в последние десятилетия все активнее и плодотворнее взаимодействуют друг с другом, и есть все основания думать, что в недалеком будущем это взаимодействие принесет еще более впечатляющие результаты. При этом экосистемный подход дает четкий и весьма правдоподобный (хотя пока и чисто гипотетический) ответ на вопрос, при каких условиях эволюция может войти в режим, в котором возможны радикальные преобразования всего строения эволюционирующих организмов и формирование новых крупных систематических групп. Однако проблема соотношения известных нам механизмов эволюции и крупных эволюционных преобразований требует более подробного рассмотрения — которому и будет посвящена следующая глава.

Глава 15. Микро и макро

Писать о взаимодействии теории эволюции с палеонтологией и о ее плодотворности в этой области биологии как-то даже неловко. Палеонтология, если можно так выразиться, самая эволюционная из всех биологических дисциплин. Если в генетике, эмбриологии или экологии есть обширное поле для исследований, не требующих привлечения эволюционных представлений, то в палеонтологии такие исследования практически невозможны (по крайней мере, если исследователь нарочно не старается сформулировать задачу своей работы так, чтобы обойти вопросы эволюции). Правда, так было не всегда: как мы помним, основатель палеонтологии как самостоятельной науки Жорж Кювье был одним из самых стойких и успешных противников эволюционной идеи как таковой, а в первой половине ХХ века палеонтология превратилась в своего рода заповедник недарвиновских эволюционных теорий (о чем ниже будет сказано несколько подробнее). Однако заметим: само то, что крупные палеонтологи начала ХХ века с увлечением строили эти теории (в то время как в остальных областях фундаментальной биологии кризис эволюционизма выражался как раз в разочаровании исследователей в плодотворности эволюционного подхода и недоверии ко всякому эволюционному теоретизированию), показывает, что если во времена Кювье неэволюционная палеонтология еще была возможна, то веком позже — уже нет. Тем более она немыслима сейчас, по прошествии еще столетия.

Тем не менее отношения палеонтологии и эволюционной теории складывались непросто даже и после угасания «палеонтологического антидарвинизма» и победного вступления в эту область идей СТЭ. Несколько сгущая краски, можно даже сказать, что палеонтологи (включая даже таких убежденных синтетистов, как Джордж Симпсон[216]) говорят о совсем другой эволюции, нежели основатели СТЭ или авторы современных эволюционных экспериментов. И особенно наглядно эта разница видна при рассмотрении проблемы, которой посвящена эта глава.

Возможно, внимательные читатели заметили, что в предыдущих главах я не делал никаких оговорок касательно масштаба тех эволюционных изменений, о которых шла речь. Предполагалось, что все сказанное в равной степени справедливо как для формирования двух устойчивых форм внутри одной популяции, так и для становления принципиально новых групп растений или животных, способных изменить облик всей биосферы.

Между тем этот вопрос остается предметом острых дискуссий в эволюционной биологии на протяжении почти всей ее истории — с первых десятилетий после выхода «Происхождения видов» и до наших дней. В ней он известен как проблема соотношения микроэволюции и макроэволюции. Сами термины «микроэволюция» и «макроэволюция» ввел в 1927 году русский генетик и эволюционист Юрий Филипченко (неоднократно упомянутый в предыдущих главах, но в основном как историк эволюционных концепций — автор книги «Эволюционная идея в биологии»). Однако споры о том, как соотносятся между собой процессы, обозначаемые этими терминами, начались намного раньше.

За свою почти вековую историю эти термины и сами претерпели определенную эволюцию, но мы сейчас не будем на ней останавливаться — нам достаточно их современного значения. В наше время под микроэволюцией принято понимать эволюционные процессы внутри вида. Самое масштабное явление микроэволюции — акт видообразования[217]. Соответственно к макроэволюции автоматически относятся изменения, происходящие с любыми таксонами более высокого ранга — от рода до царства. Но обычно там, где используется понятие «макроэволюция», речь идет об эволюции очень крупных групп — типов, классов, реже отрядов, — а также о глубоких преобразованиях, меняющих облик и план строения эволюционирующей группы: возникновении цветка и плода, превращении рыб в амфибий, трансформации древних парнокопытных в китообразных и т. п.

Предыстория и контекст

Одинаковы ли механизмы и закономерности микро- и макроэволюции? Уже само введение этих понятий (а также то, что они стали весьма популярными у эволюционистов) показывает, что в 1920-х годах этот вопрос вызывал острые разногласия.

Создание СТЭ только подлило масла в огонь старого спора: стройная картина генетических механизмов эволюции с одной стороны просто не оставляла места для каких-либо иных сил и факторов (кроме разве что генетического дрейфа), а с другой — начиналась и заканчивалась микроэволюционными процессами. Именно к этой области относились все используемые ею понятия, все иллюстрирующие ее примеры и почти все феномены, на объяснение которых она претендовала. Макроэволюция же оставалась в практически безраздельном ведении палеонтологии — в которой, как уже говорилось, всю первую половину ХХ века доминировали недарвиновские эволюционные концепции: различные версии автогенеза (эволюции под действием внутренних причин, то есть «записанной» наперед в самой эволюционирующей форме) и финализма, ортогенез (направленная эволюция), аристогенез (неуклонное развитие признаков, которые только в своем конечном состоянии оказываются функциональными), «закон инерции органического развития», разного рода вариации на тему ламарковского «принципа совершенствования»… Даже простое перечисление всех этих концепций с минимальным упоминанием их отличительных особенностей заняло бы слишком много места — своя теория такого рода была едва ли не у каждого крупного палеонтолога того времени. Многие теории почти полностью совпадали друг с другом (отличаясь, если не считать терминологии, лишь второстепенными деталями), но при этом резко противоречили другой или другим группам теорий. Собственно, общим для всех этих построений было только то, что все они так или иначе противостояли дарвиновской модели эволюции — отрицая ее вовсе или ограничивая ее применимость только внутривидовой эволюцией и видообразованием. Не удивительно, что идея о том, что в основе микро- и макроэволюции лежат совершенно различные механизмы, была весьма популярна у сторонников этих взглядов уже в 1900-х — 1920-х годах. А когда на арену вышла СТЭ, постулат о существовании особых механизмов макроэволюции, принципиально отличающихся от тех, что описывает новомодная теория, стал просто знаменем и общей платформой всех противников дарвинизма.

Впрочем, эта линия обороны продержалась недолго. На рубеже 1940-х — 1950-х годов выдающийся американский палеонтолог Джордж Гейлорд Симпсон предпринял ревизию палеонтологии с позиций СТЭ. Оказалось, что всевозможные «законы», «тенденции» и примеры «неуклонной эволюции в определенном направлении» существуют только в умах ученых, желающих их там видеть. При непредвзятом же взгляде на палеонтологический материал в нем не обнаруживается ничего такого, что требовало бы отказа от дарвиновской интерпретации эволюции или «дополнения» ее какими-то неведомыми иными механизмами. В частности, как показал Симпсон, парадный пример «направленной эволюции» — эволюция предков и родичей лошади, увенчавшаяся появлением лошадей современного типа, — на самом деле включала в себя множество побочных ответвлений и параллельных линий, а ключевые признаки группы в разных ветвях и на разных этапах менялись в разные и порой противоположные стороны. Это позволило Симпсону сделать вывод, что макроэволюция — это те же самые процессы, которые описывает СТЭ, но только действующие в течение очень долгого (геологического) времени и, как правило, на обширных территориях. Проще говоря, разница между микро- и макроэволюцией примерно такая же, как между топографической картой-двухверсткой и картой мира: обе построены по одним и тем же принципам и различаются только масштабом и определяемой им степенью подробности.

Такой взгляд быстро завоевал господство в палеонтологии — возможно, не столько благодаря убедительности доводов Симпсона, сколько из-за накопившегося разочарования в недарвиновских концепциях макроэволюции: за полвека своего господства они не только не смогли выдвинуть никакой сколько-нибудь внятной гипотезы о постулируемых ими «особых механизмах» этого процесса, но даже выработать единую терминологию[218]. О том, чтобы дать убедительные объяснения тем или иным явлениям, и вовсе не было речи: эти построения в лучшем случае констатировали существование неких повторяющихся эволюционных мотивов, не давая никакого объяснения ни тому, почему эволюция часто происходит именно так, ни тому, почему в других случаях она идет иными путями.

Так или иначе в 1950-х — 1960-х годах спор был, казалось бы, однозначно решен: в макроэволюции нет никаких факторов и механизмов, отличающихся от тех, что есть в микроэволюции; это не два разных процесса, а два разных взгляда на один и тот же процесс, различающиеся только масштабом. «Надвидовая эволюция — это не более чем экстраполяция и увеличение масштаба событий, происходящих с популяциями и видами… было бы ошибкой проводить какое-то различие между причинами микро- и макроэволюции», — писал по этому поводу один из главных идеологов СТЭ Эрнст Майр. В этом духе понятие «макроэволюция» трактуется и сегодня в наиболее общедоступных источниках (например, в «Википедии» или на сайтах, адресованных студентам): кратко сообщается, что «в основе макроэволюции лежат те же движущие силы, что и в основе микроэволюции: наследственность, изменчивость, естественный отбор и репродуктивная изоляция», что характер ее в принципе таков же, как и у микроэволюции и т. п., а основной объем статьи или раздела занимают доказательства того, что макроэволюция вообще происходит. Такие тексты создают впечатление, что различение микро- и макроэволюции и вовсе не стоило бы упоминать, кабы за него не ухватились креационисты.

Здесь нужно сделать небольшое отступление. Как мы помним (см. главу «Может ли дарвинист верить в бога, или Чарльз Дарвин в роли Перри Мейсона»), перед лицом огромного количества фактов, свидетельствующих в пользу эволюции, — в том числе прямых наблюдений эволюционных процессов в природе и лаборатории, — часть креационистов соглашается признать ограниченную эволюцию. И для таких «мягких» креационистов различение микро- и макроэволюции оказалось весьма кстати. Мол, да, эволюция, наверно, в самом деле происходит и возможно даже, что она идет «по Дарвину». Но она состоит лишь в изменении некоторых малосущественных видовых признаков, в формировании местных разновидностей внутри вида, максимум — в образовании новых видов, то есть именно в микроэволюции. А макроэволюция либо (как полагают сторонники «бараминологии») невозможна вообще, либо (как склонны думать приверженцы «теории разумного замысла») отражает непосредственное вмешательство Творца и в таком случае, строго говоря, эволюцией не является. То, что само различение микро- и макроэволюции возникло внутри эволюционного дискурса и имеет смысл лишь в контексте эволюционной картины мира, креационистов не только не смущает, но даже служит дополнительным аргументом: видите, мол, это не мы придумали, это даже некоторые эволюционисты видят — изменения генных частот, наблюдаемые на популяционном и видовом уровнях, не могут радикальным образом изменить всю архитектуру живого организма и привести к появлению обширных и разнообразных типов и классов. Да, те эволюционисты, которые это понимают, постулируют существование какой-то особой «макроэволюции» — но ведь ее, в отличие от всякого там видообразования, никто воочию не видел! Значит, уж она-то точно всего лишь недоказанная гипотеза, ничем не лучше предположения о сотворенности всего живого разумным началом…

Зная о существовании подобных спекуляций, можно понять составителей вышеупомянутых учебно-справочных текстов. Но нам сейчас нет дела до того, как используют эти понятия креационисты, — в конце концов, нет такого научного понятия, подхода или теории, которые невозможно было бы использовать в тех или иных далеких от науки целях. А значит, сам факт такого использования ничего не говорит о том, насколько данный подход или данная концепция обоснованы и плодотворны. Нас же сейчас интересует именно это: в самом ли деле понятия микро- и макроэволюции отражают лишь масштаб нашего взгляда на эволюционные процессы? Или же действительно крупным эволюционным изменениям присущи некие особенности, которых нет у изменений мелких — и наоборот?

Размер имеет значение

Идея существования особых механизмов, проявляющихся только (или преимущественно) в макроэволюции и не сводимых к дарвиновским, оказалась изрядно скомпрометированной долгими бесплодными поисками таких механизмов.

Но из опыта других наук мы знаем, что два разномасштабных процесса могут приводить к качественно различным результатам, даже если механизмы, лежащие в их основе, совершенно одинаковы. Например, если у нас в литровом сосуде заключено всего несколько молекул газа, то они ведут себя точно так же, как молекулы того же газа, заполняющие такой же сосуд при обычном атмосферном давлении — находятся в непрерывном хаотическом движении. Но в первом случае вполне возможно, что все находящиеся в сосуде молекулы в какой-то момент соберутся у одной из стенок, а у противоположной стенки их не окажется ни одной. Во втором случае такое распределение молекул не может возникнуть даже на краткий миг — это было бы чудом и явным нарушением законов физики.

Примерно так понимают различие между микро- и макроэволюцией некоторые эволюционисты-дарвинисты — например, известный американский ботаник Верн Грант. «Огромное различие в масштабах времени между микро- и макроэволюцией в их крайних формах заставляет остерегаться сверхупрощенных экстраполяций от одного уровня к другому. Многие микроэволюционные изменения повторимы и предсказуемы. В отличие от этого макроэволюция — процесс исторический», — пишет он в своей книге «Эволюционный процесс». В самом деле, хорошо различимые внутривидовые формы — зачатки будущих видов — могут при некоторых обстоятельствах вновь образовать общую популяцию — как это происходит сейчас, например, с человеческими расами. Даже недавно разделившиеся виды иногда могут вновь начать интенсивно скрещиваться и в итоге слиться в единый вид[219]. Опыты Шапошникова показывают, что отбор может даже повторно создать однажды уже возникший вид — причем «второе издание» будет не только на человеческий взгляд неотличимо от первого, но и способно к скрещиванию с ним. В макроэволюции такое невозможно: как ни поразительно бывает конвергентное сходство между представителями разных семейств или отрядов, слиться в один таксон они уже не могут. В разных группах ящериц неоднократно возникали безногие змееподобные формы, но ни одна из них так и не приобрела всех характерных признаков настоящих змей (которые в свое время тоже произошли от ящериц). И как ни велико сходство кальмаров рода Sepioteuthis с каракатицами, ни один квалифицированный зоолог не спутает этих головоногих друг с другом.

Впрочем, эти примеры не совсем корректны. Принадлежность двух организмов к одному виду определяется не только их сходством (в глазах систематиков), но и тем, что их гены входят в общевидовой генетический «котел»: эти организмы могут (хотя бы в принципе) дать общих потомков, несущих в себе гены их обоих. И следовательно, если две формы регулярно скрещиваются в природе и дают плодовитое потомство, их следует считать одним видом, каково бы ни было их происхождение и какой бы ранг им ни присвоили систематики до того, как этот факт был обнаружен. Этот критерий не всегда применим (как быть, например, с существами, у которых вовсе нет полового размножения?), в других случаях он оказывается внутренне противоречивым, но в принципе мнение систематика о принадлежности двух форм к одному виду могут подтвердить или опровергнуть сами представители этих форм своим репродуктивным поведением.

Ни для какого таксона более высокого ранга такого критерия нет: о принадлежности двух организмов к одному роду, семейству и т. д. судят только систематики — сами организмы никак не могут ни подтвердить, ни опровергнуть их вердикт[220].

Между тем принципы современной систематики запрещают объединять в один таксон виды, происходящие от разных таксонов того же или более высокого ранга. Поэтому всякий раз, когда выясняется, что существа, относимые к одной группе, приобрели свое сходство конвергентно, такую группу немедленно разделяют или даже упраздняют вовсе. Так, лет двадцать назад из отряда насекомоядных на основании молекулярно-генетических данных были исключены тенреки и златокроты: эти африканские зверьки оказались более близкой родней слонам и ламантинам, чем евразийским ежам и кротам — на которых они так похожи, что до появления молекулярных методов никто не сомневался в их близком родстве. (Следует, правда, все же отметить, что и до «молекулярной ревизии» эти группы имели статус отдельных семейств.) Таким образом, невозможность абсолютной конвергенции, слияния в ходе эволюции двух высокоранговых таксонов в один оказывается не свойством макроэволюции, а требованием современной систематики — в значительной мере условным.

Но по крайней мере, можно с уверенностью утверждать, что два вида, принадлежащие к отдаленным (хотя и приобретшим сколь угодно глубокое конвергентное сходство) группам, никогда не смогут слиться в один вид[221] — в отличие от видов близкородственных. Так что можно считать, что макроэволюция отличается от микроэволюции хотя бы этим. На самом деле невозможность дивергировавших форм вновь стать единым видом — частный случай необратимости эволюции (см. главу «Кто автор „Давида“?»). И в этом отношении, как справедливо заметил Верн Грант, микро- и макроэволюция действительно различаются радикально: микроэволюция обратима, макроэволюция — нет.

Впрочем, утверждение, что отдаленные виды не могут слиться воедино, строго говоря, не совсем верно. Случаев, когда представители разных семейств (не говоря уже о таксонах более высокого ранга) вдруг обретали бы способность нормально скрещиваться друг с другом, производя при этом плодовитое потомство, биология в самом деле не знает — по крайней мере, если речь идет об эукариотных организмах. (Прокариоты — бактерии и археи — могут, как мы помним, включать в состав своего генома гены, позаимствованные у представителей сколь угодно отдаленных групп, но такой обмен генетическим материалом вряд ли можно считать гибридизацией или ее аналогом. И уж во всяком случае при этом не происходит слияния источника и получателя генов в единый вид.) Даже у растений с их способностью к вегетативному размножению и относительно несложным онтогенезом межродовые гибриды (изредка возникающие в природе) — это, как правило, аллополиплоиды, то есть организмы, возникшие в результате слияния не обычных половых клеток, а клеток с двойным набором хромосом (как мы это видели в главе «Интерлюдия или сюита? Или Легенда о Золотом веке», упоминая происхождение мягкой пшеницы). В результате каждая их клетка содержит два полноценных генома, и при образовании половых клеток перетасовка участков хромосом (кроссинговер) идет только внутри каждого из родительских геномов — но не между ними. Более отдаленные — межсемейственные и даже межклассовые — гибриды растений получены только искусственным путем, с применением очень сложных технологических ухищрений; они, как правило, существуют только в виде культуры недифференцированных клеток и во всяком случае никогда не образуют полноценного растения — с корнями, стеблем и листьями. Что до межсемейственных гибридов животных (также созданных искусственно в исследовательских целях), то они погибают на разных стадиях онтогенеза. Понятно, что ни о каком «плодовитом потомстве» во всех этих случаях не приходится и говорить.

Между тем уже больше ста лет известно, что представители весьма отдаленных групп — разных царств — могут совершенно естественным образом, безо всяких технологических ухищрений и даже вообще без вмешательства человека объединяться не только в один вид, но даже в один организм. Речь идет о феномене симбиогенеза.

Совмещение несовместимого

Мы уже говорили (см. главу 2), что взгляд на эволюцию как на процесс, протекающий исключительно на популяционно-видовом уровне сильно затрудняет включение в общую эволюционную картину симбиогенеза — слияния в единый организм двух (а то и более[222]) исходно неродственных существ.

Но с точки зрения соотношения микро- и макроэволюции проблема не только в неадекватности аппарата СТЭ для описания этого процесса. Симбиогенез по самой своей природе может быть явлением только макроэволюции. Любой симбиогенез начинается с возникновения симбиоза — устойчивых взаимовыгодных отношений между существами разных видов, каждое из которых предоставляет другому некие ресурсы или возможности, в которых тот нуждается (и которые не слишком дорого обходятся их «поставщику» — часто это неизбежный побочный продукт его жизнедеятельности, а то и вообще отходы, требующие удаления или нейтрализации). Но два близкородственных вида, а тем более — две популяции (или две части популяции) одного вида вступать в такие взаимоотношения не могут: им нечего предложить друг другу. То, что является ценным ресурсом для одного, для другого тоже слишком ценно, чтобы им делиться; то, что для одного — бесполезные отходы, другому тоже даром не нужно[223]. Конечно, мы все знаем, что и между существами одного вида может возникнуть своего рода «разделение труда», но это происходит, как правило, внутри семейных групп, связанных близким родством — не в эволюционном, а в самом буквальном смысле этого слова. В любом случае это разделение никогда не становится основой для видообразования и если и влияет на микроэволюцию, то лишь косвенно — изменяя направление отбора.

Строго говоря, сказанное в значительной мере справедливо и в целом для коэволюции — сопряженной эволюции двух или более видов, соединенных теми или иными (но обязательно достаточно сильными и устойчивыми) экологическими связями: хищник — жертва, паразит — хозяин и т. д. Как правило, такие связи (за исключением конкуренции) складываются между достаточно далекими в эволюционном отношении видами, а значит, их рассмотрение как микроэволюционных процессов хотя и возможно, но явно недостаточно. Но мы сейчас не будем углубляться в эту тему — нам достаточно того, что симбиогенез вообще невозможно рассматривать таким образом. И стало быть, на уровне макроэволюции могут существовать феномены (причем весьма важные для понимания эволюционного процесса в целом), которые принципиально невозможно обнаружить на микроэволюционном уровне.

Заметим, что и в микроэволюции есть явления, аналогов которым нет в эволюции крупных таксонов — такие, как фиксация нейтральных мутаций или генетический дрейф, способный случайным образом изменить соотношение аллелей или даже привести к утрате некоторых из них. В самом деле, крупная группа может унаследовать какую-нибудь нейтральную мутацию, зафиксировавшуюся у ее общего предка в те времена, когда он представлял собой единый вид (или даже одну конкретную популяцию такого вида). Но допустить, что уже после превращения этого вида в обширную группу у всех (или хотя бы у многих) входящих в нее видов в геноме зафиксировалась одна и та же нейтральная мутация, означало бы допустить чудо. На невозможности подобных чудес в значительной мере основана молекулярная филогенетика, о которой мы говорили в главе 7 и еще поговорим в конце этой главы.

Таким образом, мы убедились, что у микро- и макроэволюции есть своя специфика, что различение этих процессов оправданно, плодотворно и совершенно не требует наличия у макроэволюции каких-то особых механизмов. Но помимо объективных различий микро- и макроэволюции есть и другой вопрос — о соотношении наших знаний об этих процессах и самих способов получения этих знаний.

Как уже говорилось выше, микро- и макроэволюция начиная уже с 1920-х годов (то есть с самого начала существования в науке этих понятий) оказались в ведении разных наук. Микроэволюционные процессы изучали в первую очередь генетики, а также зоологи и ботаники. Позднее к ним присоединились микробиологи, биохимики и представители ряда других дисциплин. Все их объединяло то, что это были науки о том, что существует.

Думаю, что последняя фраза вызовет у многих читателей законный вопрос: разве можно представить себе науку, занимающуюся тем, чего не существует? Между тем такие науки есть, и о них знают даже не слишком образованные люди. Речь идет о дисциплинах, изучающих прошлое — то, что уже не существует, хотя некогда существовало. Прошлое физического мира изучает космогония, прошлое общества — история. А прошлым всего живого занимается палеонтология — и именно в ее почти исключительном ведении оказалось изучение макроэволюции. Разумеется, не потому, что генетиков или зоологов-неонтологов[224] не интересует макроэволюция, а потому, что, как мы помним, непосредственное наблюдение макроэволюционных процессов (не говоря уж об экспериментальном их исследовании) практически невозможно. Ученым остается только судить о них по оставленным ими следам — и прежде всего по ископаемым формам.

Конечно, макроэволюционные реконструкции создавались на основании не одних только палеонтологических данных. Как мы уже знаем (см. главу 13), основой для них с 1860-х годов служила «триада Геккеля» — сопоставление данных палеонтологии, сравнительной анатомии и эмбриологии. Но ни сравнительные анатомы, ни эмбриологи тоже не могли наблюдать макроэволюционные процессы непосредственно: их наблюдения и результаты экспериментов в таких случаях служили лишь основой для реконструкции эволюционных событий — точно так же, как факты, добываемые палеонтологами.

Итак, получается, что если микроэволюционные процессы мы можем — пусть хотя бы в отдельных случаях — наблюдать непосредственно и даже воспроизводить в эксперименте, то процессы макроэволюционные мы можем только реконструировать по оставленным ими следам. Это означает принципиальную разнокачественность знаний об этих явлениях. Кроме того, о микроэволюции нам известны в основном ее механизмы (а также ее траектория на коротких временных отрезках), а о макроэволюции — эволюционная история крупных групп и жизни на Земле в целом. Но как состыковать эти знания друг с другом?

Вот, допустим, самый древний известный сегодня представитель нашего собственного типа хордовых — пикайя, небольшое (1,5–6 см в длину) существо, несколько напоминающее современных ланцетников. Когда именно пикайи возникли и когда исчезли с лица Земли, сказать трудно: у них не было минерального скелета или жесткого панциря, а такие существа в ископаемом виде сохраняются только в отложениях особого типа. В таких уникальных отложениях — сланцах Бёрджесс на западе Канады — и было найдено более сотни отпечатков этих животных. Они позволяют судить, что пикайи жили около 530 миллионов лет назад, в кембрийском периоде, а также довольно точно реконструировать их анатомию.

Допустим, что именно пикайя была предком всех более поздних хордовых, включая и нас (хотя строго доказать подобные предположения невозможно в принципе, а для того, чтобы их хотя бы обосновать, нужно найти довольно обширный ряд переходных форм — который в данном случае отсутствует). Как выглядела эта эволюция с генетической точки зрения? Когда и под действием каких причин у потомков пикайи стали появляться такие структуры, как головной мозг, глаза, челюсти? Какие гены и как должны были для этого измениться? На эти вопросы не может ответить ни эволюционная генетика, ни палеонтология.

Справедливо и обратное: у современных видов мы можем изучить не только морфологические признаки (причем любые, а не только те, которым условия захоронения позволили сохраниться в окаменелостях), но и генетику, биохимию, экологию и все прочие видовые особенности. В некоторых случаях мы можем даже наблюдать их эволюцию. Но при этом мы не можем сказать, какая группа сейчас находится на подъеме и в относительно близком будущем даст букет разнообразных форм; какие группы находятся в процессе конвергенции, вырабатывая сходные черты (которые пока еще у них не выражены); какие признаки каких современных групп окажутся преадаптацией — предпосылками крупных эволюционных изменений (как появившиеся у некоторых динозавров перья сделали возможным возникновение птиц) и т. д. Мы даже не можем сказать, есть ли в современной флоре или фауне группы, соответствующие чему-то из вышеперечисленного.

На первый взгляд может показаться, что эта трудность техническая, связанная с неполнотой наших знаний. Мол, найдем ископаемые останки еще нескольких переходных форм, узнаем побольше о связях между генами и морфологическими признаками — и состыкуем. На самом деле проблема тут не в нехватке фактов, а в методологическом разрыве. Почти в любой науке, изучающей как современное состояние тех или иных объектов и явлений, так и их прошлое, знание об этом прошлом очень плохо «проецируется» на настоящее — и наоборот. В биологии случилось так, что этот разрыв почти точно пришелся на различие между микро- и макроэволюцией. По мнению известного палеонтолога и популяризатора Кирилла Еськова, именно этот разрыв, «непереводимость» знаний о микро- и макроэволюции на язык друг друга — главная проблема эволюционной биологии в ее современном состоянии.

Возможно ли в принципе преодолеть эту пропасть? Однозначный и неоспоримый ответ на этот вопрос может дать только будущее. Но уже сейчас мы видим как минимум два направления исследований, пытающихся если не стереть ее полностью, то, по крайней мере, перекинуть какие-то мосты между двумя ее краями.

Ген разделенных сердец

Одно — это «эво-дево», эволюционная биология развития, о которой шла речь в главе 13. Здесь нас интересует один из методов, применяемых в этой области: сопоставление морфологических признаков разных организмов с активностью определенных генов в тех или иных тканях их эмбрионов на определенных этапах развития. Это позволяет определить генетическую (и генно-регуляторную) «подоплеку» изучаемого признака, причем признак этот может быть сколь угодно сложным, а сравниваемые виды — довольно далекими друг от друга. То есть фактически это позволяет изучать макроэволюцию (или, по крайней мере, ее результаты) методами современных экспериментальных наук — прежде всего молекулярной биологии.

Таких исследований в последние годы появилось уже немало. В качестве примера я приведу одно из них, опубликованное почти десять лет назад. Как раз примерно тогда я писал: «Мы ничего не можем сказать, например, какие изменения в каких генах древних рыб превратили их не слишком мощную, но стройную и логичную кровеносную систему в то чудовищное нагромождение компромиссов и двусмысленностей, которая зовется кровеносной системой амфибий». Исследование, о котором пойдет речь ниже, посвящено как раз генетическим механизмам макроэволюционных преобразований кровеносной системы. Правда, только одного (хотя и ключевого) ее звена, да и относится это преобразование к переходу не от рыб к амфибиям, а от рептилий — к млекопитающим и птицам. Речь идет о превращении трехкамерного сердца в четырехкамерное.

Вспомним кое-что из школьного курса зоологии. У предков всех наземных позвоночных — рыб — сердце состоит всего из двух отделов: предсердия и желудочка. Круг кровообращения у них один: желудочек гонит кровь в жабры, там она проходит через сеть капилляров, насыщается кислородом, собирается в крупные артерии, несущие ее всем тканям и органам, еще раз проходит через капиллярную сеть, отдавая кислород, и по венам поступает в предсердие, а из него — в желудочек. Неустранимый порок такой системы — то, что крови приходится дважды проходить через капиллярную сеть без дополнительной подкачки в промежутке. Это ограничивает максимальную скорость кровотока (тем более что рыбье сердце заполнено бедной кислородом венозной кровью, не позволяющей ему работать с высокой мощностью), — а значит, и интенсивность обмена веществ.

У земноводных круги кровообращения уже разделены: в левое предсердие поступает только кровь из легких, в правое — из всех остальных тканей. Однако затем кровь из обоих предсердий смешивается в единственном желудочке и оттуда разносится по всему телу. На первый взгляд это выглядит шагом назад по сравнению с рыбами: вместо чистой артериальной крови ткани получают ее смесь с венозной. Но вспомним, что амфибии дышат не только легкими, но и кожей, причем нередко именно она становится главным источником кислорода (например, у замершей под водой лягушки)[225]. Кожа покрывает все тело животного, так что выделить идущие к ней артерии и вены в отдельный круг кровообращения нереально — для этого надо создать две параллельные кровеносные системы.

Пресмыкающиеся отказались от кожного дыхания, но унаследовали от амфибий трехкамерное сердце и смешанную кровь в артериях. Вся эволюция кровеносной системы рептилий — это история борьбы за разделение кровяных потоков. У одних представителей этого класса можно найти абсолютно амфибийные трехкамерные сердца, у других посередине единственного желудочка намечается перегородка, у третьих она уже вполне выражена… У крокодилов она почти полностью делит желудочек надвое, делая их сердце практически четырехкамерным. Настоящими же четырехкамерными сердцами обзавелись потомки рептилий — млекопитающие и птицы. Результатом полного разделения артериальной и венозной крови стала интенсификация обмена веществ, позволившая этим животным перейти к теплокровности.

У зародышей птиц и млекопитающих сердца закладываются такими же трехкамерными, как у амфибий и рептилий, но затем в них появляется перегородка между желудочками. Группа ученых из США, Канады и Японии попыталась выяснить, как это происходит и чем регулируется. Исходным пунктом исследования стал ранее установленный факт: у всех наземных позвоночных в тканях формирующегося сердца активен ген Tbx5. Причем если у амфибий эта активность примерно одинакова во всех участках желудочка, то у птиц и млекопитающих она максимальна в левой части зачатка и минимальна — в правой. Снижение же его активности вызывает дефекты в развитии перегородки.

Для начала авторы работы посмотрели, как ведет себя этот ген у рептилий — ящериц-анолисов и черепах. Дело в том, что у анолиса сердце чисто трехкамерное, у черепах же в нем есть неполная перегородка. Выяснилось, что поначалу у тех и других Tbx5 равномерно активен по всему желудочку. Но у черепах (в отличие от анолисов) ближе к концу формирования сердца активность гена в левой части начинает заметно превышать активность справа.

Тогда ученые создали трансгенных мышей, у которых активностью гена Tbx5 можно было управлять. Выяснилось, что если отключить его во всем зачатке, у мышиных эмбрионов развивается трехкамерное «лягушачье» сердце без всяких намеков на перегородку. И то же самое происходит, если этот ген одинаково активен справа и слева.

Разумеется, выяснение роли гена Tbx5 — это еще далеко не ответ на вопрос, какие изменения в каких генах превратили кровеносную систему рептилий в нашу. Формирование перегородки регулируется не только этим геном (в чем авторы работы убедились в специальном эксперименте), да и преобразование кровеносной системы не сводится к одному лишь разделению желудочков — нужно еще, в частности, отделить легочную артерию от общего артериального ствола и т. д. Неизвестно пока и то, как каждая конкретная клетка сердечного зачатка узнает, какой должна быть в ней активность Tbx5. Словом, даже в конкретном вопросе о возникновении четырехкамерного сердца еще очень многое предстоит узнать. И все же подобные работы (а их, как говорилось выше, сейчас уже довольно много) постепенно позволяют связать знания о генетических механизмах эволюции со знаниями о макроэволюционных преобразованиях.

Измеритель родства

Другой мостик такого рода перекидывает молекулярная филогенетика. Мы уже касались (см. главу 7) этого направления исследований — одного из наиболее бурно развивающихся в современной биологии. Фактически она уже совершила настоящую революцию (или, если угодно, целую серию революций разного масштаба) в самой старой и самой традиционной из всех наук о живом — систематике. Об этом говорят часто и много, в том числе и в популярной литературе. Гораздо реже говорят, что эта революция не сводится к более или менее радикальной перекройке филогенетических деревьев разного калибра (опровержения классических представлений о происхождении членистоногих от кольчатых червей и сближения первых с круглыми червями; доказательство происхождения китообразных от парнокопытных и т. д.). Революция, устроенная в систематике молекулярно-генетическими исследованиями, состоит прежде всего в том, что они разорвали порочный круг, лежавший в самом основании этой дисциплины.

Со времен триумфа эволюционной идеи в биологической систематике утвердилось (и позднее уже не подвергалось пересмотру) представление, что она должна отражать эволюционное родство. Виды, принадлежащие к одному роду, — это виды, отделившиеся друг от друга позже, чем виды из разных родов одного семейства; те, в свою очередь, разделились позже, чем виды из разных семейств, и т. д. Но мы не присутствовали при их эволюции и о родстве можем судить только по их сходству. Однако, как мы знаем, сходные признаки могут возникать и независимо в неродственных группах. Скажем, листья рябины и пижмы до того похожи друг на друга, что пижму в некоторых местных диалектах называют «рябинкой» (тем более что и соцветия пижмы формой напоминают рябиновую гроздь). Но эти растения связаны лишь весьма отдаленным родством, и у каждого из них есть более близкая родня с листьями совсем иной формы. Поэтому систематики в своей работе учитывают не все характерные признаки данного вида или группы, а лишь «имеющие таксономическое значение» — то есть отражающие именно родство.

Но при этом неизбежно получается замкнутый круг: о таксономическом весе признака мы судим по тому, может ли он возникнуть или исчезнуть независимо в неродственных группах, а о родстве групп — по тому, насколько у них сходны таксономически значимые признаки. Конечно, сравнительная анатомия, морфология и систематика родились не вчера и за столетия своего развития составили некоторые представления о том, на какие признаки опираться можно, а на какие — нет. И все же нередко случается, что одни признаки (скажем, морфология взрослой формы) указывают на родство изучаемых существ с одной группой, а другие (например, особенности эмбрионального развития) — на родство с другой. Но не могли же эти создания произойти сразу от двух неродственных групп! Получается, что если морфология права, то эмбриологические сходства в данном случае не имеют вовсе никакого значения — и наоборот. Между тем и те и другие признаки считаются систематически значимыми, и на их сходстве или различии основаны представления о родственных связях многих других групп животных.

Нередко бывает и так, что систематический «вес» признака явно различен даже в относительно близких группах. Например, в одних группах жуков число члеников булавы (одного из отделов усика) — признак, по которому различаются семейства. В других это видовой признак — то есть по нему различаются близкие виды, еще недавно бывшие одним видом. Та же самая картина с числом члеников лапки (последнего отдела конечности насекомого): в одних группах по этому признаку различаются подсемейства, в других — роды или виды внутри одного рода, в третьих — самцы и самки одного вида. А в четвертых — у жуков одного вида, собранных в одной и той же местности, будет разное число члеников лапки, причем как у самцов, так и у самок. Еще более неожиданный пример — вторичная бескрылость. Многие группы жуков по разным причинам в ходе эволюции утрачивают крылья[226] и способность к полету. Но в одних случаях это характерный признак целых надсемейств (то есть самых высоких подтаксонов внутри отряда жуков), а в других крылатые и бескрылые особи могут встречаться внутри одного вида и даже одной местной популяции.

Конечно, если эволюция идет по дарвиновской модели, то так и должно быть: любые признаки прежде, чем стать отличительными чертами видов, родов и семейств, должны возникнуть как индивидуальные вариации у отдельных особей. И если какой-то признак мог возникнуть многократно и независимо, то ничего удивительного, что в каких-то случаях он стал отличительной особенностью крупной группы (родоначальниками которой стали особи, обладавшие этим признаком — причем, возможно, их эволюционный успех даже никак не связан с этим признаком: это могла быть и нейтральная мутация, зафиксировавшаяся у данной группы еще во времена, когда она была всего лишь видом или даже отдельной популяцией), а у других так и остался всего лишь элементом внутривидового полиморфизма. Но от этого не становится менее трудной проблема определения таксономического «веса» признака, а логический круг, лежащий в основе традиционной систематики, не перестает быть порочным.

Вот этот-то гордиев узел и разрубила (или, по крайней мере, попыталась разрубить) систематика молекулярная. Обращение непосредственно к генетическим текстам снимает вопрос о «весе» признака: разночтение в одном нуклеотиде — величина абсолютная, не зависящая от того, какие группы сравниваются, каков их предполагаемый ранг, проявляется ли это разночтение внешне и если да, то как именно. Правда, все это основано на допущении, что замена любого нуклеотида (по крайней мере, в пределах данного гена или иной сравниваемой нуклеотидной последовательности) на любой другой равновероятна и происходит независимо. Но в первом приближении это можно принять — примеров грубого нарушения этого постулата пока не обнаружено. Разумеется, как мы уже знаем, и интенсивность мутагенеза, и частота фиксации нейтральных мутаций (то есть полного вытеснения ими исходной версии) могут сильно различаться как для разных видов, так и для разных участков генома у одного вида. Но при сравнении гомологичных (то есть происходящих от одного исходного) нуклеотидных текстов это имеет значение, только если мы хотим определить абсолютное время их разделения. Саму же последовательность событий (в каком порядке рассматриваемые группы отделялись в эволюции друг от друга) мы можем оценить, даже не зная, как давно эти события случились и как много времени заняли.

Таким образом, молекулярная биология дала в руки систематикам своеобразный «измеритель родства», однозначно показывающий, какое число стандартных молекулярно-генетических событий отделяет два любых вида от их общего предка. И эта оценка — не реконструкция, а непосредственно измеряемая величина, не включающая ничего субъективного или предполагаемого. А поскольку геном одинаков во всех клетках одного и того же организма и на всех этапах его жизни, то молекулярная филогенетика еще и застрахована от курьезных случаев вроде тех, о которых шла речь выше (см. примечание к подглавке «Размер имеет значение»), — когда в качестве самостоятельных видов описывались самцы и самки одного вида, разные стадии его жизненного цикла, разные жизненные формы и даже отдельные части тела.

Разумеется, это не означает, что молекулярная филогенетика может ответить вообще на любые вопросы систематиков. Вспомним о том, что система живых организмов и их родственных связей должна включать в себя не только ныне живущие, но и вымершие, ископаемые формы. Среди последних немало явных родственников тех или иных современных существ, но есть и группы, положение которых в системе природы еще только предстоит установить. Однако у окаменелостей нет никаких нуклеотидных текстов[227]: их ткани давно заместились минеральными соединениями, хранящими лишь форму древних организмов, но не их гены. Палеонтологам волей-неволей приходится работать по старинке, опираясь лишь на морфологические признаки и интуитивно определяя их эволюционный «вес». Впрочем, и здесь молекулярные методы косвенно помогают исследователям: зная молекулярную «стоимость» тех или иных морфологических признаков у довольно большого числа современных организмов, палеонтолог более уверенно выбирает таксономически значимые признаки у своих объектов. Говоря фигурально, если мы можем подсмотреть ответы к значительной части задач в учебнике, то и решить те, к которым ответы не даны, нам будет легче.

Игуана показывает язык

Когда заветная мечта вдруг сбывается, она часто разочаровывает. Вот и биологи-систематики поначалу встретили «молекулярную революцию» в штыки. Против нее было выдвинуто множество возражений, сводившихся в основном к тому, что системы, построенные по одному или немногим признакам, всегда в конечном счете оказывались чисто искусственными. На самом деле за этим стояла обида за свою науку, веками добывавшую по крупице знания, которые теперь молекулярные методы в одночасье обесценили, и страх перед дискредитацией традиционных методов исследования. Впрочем, злые языки поговаривали, что неприятие «классическими» зоологами и ботаниками молекулярной систематики определяется отсутствием у них доступа к технике, позволяющей сравнивать молекулярные «тексты», либо неумением на ней работать. И по мере преодоления этих двух трудностей сопротивление «молекулярной революции» должно естественным образом ослабевать.

Последний прогноз в целом оправдался: к 2010-м годам почти все специалисты-систематики уже смирились с непререкаемым авторитетом молекулярных методов и после публикации результатов очередной «молекулярной ревизии» какой-нибудь группы безропотно принимаются за переделку системы. Но бывают случаи, когда выводы молекулярщиков вызывают настоящий бунт — слишком уж абсурдными, ни с чем не сообразными они выглядят.

В 2012 году объектом ревизии стали рептилии — точнее, их наиболее многочисленный подкласс, чешуйчатые, куда относятся ящерицы и змеи. Группа молекулярных систематиков из Университета штата Нью-Йорк в Стони-Бруке попыталась разобраться в их родственных связях. Они проанализировали последовательности 44 генов у 161 вида, принадлежащего разным группам чешуйчатых. Получившееся родословное древо, как и следовало ожидать, сильно отличалось от того, что рисовали старые систематики, работавшие традиционными методами.

Особенно скандальным выглядело положение игуан и их родственников — агам и анолисов. В старой системе это была архаичная группа, располагавшаяся у самого основания общего ствола чешуйчатых. В новой — она заняла место одной из самых продвинутых. Причем «сестрами» этой группы оказались безногие ящерицы веретеницы, а «кузинами» — змеи, существа, максимально непохожие внешне на игуан.

Дело в том, что игуаны отличаются множеством архаичных черт: цельный (нераздвоенный) язык, слабо развитое обоняние (при относительно остром зрении), примитивная конструкция «подвески» челюсти к черепу и т. д. Эти черты были у древних предков чешуйчатых, но отсутствуют у большинства современных. Если верить молекулярной филогенетике, то выходит, что эволюция игуан повернула вспять и они заново приобрели целый комплекс предковых черт, причем относящихся к самым разным сторонам их облика и образа жизни. Либо, наоборот, у всех прочих ящериц (а также у всех змей) все эти слабо связанные друг с другом черты независимо эволюционировали в одну и ту же сторону. То и другое с точки зрения эволюционной теории представляется равно невероятным.

Впрочем, альтернатива выглядит еще невероятнее: если верна традиционная систематика, то придется допустить независимое возникновение множества одинаковых «опечаток» в десятках разных генов. Причем эти замены практически нейтральны (не влияют на работу гена и выживание организма), так что сходство наборов этих замен у игуан и веретениц невозможно объяснить параллельной эволюцией.

Таким образом, принятие любой из мыслимых логических возможностей ведет к абсурду. Так или иначе вопрос о соотношении разночтений в молекулярных текстах и родственных связей их обладателей оказался не таким простым и однозначным, каким он представлялся на заре молекулярной филогенетики. Тем не менее никакого более достоверного и убедительного способа установить родство тех или иных групп организмов пока никто не предложил, так что «молекулярная революция» в систематике продолжается.

Нас, впрочем, в данной главе интересует не то, кто прав в этом (и еще некоторых подобных) казусном случае. И даже не то, как следует в принципе подходить к подобным противоречиям. Для той проблемы, о которой мы говорим в этой главе, важно, что молекулярная филогенетика по самой своей природе означает массовое и регулярное сопоставление традиционных (сравнительно-анатомических, сравнительно эмбриологических и палеонтологических) данных с молекулярно-генетическими. И такие скандальные случаи, как с ревизией родственных связей чешуйчатых, в этом смысле наиболее продуктивны, так как недвусмысленно указывают на проблематичность связи между молекулярными событиями и макроэволюцией. Вынуждая исследователей — возможно, даже вопреки их первоначальным намерениям — заняться этой проблемой.

«Сравнительные анатомы наконец-то обрели ценнейшую, немыслимую ни в какие более ранние времена возможность: получить от молекулярных филогенетиков готовое эволюционное древо с уже установленным родством, а самим заниматься только своим делом — эволюцией органов и планов строения. Раньше такое было невозможно, потому что никаких независимых от сравнительной анатомии способов установления родства организмов просто не существовало. Любому сравнительному анатому приходилось одновременно строить и гипотезы об эволюции органов, и гипотезы о родстве, шаг за шагом проверяя одно по другому. Это было утомительно и часто заводило в тупики. Теперь же сравнительная анатомия получила возможность „эмансипироваться“ от филогенетики, став полностью самостоятельной наукой — как в додарвиновские времена, только на другом витке развития», — пишет морфолог и историк морфологии Сергей Ястребов.

Возможно, этот взгляд чересчур оптимистичен (во всяком случае, ни среди классических морфологов, ни среди молекулярщиков он не слишком популярен), но, как мне кажется, по крайней мере доля истины в нем есть. С другой стороны, сама логика развития молекулярной филогенетики неизбежно приведет ее к рассмотрению традиционных для морфологии проблем: как отличить сходства, унаследованные от общего предка, от сходств, возникших независимо (то есть гомологию от аналогии), какие особенности строения и физиологии изменяются относительно легко, а какие консервативны, какие ограничения на дальнейшую эволюцию того или иного организма налагает его эволюционная история и современное строение, и т. п. А рассмотрение этих проблем в свете молекулярно-генетических данных наверняка не только принесет нам много новых и часто неожиданных знаний, но и прольет свет на соотношение макроэволюционных изменений с элементарными — молекулярными — механизмами эволюции.

* * *

Итак, мы убедились, что современная версия дарвиновской эволюционной модели не только хорошо соответствует новейшим достижениям в других областях фундаментальной биологии, но и сама оказывает весьма плодотворное влияние на исследования в этих областях (по крайней мере, во многих из них), обозначая важнейшие задачи и предлагая подходы. И наоборот: успехи в этих областях не просто в сотый или тысячный раз подтверждают правоту эволюционной теории, но открывают новые перспективы для ее развития. Логично сделать следующий шаг, посмотрев на эволюционную теорию в более широком контексте — не только других фундаментальных наук, но и всей современной культуры.

Этому и будет посвящена следующая часть книги. Разумеется, осветить в ней все взаимосвязи между эволюционной биологией и всей совокупностью форм интеллектуальной и духовной активности современного общества было бы задачей нереальной. Поэтому я позволю себе ограничиться лишь несколькими «точками соприкосновения» — теми, где это соприкосновение особенно заметно и где оно становится источником распространенных недоразумений и/или конфликтов.

Часть IV. Дарвинизм в широком контексте

XIX век был щедр на великих ученых и великие теории. Начавшись утверждением атомно-молекулярной теории строения вещества и космологической гипотезой Лапласа и завершившийся рождением генетики и первым шагом квантовой механики, этот век вместил волновую теорию света, электродинамику Фарадея и Максвелла, классическую термодинамику и ее молекулярно-статистическую интерпретацию, геологию Лайеля, периодический закон Менделеева, теорию электролитической диссоциации Аррениуса, теорию химического строения, клеточную теорию Шванна и Шлейдена, открытие Менделя, микробиологию Пастера и Коха, становление палеонтологии и сравнительного языкознания, зарождение экологии, психологии, наук о поведении и множество других блестящих открытий и прозрений.

Но даже в этом избранном ряду дарвинизм стоит особняком. Некоторые рожденные тогда фундаментальные концепции сегодня отвергнуты наукой и представляют чисто исторический интерес. Другие давно стали чем-то само собой разумеющимся и бесспорным, основами «школьной» науки. И только теория Дарвина по-прежнему находится в центре общественного внимания, вызывая жаркие споры. За прошедшие с тех пор полтора века ее бессчетное число раз объявляли несостоятельной, опровергнутой, устарелой, тривиальной; чуть ли не каждое новое десятилетие рождало теории, претендующие на роль альтернативы дарвинизму. И в эти же самые полтора века ее основные положения то и дело пытались приложить к самым разным предметам и проблемам, расширить область ее применения, положить ее в основу всеобъемлющей философии и даже перестроить на ее основе человеческое общество. Трудно назвать другую естественнонаучную теорию, так сильно повлиявшую не только на всю науку (включая гуманитарные дисциплины), но и на культуру общества в целом.

Здесь мы попробуем рассмотреть хотя бы наиболее «горячие» точки соприкосновения дарвинизма с другими фундаментальными науками и иными областями интеллектуальной деятельности.

Глава 16. Демон Дарвина на отхожих промыслах

Как уже говорилось, «Происхождение видов» содержало два относительно независимых фундаментальных утверждения — собственно идею эволюции и идею естественного отбора как ее механизма. Успех книги, а затем и дальнейшие успехи дарвинизма в осмыслении и истолковании биологических явлений немало способствовали бурному росту популярности обеих идей в самых разных интеллектуальных областях — в том числе и весьма далеких от той, в которой они родились.

Судьбы эволюционной идеи за пределами биологии мы коснемся лишь в самой малой степени. Скажем лишь, что вторая половина XIX века стала временем расцвета «эволюционной школы» в философии, истории, социологии, этнографии и ряде других областей гуманитарного знания. Явление это чрезвычайно интересное, но даже самый краткий рассказ о нем вышел бы далеко за рамки темы этой книги. К тому же, как ни велика роль теории Дарвина в массовом увлечении эволюционной идеей, к началу «дарвиновской революции» эта идея была уже хорошо знакома европейской культуре и европейской гуманитарной мысли. Даже труды, ставшие затем классикой «эволюционной школы» в гуманитарных науках («Общая история культуры человечества» Густава Клемма, социологические работы Герберта Спенсера и другие), начали появляться еще до выхода «Происхождения видов». Можно сказать, что к середине XIX века гуманитарные науки уже сами доросли до эволюционного подхода, и неожиданная и стремительная победа этого подхода в естествознании лишь облегчила и ускорила уже начавшуюся аналогичную революцию в гуманитарных дисциплинах.

И все же об одной из гуманитарных дисциплин нужно сказать подробнее. Во-первых, именно в этой области роль эволюционной идеи оказалась особенно велика, а достигнутые благодаря ей результаты не утратили своего значения и по сей день. Вторая же причина, побуждающая меня обратиться к этому сюжету, надеюсь, будет ясна из него самого.

Контрольный опыт эволюции

История сравнительного языкознания (или, как его еще называют, компаративистики) как научной дисциплины начинается в 1786 году, когда английский судья и филолог-любитель Уильям Джонс, побывав в Индии и ознакомившись там с текстами на санскрите, обнаружил, что грамматикой и лексикой этот язык удивительно похож на древнегреческий и латынь. И резонно предположил, что все эти языки «произошли из одного источника, который, по-видимому, уже не существует». Гипотеза Джонса (кажущаяся сегодня тривиальной) довольно долго была предметом споров. Однако к середине XIX века идея родства индоевропейских языков и их происхождения от некоего языка-предка не только прочно утвердилась в лингвистике, но и начала приносить вполне ощутимые научные плоды. В частности, немецкий филолог Якоб Гримм (знакомый всем нам с детства по сборнику народных сказок, составленному им и его братом Вильгельмом) установил законы соответствия между общегерманскими согласными и их индоевропейскими «предками». Оказалось, что можно не только доказать родство той или иной пары слов в разных языках, но и однозначно определить, как звучало слово, от которого они оба произошли. Иначе говоря — реконструировать давно вымершее слово из языка-предка.

Тем не менее (а может быть, именно потому, что сравнительное языкознание уже само кое-чего достигло в понимании эволюции своего предмета) появление теории Дарвина оказало огромное влияние на эту науку и стало мощнейшим стимулом для ее развития. Именно дарвинизм вдохновил в 1861 году немецкого филолога Августа Шлейхера (одна из работ которого так и называлась — «Теория Дарвина и наука о языке») на небывало дерзкий шаг: реконструировать не отдельные слова, а праиндоевропейский язык целиком[228].

Как и в зоолого-ботанических реконструкциях того времени, в творении Шлейхера многое было домыслено — так, ничего не зная о порядке слов в реконструируемом праязыке, он просто взял за образец латинскую фразу. Но результат поражал воображение: одно дело — теоретически предполагать, что почти все языки Европы происходят от одного древнего языка, и совсем другое — вдруг услышать этот тысячелетиями пребывавший в небытии язык, от которого не осталось никаких материальных следов и даже сам факт существования которого исчез из памяти людей. Шлейхер написал на нем басню, которая, несмотря на выявленные в ней позднее ошибки и анахронизмы, до сих пор входит во все учебники компаративистики.

В последующие десятилетия компаративистика стала самой популярной и быстро развивающейся областью лингвистики и «самой точной из всех гуманитарных наук». Был определен круг индоевропейских языков, в который вошли не только языки Европы и севера Индостана (народы южной Индии говорили на других, дравидийских языках), но и персидский, таджикский, осетинский, армянский, албанский, а также ряд вымерших языков — скифский, фракийский, прусский. Обнаружились родственные связи и неиндоевропейских языков: в алтайскую языковую семью вошли тюркские, монгольские и тунгусо-маньчжурские языки, в семито-хамитскую[229] — иврит, арабский, берберский и языки древнейших цивилизаций: древнеегипетский, ассиро-вавилонский, финикийский. У венгерского языка, непохожего ни на кого из соседей, неожиданно отыскалась близкая родня в Западной Сибири — языки хантов и манси. Торжеством компаративистики стало в начале ХХ века доказательство индоевропейской природы (а затем и успешная расшифровка) «тохарских» языков, тексты на которых были найдены в Синьцзяне, и древнехеттского языка, полностью исчезнувшего к 1200 г. до н. э. Реконструкция хеттского языка, помимо всего прочего, продемонстрировала предсказательную силу компаративистских концепций. Дело в том, что еще в 1878 году знаменитый лингвист Фердинанд де Соссюр постулировал существование в древнейших индоевропейских языках особых ларингальных согласных. Ни в одном современном индоевропейском языке их нет, не было их даже в древнегреческом и латыни. Но в 1920-х годах польский ученый Ежи Курилович доказал, что они были в древнехеттском.

Нас, однако, сейчас интересуют не победы компаративистики сами по себе, а то, какую роль в ее развитии сыграло влияние дарвинизма. Восторг, который вызвала теория Дарвина у Шлейхера и других лингвистов, оказался вполне оправданным: эволюция языков соответствовала дарвиновским схемам едва ли не еще точнее, чем собственно биологическая эволюция. Древние и средневековые документы в изобилии предоставляли доказательства изменения языков с течением времени (скажем, изменения греческого языка можно проследить на протяжении более чем двух с половиной тысячелетий — от времен Гомера и до наших дней, причем весь этот ряд будет непрерывным). При этом эволюция языков была строго дивергентной (как это и постулировали Дарвин и Уоллес для эволюции организмов): у каждого языка был один и только один непосредственный предок[230]. Если два народа сливались в один, то язык объединенного этноса никогда не представлял собой чего-то похожего на лишайник (о «составной», симбиотической природе лишайников в конце XIX века ученые уже знали): это всегда был язык только одного из исходных народов. Правда, языки сплошь и рядом заимствовали друг у друга слова — чему в биологической эволюции аналогий вроде бы не находилось (о горизонтальном переносе генов тогдашняя наука ничего не знала — как и вообще о генах). Но даже языки, в которых больше половины слов были заимствованными, сохраняли свою идентичность, и их принадлежность к той или иной группе определялась уверенно и однозначно. Явления конвергенции (то есть неродственного сходства, приобретенного в результате независимой эволюции) в лингвистике наблюдались, но никогда не заходили так далеко, как в биологии — где систематикам то и дело приходилось убеждаться, что существа, которых они считали несомненными родственниками, на самом деле имеют совершенно разное происхождение. В общем, эволюция языков выглядела не просто очень похожей на эволюцию живых форм, но как бы представляла собой ее идеальную, очищенную от всех помех и маскирующих влияний модель — то, что сейчас назвали бы «сферической эволюцией в вакууме».

Не удивительно, что представление о полном подобии биологической и лингвистической эволюции стало общим местом в обеих науках. За последние полтора века об этом подобии писали бессчетное число раз. При этом странным образом практически никто из писавших о нем даже не задавался вопросом: а какова причина этого сходства?

В самом деле, картина биологической эволюции определяется ее механизмом — естественным отбором, возникающим из сочетания случайных наследственных изменений и конкуренции за ограниченный ресурс (борьбы за существование). Но что служит аналогом естественного отбора в эволюции лингвистической? Неужели формы языка подвержены случайным изменениям? Если в отношении фонетических элементов это еще можно себе представить (в самом деле, разные люди выговаривают каждый звук немного — а то и сильно — по-разному), то представить себе «случайное изменение» грамматической конструкции или падежной формы довольно затруднительно.

Конкуренцию в языке тоже можно представить: синонимы, словообразовательные модели, парадигмы склонений и спряжений, фразеологические обороты конкурируют за употребление их носителями в речевой практике. Мы иной раз воочию видим эту конкуренцию: скажем, в русском языке ударное «-а» уже давно теснит безударное «-ы» в качестве окончания множественного числа существительных (еще каких-нибудь лет сто назад общепринятой формой множественного числа слова «дом» было «дóмы» и только кто-то вроде булгаковского Шарикова мог сказать «домá»). А меньше двухсот лет назад Пушкин возмущался странной манерой спрягать глагол «решать»: решаю, решаешь, решает — и напоминал читателям правильную форму: решу, решишь, решит («„решу“ спрягается как „грешу“»). Но даже авторитет великого национального поэта не помог: в языке утвердилась «неправильная» модель спряжения, вытеснив «правильную» в будущее время (чем не разделение экологических ниш в полном соответствии с уже знакомым нам принципом Гаузе?). И надо сказать, что старой модели еще повезло: из истории языка мы знаем, что подобная конкуренция может заканчиваться полным вымиранием проигравшей формы — как вымерло в русском языке древнее, унаследованное еще от праиндоевропейского языка, слово «пех», вытесненное словом «нога»; как вымерли двойственное число и звательный падеж. Правда, в такой конкуренции участвуют не «языковые особи» (в лингвистике аналогом особи можно считать индивидуального носителя языка — точнее, ту индивидуальную версию языка, которой этот носитель пользуется), а элементы самого языка, но в первом приближении этой тонкостью можно пренебречь[231].

Итак, допустим, с конкуренцией в языке все в порядке, но вот вопрос: что считать аналогом приспособленности? К чему приспосабливаются слова, части слов, грамматические конструкции и формы? Чем форма «решаю» выгоднее формы «решу»? В чем состояла слабость звательного падежа — особенно если учесть, что потребность в таком падеже у языка явно есть[232]?

Можно, конечно, сказать: раз, мол, какой-то элемент языка вытесняется другим, значит, этот другой более приспособлен. Но «приспособленность», понимаемая таким образом, — это та самая тавтология, в которой любят «уличать» дарвинизм его идейные противники: дескать, дарвинисты утверждают, что выживают и размножаются наиболее приспособленные, но при этом приспособленными считают тех, кто успешнее других выживает и размножается — создавая тем самым замкнутый логический круг[233]. В биологии этот упрек несостоятелен: в целом ряде случаев (см. главу «Отбор в натуре») мы можем указать на конкретные качества, позволяющие обладателям одних генотипов выживать и размножаться успешнее, чем обладателям других, и доказать это прямыми экспериментами. Проще говоря, мы можем сказать, чем именно для данного вида птиц толстый клюв лучше тонкого (или наоборот), а для данного растения неопадающие семена лучше опадающих. Можем ли мы — хотя бы опять-таки для некоторых случаев — указать что-то подобное для конкурирующих элементов языка?

Лингвисты установили, что преимущественные шансы на вытеснение конкурента имеет тот элемент (слово, грамматическая форма и т. д.), который уже чаще употребляется — «имущему дастся, а у неимущего отнимется». Но ведь это соответствует не дарвиновскому отбору, а генетическому дрейфу: чем ниже частота того или иного аллеля, тем выше шансы, что он будет вовсе потерян за счет чисто случайных процессов! С другой стороны, эта закономерность явно не универсальна — иначе как тогда вообще входили бы в язык новые элементы? Ведь в начале этого процесса они должны быть очень редкими. В биологии случайным утратам редких аллелей противостоит непрерывный мутационный процесс — а в языке что?

Другая модель языковых изменений, разработанная в 1930-х — 1950-х годах в основном Евгением Поливановым, Романом Якобсоном и Андре Мартине, постулирует в качестве их причины экономию усилий. Согласно этим взглядам, всякий говорящий невольно стремится минимизировать свои усилия: сливает воедино соседние звуки, «проглатывает» избыточные части слов, не необходимые для их распознавания, сокращает длинные слова (так, в русском языке «метрополитен» превратился в «метро», а «кинематограф» — в «кино») и т. д. Однако у этого процесса есть предел, когда элементы речи упрощаются и сливаются настолько, что слушающему становится трудно их понимать — и тогда «съежившееся» слово так или иначе наращивают (например, суффиксами). За несколько таких циклов слово меняется до неузнаваемости, а от исходного слова почти ничего не остается[234]. Не вдаваясь в подробное обсуждение этой модели (все-таки эта книга — не о лингвистике), заметим только, что описываемый ею процесс не только не похож на естественный отбор, но и вовсе не имеет очевидных аналогов в биологической эволюции.

Вообще, если присмотреться, принципиальных различий в том, как устроены живые организмы и человеческие языки, едва ли не больше, чем сходств. У языка нет ничего, что можно было бы считать аналогами генотипа и фенотипа. У языков (если считать их аналогами видов) не бывает «симпатрического видообразования», то есть развития в самостоятельные виды внутривидовых форм, обитающих на одной и той же территории: социолекты[235], в отличие от диалектов, никогда не превращаются в полноценные языки[236]. В главе «Стабилизирующий отбор: марш на месте» мы говорили о видах, словно бы выпавших из эволюции на миллионы, а в отдельных уникальных случаях — на сотни миллионов лет. Насколько можно судить, с языками такого не бывает никогда: скорость эволюции разных языков и в разные периоды может сильно различаться, но языков, которые вовсе избежали бы видимых изменений хотя бы в течение нескольких столетий, по-видимому, нет (за исключением разве что мертвых). Что наводит на мысль об отсутствии в языковой эволюции какого-либо аналога стабилизирующего отбора. Этот список можно продолжать и дальше, так что само по себе то, что механизмы эволюции языков и биологической эволюции не совпадают, в общем-то, не удивительно[237].

Удивительно другое — то, что при этом обе эволюции идут настолько похожим образом. Собственно, весь этот экскурс в лингвистику мы предприняли только для того, чтобы показать, насколько обманчивым может быть подобное сходство и насколько разные механизмы могут за ним стоять. Приходится признать, что именно в той небиологической дисциплине, где влияние теории Дарвина оказалось наиболее мощным и плодотворным, самая оригинальная составляющая этой теории — идея естественного отбора — не то что не пригодилась, но вообще не была замечена и осмыслена[238].

Однако в целом ряде других дисциплин (в том числе гуманитарных) именно идея отбора стала основой целых направлений, подходов и научных школ — порой весьма значительных и даже доминировавших в своих областях на протяжении многих десятилетий. Этим сюжетам и будут посвящены все дальнейшие части этой главы. Судьба этих попыток (как неудачных, так и плодотворных) позволит нам лучше понять, что нужно для того, чтобы механизм естественного отбора можно было использовать для объяснения того или иного круга явлений. А заодно — какие правила «техники безопасности» следует соблюдать при переносе плодотворной идеи в другую область науки.

Провал теории успеха

«Общественная жизнь» идеи естественного отбора оказалась довольно парадоксальной. В то самое время, когда в биологической литературе там и сям раздавались утверждения, что отбор — фактор консервативный, уничтожающий устарелые и неудачные варианты, но бессильный создать что-либо новое, в социологии пышным цветом расцвел социал-дарвинизм — прямое перенесение идеи естественного отбора на человеческое общество. Причем ограничивали отбор в биологии и утверждали его в социологии порой одни и те же люди.

В частности, Герберт Спенсер, уже знакомый нам как один из основателей неоламаркизма (призванного «дополнить» неспособный к творчеству отбор), в то же время известен как отец и глашатай социал-дарвинизма. Даже чеканная формула «выживает сильнейший» была впервые сказана именно Спенсером — и именно об отношениях людей в обществе[239]. Впрочем, не менее тепло идеи социал-дарвинизма приняли и философы совсем другого направления — от крайнего материалиста Людвига Бюхнера до русского революционного демократа Дмитрия Писарева. Возражали же им в основном моралисты, указывавшие, что к социальному успеху часто приводят не лучшие моральные качества и что социал-дарвинизм означает отказ от милосердия и сострадания. Поразительным образом ни одна сторона даже не пыталась рассмотреть хотя бы влияние «социальной форы» потомков преуспевших индивидуумов — положения в обществе, наследственного капитала и т. п. (В природе, как легко догадаться, даже от самых успешных предков потомки обычно наследуют только гены.)

Социал-дарвинистские взгляды сохраняли немалую популярность вплоть до 1940-х годов, причем не только среди философов и социологов, но и среди биологов — достаточно вспомнить уже упоминавшуюся книгу крупнейшего генетика-эволюциониста Рональда Фишера «Генетическая теория естественного отбора» (1930), последние пять глав которой целиком посвящены социал-дарвинистским построениям. Считается, что спад интереса к ним вызван тем, что одна из версий социал-дарвинизма легла в основу нацистской историософии, рассматривавшей мировую историю как борьбу рас и наций за существование. После краха нацизма и тотального осуждения его мировым сообществом скомпрометированным оказался и социал-дарвинизм как таковой.

Думается, однако, что куда большую роль сыграло другое. В середине ХХ века уже невозможно было не замечать: социальный успех как отдельных человеческих существ, так и целых народов не просто не равен успеху в дарвиновском смысле — они явно демонстрируют отрицательную корреляцию друг с другом. В современном обществе именно самые образованные и обеспеченные социальные группы неизменно оказываются самыми малодетными — и следовательно, с точки зрения отбора должны быть признаны неудачниками. А образцом эволюционного успеха следовало бы считать шалаву-пьянчужку, нарожавшую от случайных сожителей семь-восемь детей.

Строго говоря, все это было известно и раньше: тот же Фишер прямо указывал на сниженную плодовитость британских привилегированных классов по сравнению с социальными низами[240], ссылаясь, в числе прочего, на данные Фрэнсиса Гальтона — того самого кузена Дарвина, который первым из ученых усомнился в наследовании приобретенных признаков (см. главу «Август Вейсман против векового опыта человечества»). Гальтон, пионер применения статистических методов в биологии, проводил свои подсчеты еще в викторианские времена. Но то, что в XIX веке намечалось как статистическая тенденция, в веке XX стало кричащей очевидностью. В 1944 г. американский историк Ричард Хофштадтер опубликовал книгу «Социал-дарвинизм в американской мысли», ставшую своеобразным почтительным некрологом идее.

Неудача была настолько сокрушительной, что о применении дарвинистского подхода к проблемам общества серьезная наука забыла на несколько десятилетий. Только в самое последнее время гуманитарии вновь начинают открывать для себя селекционизм. Оказалось, что помимо индивидуумов, родов, рас и наций в обществе существует очень много других достойных изучения феноменов — и среди них есть такие, к которым можно попытаться приложить эволюционный подход. Сегодня он лежит в основе множества самых разных исследований — от попыток реконструкции происхождения таких человеческих качеств, как чувство юмора, щедрость или групповая солидарность (в таких работах рассматривается именно классический дарвиновский отбор — правда, действовавший в доисторические времена и в форме группового отбора), до изучения факторов, влияющих на сравнительный успех коммерческих компаний и религиозных учений. Дарвиновским отбором пытаются объяснить характерные формы предметов материальной культуры в традиционных обществах (например, особенности конструкции полинезийских каноэ) и пространственно-временное распределение древних и средневековых империй, механизм распространения слухов и даже рост доли низкокачественных научных исследований. С легкой руки Ричарда Докинза не только в научном обиходе, но и в массовой культуре прочно утвердилось понятие «мем» — дискретная единица культурной информации, способная устойчиво копироваться, передаваясь от человека к человеку. По мысли автора термина (разделяемой сегодня весьма многими), мемы способны эволюционировать подобно единицам наследственной информации — генам. И если это так, то применение к ним тех теоретических моделей, которые наработаны за последний век в популяционной и эволюционной генетике, должно принести немало новых знаний в самых разных гуманитарных областях.

Насколько оправдан и плодотворен этот подход — покажет ближайшее будущее. Пока, во всяком случае, никакого переворота в гуманитарных науках «меметика» не совершила — как и селекционистский подход в целом. Зато уже сейчас видны некоторые теоретические ловушки, подстерегающие «гуманитарный дарвинизм» — несмотря на всю осторожность, с которой приверженцы этого подхода формулируют свои выводы.

Возьмем, например, феномен брака. С одной стороны, это несомненный социальный институт, существующий в любом человеческом обществе и занимающий в нем одно из важнейших мест; с другой — биологические корни этого явления настолько очевидны и несомненны, что их не рискнет отрицать и самый яростный противник «биологизаторства». Казалось бы, уж в этой-то области эволюционному подходу все карты в руки: взгляд на человеческий брак в контексте брачных отношений других высокоорганизованных животных должен прояснить очень многое в этом явлении; как минимум — позволить разграничить его биологическую и культурную составляющие и хотя бы в общих чертах представить их взаимодействие. И действительно, работ, рассматривающих те или иные аспекты брака и брачного поведения в эволюционном контексте, выходит немало. В основном они посвящены различным формам и особенностям брачных отношений в традиционных обществах, но нередко можно встретить и работы, например, об «эволюционной экономике свиданий» (выявление параметров, от которых зависит готовность кавалера заплатить за даму после совместной трапезы в ресторане и готовность дамы позволить кавалеру это сделать).

Но странным образом никто из сторонников «эволюционного подхода» (впрочем, как и из их оппонентов) не обращает внимания на один занятный факт. Мы знаем, что у животных вообще и у наших родичей-обезьян в частности можно найти невероятное разнообразие брачных систем: тут тебе и промискуитет, и ограниченный промискуитет, и гаремы, и многомужество, и «правильный» парный брак — моногамия (у одних видов более-менее строгая, у других — «дополняемая» регулярными нарушениями со стороны одного или обоих супругов), и еще более экзотические варианты. Кроме того, все это разнообразие реализуется в сообществах с различной и порой сложной социальной структурой, которая дополнительно модифицирует брачное поведение: например, в жестко иерархических сообществах доминирующий самец старается вообще лишить остальных самцов стаи доступа к самкам, а у других видов самка-доминант ухитряется даже подавить у соперниц цикл овуляции. Но нигде, ни у одного вида не обнаружена такая брачная система, при которой выбор брачного партнера был бы делом не самой особи, а кого бы то ни было еще. Проще говоря, вступивших в брачный возраст молодых животных не «женят» и не «выдают замуж» ни биологические родители, ни вожак-доминант, ни какие-либо другие члены стаи или стада[241]. Такого не бывает ни у каких видов животных… кроме нашего собственного. Практически во всех традиционных обществах, о матримониальных нравах которых мы что-то знаем, сами себе выбирают жен и мужей разве что вдовцы и вдовы, которых общество считает достаточно зрелыми, чтобы доверить им это серьезное дело.

Этот порядок настолько универсален, что кажется естественным. Но в контексте брачных систем других видов он выглядит странным до извращенности. Как, когда и главное — почему он сложился? Не подлежит сомнению, что у предков человека было сложное брачное поведение. Оно, как и всякое инстинктивное поведение, никуда не делось, оно существовало во всех обществах, выливаясь в ухаживания и флирт, во внебрачные связи, в платонические романы и обычай «служения даме сердца» у средневековых рыцарей. (Заметим, что в этих крайних проявлениях половое поведение отделилось уже не только от брака как социального института, но и от собственной завершающей фазы — совокупления, став тем самым чисто символическим.) Но какая сила смогла оторвать этот огромный и важнейший сегмент поведения от его естественной области?

И каков был механизм этого отрыва? Как уже говорилось, молодые не вольны в своем брачном выборе практически во всех известных традиционных культурах. Обычно такой универсализм указывает на наличие у этого явления мощных биологических корней: собственно культурные факторы слишком разнообразны, чтобы с такой неотвратимостью приводить к одному и тому же результату. Но современное общество отказалось от такого способа заключения браков, вернув это право самим потенциальным супругам. Можно спорить, стало ли оно от этого счастливее, но сама возможность такого отказа заставляет сомневаться в биологичности этого явления: от врожденных поведенческих программ просто так, под влиянием одного лишь просвещения и духа времени, не откажешься. Не могут нам помочь и самые надежные инструменты эволюционных исследований — сравнительный метод и изучение ископаемых: нормы поведения окаменелостей не оставляют, а у наших ныне здравствующих родичей, как уже говорилось, ничего подобного нет, так что сравнивать не с чем[242].

Между тем вопрос о происхождении и механизмах «родительского права» естественным образом перерастает в более общий: как вообще возникли социальные институты? Эволюционный подход обычно выводит их непосредственно из отношений и взаимодействия особей в сообществах приматов — прежде всего человекообразных. Но все вышесказанное демонстрирует, что этот путь отнюдь не прям и не прост и что даже совершенно универсальные черты человеческого социума могут оказаться несводимыми к своим биологическим корням. Когда и почему человек стал принадлежать роду? Как возникли надындивидуальные нормы поведения — не установленные волей самовластного вожака или сознательным соглашением членов сообщества, но данные всем им как непреложная реальность и переходящие от поколения к поколению? Если их породила не сама человеческая натура — то что?

Этот пример показывает, что даже в тех случаях, когда связь между биологическим и социальным феноменами не вызывает сомнения, прямо вывести второй из первого не всегда удается. Тем более это справедливо для таких явлений, как искусство, религия, политика или обменно-торговые взаимодействия, не имеющие очевидного и бесспорного соответствия в животном мире.

Не сулит быстрых и легких успехов и применение селекционистского подхода к собственной эволюции социальных и культурных феноменов. Да, очень многие формы человеческой жизни демонстрируют явную способность к эволюции, причем некоторые черты этой эволюции (преимущественно дивергентный характер, появление со временем все более сложных форм, вымирание некогда обширных групп, сосуществование продвинутых и архаичных форм и т. д.) очень напоминают эволюцию биологическую. Мы уже говорили об этом в предыдущей главке применительно к языку, но то же самое можно сказать и о многом другом — от религиозных обрядов и социальных институтов до фольклорных текстов и философских систем. Однако применить к этим явлениям изощренный аппарат современного дарвинизма «в лоб» не представляется возможным — по крайней мере до тех пор, пока для культурных феноменов не определены аналоги таких важнейших понятий, как «ген», «генотип», «мутация», «аллель», «приспособление», «вид», «поколение» и т. д. Кроме того, есть основания думать, что далеко не все факторы биологической эволюции имеют аналогии в эволюции культурной — и наоборот. Трудно представить себе, чтобы переход, скажем, от многобожия к единобожию или от абсолютной монархии к парламентской республике происходил на основе случайных, ненаправленных ошибок при воспроизведении этих социальных феноменов в очередном поколении. Или чтобы полностью вымерший, представленный только окаменелостями вид через некоторое время взял и ожил — как это произошло в ХХ веке с языком иврит.

Сказанное, разумеется, не означает, что селекционистский подход не может быть применен к эволюции социальных и культурных явлений. Однако такое применение может оказаться успешным только в том случае, если оно будет «неклассическим», непрямым. Фактически это будет означать создание совершенно новой теории — глубокой, оригинальной, связанной с теорией Дарвина только общим духом. Пока ничего похожего на такую теорию в гуманитарных дисциплинах не видно.

Поведение методом тыка

Вторая масштабная попытка приложить селекционистский подход к гуманитарной сфере была предпринята в ХХ веке в психологии. В 1913 году американский психолог Джон Уотсон провозгласил, что психология должна стать настоящей наукой. А для этого она должна иметь дело только с наблюдаемыми явлениями. Предмет изучения — человека или животное — предлагалось рассматривать как «черный ящик», внутреннее устройство которого выяснить нельзя. Однако можно, подавая ему различные сигналы и регистрируя ответные поведенческие реакции, попытаться найти некие закономерности, связывающие одно с другим.

История величия и падения бихевиоризма (так назвали новое направление; от английского behavior — «поведение») требует отдельного и подробного разговора[243]. Для нас же сейчас важно, что среди теоретических трудностей, с которыми вскоре столкнулось это направление, оказалась и такая: а откуда, собственно, берутся сами реакции? Вот любимая модель бихевиористов — крыса, обучающаяся нажимать на рычаг, чтобы получить еду. Раньше она никаких рычагов не видела, и врожденной реакции на них у нее нет. Из структуры самого стимула тоже ничего не выведешь: тот же рычаг с равным успехом может включать ток на решетчатом полу под ее лапами. Так что же заставляет ее нажать в первый раз?

Последовательно-бихевиористский ответ на этот вопрос дал Бёррес Фредерик Скиннер — классик бихевиоризма; ученый, которого члены Американской психологической ассоциации в 1972 г. поставили на первое место в списке самых выдающихся психологов XX века (второе место занял Зигмунд Фрейд). По Скиннеру формирование поведения представляет собой полный аналог дарвиновской эволюции. Всякий организм постоянно совершает множество беспорядочных простых движений. Некоторые из них приводят к успеху (появляется еда) — такие действия закрепляются и в дальнейшем производятся уже каждый раз при попадании в экспериментальную ситуацию; прочие же выбраковываются. Если условия опыта усложнить (скажем, крысе надо нажать последовательно на два рычага, причем в строго определенном порядке), то соответствующее изменение поведения опять будет формироваться «методом тыка» — но уже на базе ранее усвоенного навыка. И если в эволюции естественный отбор, накапливая и суммируя ничтожные отклонения, создает такие сложные и совершенные структуры, как глаз или птичье крыло, то почему аналогичный процесс в психике не может формировать сложнейшие поведенческие акты? Немного усердия — и любой изощреннейший многоходовый план стратега или гениального шахматиста можно будет представить как последовательность простейших действий, рожденных когда-то механическим перебором и зафиксированных подкреплением.

Увы, и эта «очевидность» оказалась ложной. Работы исследователей других направлений, а также наиболее талантливых и интеллектуально честных бихевиористов (таких, как Харри Харлоу) показали, что поведение невозможно свести к схеме «стимул — реакция — подкрепление». Животное, конечно, постоянно вносит поправки в свое поведение в соответствии с его результатами. Но и эти поправки, и первоначальное поведение никогда не рождаются из случайного перебора бессмысленных движений: они всегда опираются на внутренние представления животного о ситуации, в конечном счете — на врожденные поведенческие акты. И в природных условиях (а не в предельно искусственной среде «ящика Скиннера») они обычно уже изначально более или менее адаптивны.

В главе «Навязчивая идея» мы уже говорили, что развитие некоторых социальных и экономических объектов больше напоминает не дарвиновскую эволюцию, а теоретические схемы Спенсера, Копа и прочих неоламаркистов. Это справедливо и для формирования поведенческих навыков: первичные изменения в этом процессе уже сами по себе приспособительны, дальнейший же отбор лишь отметает не оправдавшие себя варианты, оставляя самые удачные.

Завершая сюжет об отношениях естественного отбора с психологией, нельзя не сказать о том, что другое (и самое, пожалуй, плодотворное) направление науки о поведении — этология — выросло непосредственно из эволюционной зоологии и вся проникнута дарвиновским духом[244]. Долгое время, правда, она ограничивалась изучением животных, не претендуя на описание поведения человека (точнее, гуманитарии-психологи не принимали ее притязаний всерьез). Однако в последние десятилетия этологические методы и концепции все настойчивей проникают на территорию психологии, и словосочетание «этология человека» уже никого не удивляет.

Наконец, сравнительно недавно сформировалось еще одно направление, пытающееся прямо приложить дарвиновские методы к задачам психологии. В конце 1980-х годов группа психологов из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре прямо провозгласила создание эволюционной психологии — научного направления, призванного объяснить устойчивые особенности психической жизни человека через историю его вида.

Правда, у многих ученых методология эволюционной психологии вызывает серьезные вопросы. Разумеется, критики не отрицают того, что основные и наиболее универсальные черты человеческой психики — такой же продукт естественного отбора, как характерные черты его анатомии. Их смущает присущий эволюционной психологии «модульный» подход к человеческой психике: каждое конкретное психическое качество рассматривается как самодостаточный признак, а дальше «под него» выстраиваются более или менее правдоподобные рассуждения о древних условиях жизни, адаптацией к которым мог бы быть данный признак. (При этом явно или неявно предполагается, что каждому такому психическому признаку соответствует некий ген или комплекс генов — эволюционно-психологическая литература изобилует словосочетаниями типа «мутации, повышающие склонность к моногамии» или «гены, обеспечивающие альтруистическое поведение»[245].) Критики такого подхода иронизируют: кабы не было точно известно, что способность читать люди приобрели уже в историческое время, эволюционные психологи непременно нашли бы в африканской саванне эпохи плейстоцена какой-нибудь экологический фактор, приспособлением к которому было бы чтение. И приступили бы к поискам «генов чтения».

Сказанное опять-таки не означает, что селекционистский подход в психологии не имеет перспектив. Однако и здесь его применение если и окажется плодотворным, то не раньше, чем будет создана необходимая методологическая база — позволяющая, в частности, не только выдвигать более или менее правдоподобные версии о действовавших в прошлом факторах отбора и их влиянии на характерные особенности человеческой психики, но и проверять их.

Крупный успех в решении той или иной научной проблемы принято называть словом «прорыв», позаимствованным из военно-стратегической лексики. Думая о грядущих прорывах, нелишне помнить азбучную истину военного искусства: даже талантливо задуманный, но не обеспеченный необходимыми ресурсами и своевременным подтягиванием тылов прорыв не только не достигает намеченной цели, но и создает риск полного разгрома совершающей его группировки. И преемникам самонадеянных полководцев придется в лучшем случае начинать все сначала — в куда менее выгодной позиции и с потерей времени. И хотя в битве за знания ученым не противостоит злонамеренный противник, подобное может случиться и там: преждевременное или чересчур прямолинейное приложение даже весьма перспективной идеи к новому кругу проблем может не только не принести ожидаемых результатов, но и скомпрометировать саму идею. Как мы видели, именно этим закончились первые попытки приложения идеи естественного отбора к психологии и наукам об обществе. Наблюдая сегодня новое триумфальное вступление этой идеи в те же области, мы от души желаем, чтобы оно было более успешным — но не можем не замечать, что оно сплошь и рядом сопровождается теми же ошибками, которые уже однажды привели к полному конфузу.

Условия отбора

Пока в социологии и психологии кипели вышеописанные страсти, идея естественного отбора нашла два чрезвычайно плодотворных приложения — в пределах родной биологии, но вне области эволюции. Первой из этих побед стало решение загадки антител. С тех пор, как в иммунологии появилось само это понятие, ученые искали ответы на два вопроса: каким образом наш организм ухитряется в считаные дни выработать специфические антитела к любой достаточно крупной (свыше 10 000 дальтон) молекуле — в том числе и такой, которая вообще никогда не существовала в природе, а была синтезирована специально для эксперимента? И как при этом антителам удается отличать «свои» макромолекулы и не трогать их?

В конце 1940-х годов австралийский иммунолог Фрэнк Макфарлейн Бернет предложил чисто селекционистское решение обеих проблем. Он постулировал, что в начале индивидуального развития в организме закладывается огромное множество клонов В-лимфоцитов. Каждый клон несет рецепторы (и способен производить антитела) только к одному индивидуальному антигену. Но общее их число так велико, что любая крупная молекула найдет «свой» клон. Разумеется, среди этих клонов поначалу есть и такие, чьи антитела «заточены» под собственные антигены организма. Однако до поры до времени лимфоцит, чьи рецепторы нашли «свой» антиген, немедленно уничтожается. Так что к определенному моменту (предположительно — к выходу организма из яйца или материнского лона во внешнюю среду) в нем не остается лимфоцитов, нацеленных на его собственные ткани. Тут срабатывает какой-то переключатель — и отныне лимфоцит, нашедший «свой» антиген, не только не уничтожается, но наоборот, получает санкцию на бурное размножение и тиражирование своих антител.

Идея Бернета, получившая имя клонально-селекционной теории, на первый взгляд выглядела абсолютным безумием. Однако из нее следовал проверяемый вывод: если ввести в организм во время эмбрионального развития чужой антиген, он не только не вызовет иммунного ответа в этот момент, но и в течение всей дальнейшей жизни будет восприниматься как «свой». В 1953 году предсказанный Бернетом эффект «искусственной иммунной толерантности» обнаружили независимо друг от друга англичанин Питер Медавар и чех Милан Гашек. После этого новая теория быстро стала общепринятой, а преобладавшие прежде так называемые инструкционистские гипотезы (согласно которым антитело всякий раз целенаправленно «лепится» под конфигурацию нового антигена) были списаны в архив.

Правда, отбор лимфоцитарных клонов следует считать скорее искусственным, чем естественным: он происходит не автоматически, его проводит некая целенаправленная контрольная система, в критический момент радикально меняющая критерии отбора. Эффективность этого искусственного отбора обеспечивает искусственный же мутагенез[246]: при созревании В-лимфоцита специальные ферменты в случайном порядке комплектуют гены для легких и тяжелых полипептидных цепочек (тех и других в антителе обычно по две, но однотипные цепочки одинаковы). Это позволяет организму посредством сотни с небольшим генов кодировать миллионы разновидностей антител. Характерно, однако, что даже в таком жизненно важном деле эволюция не придумала ничего лучше, как отбор случайных изменений. Недавно аналогичная система формирования антител была открыта у миног: в ней задействованы совершенно другие гены и белки — и тот же самый принцип отбора случайных сочетаний.

А вот ученые, занимающиеся механизмами канцерогенеза, обнаружили там дарвиновский отбор, что называется, в чистом виде. Когда перерождающаяся клетка выходит из-под контроля организма и приступает к неограниченному размножению, она еще не умеет многого, что ей необходимо для превращения в смертельную опухоль. Но она непрерывно делится, причем контроль точности удвоения ДНК в ней резко ослаблен.

Возникающие клетки становятся все разнообразнее. И начинается классический естественный отбор: преимущество получают те, кто делится быстрее других и эффективней их обращает в свой ресурс окружающие клетки и ткани. Малигнизация — нарастающая злокачественность — опухолевых клеток демонстрирует как могущество механизма отбора, так и его «слепоту», принципиальную неспособность к целеполаганию: ведь чем дальше зайдут по этому пути раковые клетки, тем скорее наступит гибель организма — и их собственная[247].

Заметим, что в обоих случаях речь шла о клетках — системах, способных (хотя бы потенциально) к расширенному самовоспроизведению с неабсолютной точностью. Там, где есть такие системы, всегда возможен естественный отбор. При этом это не обязательно должны быть клетки или вообще что-то имеющее отношение к живому (например, вирусы). Правда, неживые размножающиеся системы нам пока неизвестны, но уже сейчас теоретики нанотехнологий всерьез обсуждают угрозу «серой слизи» — самовоспроизводящихся наноустройств. Если такие устройства когда-либо будут созданы, они тут же подпадут под действие естественного отбора. И рано или поздно эта эволюция породит формы, для которых человечество со всей его материальной культурой будет лишь сырьем. (Есть, правда, основания полагать, что наноразмерное самовоспроизводящееся устройство принципиально невозможно: ему просто не хватит атомов для достаточного уровня сложности.)

А возможно ли все-таки плодотворное применение селекционистского подхода там, где нет ни дискретных особей, ни размножения?

Тут все зависит от того, насколько широко понимать «селекционистский подход». Мы уже видели (см. главу 12), какое плодотворное применение неожиданно нашла в последние годы идея отбора в той области, куда ей вход, казалось бы, был закрыт по определению, — в изучении химической эволюции, предшествовавшей возникновению жизни. А в главе «Эволюция и энтропия» мы узнаем, как теория Дарвина вдохновила его младшего современника, замечательного австрийского физика Людвига Больцмана на создание молекулярно-статистической интерпретации классической термодинамики (и в значительной мере — вообще молекулярной физики). Однако сходство между теориями Дарвина и Больцмана можно усмотреть лишь на самом общем уровне: случайные элементарные микрособытия приводят в конечном счете к неслучайным изменениям макросистем. Можно при желании считать монотонное нарастание энтропии «отбором» (более вероятные состояния вытесняют со временем менее вероятные), но это уже не более чем метафора.

Однако в последние десятилетия получило развитие чисто инженерное направление — генетическое моделирование. Суть его в том, что конструктор не ищет оптимальную форму разрабатываемого изделия — он создает определенный набор возможных конструкций, затем выбирает лучшие из них, вносит в них возмущающие изменения, снова выбирает и т. д. Эта идея предлагалась еще в 50-е — 60-е — но в ту пору такой объем расчетов был невозможен, а провести нужное число натурных экспериментов было тем более немыслимо. Только с развитием возможностей компьютерного моделирования об этом методе вспомнили вновь. Чаще всего он применяется при «конструировании» белков и других сложных молекул (работать с которыми другими методами почти невозможно), но у него уже есть заслуги и в других областях. В 2000-х годах американские инженеры попытались рассчитать оптимальную схему распределения сигналов спутников. Орбиты спутников, созданные методом генетического моделирования, были неожиданно асимметричны, с разношаговыми расстояниями между аппаратами. Однако расчеты показали, что эффективность этого решения на порядок опережала схемы, предложенные конструкторами-людьми.

Аналогичным образом работает метод USPEX, разработанный группой под руководством российского кристаллографа Артема Оганова: программа генерирует случайные модели кристаллических структур заданного состава, оценивает их стабильность при заданных макропараметрах, отбирает наиболее стабильные, вносит в них случайные изменения, снова оценивает — и так до тех пор, пока не получит наиболее устойчивые. Метод оказался весьма продуктивен не только для изучения структуры веществ при сверхвысоких давлениях (в частности, для исследования строения глубоких слоев земных недр — для чего он исходно и был разработан), но и для предсказания структуры еще не полученных материалов. Сегодня он применяется во многих лабораториях по всему миру.

Несмотря на свою «слепоту» (а вернее, благодаря ей), отбор случайных изменений может породить структуры, которые просто не пришли бы в голову разумному существу.

* * *

Подводя итоги, можно сказать, что теория Дарвина (точнее, ее центральная идея — естественный отбор) оказалась довольно плодотворной и за пределами проблемы эволюции жизни — однако отнюдь не «всеобщей теорией всего», универсальным ключом к любым загадкам природы и общества. У всякой содержательной теории есть своя область применимости, у одних теорий она ýже (такие теории мы называем специальными), у других — шире. У теории Дарвина она чрезвычайно широка — но все же далеко не беспредельна.

Но у вопроса о месте этой теории в современной науке есть и другая сторона — насколько хорошо она согласуется с другими, еще более фундаментальными концепциями естествознания? В истории науки не раз бывало так, что положения, важнейшие для одной области науки и считающиеся там бесспорными, в свете представлений, принятых в другой дисциплине, выглядели совершенно невозможными. В подобных случаях всегда бывает трудно заранее сказать, в чью пользу разрешится такой спор. В 1860-х годах виднейший британский физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) на основании всех знаний, накопленных к тому времени физикой, рассчитал, что возраст Солнца и Земли никак не может превышать 100 миллионов лет, а скорее всего, лежит в интервале 20–40 миллионов. Биологи и геологи оспорили выводы Кельвина, но не смогли ни указать на ошибку в его расчетах, ни противопоставить им собственные — в ту пору в геологии и палеонтологии вообще не было методов определения абсолютного возраста пород или ископаемых (в то время как Кельвин применил для оценки возраста Солнечной системы три независимых метода). Однако правы в итоге оказались именно представители «неточных» наук, а безупречные построения сэра Уильяма рухнули одно за другим еще при его жизни под ударами непредвиденных открытий.

Спор Кельвина с натуралистами имел прямое отношение к эволюционизму: исходя из своей оценки возраста Солнца и Земли, сэр Уильям утверждал, что этого времени слишком мало для эволюции «по Дарвину». И хотя аргументы Кельвина в конце концов были полностью опровергнуты, это была не последняя попытка найти противоречия между дарвиновской моделью эволюции и фундаментальной физикой. Опровержение дарвинизма часто искали в термодинамике, но едва ли не еще чаще оппоненты пытаются доказать невозможность дарвиновского механизма при помощи вероятностных расчетов. К этим расчетам прибегают авторы разных специальностей и квалификации, но среди них попадаются и физики, в том числе выдающиеся — и в глазах широкой публики это придает подобным рассуждениям ореол научных аргументов.

В следующей главе мы рассмотрим наиболее популярные из таких опровержений (заодно используя их как повод для рассказа о некоторых неочевидных сторонах самой эволюционной теории). И начнем как раз с аргумента, связанного с именем одного из самых блестящих и самых упрямых физиков ХХ века.

Глава 17. Дарвинизм, вероятность и термодинамика

Одним из самых известных «внешних» критиков дарвинизма был знаменитый английский физик (и по совместительству писатель-фантаст) сэр Фредерик Хойл. Именно ему принадлежит сравнение, вот уже несколько десятилетий кочующее из одной дискуссии в другую: случайная самосборка даже самых простых биологических структур на много порядков менее вероятна, чем то, что в прошедшем над авиасвалкой торнадо сам собой соберется готовый к полету «Боинг».

Заметим, что Фред Хойл вообще любил оспаривать хорошо обоснованные теории, отнюдь не ограничиваясь при этом строго научными аргументами. Именно ему принадлежит термин Big Bang (на русский его обычно переводят как «Большой взрыв», хотя буквально он означает что-то вроде «Большой бабах») — так Хойл окрестил разработанную Георгием Гамовым модель образования нашей Вселенной, надеясь такой ироничной кличкой подорвать популярность этой теории, конкурировавшей в то время с его собственной. Однако его остроумие не помогло: теория Большого взрыва стала основой современной космогонии, и мало кто помнит, что это название было дано ей в насмешку ее противником. Хойл же до конца жизни упрямо отстаивал собственную модель стационарной Вселенной — довольно стройную, но все больше и больше расходящуюся со вновь открываемыми фактами. В середине 1980-х годов Хойл и его сотрудник и соавтор Чандра Викрамасингхе объявили, что хранящийся в Британском музее знаменитый отпечаток археоптерикса, изображение которого приводится едва ли не в каждой книге об эволюции и палеонтологии, — подделка: на отпечаток юрской рептилии были, дескать, каким-то образом нанесены оттиски перьев современной курицы. Дело дошло до очной дискуссии Хойла и его группы с палеонтологами, передававшейся «Би-Би-Си», — но вскоре выяснилось, что «версия» Хойла не имеет под собой никаких оснований и прямо опровергается целым рядом особенностей тонкой структуры окаменелости. Сэр Фредерик известен также версией о внеземном происхождении вируса «испанки» (пандемического гриппа 1918–1919 гг.), поддержкой гипотезы абиогенного происхождения нефти и другими экстравагантными утверждениями. Однако они — включая даже его вполне оригинальную и хорошо проработанную космологическую модель и борьбу против теории Большого взрыва — гораздо менее известны, чем его нападки на дарвинизм.

Почему же маститому астрофизику казалось столь невероятным возникновение биологических структур по Дарвину? И почему из всех выдвинутых им еретических идей именно эта получила такую известность и привлекает людей самых разных профессий и интересов?

О невероятности всего сущего

Суть возражений Хойла и его сознательных или бессознательных последователей выглядит примерно так. Представим себе самый маленький белок — допустим, состоящий всего из сотни аминокислот (молекулы меньшего размера вряд ли имеют право называться белком[248]). Начинаться он может с любой из 20 аминокислот. Второй тоже может быть любая аминокислота. Значит, разных молекул из двух аминокислот может быть 20×20=400. Из трех — 8 тысяч, из четырех — 160 тысяч. А из ста — 20^100, двадцать в сотой степени. Если записать это число (точнее, самое близкое к нему круглое число) в привычной нам десятичной форме, это будет выглядеть как единица со ста тридцатью нулями.

Дальше «антидарвинисты от комбинаторики» рассуждают так: вероятность случайного возникновения конкретной аминокислотной последовательности (или кодирующей ее последовательности нуклеотидов) можно представить как единицу, деленную на это астрономическое число. Это, конечно, относится к единичному химическому событию. Но даже если все подходящие атомы во Вселенной соберутся в нуклеотиды и аминокислоты и все время с момента Большого взрыва будут непрерывно и с максимально возможной скоростью пробовать все возможные сочетания — возникновение именно такой цепочки аминокислот все равно останется практически невероятным: слишком уж велик знаменатель. А ведь это только один белок, причем самый маленький. Любая «молекулярная машина» — ну хоть та же рибосома, на которой синтезируется наш гипотетический белок, — это десятки разных белков. В самой простенькой клетке их около тысячи, в продвинутом многоклеточном организме — десятки тысяч плюс изощренная система регуляции, обеспечивающая синтез каждого белка строго в нужное время в нужном месте. Стоит лишь вспомнить об этом, говорят последователи Хойла, — и станет ясна вся абсурдность предположения, что все это могло возникнуть в результате цепочки случайных событий.

Все это звучит настолько убедительно (особенно когда это излагает маститый ученый, пользующийся заслуженным авторитетом в научном мире), что даже профессиональные биологи, столкнувшись с такими рассуждениями, часто теряются и не знают, что возразить. На самом деле этот «неопровержимый аргумент» уязвим по крайней мере с двух точек зрения.

Во-первых, с таким же успехом можно доказать столь же бесспорную невероятность появления на свет любого конкретного человека — ну хотя бы вас, уважаемый читатель. В самом деле, ваши отец и мать могли не встретиться, не понравиться друг другу, не пожениться и т. д. И даже если бы все шло так, как шло, в день вашего зачатия с вероятностью 50 % мог возникнуть эмбрион другого пола, нежели вы, — который, уж конечно, развился бы совсем в другую личность. Мало того — все те же возможности были и у родителей ваших родителей. И у их родителей — тоже. Перемножаем все эти вероятности хотя бы за пять-шесть последних поколений — и ваше появление на свет становится чудом, неоспоримым доказательством вмешательства высшей силы либо действия неведомых нам законов природы. Но точно такое же рассуждение можно выстроить для любого из окружающих вас людей и вообще для любого человека на Земле. Получается, что все мы — живые опровержения теории вероятностей? Во всяком случае, именно такой вывод из аналогичных рассуждений сделал профессор Цезарь Коуска — придуманный Станиславом Лемом автор книги De impossibilitate vitae, то есть «О невозможности жизни».

Разумеется, любой образованный человек без труда разрешит этот парадокс. Если, скажем, у нас есть генератор случайных шестизначных чисел, то вероятность того, что при конкретном испытании выпадет некое определенное число — ну, скажем, 123 321, — одна миллионная. Но ведь какое-то число выпадет обязательно! Точно так же рождение каждого из нас — результат стечения почти невероятных обстоятельств, но сложись они иначе — на свете просто жили бы какие-то другие люди, порожденные другими цепочками столь же маловероятных совпадений.

То же самое касается и состава наших белков. Ни известные сегодня факты, ни какие-либо теоретические соображения не дают оснований думать, что тот или иной наш белок или даже вся их совокупность (протеом) — единственно допустимый вариант, что эволюция перепробовала все теоретически возможные сочетания аминокислот. Скорее наоборот: в 2011 году профессор Принстонского университета Майкл Хечт и его сотрудники сочинили несколько десятков аминокислотных последовательностей, не похожих ни на какие известные сегодня белки, но способных катализировать некоторые жизненно важные реакции в клетке. Принстонские химики синтезировали гены, кодирующие эти небывалые белки, вставили их в бактериальные клетки (из которых были удалены гены ферментов, «штатно» катализирующих те же реакции) — и в четырех случаях «протезные» ферменты смогли обеспечить клеткам нормальное существование. В свете этого факта любые расчеты вероятности появления именно таких, а не других последовательностей аминокислот ценны разве что как упражнения в работе с калькулятором.

Но еще удивительней — и интересней для анализа — другой порок подобных рассуждений. В них неизменно начисто отсутствует естественный отбор — тот самый фактор, эволюционное значение которого должны опровергнуть (или хотя бы ограничить) эти построения!

Вернитесь на несколько абзацев назад и перечитайте все рассуждения о гипотетической цепочке из ста аминокислот: где в них хоть раз упоминается какой-то отбор? Конечно, читатели могут заподозрить, что я в своем поневоле кратком пересказе сочинений оппонентов нечаянно или намеренно опустил все, что они говорят про отбор. Вынужден, однако, разочаровать читателей: опускать было нечего. Во всех сочинениях такого рода отбор вообще не обсуждается — молчаливо предполагается, что он вступает в действие уже после того, как в результате чистой случайности возникнет белок определенного размера.

Но стоит проговорить вслух это молчаливое предположение — и станет ясно, что дело тут не в расчете вероятностей, не в аминокислотах и не в белках. По сути дела, перед нами слегка подновленная и перенесенная на другое поле версия того возражения, на которое приходилось отвечать еще Дарвину в прижизненных переизданиях «Происхождения видов». Его можно сформулировать так: да, мы понимаем, что животное, обладающее, допустим, глазами, оказывается в более выгодном положении по сравнению со своими слепыми сородичами, но не мог же такой сложный и совершенный орган, как глаз, возникнуть в результате случайных изменений!

В основе этого рассуждения лежит специфическое представление об эволюции, согласно которому та или иная структура сначала каким-то образом возникает (в готовом виде или, по крайней мере, в основных чертах), а уж только затем подвергается действию естественного отбора, оценивающего ее полезность. Именно такое представление многие выносят из школьного курса эволюции и из популярных книжек. Тем более что и там, и там эволюционные процессы чаще всего иллюстрируются примерами приспособления у бактерий — а у них подавляющее большинство изученных сегодня генетических адаптаций и в самом деле происходит «в одну мутацию»[249] — как мы это видели в главе «Август Вейсман против векового опыта человечества», когда рассматривали опыт Дельбрюка и Лурии. Однако применительно к формированию любой более-менее сложной структуры — будь то глаз, крыло или совершенно новый белок — подобное объяснение напоминает логику старого анекдота: «когда мы в пустой бассейн прыгать научимся, нам туда воды нальют».

На самом деле сложные структуры почти всегда возникают в эволюции не как гениальное изобретение, а скорее как длинная цепочка мелких «рацпредложений», каждое из которых лишь немножко улучшает общий результат. При этом по ходу дела часто выясняется, что структура, служившая для некоторой цели и совершенствовавшаяся для наилучшего соответствия ей, начиная с некоторого момента может быть использована для чего-то совсем другого. «Генератор» электрического угря или ската развивался из видоизмененной мышечной ткани как орган электрического чувства, своего рода активный электролокатор (такой орган и сейчас есть у многих видов вполне мирных рыб — например, у нильского сомика мормируса). Чувствительность такого органа тем выше, чем выше его мощность. Однако в какой-то момент мощность «батареи» у некоторых рыб оказалась настолько велика, что ее стало можно применять как оружие — и с этого момента она начала совершенствоваться уже в этом качестве. Мощный и острый хоботок сформировался у бабочки калиптры для того, чтобы прокалывать кожицу спелых плодов (калиптры и раньше лакомились соком лопнувших плодов — понятно, что при таком питании особи, которым не нужно ждать, пока слива или вишня лопнет, получают преимущество). Но на определенном этапе бабочки вдруг обнаружили, что кровь млекопитающих ничуть не менее питательна, чем фруктовый сок, а их оружие успешно прокалывает не только кожицу, но и кожу. В результате один вид этого рода уже превратился в заправского кровососа, другой находится в самом начале этого пути — кровь пьют пока только отдельные особи и только эпизодически. Кисть обезьяны сформирована необходимостью быстро и прочно захватывать ветки самой разной толщины — но позднее оказалось, что именно такая конечность лучше любой другой подходит для манипулирования предметами и орудийной деятельности. Такие сюжеты повторялись в эволюции столь часто, что видный немецкий эволюционист XIX века Антон Дорн обобщил их под названием «принципа смены функций».

Современные исследования показывают, что в мире молекул этот феномен встречается едва ли не чаще, чем на уровне макроскопических структур и органов. Например, у некоторых беспозвоночных есть дыхательный пигмент гемоцианин. Делает он то же самое, что в нашем организме делает гемоглобин, — при помощи «встроенного» атома металла (только не железа, а меди) связывает кислород там, где его много, и отдает там, где его мало. Анализ его аминокислотной последовательности показал, что этот пигмент происходит от фермента тирозиназы — весьма древнего и имеющегося практически у всех в животных, в том числе и у нас. Тирозиназа тоже возится с кислородом, используя в качестве инструмента атом меди. Но она не просто связывает на время кислород, а катализирует его присоединение к аминокислоте тирозину, превращая ее тем самым в диоксифенилаланин (ДОФА) — полуфабрикат для производства ряда нейромедиаторов и других сигнальных веществ.

О подобных сюжетах можно написать много томов, но это увело бы нас слишком далеко от нашей главной темы. Поэтому вернемся к ней, ограничившись общим выводом: практически во всех случаях, когда эволюционную историю той или иной структуры (будь то белковая молекула, комплекс из нескольких десятков разных белков или такой сложный орган, как головной мозг) удавалось проследить, оказывалось, что эта структура — результат постепенного усложнения, дифференциации, изменения функций и т. д. какого-то предшествующего образования — возможно, несколько менее сложного и совершенного, но непременно полезного. Как в старом советском анекдоте про кладовщика, объясняющего компетентным органам, как он при своей скромной зарплате ухитрился приобрести самый дорогой из открыто продающихся автомобилей: «„Волгу“ я купил, продав „Жигули“ и добавив немного сбережений.

„Жигули“ я купил, продав „Москвич“ и добавив немного сбережений. „Москвич“ я купил, продав „Запорожец“ и добавив немного сбережений… А за „Запорожец“ я свое уже отсидел!»

Откуда у героя анекдота мог взяться «Запорожец», мы поговорим в главе «Откуда берутся новые гены?». А пока сформулируем вывод: схема «сначала признак возникает, а потом уже его оценивает естественный отбор» принципиально неверна для сколько-нибудь сложных признаков — именно отбор и создает такие признаки, они возникают только в ходе отбора и никогда бы не возникли за счет одних только случайных изменений и их комбинаций[250]. Это и есть та самая «творческая роль естественного отбора», о которой мы говорили в главе «Кто автор „Давида“?».

Миллиард обезьян, или Конкретный ответ

на сакраментальный вопрос

Казалось бы, после этого разговор о том, что дарвинизм якобы сводит всю эволюцию к случайности, просто нелеп. И, однако же, критики теории естественного отбора поколение за поколением азартно ломятся в открытую дверь, увлеченно доказывая очевидное — невозможность возникновения биологических структур путем случайной самосборки — и с завидным упорством игнорируя вопрос о естественном отборе.

Примерно с таким же успехом можно утверждать, что на смотровой площадке Исаакиевского собора никогда не ступала нога человека, ибо никакой человек не в силах запрыгнуть на такую высоту, — старательно отводя глаза от ведущей туда лестницы.

Впрочем, когда иные опровергатели Дарвина пытаются учесть в своих рассуждениях естественный отбор, конфуз получается еще оглушительнее.

«Вот мы видим нечто сложное и совершенное: розу например или 130й сонет Шекспира. <…> Эволюционист считает что множество случайных изменений плюс естественный отбор создали первое, так же они могут верить, что сто миллиардов обезьян стуча случайным образом по клавишам однажды напечатают второе. А чтоб включить сюда естетсвенный отбор нужно давать обезьянам бана каждый раз, когда она напечатает что-нибудь в рифму», — пишет современный блогер, явно любуясь своим свободомыслием (орфография и синтаксис оригинала сохранены).

Каким образом можно «дать банан» мутагенезу (то есть случайным изменениям молекул ДНК), который в этом рассуждении олицетворяют «сто миллиардов обезьян», — ведомо только его автору. Зато ему, видимо, неизвестно другое: к тому времени, когда он писал эти иронические строки, событие, невозможность которого он считал столь очевидной, уже произошло. Для этого не понадобились ни «сто миллиардов обезьян»[251], ни неограниченно долгое время. Генератор случайных букв в сочетании со специальной программой, разработанной американцем Джесси Андерсоном, справился с этим за 33 дня. И первым его продуктом стало именно произведение Шекспира — правда, не 130-й сонет, а поэма «Жалоба влюбленной». «Виртуальная обезьяна» Андерсона выдавала случайные последовательности латинских букв, а программа, имитировавшая действие естественного отбора, сохраняла те сочетания букв, которые встречаются в произведениях Эйвонского барда (в памяти программы имелась не только «Жалоба влюбленной», но и еще 38 шекспировских текстов, и сочетание букв сохранялось, если соответствовало хотя бы одному из них; просто полный текст «Жалобы влюбленной» возник первым). Отобранные последовательности букв срастались в строки и строфы («правильные» соединения сохранялись, «неправильные» — снова разделялись на исходные части), и всего за месяц случайный набор букв сложился в творение гения.

Правда, «шекспиримент» Андерсона трудно считать точной аналогией дарвиновской эволюции: отбор последовательностей букв в нем велся на соответствие заранее заданному тексту — а для этого необходимо, чтобы такой текст уже в каком-то виде существовал. Понятно, что естественный отбор не «держит в голове» никакого идеального генома, к которому он стремится привести геном эволюционирующего вида[252], — он просто сохраняет и размножает все, что в данных конкретных обстоятельствах позволяет обладателю данного отличия размножаться успешнее, чем носители иных вариантов. Но нас в данном случае интересует не корректность «шекспиримента» как модели естественной эволюции и даже не то, можно ли создать модели более корректные. Нам важно было показать, что введение в модель отбора сразу же делает все рассуждения насчет «статистической невозможности» того или иного маловероятного события попросту не относящимися к делу.

С другой стороны, если бы можно было указать какие-то объективные признаки, отличающие более талантливый текст от менее талантливого, написать программу, генерирующую оригинальные поэтические шедевры, не составило бы труда. В 2012 году группа английских и японских исследователей во главе с молекулярным генетиком Робертом Мак-Каллумом из лондонского Имперского колледжа сделала нечто подобное применительно к музыке: «популяция» восьмисекундных звуковых последовательностей предъявлялась слушателям, которые должны были оценить каждую «мелодию». Всякий раз после оценки худшая (набравшая наиболее низкие рейтинги) половина последовательностей «умирала», а лучшая вступала в «скрещивание» — «мелодии» попарно обменивались своими элементами. Получившееся «потомство» вновь предъявлялось слушателям для оценки. В течение 400–600 поколений «дарвиновские напевы» (так назвали экспериментаторы свои эволюционирующие «мелодии») стали значительно благозвучнее — как по мнению слушателей, так и по объективным показателям (ритмичности и гармоничности). Правда, после этого прогресс прекратился, но это и понятно: в эксперименте не были предусмотрены мутации, эволюция могла выбирать только разные сочетания одного и того же числа одних и тех же элементов. Нам же в этой истории важно, что отбор не на соответствие какому-либо образцу, а на сугубо функциональные качества (приятность для уха слушателя) также ведет к появлению смысла в исходно бессмысленных последовательностях.

Откуда берутся новые гены?

Внимательный читатель вправе спросить: если эволюция практически всегда идет путем изменения, усложнения и увеличения разнообразия уже существующих структур, то откуда же берутся «заготовки» для этого процесса — исходные структуры? Допустим, из одной и той же исходной белковой молекулы можно сделать и фермент, и рецептор к сигнальному веществу, и дыхательный пигмент, и ионный канал в клеточной мембране, и много еще чего полезного — но откуда взялся сам исходный белок? С другой стороны, когда изменившийся белок начинает выполнять новую функцию — что же случается с его прежней функцией, кто же ее дальше будет выполнять?

Вопросы вполне законные и весьма интересные. О том, как вообще могло возникнуть сотрудничество нуклеиновых кислот с белками и чем мог быть полезен когда-то цепочке нуклеотидов белок произвольного состава, мы уже говорили в главе 12. Разберемся теперь с тем, что же случается с прежней функцией белка, когда он осваивает новую.

Теоретически ответ на этот вопрос предложил еще в 1970 году японский генетик Сусуму Оно. Он предположил, что первым шагом к появлению нового белка является специфическая мутация — удвоение какого-нибудь уже имеющегося гена (такие мутации — они называются дупликациями, или амплификациями, — действительно известны во всех группах организмов; бактерии даже умеют целенаправленно амплифицировать гены). Если это активно работающий ген, то весьма вероятно, что появление его дополнительной копии выгодно организму — и следовательно, будет подхвачено естественным отбором. Но даже если это удвоение не приносит особой пользы, оно имеет шанс распространиться в популяции или даже зафиксироваться в качестве видовой нормы как всякая нейтральная мутация (см. главу 7). Разумеется, бывают случаи, когда присутствие «лишней» копии вредно организму, но тогда ничего особо интересного не произойдет: либо удвоение будет быстро отсечено естественным отбором, либо одна из копий будет инактивирована и со временем превратится в псевдоген. А вот если оно так или иначе, через отбор или через случайный дрейф, закрепится в геноме, это создаст предпосылки для дальнейшей эволюции: ведь теперь если один из генов-близнецов мутирует, второй обеспечит выполнение прежней функции. И если какая-то из мутаций позволит измененному белку выполнять новую функцию, это опять-таки будет подхвачено отбором. Разумеется, поначалу такой «сменивший профессию» белок будет малоэффективен в своей новой роли — но уж что-что, а совершенствовать уже имеющуюся функцию отбор умеет прекрасно.

Вернемся к превращению тирозиназы в гемоцианин (см. выше). У моллюсков, использующих гемоцианин, тирозиназа тоже есть. Вероятно, у каких-то их предков в геноме появилась «лишняя» копия гена этого фермента, а затем в одной из копий произошла мутация. Получившийся мутантный белок уже не мог катализировать окисление тирозина, но по-прежнему мог легко присоединять и отдавать кислород. В итоге он «нашел себе работу» в организме уже в качестве дыхательного пигмента — переносчика кислорода.

Схема Оно выглядела весьма правдоподобной, но оставалась сугубо умозрительной до тех пор, пока расшифровка и сопоставление нуклеотидных и аминокислотных последовательностей не стали рутинным делом. По мере роста баз данных по геномам, генам и белкам примеры, иллюстрирующие теорию Оно, стали появляться в таком количестве, что эволюционная история генов превратилась в большой самостоятельный раздел молекулярной филогенетики. Появилась возможность даже оценить количественно вероятность различных сценариев развития взаимоотношений генов-близнецов.

В 2013 году генетики из Калифорнийского университета в Беркли проследили судьбу сотен таких пар генов у двух видов мушек-дрозофил. Разработанная ими изощренная методика позволяла выделить и отличить друг от друга четыре варианта эволюции: консервацию (обе копии гена продолжают выполнять исходную функцию), неофункционализацию (одна копия занимается своим прежним делом, а другая нашла себе совершенно новое занятие), субфункционализацию (копии разделили свою прежнюю функцию между собой и теперь могут обеспечить ее только совместной работой — скажем, обе они продолжают кодировать рецепторы к определенному гормону, но теперь в одних тканях работает одна версия некогда единого гена, а в других — другая) и специализацию (комбинацию двух предыдущих вариантов — копии разделили между собой исходную функцию и вдобавок каждая из них нашла себе еще дополнительную нагрузку). Среди более чем 280 пар генов, изученных калифорнийскими учеными, 53 пошли по пути консервации, 183 — неофункционализации (причем примерно в 90 % случаев прежнюю функцию сохранял «материнский» экземпляр гена, а новую приобретал «дочерний»[253]), 42 — специализации, а субфункционализации — всего 3 (да и то авторы не уверены, что правильно определили отношения между генами в этих случаях). Тонкие эволюционные выводы, которые делают авторы из своих результатов, нам сейчас неважны. Главное — как мы видим, если ген удвоился, и обе его копии остаются рабочими, то скорее всего — примерно в четырех случаях из пяти — продукт хотя бы одной из них в скором будущем приобретет новые полезные функции. И у организма появится новый белок.

Вообще говоря, подобный способ эволюции — когда сначала возникает некоторое число одинаковых частей или органов, а затем они постепенно специализируются, становясь совершенно непохожими друг на друга и на исходную структуру — известен эволюционистам еще с классических времен. Достаточно вспомнить хотя бы эволюцию членистоногих или все те разнообразные структуры (цветы, корневища, клубни, луковицы, усики и т. д.), которые «сделали» себе растения из побега — ветки с листьями. Но частота применения этого эволюционного приема на макроуровне не идет ни в какое сравнение с его популярностью в эволюции генов и белков. Амплификация генов с последующей сменой или разделением функций — вероятно, самый частый способ приобретения новых белков.

Удваиваться (а также учетверяться и т. д.) могут не только отдельные гены, но и весь геном целиком. Еще в 1892 году русский ботаник-цитолог Иван Герасимов смог получить клетки с удвоенным (по сравнению с обычным) числом хромосом. Правда, объектом ему служила нитчатая водоросль спирогира, клетки которой в норме содержат одинарный набор хромосом. Однако вскоре после этого в природе было обнаружено довольно много видов (в основном растений), в клетках которых обнаруживались четыре, шесть, восемь и т. д. хромосомных наборов. Такие организмы, как мы уже знаем, стали называть полиплоидными. Особенно много полиплоидов оказалось среди культурных растений, в том числе важнейших и древнейших. Пшеница, ячмень, кукуруза, картофель, подсолнечник — все это полиплоиды. Наши предки, отбирая их для разведения, этого, конечно, не знали, но ориентировались на их внешние признаки: по сравнению с обычными (диплоидными) родственниками полиплоиды часто отличаются более крупными размерами, устойчивостью к неблагоприятным условиям, урожайностью и вообще жизненной силой. Кроме того, растения-полиплоиды часто оказываются способными преодолеть межвидовые и даже межродовые барьеры — как мы это уже видели в главе 12, когда говорили о происхождении культурной сливы и мягкой пшеницы. (Кстати, другая широко распространенная разновидность пшеницы — твердая пшеница Triticum durum — тоже представляет собой межродовой гибрид-аллополиплоид, но «всего» двух видов диких злаков.) Дальнейшие исследования показали, что полиплоидность — не редкость и среди диких растений. Видимо, во многих случаях она дает растениям конкурентные преимущества.

После появления теории Оно эволюционное значение полиплоидии представлялось очевидным. Коль скоро полиплоидность увеличивает возможности организма, она должна поддерживаться естественным отбором. А дальше «лишние» экземпляры генов становятся полем самых смелых эволюционных экспериментов. Обладая ими, можно допускать мутации в жизненно важных генах, накапливать и комбинировать разные мутации (каждая из которых по отдельности вредна, но сочетание их может оказаться полезным) и т. д. Словом, именно от полиплоидов следует ожидать быстрой и успешной эволюции.

Правда, проверить эту идею было нелегко: экспериментировать с эволюцией почти невозможно, а у окаменелостей хромосомы не посчитаешь. Однако косвенно ее подтверждало широкое распространение полиплоидности в природе, особенно среди растений. Около трети видов ныне живущих высших растений полиплоидны — и это лишь те виды, что умножили свой геном относительно недавно, уже после возникновения рода, в который они входят. (Более древние полиплоидии постепенно «смазываются» — именно потому, что по мере эволюции в исходно одинаковых генах и хромосомах накапливаются различия. Часть же генов — «лишние» копии, ненужные для выполнения прежней функции и не успевшие приобрести новую, — превращаются в псевдогены, а то и вовсе теряются. В результате исходно одинаковые экземпляры генома становятся все более непохожими друг на друга. Сусуму Оно, предсказавший это явление, назвал его вторичной диплоидизацией.)

Но в 2011 году группа американских и канадских биологов решила взглянуть на проблему эволюционной роли полиплоидности попристальнее. Методами молекулярной филогенетики они реконструировали эволюцию внутри 63 родов растений (49 цветковых и 14 папоротников). Для каждого рода были выстроены развесистые генеалогические деревья, концевые веточки которых представляли современные виды — часть которых, естественно, была полиплоидами. Посмотрев на них, исследователи увидели, что полиплоидность почти всегда возникает на последней развилке. Если не предполагать, что именно в геологически недавние времена на все группы наземных растений обрушилась эпидемия полиплоидности, то полученный результат мог возникнуть по двум причинам: либо полиплоидные виды имеют гораздо бóльшую вероятность вымирания, чем диплоидные, либо они менее склонны к дальнейшему видообразованию. Изощренные методы статистической обработки показали, что верно и то, и другое. Получалось, что полиплоиды возникают довольно часто, но существуют обычно недолго и оставляют мало эволюционных потомков.

Возможно, так происходит потому, что полиплоидность, возникая у единичного организма, сразу же ставит генетический барьер между ним и его сородичами: гибриды полиплоидных и обычных форм почти всегда бесплодны. Для растений это не фатально: они обычно способны к вегетативному размножению, а когда потомки полиплоида образуют хоть небольшую, но популяцию, они смогут скрещиваться друг с другом. Но генетическое разнообразие в такой популяции окажется резко сниженным: ведь в индивидуальном геноме не может быть больше двух вариантов (аллелей) одного гена. И то, что этот геном удвоился, утроился или учетверился, поначалу ничего не меняет. В то время как исходная диплоидная форма представлена множеством особей — у каждой из которых тоже не больше двух аллелей, но у всех вместе их могут насчитываться многие десятки. Получается, что за ощутимый выигрыш на старте полиплоидные формы платят сокращением возможностей маневра в ходе дальнейшей эволюции — и в конечном счете часто проигрывают.

Часто — но не всегда. За четыре месяца до вышеизложенной работы вышла в свет статья ученых из университетов Пенсильвании, Джорджии и Флориды. Предметом ее стали те самые давние, стертые последующей диплоидизацией случаи умножения генетического материала. Авторам работы удалось выявить как минимум два таких события, время одного из которых хорошо совпадает с предполагаемым временем существования общего предка всех семенных (цветковых и хвойных) растений, а другого — со временем существования общего предка всех цветковых.

Если это так, то можно предположить, что в эволюционных стратегиях умножение генома подобно ставке на «зеро». Которая, как известно, почти всегда проигрывает, но уж если выигрывает, то сразу очень много.

В эволюции животных (особенно тех, которые неспособны к бесполому размножению) полиплоидия, по понятным причинам, возникает намного реже, чем у растений, однако тоже не является чем-то абсолютно невероятным. В частности, в последние полтора-два десятилетия считается доказанной гипотеза, высказанная еще Оно: удвоение генома произошло в ранней истории позвоночных и, вероятно, именно это событие отделило их от прочих хордовых — ланцетников и оболочников. Причем есть основания думать, что вскоре после этого геном некоего раннего позвоночного еще раз удвоился — и именно существо с восемью наборами хромосом стало предком рыб и четвероногих, в то время как его бедные родственники, располагавшие «всего лишь» четырьмя экземплярами генома, ныне оказались представлены бесчелюстными — миногами и миксинами. Порождали ли умножения генома у животных первоначально успешные, но эволюционно эфемерные группы, как у растений, — неизвестно (хотя этой гипотезе ничто не противоречит). Кроме позвоночных, случившееся когда-то в древности удвоение генома доказано для бделлоидных коловраток — единственных животных, отказавшихся от полового процесса в какой-либо форме (доказательств, что это обусловлено именно их полиплоидностью, нет, но как-то с трудом верится, что эти две их особенности никак не связаны). Несколько лет назад появились основания думать, что удвоение генома (а возможно — и два последовательных удвоения) пережили мечехвосты — древняя и весьма своеобразная группа членистоногих. Но в отличие от позвоночных для мечехвостов умножение генетического материала не стало базой для долгой прогрессивной эволюции, бурного образования разнообразных форм и освоения множества новых сред и экологических ниш. Сегодня в мире существуют всего четыре вида этих существ, весьма сходные между собой по внешнему облику, строению и экологии. Ископаемых видов мечехвостов гораздо больше, но и они не отличались заметным морфологическим разнообразием — хотя эта группа известна как минимум с позднего ордовика. В то же время и записывать в эволюционные неудачники животных, сумевших просуществовать более 440 миллионов лет, не меняя сколько-нибудь существенно своего строения, тоже как-то язык не поворачивается. Впрочем, похоже, что «эволюционное долголетие» мечехвостов никак не связано с удвоением их генома: по данным «молекулярных часов» это удвоение случилось около 150 миллионов лет назад. Однако на самих мечехвостах, существовавших к тому моменту уже около 300 миллионов лет, это словно бы вообще не отразилось: верхнеюрские мечехвосты (предположительно уже пережившие удвоение генома) отличаются от нижнеюрских разве что несколько более эффективной конструкцией последней пары ног.

Таким образом, если в эволюции растений роль полиплоидии явно противоречива, то о ее роли в эволюции животных вообще не удается сделать сколько-нибудь определенных выводов. Твердо можно сказать только, что это явление встречается в эволюции самых разных групп эукариот (хотя и с весьма разной частотой), а значит, вносит некоторый вклад в создание новых генов.

А если удвоился не один ген и не весь геном, а, скажем, одна хромосома?

На первый взгляд, если и удвоение отдельного гена, и удвоение всего генома открывает перед организмом дополнительные эволюционные возможности (хотя и неравноценные как по масштабу возможных последствий, так и по их вероятности), то и удвоение хромосомы — заметной части генома, несущей большое число генов, — должно давать сходный эффект. Однако найти примеры эволюционных событий, связанных (хотя бы предположительно) с удвоением отдельной хромосомы, не удалось. И в общем-то понятно, почему. У организмов с регулярным половым процессом удвоение одной из хромосом неизбежно нарушит процесс мейоза — созревания половых клеток. Как известно, в ходе этого процесса гомологичные (то есть парные) хромосомы вступают в контакт друг с другом и обмениваются участками. Но если в одной такой «паре» окажутся не две, а сразу три хромосомы, нормально обменяться участками и разойтись не удастся не только им, но, скорее всего, и всем остальным.

Впрочем, нарушения мейоза — не самое неприятное из того, с чем столкнется организм, получивший в подарок лишнюю хромосому. Если это — млекопитающее, то ему вряд ли удастся дожить даже до рождения. Как мы видели в главе 13, именно гены регулируют эмбриональное развитие организма, в котором очень многое зависит от соотношения концентраций разных сигнальных веществ в той или иной точке зародыша. Количество этих веществ определяется в конечном счете активностью генов, и если какие-то из них удвоятся, а другие останутся в прежнем числе, это наверняка внесет грубые искажения в развитие зародыша.

В регуляции развития участвуют далеко не все гены. Кроме того, программа развития эмбрионов, как мы помним, обладает некоторой защитой от возмущающих воздействий. Поэтому удвоение отдельного гена обычно не приводит к таким последствиям. Но когда удваивается целая хромосома, содержащая множество (скажем, у человека в среднем — около тысячи) генов, нарушения практически неизбежны. Отсюда и результат: из человеческих эмбрионов, имеющих лишний экземпляр какой-либо неполовой хромосомы, более-менее жизнеспособны только те, у кого лишняя хромосома образовалась в 21-й паре. Три экземпляра хромосомы № 21 обеспечивают своим обладателям синдром Дауна — одно из самых известных и распространенных генетических заболеваний. Больные синдромом Дауна отличаются множеством нарушений развития, они бесплодны и живут недолго — но все-таки живут. Обладатели третьих экземпляров 13-й и 18-й хромосом иногда доживают до рождения, но неизбежно умирают вскоре после него. Третьи экземпляры всех остальных неполовых хромосом приводят к гибели эмбриона на разных стадиях внутриутробного развития. Судьба тех, кому досталась лишняя половая хромосома, не столь фатальна, но часто включает в себя бесплодие, умственную отсталость и другие нарушения[254]. Немудрено, что подобные «дополнительные генетические ресурсы» оказываются невостребованными эволюцией.

И последнее. Удвоение генов (поодиночке или всем геномом) и последующее накопление различий в них — вероятно, самый распространенный в эволюции способ приобретения новых генов, однако далеко не единственный. Новые гены попадают в организм в результате горизонтального переноса, то есть из геномов других видов[255]. (Подробнее об этом феномене и его эволюционном значении мы говорили в главе «Интерлюдия или сюита? Или Легенда о Золотом веке».) Эукариотам чужие гены и их обрывки обычно приносят вирусы, встраивающиеся в их геномы. Кстати, сами вирусы тоже могут служить источником новых белков — как недавно выяснилось, ген Peg10, играющий одну из ключевых ролей в формировании плаценты у млекопитающих, восходит к специфическому вирусному гену. Новые белки образуются в результате генной конверсии (перетасовки фрагментов уже существующих генов), умножения «мотивов» (своего рода внутригенной амплификации, когда небольшой фрагмент гена несколько раз повторяется внутри него) и еще более специальных механизмов. Они порой выглядят необычайно изощренными — но ни один из них не требует каких-то сверхневероятных событий. И самое главное: всё, что получает геном в результате этих процессов (даже если это готовые к употреблению гены — свои или чужие), — лишь сырье для естественного отбора.

Плацента для вируса и геном Ктулху

Думаю, что у некоторых читателей осталось чувство легкого недоумения от предыдущего абзаца — а именно от того места, где мимоходом упомянуто про вирусное происхождение гена, контролирующего формирование плаценты. Наверняка у многих мелькнул вопрос: а откуда у вируса мог взяться «ген плаценты»? Зачем он может быть нужен существу, у которого фактически вообще нет собственного тела?

Возможно, кое-кто из задавшихся этим вопросом вспомнил, что не раз видел на разных ресурсах, публикующих научные новости в популярном изложении, заголовки типа «У губок найдены гены, определяющие развитие глаз», «Ген, управляющий развитием хорды, найден у амеб» и т. д. Не только людям, далеким от биологии, но даже некоторым профессиональным биологам ситуация, когда ген какого-то признака обнаруживается у существа, у которого этого признака не могло быть никогда, кажется чуть ли не опровержением то ли дарвинизма, то ли вообще идеи эволюции. «Как это так, что механизмы для глаз возникли раньше самих глаз? Уж не попахивает ли тут, страшно сказать, разумным замыслом?» — вопрошает один из читателей блога Александра Маркова.

Другие проницательные умы не задают вопросов, а сразу объявляют подобные факты «необъяснимыми в рамках господствующей теории» (то есть дарвинизма) — и предлагают альтернативные объяснения. В 2007 году биохимик из Бостонского университета Михаил Шерман выдвинул теорию «универсального генома». По мысли Шермана, общий предок всех многоклеточных (у амеб на тот момент «ген хорды» еще не был обнаружен) обладал геномом, содержащим все или почти все гены, которые сегодня есть у его потомков. С некоторыми оговорками с этим можно было бы даже согласиться или, по крайней мере, серьезно это обсуждать: как мы помним, совершенно новые гены возникают в эволюции довольно редко, и большинство современных генов имеет весьма долгую историю, вполне «дотягивающуюся» до предполагаемого времени существования общего предка многоклеточных. Неясно, правда, насколько допустимо отождествлять современный ген с его древней формой: за сотни миллионов лет ген мог очень сильно измениться, а главное — один ген-предок мог превратиться в развесистое дерево генов-потомков, между иными из которых уже трудно заметить какое-либо сходство. Но Шерман постулирует — и в этом состоит принципиальное отличие его теории от общепринятых представлений об эволюции генома, — что бóльшая часть «универсального генома» была нефункциональной: эти гены не использовались, поскольку у Общего Предка еще не было ни органов, которые они должны были формировать, ни функций, которые им нужно было бы обеспечивать.

В ходе дальнейшей эволюции у разных его потомков одни части «универсального генома» включались в работу (даря своим счастливым обладателям новые органы и функции), а другие необратимо терялись. Что и сформировало в конце концов нынешнее разнообразие групп многоклеточных. На вопрос о том, как же мог возникнуть геном, бóльшая часть которого низачем не нужна его обладателю, но когда-нибудь в отдаленном будущем понадобится его потомкам, Шерман в своих научных статьях не отвечает (констатируя только, что, уж конечно, не в результате естественного отбора). Однако он вполне благожелательно отнесся к пересказу своей теории на фундаменталистском сайте (и в последующих лекциях главного идеолога этого сайта), в котором идея «универсального генома» прямо рассматривалась как несомненное свидетельство наличия в эволюции «разумного замысла». Причем там она, разумеется, подавалась не как экстравагантная гипотеза дилетанта[256], занявшегося на досуге эволюционным теоретизированием, а как «современные научные взгляды».

Разбирая построения Шермана, биолог-эволюционист Виктория Скобеева ядовито заметила, что всем тем чертам, которые Шерман приписывает обладателю «универсального генома» (то есть общему предку всех многоклеточных), наилучшим образом отвечает Ктулху — исполинский монстр, созданный воображением американского писателя-фантаста Говарда Филлипса Лавкрафта: он не пользуется геномом (поскольку спит вечным сном), не размножается (что гарантирует его от накопления ошибок, неизбежного при тиражировании нефункциональных генетических текстов), имеет сверхъестественное происхождение и в своем внешнем облике сочетает черты самых разных существ (что свидетельствует о наличии у него соответствующих генов). Если же говорить серьезно, то, я полагаю, читатели уже поняли, в чем состоит главная ошибка подобных построений: они основаны на отождествлении гена с его функцией в целостном организме. Между тем, как мы уже говорили несколькими страницами выше, смена функций, порой весьма радикальная — весьма обычное дело в ходе эволюции, известное эволюционистам еще с первых последарвиновских десятилетий.

Никого давным-давно не удивляет, что кровососущий аппарат комара, рабочий инструмент пчелы-плотника, «механическая швабра» комнатной мухи и смертельный капкан жужелицы сделаны из одних и тех же исходных элементов. Или — совсем уж хрестоматийный пример — что в плавнике кистеперой рыбы можно различить те же косточки, что и в крыле птицы, ноге лошади, руке обезьяны и лапе крота. Никто не делает из этого вывод, что кистеперой рыбе (которая, естественно, не летала, не скакала, не рыла подземные ходы и ничего не хватала руками) эти косточки были не нужны, и не предполагает существование какого-нибудь «универсального скелета», в котором содержатся все функции скелетных элементов всех будущих эволюционных потомков. Так почему же точно такие же эволюционные эффекты на уровне генов толкают людей на подобные фантазии?

Чтобы ответить на этот вопрос, придется вспомнить главу «Атомы наследственности»: о генах и их роли в организме наука узнала по их внешним проявлениям. Почти век гены были чистой абстракцией — их материальная природа оставалась совершенно неизвестной, и некоторые биологи (в том числе и весьма крупные) всерьез допускали, что у них ее нет вовсе. Не удивительно, что за это время прочно укоренилась традиция именовать гены по производимому ими эффекту: «ген красных глаз», «ген крыльев» (он же «ген бескрылости»), «ген устойчивости к антибиотику» и т. д. А дальше срабатывает обычный психологический эффект: если некий ген известен как «ген развития глаз», то обнаружение его у губок вызывает шок: им-то, мол, он зачем?!

На самом деле подобные «конечные признаки» присущи гену только в сложном целостном организме (и, как правило, являются результатом работы не только его, но и множества других генов — так что «генов глаз» или «генов крыльев» у одного и того же организма могут быть сотни). С точки же зрения самого гена, он (и кодируемый им белок) может и у человека, и у губки делать одно и то же.

В главе «Интерлюдия или сюита? Или Легенда о Золотом веке» мы уже упоминали белки опсины, имеющиеся и у человека, и у некоторых бактерий. У бактерий они выполняют функцию пигмента фотосинтеза (то есть делают то же, что в зеленых растениях делает хлорофилл). У нас они присутствуют в сетчатке, в клетках-фоторецепторах, где служат своего рода фотоэлементом. Но это клетка «знает», для чего ей нужен опсин, а сам белок и там, и там делает одно и то же: захватывает квант света и за счет его энергии производит некое химическое изменение. А уж во что это изменение выльется — в синтез органической молекулы или в нервный импульс, побежавший по одному из волоконец зрительного нерва, — не его, белка, дело. И не его гена.

«Столь же показательный пример консервативности самого белка и разнообразия его морфогенетической роли — это Toll-like рецепторы, — пишет В. Скобеева. — У позвоночных они участвуют в реакциях врожденного иммунного ответа, опознавая молекулярные структуры, характерные для возбудителей болезней. У дрозофилы Toll-рецепторы участвуют в определении спинно-брюшной оси тела. Однако „с точки зрения“ самого белка Toll его функция остается неизменной — это трансмембранный белок, узнающий какую-то молекулу во внешней среде и передающий сигнал внутрь клетки».

Мы пока не знаем, для чего именно служит губке «ген глаз», а амебе — «ген хорды». Но можно не сомневаться: они не обретаются там в ожидании, когда их приставят к делу грядущие усложнившиеся потомки, а работают[257]. Как и ген Peg10, с которого мы начали этот разговор. Разумеется, у вируса, подарившего нам этот ген, никакой плаценты нет и быть не может. Зато у него есть задача: на какой-нибудь кривой козе объехать иммунную систему, сделать так, чтобы она не поднимала тревоги при его появлении в организме. И точно такая же задача стоит (в числе прочих) и перед плацентой: ведь она по большей части состоит из клеток зародыша, а у него с матерью общих генов — только половина. С точки зрения иммунной системы и зародыш, и плацента — сплошное скопище чужих антигенов. Для нормального развития плода жизненно необходимо подавить иммунную реакцию на него со стороны материнского организма (но при этом не разрушить и не отключить материнскую иммунную систему вовсе, чтобы организм матери не остался беззащитным перед инфекциями). И здесь вирусный белок, обеспечивающий именно такой эффект, оказался просто бесценным подарком[258].

Впрочем, мы уж очень далеко ушли от первоначальной темы этой главы — насколько корректна дарвиновская модель эволюции с точки зрения вероятности постулируемых ею процессов. Надеюсь, сказанного в этой главе достаточно, чтобы убедиться: простые «вероятностные» возражения против дарвинизма (даже если их приводит выдающийся астрофизик) если о чем и говорят, то не об ошибочности теории естественного отбора, а о некоторых типичных ошибках человеческого мышления. Ничего невероятного нет ни в самих дарвиновских механизмах, ни в предположении, что именно они обеспечили появление всех известных нам живых организмов (как современных, так и живших в прошлом) со всеми присущими им структурами и процессами.

Пора перейти к возражениям, апеллирующим уже не к простому здравому смыслу и элементарной комбинаторике, а к одной из специальных областей фундаментальной физики — термодинамике. Тем более что именно с этой дисциплиной у эволюционной биологии сложились непростые и подчас драматические отношения.

Эволюция и энтропия

В любой дискуссии об эволюции за пределами узкого круга профессионалов — будь то дружеский треп в студенческой компании или высокоинтеллектуальный диалог маститых философов — рано или поздно всплывает тема противоречия между теорией Дарвина и классической термодинамикой. В первую очередь, конечно, имеется в виду знаменитый Второй закон термодинамики, гласящий… Впрочем, строгую формулировку закона мы, пожалуй, вспомним чуть позже, а пока приведем его популярную версию, на которую обычно и ссылаются участники подобных дискуссий. Если верить ей, Второй закон утверждает, что любой самопроизвольно происходящий процесс может только увеличивать суммарную энтропию той системы, в которой он происходит. Энтропия же (как твердо помнят даже те, кто не помнит больше ничего из термодинамики) есть мера неупорядоченности системы. Как же в таком случае дарвиновский отбор ухитряется создавать все более высокоупорядоченные, поражающие нас своей сложностью и совершенством живые формы? Ведь он же по идее — процесс самопроизвольный и, следовательно, должен подчиняться законам термодинамики. «Могут ли Дарвин и Карно[259] быть правы одновременно?» — этот вопрос знаменитый французский философ и писатель-эссеист Роже Кайуа в 1972 году вынес в заголовок своей программной статьи.

Дальнейшие выводы чаще всего зависят от мировоззрения говорящего. Очень часто это рассуждение приводят креационисты — как доказательство того, что никакой эволюции на самом деле нет и не было. Несколько смягченный вариант этого рассуждения можно видеть в текстах и выступлениях сторонников «теории разумного замысла»: эволюция если и идет, то только в пределах одного уровня организации, она неспособна привести к сколько-нибудь заметному усложнению строения эволюционирующих существ. Третьи полагают, что в основе эволюции лежат процессы сугубо нематериальные и потому свободные от ограничений физики, в том числе и термодинамики. Есть и те, кто не предлагает никакого специального объяснения: автору этих строк, например, приходилось слышать этот аргумент от сторонников номогенеза (см. главу 5) — просто как аргумент против дарвиновской модели эволюции. О том, каким образом обходит эту трудность разделяемая ими эволюционная концепция, они ничего не говорили.

О креационизме и «теории разумного замысла» мы уже говорили в главе 9. Если же оставаться в рамках более-менее научных представлений, то нетрудно заметить, что Второму закону, изложенному в такой «редакции», противоречит не только дарвиновская теория, а вообще любая эволюционная концепция. Палеонтологическая летопись ясно показывает, что по крайней мере в некоторых группах живых существ эволюция шла в сторону усложнения: первыми появлялись наиболее просто устроенные представители этих групп, позднее к ним добавлялись всё более сложные (о чем мы будем более подробно говорить в следующей главе), причем в ряде случаев можно наблюдать цепочку переходных форм от первых ко вторым. Если не привлекать для объяснения этого неоспоримого факта вмешательство бога или инопланетян, придется признать, что живые организмы каким-то образом все-таки могут усложняться в ряду поколений.

Впрочем, еще более наглядное опровержение такого понимания Второго закона дает повседневное функционирование живых организмов и особенно — их эмбриональное развитие. Оно начинается с единственной клетки, которая путем многократного деления и согласованных видоизменений и миграций дочерних клеток превращается в сложный организм, включающий в себя сотни различных тканей, расположенных строго определенным образом. Этот процесс не только не требует никакого внешнего вмешательства, но и в определенных пределах устойчив к помехам и возмущениям, так что его безусловно следует считать самопроизвольным.

Чтобы понять, в чем тут дело, достаточно просто открыть любой учебник, где приводится точная формулировка Второго закона термодинамики: «Энтропия замкнутой системы не может уменьшаться». Напомним, что замкнутая (или изолированная) система — это система, которая не обменивается с внешним миром ни веществом, ни энергией в какой бы то ни было форме. Ни клетка (в том числе оплодотворенная яйцеклетка, начинающая развитие), ни какой-либо организм, ни сама наша планета, на которой существует и эволюционирует жизнь, замкнутыми системами быть не могут — они способны существовать только в постоянном потоке вещества и энергии. Животные, грибы, большинство бактерий и другие гетеротрофы[260] черпают энергию, разлагая органические вещества. Эти вещества создают растения и бактерии-фотосинтетики, для которых источником необходимой энергии служит солнечный свет[261]. Последний представляет собой высокоупорядоченный поток электромагнитных волн, энергия которого после ее использования живыми организмами в конечном счете превращается в энергию хаотического теплового движения молекул. Таким образом, суммарная энтропия всех вовлеченных в эти процессы тел в конечном счете увеличивается, и локальное усложнение и упорядочивание тел живых организмов противоречит этому не больше, чем брызги, летящие вверх от места низвержения Ниагарского водопада, — известной житейской мудрости «вода всегда течет вниз».

Казалось бы, все ясно: Второй закон термодинамики попросту неприменим к живым существам, так как они заведомо не соответствуют его условиям ни в каком приближении. И запретить им усложняться он никак не может. Тем не менее вопрос о «противоречии» между дарвинизмом и классической термодинамикой возникает снова и снова в умах множества людей на протяжении полутора веков. Конечно, отчасти эта ситуация поддерживается искусственно — усилиями заведомо недобросовестных пропагандистов антиэволюционных взглядов (готовых прибегнуть к любому софизму, если есть надежда, что он хоть кого-то заставит усомниться в ненавистной эволюции), а также тех «мыслителей», чья главная задача — продемонстрировать оригинальность и независимость своего ума, не прилагая к этому особых интеллектуальных усилий. Но даже и подобные авторы вряд ли стали бы вновь и вновь пускать в ход этот заезженный тезис, если бы в нем не было чего-то, что позволяет ему выглядеть убедительным. В конце концов, никто же не пытается уверить читателей, что дарвинизм противоречит закону всемирного тяготения, закону Ома или закону Архимеда.

«Да, формального противоречия нет, — говорит мой знакомый (человек широко образованный и любознательный) в ответ на мой вопрос, в чем он видит противоречие. — Но у этих двух теорий — термодинамики и теории Дарвина — противоположный пафос».

С этим мнением можно спорить: научные теории утверждают ровно то, что они утверждают, а тот или иной «пафос» им приписывают люди, причем разные люди приписывают разный, порой противоположный пафос. В XIX веке «естественным отбором» порой обосновывали порабощение и даже прямое истребление «отсталых» народов и рас, а уж для всевозможных расистов и сторонников социального неравенства ссылки на теорию Дарвина были едва ли не обязательными. Но в те же годы естественное основание для своих взглядов видели в этой теории и революционные социалисты. И наоборот: идеологи «арийской физики» видели в теории относительности и квантовой механике «отвратительную диалектику» и «большевистский дух», а борцы за идейную чистоту советской физики — «махровый идеализм и поповщину». Так что «противоположность пафосов» ничего не значит — всякой теории можно приписать какой угодно «пафос».

Вопрос, однако, кажется не столь простым, если вспомнить трагическую судьбу Людвига Больцмана. Великий австрийский физик еще в начале своей научной карьеры был восхищен простотой и изяществом дарвиновской теории — он даже назвал XIX век «веком Дарвина» и писал, что «спасение философии, возможно, заключается в теории Дарвина». Впрочем, его преклонение перед автором теории естественного отбора не ограничивалось дифирамбами, а имело весьма конструктивный выход: применение дарвиновского подхода к интересовавшим Больцмана физическим проблемам. Разумеется, речь шла не о прямом переносе в физику основных дарвиновских понятий («изменчивость», «наследственность», «борьба за существование» и т. д.), а именно о сáмом общем подходе: взгляде на макроскопические процессы как на совокупность большого числа независимых микрособытий, исход которых в значительной степени случаен, но при этом сложение множества случайностей дает вполне закономерный макроскопический результат. Именно на этом пути Больцману удалось разработать основы молекулярной физики и, в частности, дать молекулярно-статистическую интерпретацию классической термодинамики. Работы Больцмана выявили физический смысл энтропии и объяснили, почему в любых процессах в замкнутой системе эта величина неизбежно будет возрастать. Собственно говоря, и сама наиболее общая и строгая формулировка Второго закона термодинамики, приведенная выше, стала возможна только в результате работ Больцмана.

Но попытка Больцмана обобщить созданную им модель на открытые системы оказалась более чем неудачной. Строгой количественной модели не получалось, качественные же рассуждения неизбежно приводили к выводу, что эволюционирующая система неизбежно должна деградировать вплоть до полного распада. Получалось, что либо прогрессивная эволюция, ведущая к усложнению эволюционирующей системы, невозможна вовсе — либо что главнейшие теоретические достижения самого Больцмана полностью неверны (как это и утверждали его многочисленные научные противники, среди которых были такие крупные ученые, как Анри Пуанкаре, Эрнст Мах и Вильгельм Оствальд) или, во всяком случае, неприменимы к живым организмам. Эта неудача произвела на Больцмана тяжелейшее впечатление и стала одной из причин хронической депрессии, приведшей в конце концов этого замечательного ученого и мыслителя к самоубийству.

Путь к выходу из тупика, в который уперся Больцман, наметился только в середине ХХ века в работах бельгийского физика российского происхождения Ильи Пригожина. Разумеется, он не опроверг Больцмана — которого, кстати, очень высоко ценил и на идеи которого прямо опирался в собственной работе. Но Больцман, надеясь перейти от замкнутых систем к открытым, пошел самым очевидным путем — попытался для начала рассмотреть процессы и состояния, близкие к тем, которые рассматривала классическая термодинамика (а также его собственная статистическая модель). Именно этот столь естественный подход и загубил все дело: система, параметры которой были близки к равновесному состоянию, могла эволюционировать только к нему. То есть — к максимальной энтропии.

Пригожин пошел прямо противоположным путем, обратившись к системам, находящимся в резко неравновесном состоянии, и к тому же рассматривая не только динамику системы как целого, но и локальные эффекты внутри нее. Результаты оказались довольно неожиданными.

Если некая система находится в резко неравновесном состоянии, это означает, что в ней имеется значительная разница каких-то потенциалов. Это может быть электрический потенциал, разница температур, давления (в жидкости или газе), разность потенциальных энергий, определяемая перепадом высот и т. д. Между такими областями могут возникать потоки вещества, энергии или того и другого, направленные на выравнивание потенциалов: тепло передается от нагретой части к холодной, вода течет вниз, между электрическими полюсами возникает ток — потоки заряженных частиц. Все эти процессы сопровождаются увеличением суммарной энтропии системы — в полном соответствии с представлениями классической термодинамики. Но оказалось, что в самих этих потоках (или в тех средах, через которые они текут) при определенных условиях могут возникать процессы самоорганизации: в некоторой локальной области элементы системы сами собой начинают выстраиваться в высокоупорядоченные структуры и вести себя согласованно. В качестве примера такого спонтанного само-упорядочивания обычно приводят конвекционные ячейки Бенара — правильные шестиугольные структуры, образуемые конвекционными потоками в не слишком толстом слое вязкой жидкости при равномерном подогреве снизу. На самом деле феномены такого рода разнообразны и общеизвестны: это морские течения, сезонные ветры, циклоны и т. д. При этом энтропия областей, вовлеченных в самоорганизацию, снижается, хотя энтропия системы в целом повышается. Получается, что самоорганизующиеся структуры отдают остальным частям системы не только всю причитающуюся им прибавку энтропии, но и кое-что сверх того. Чтобы подчеркнуть парадоксальность такого поведения, Пригожин назвал такие системы диссипативными, то есть «рассеивающими»: происходящее в них повышение упорядоченности происходит за счет ускоренного рассеивания энергии в окружающих их частях «большой» системы.

Созданная Пригожиным неравновесная термодинамика и особенно концепция самоорганизации окончательно сняли мнимое противоречие между эволюционной теорией (а фактически — всей биологией) и термодинамикой: живые организмы с термодинамической точки зрения суть не что иное, как пригожинские диссипативные системы, возникшие и существующие в потоках энергии (будь то солнечный свет или иные виды энергии — см. сноску в начале главы), протекающих в далекой от равновесия макросистеме — Солнечной. Ни индивидуальное развитие живых существ, ни их эволюционные изменения (включая усложнение некоторых из них), ни даже само возникновение жизни из чисто химических веществ и процессов также не противоречат современной термодинамике. И если некоторые авторы продолжают видеть тут какой-то разрыв (напомним, что эссе Роже Кайуа увидело свет в 1972 году — через 25 лет после первых публикаций Пригожина), то это говорит лишь об их слабой осведомленности в тех областях, о которых они берутся судить.

Картину полного взаимопонимания между разными областями современного естествознания портит лишь одно: сегодня, спустя 70 лет после создания неравновесной термодинамики, задача, поставленная Больцманом, остается нерешенной: содержательное количественное описание функционирования (а тем более эволюции) живых систем в категориях термодинамики по-прежнему отсутствует. Хотя за это время и сама «новая термодинамика» отнюдь не стояла на месте[262], и попыток применить ее достижения к анализу биологических явлений и процессов было немало. Но последние оказались слишком сложными, слишком нелинейными, слишком богатыми обратными связями и степенями свободы, так что даже сама возможность строгой термодинамической интерпретации эволюционных процессов в общем виде сегодня выглядит весьма сомнительной.

Что ж, как известно, образцовая научная теория — классическая механика — оказалась неспособной решить в общем виде (то есть для произвольных значений масс, скоростей и взаимного начального расположения) задачу о взаимодействии всего трех тел. И это не отменяет ни ее достижений, ни ее эффективности в решении конкретных задач. То же самое можно сказать и о термодинамическом подходе к проблемам биологии: на его счету уже имеется немало успехов. Существуют целые области теоретических исследований, целиком основанные на термодинамическом или схожем с ним формальном аппарате, и предметом их рассмотрения становятся, в числе прочих, эволюционные процессы (правда, в основном представленные математическими моделями). Однако содержательный рассказ о таких исследованиях требует привлечения соответствующего математического аппарата и в любом случае выходит за рамки темы этой книги.

* * *

Итак, термодинамика благосклонно разрешила жизни усложняться, лишь задав для этого процесса определенные рамки и включив живые организмы в более общий класс самоорганизующихся систем. Но дальнейшее рассмотрение феномена усложнения живых существ в ходе эволюции не осталось исключительной прерогативой самой эволюционной биологии. Идея развития, поступательного движения в сторону все более совершенных форм была слишком важна для европейской мысли Нового времени (и особенно XIX века), а биологическая эволюция была слишком наглядным и удобным «модельным объектом» для нее. Не удивительно, что проблема прогрессивной эволюции никогда не рассматривалась как чисто биологическая, а всегда была вовлечена в общефилософский дискурс. И зачастую понимание этой проблемы куда больше зависело от преобладающих в обществе (или в голове конкретного исследователя) философских взглядов, чем от доступного фактического материала или от нужд самой эволюционной теории.

В следующей главе мы попытаемся по возможности непредвзято взглянуть на этот аспект биологической эволюции.

Глава 18. Прогрессивное броуновское движение

Если попросить людей образованных, но не связанных профессионально с биологией, коротко перечислить основные положения дарвиновской теории эволюции, то очень многие (если не большинство) непременно упомянут принцип «развития от простого к сложному». И очень удивятся, если им сказать, что как раз этого-то утверждения в дарвиновской теории нет — ни в сочинениях самого Дарвина, ни в современных учебниках по эволюционной биологии. И что на протяжении всех полутора веков существования дарвинизма самые разные авторы — от непримиримых оппонентов до некоторых горячих сторонников — именно в отсутствии этого утверждения видели очень существенный недостаток теории естественного отбора.

Можно было бы предположить, что всеобщее убеждение в том, что дарвинизм включает в себя идею прогресса, — феномен сугубо отечественный. Что это наследие советской школьной биологии, где теория эволюции преподавалась в обязательной связке с марксистской философией — как своего рода парадный пример конкретной естественнонаучной теории, идеально воплощающей в своей области все основные тезисы диалектического материализма. (В результате многие из тех, кто учился в этой школе, на полном серьезе полагают, что идея происхождения человека от обезьяны принадлежит Фридриху Энгельсу, а другие, наоборот, считают Дарвина автором тезиса «труд создал человека».) Однако идею «развития от простого к сложному» приписывают Дарвину и авторы, никогда близко не подходившие к советской школе. Например, французский биолог Дидье Рауль — крупнейший специалист по геномике вирусов. В своей остро полемичной статье «Ризома жизни, катастрофы, обмены последовательностей, создание новых генов и гигантские вирусы: как геномика микробов бросает вызов Дарвину», опубликованной в 2012 году, Рауль в числе других положений дарвинизма, которым (по его мнению) «бросают вызов» данные современной геномики, назвал и тезис об усложнении как основном направлении эволюции[263].

Оставим в стороне анекдотичность претензии Рауля, ставящего в вину дарвинизму утверждение, которое не просто отсутствует в этой доктрине, но и противоречит всему ее духу. Итак, одни критикуют дарвинизм именно за то, что в нем нет такого утверждения, а другие искренне считают, что оно в нем есть. Не говорит ли это о том, что многим его не хватает? Что очень многие — как профессиональные биологи, так и просто интересующиеся биологией люди — ждут от эволюционной теории решения этой проблемы?

«Самое удивительное и труднообъяснимое свойство эволюции — ее выраженная общая прогрессивная направленность, движение от простого к сложному», — пишет в своей статье «Эволюционный прогресс» Александр Марков. С этой фразой интуитивно хочется согласиться. Но вдумаемся: а, собственно, почему? Почему «удивительной и труднообъяснимой» кажется именно «прогрессивная направленность»? Почему не тончайшая приспособленность всех без исключения, даже самых нелепых и гротескных (на человеческий, конечно, взгляд) существ к условиям своего обитания и не ошеломляющее разнообразие этих самых существ, их форм и их способов существования? Уж не потому ли, что она — в отличие от целесообразности живых форм и их разнообразия — никак не следует из механизма естественного отбора? А значит, и не объясняется им автоматически. Отсюда и желание «дополнить» или вовсе заменить дарвиновский механизм эволюции чем-нибудь еще — таким, чтобы оно непременно подталкивало эволюционирующие виды и группы в сторону прогрессивного усложнения.

Тут уместно вспомнить о том, что вообще-то идея «лестницы существ» — расположения всех живых организмов по степени сложности их строения — исторически никак не связана с идеей эволюции: она появилась намного раньше. В европейской традиции она известна начиная с Аристотеля. Но ни сам великий греческий мудрец, ни другие авторы[264], размещавшие все живое (а многие — и неживое) на этой «лестнице», не придавали ей эволюционного смысла — это был чисто классификационный прием, способ упорядочить многообразие окружающего мира. Даже знаменитый швейцарский натуралист и философ XVIII века Шарль Бонне, которому принадлежит наиболее подробная и популярная версия «лестницы», никак не соотносил ее с переходом одних видов в другие — несмотря на то, что он допускал возможность такого явления (и, между прочим, был первым, кто употребил по отношению к нему слово «эволюция»). Превращения видов, по мнению Бонне (и многих других трансформистов того времени), не предполагали изменения их положения на «лестнице»: они если и происходили, то в пределах одной «ступеньки».

Впервые идею «лестницы существ» с идеей эволюции соединил Ламарк. Для этого, как мы помним, ему пришлось постулировать два независимых механизма эволюции: способность организмов адекватно изменяться под действием внешних условий (прямо или посредством упражнений) обеспечивает целесообразность и разнообразие живых форм, а заложенное в них внутреннее стремление к прогрессу — их неуклонное усложнение в ряду поколений. Именно этот второй механизм Ламарк считал основным в эволюции — хотя писал о нем куда более скупо и туманно, чем о первом.

Так или иначе уже перед Ламарком стоял неприятный вопрос: если все организмы стремятся к усложнению, почему же сегодня существуют одновременно организмы, очень сильно различающиеся по сложности? Ламарк объяснял это продолжающимся самозарождением живых организмов из неживой материи: дескать, когда одни уже финишируют, другие едва-едва стартовали. Но сейчас мы знаем (см. главу 12), что это невозможно и что все ныне живущие организмы — потомки одной-единственной «попытки к жизни» (даже если на заре становления жизни на Земле имели место и другие попытки такого рода). Кроме того, эволюционная история конкретных групп изобилует примерами радикального упрощения строения (обычно при переходе к паразитическому или сидячему образу жизни) с потерей многих довольно сложных органов и систем. Эти примеры (о которых Ламарк, разумеется, не знал) как-то плохо совмещаются с «внутренним стремлением к прогрессу», даже если допустить самозарождение.

Таким образом, «удивительное и труднообъяснимое свойство эволюции» оказывается еще более загадочным: надо объяснить не только то, почему в ходе эволюции живые организмы усложняются, но и то, почему это делают лишь некоторые из них — в то время как другие совершенно не проявляют тенденции к усложнению, а то и движутся в обратном направлении. Но если так, то встает вопрос: а есть ли вообще у эволюции эта самая «общая прогрессивная направленность»? И если да, то в чем именно она выражается?

Представить дело так, что эволюционное усложнение — это правило, а упрощение — исключение, не решаются даже самые пылкие приверженцы идеи прогресса. Конечно, все эволюционные события во всех ветвях древа жизни за все четыре миллиарда лет эволюции не поддаются прямому и корректному подсчету, но «на глаз» всякого рода упрощения и редукции встречаются как минимум не реже, чем усложнения. Впрочем, эволюционных событий, при которых уровень сложности исходной формы вообще не менялся, неизмеримо больше, чем усложнений и упрощений вместе взятых, — и с этим, кажется, согласны все специалисты.

Автору этих строк приходилось слышать довольно странное мнение, что после того, как некая группа (ранг которой разные приверженцы этого взгляда оценивают по-разному — от класса до царства) переходит на более высокий уровень организации, дальнейший эволюционный прогресс происходит уже в основном в ней же, а эволюция остальных групп того же ранга идет уже только по пути частных приспособлений (в том числе, возможно, связанных с упрощениями) или даже почти останавливается вовсе. Скажем, после того, как некоторая группа рыб дала начало амфибиям, дальнейшее усложнение организации внутри типа позвоночных происходило только среди амфибий и их потомков, в то время как все прочие рыбы в ходе своей дальнейшей эволюции могли породить только новые виды рыб. На мой взгляд, нужно очень старательно покопаться в эволюционной истории жизни на Земле, чтобы подыскать хотя бы небольшую подборку примеров такого рода. И на каждый такой пример можно привести столь же очевидные контрпримеры. Скажем, если брать ту же эволюцию позвоночных, то уже «единственность» перехода от амфибий к рептилиям довольно сомнительна: ряд зоологов и палеонтологов полагает, что разные группы продвинутых амфибий приобрели рептильные черты независимо друг от друга. А дальше эволюционное древо наземных позвоночных и вовсе непоправимо ветвится: в начале триасового периода одна из групп тогдашних рептилий дала начало млекопитающим (став тем самым в числе прочего и нашими предками), а в середине юрского периода (то есть спустя много десятков миллионов лет) совсем другая группа рептилий доэволюционировалась до птиц. Примирить эти несомненные факты с идеей «прогресса только для прогрессивных» можно только ценой признания, что либо млекопитающие, либо птицы не являются существами более «прогрессивными», чем рептилии. Но если принять любое из этих допущений, становится непонятно, что же вообще такое «прогресс» (хотя бы даже только применительно к позвоночным) и каковы его критерии.

Чтобы не утомлять читателей разбором столь же (а то и еще более) вычурных теорий, перейду сразу к тому единственному бесспорному факту, который действительно выглядит как проявление «тенденции к прогрессу» не в эволюционной траектории той или иной группы существ, но в эволюции в целом. Факт этот состоит в том, что чем ближе тот или иной отрезок геологического времени к нашим дням (и соответственно, чем дальше он от предполагаемого момента начала жизни), тем сложнее устроены самые сложные организмы, жившие в это время. Прежние, более просто устроенные формы никуда не деваются (или замещаются другими, столь же примитивными), возможно, их суммарное разнообразие даже увеличивается, но рядом с ними в какой-то момент появляются более сложные, потом — еще более сложные… Кто-то исчезает, не оставив потомков, кто-то скатывается от достигнутого предками уровня сложности в полнейший примитив — но обязательно находятся такие, которые достигают нового, небывалого ранее уровня сложности. Конкретные достижения конкретных групп могут быть очень разными, даже несопоставимыми: понятно, что даже самые прогрессивные насекомые вряд ли обретут теплокровность, а самые прогрессивные сосудистые растения — способность к активному полету.

Но сама по себе эта тенденция — «чем позднее эпоха, тем сложнее в ней самые сложные» — одинаково отчетливо проявляется во всех крупных систематических и экологических группах: у позвоночных и моллюсков, у наземных растений и морских животных-фильтраторов. Эта закономерность была известна еще на заре научной палеонтологии, в первой половине XIX века, когда ученые могли что-либо сказать лишь о тех организмах, что жили в кембрийском периоде и позже. Но когда в конце ХХ века появились методы, позволяющие судить о том, кто населял нашу планету в более ранние времена, выяснилось, что этот закон в полной мере справедлив и для них: в первый миллиард лет достоверного существования жизни среди ее носителей не было никого сложнее бактерии, затем появились (и со временем чрезвычайно усложнились) одноклеточные эукариоты, а еще позже начались попытки перехода к многоклеточности — сначала у водорослей (и, возможно, у грибов), затем у животных…

Можно ли объяснить это непрерывное сдвигание планки «наивысшей достигнутой сложности» в рамках дарвиновской модели эволюции? Или нам все-таки придется вводить в рассмотрение некие дополнительные эволюционные механизмы, обеспечивающие неуклонное стремление жизни к усложнению — как космологическая постоянная («лямбда-член») в уравнении Эйнштейна — Гильберта обеспечивает неуклонное расширение Вселенной?

Отвлечемся ненадолго от глобальных эволюционных проблем и поставим простенький мысленный эксперимент. Допустим, у нас есть широкая труба или герметичный коридор, ограниченный с левого конца глухой стенкой, а вправо уходящий неопределенно далеко. Поставим у левой стенки емкость с летучим веществом и в определенный момент (который мы возьмем за точку отсчета времени) откупорим ее. Предположим также, что у нас есть возможность отслеживать движение каждой отдельной молекулы нашего вещества. Тогда, наблюдая их распространение в трубе, мы увидим, что они имеют отчетливую тенденцию двигаться направо. Хотя индивидуальные молекулы движутся в самых разных направлениях, и в каждый конкретный момент времени найдется много таких, что летят налево, «среднестатистическое положение» молекулы будет все время сдвигаться вправо. А главное — чем больше времени пройдет от момента откупорки, тем правее будут обнаруживаться самые правые молекулы.

Почему это происходит? Разумеется, не потому, что молекулы имеют какую-то внутреннюю тенденцию к движению направо, и не потому, что механизм броуновского движения страдает правым уклоном, а потому, что от их исходного положения налево двигаться некуда. И даже когда летучее вещество уже распространится по трубе достаточно далеко, его концентрация слева от любой произвольно выбранной отметки будет выше, чем справа — а значит, движение слева направо всегда будет вероятнее, чем справа налево. Таким образом, хотя каждая отдельная молекула движется в абсолютно случайном направлении, наше летучее вещество будет неуклонно распространяться вправо.

Ну а теперь представьте себе, что ось «лево — право» соответствует оси «простота — сложность», а молекулы — эволюционирующим видам[265]. Тогда поведение нашей предельно простой модели будет удивительно похожим на ту «эволюцию от простого к сложному», которую мы реально видим в истории жизни на Земле. Жизнь эволюционирует так, как она эволюционирует, потому что исходно она была представлена только самыми простыми формами, находившимися «у левой стенки» — совсем рядом с тем критическим минимумом сложности, ниже которого невозможно устойчивое самовоспроизведение. Увеличение же сложности живых систем ничем не ограничено — по крайней мере, сегодня у нас нет ни фактов, ни теоретических соображений, которые указывали бы на существование такого предела. Легко видеть, что такая «эволюция от простого к сложному» не только не требует никаких специальных механизмов (вроде «внутреннего стремления к прогрессу»), но и не налагает почти никаких ограничений собственно на механизм эволюции. Неважно, за счет чего происходит эволюция, — достаточно того, что она происходит и начинается с самых простых форм[266].

Сказанное, разумеется, не означает, что мы доказали, что в эволюции не действуют никакие другие факторы, способствующие усложнению живых форм. Это всего лишь самое простое объяснение наблюдаемой картины, оно не нуждается ни в каких дополнительных гипотезах, и автору этих строк неизвестны факты, которые бы в него не укладывались. (Если они известны кому-нибудь из читателей, я буду благодарен за информацию такого рода.) Тем не менее нетрудно заметить, что лежащая в его основе аналогия неполна (как, впрочем, и вообще всякая аналогия). Для молекулы газа все возможные направления равнозначны, ей все равно, куда лететь, и направление ее движения в каждый конкретный момент времени зависит только от направления и силы последнего соударения с другой молекулой или со стенкой трубы. В то время как всякий эволюционирующий вид ограничен в своей эволюции уже сложившейся организацией (см. главу 5), и для него возможные направления эволюционных изменений неравнозначны: в одних направлениях ему эволюционировать легче, в других — труднее, в третьих — вообще невозможно.

Сложившееся в ходе предшествующей эволюции «устройство» организма может не только затруднять или даже запрещать эволюцию в определенных направлениях, но и наоборот — открывать перед устроенным таким образом существом новые, прежде недоступные эволюционные возможности. Задним числом иногда даже складывается впечатление, что некоторые признаки, сформировавшись, словно бы подталкивают своих обладателей на определенный эволюционный путь. Но об этом — в следующем разделе.

Но прежде, чем мы к нему перейдем, нужно подвести итог общему разговору об «эволюции от простого к сложному». В эволюции некоторых конкретных групп и линий безусловно имело место усложнение строения, порой неоднократное. Но оснований считать это тенденцией, присущей эволюции как таковой, у нас не больше, чем, допустим, считать, что жизнь в целом эволюционирует «от мелкого к крупному» или «от морского к сухопутному». В реальной эволюции усложнение строения (как и любое другое изменение) возникает тогда, когда оно дает какие-то преимущества. Причем не в долгосрочной эволюционной перспективе, а здесь и сейчас, данным конкретным существам.

К этому можно добавить, что рассмотрение эволюции как процесса «развития от простого к сложному» до сих пор не привело ни к каким содержательным результатам, не помогло нам узнать об эволюции что-либо, чего мы не знали без него. Немного перефразируя ядовитое замечание Б. М. Медникова, можно сказать, что прогресс труднее всего увидеть в представлениях о прогрессе. И сорок с лишним лет, прошедшие с тех пор, как была высказана эта мысль, нисколько не изменили ее справедливости: все разговоры о прогрессивной эволюции и сегодня остаются там же, где они были два с лишним столетия назад — во времена Ламарка. Меняется разве что употребляемая терминология, но в новые слова облекаются все те же старые мысли.

Иногда приходится слышать, что все это — следствие господства дарвиновской модели, которая не предусматривает никаких специальных механизмов для прогрессивной эволюции. Дескать, ученые не нашли таких механизмов только потому, что были заранее убеждены в их отсутствии. Эту идею можно было бы обсуждать всерьез, кабы не то обстоятельство, что буквально в каждом поколении ученых, в каждую эпоху находились «еретики», отвергавшие дарвиновскую модель (и часто — именно из-за ее равнодушия к идее прогресса). Им-то кто мешал увидеть широким и непредубежденным взглядом то, что ускользало от зашоренного взора дарвинистов? Однако и по сей день никакой модели возможных специальных механизмов эволюционного усложнения так и не предложено. А любые рассуждения на эту тему заканчиваются тем же, с чего начинались — мол, должны же быть такие механизмы, не может же быть, чтобы их не было!

И невольно закрадывается подозрение: а может, тут дело просто в том, что идея прогресса присуща не эволюции, а мышлению некоторых эволюционистов (а также мышлению неизмеримо большего числа обычных людей)? Может, сторонники идеи прогресса просто пытаются «вдумать» в эволюционный механизм свою любимую интеллектуальную игрушку?

Вопрос о том, почему столь многим людям хочется непременно видеть в эволюции «развитие от простого к сложному» и присуще ли такое желание человеческому разуму как таковому или оно характерно лишь для определенного типа мышления, очень интересен, но совсем уж выходит за рамки нашей темы. Нам же самое время вспомнить о том, что изменения в сторону усложнения в эволюции все же реально наблюдаются — если не как всеобщая тенденция, то как один из возможных путей эволюции. Группы живых организмов, эволюция которых на том или ином этапе шла этим путем, можно найти в самых разных ветвях жизни. Несколько этапов явного усложнения (всего организма или отдельных анатомо-физиологических систем) имели место и в нашей собственной эволюционной истории. Может ли современная эволюционная биология сказать что-то содержательное именно об этом модусе эволюции?

Три волшебных слова, или Великие в колыбели

«Со школьных времен я запомнил три волшебных слова: ароморфоз, идиоадаптация и дегенерация». Под этими словами, сказанными одним из моих друзей, могли бы подписаться многие. Действительно, когда речь заходит о прогрессивной эволюции, первым делом вспоминается схема из школьного учебника: линия ветвится в плоскости, но одна из веточек приподнялась и ветвится уже ступенькой выше, а другая стекла вниз — и тоже там ветвится.

Можно заметить, что перед нами фактически — кусочек уже знакомой нам «лестницы существ» (см. начало этой главы), но с немаловажным дополнением. Как мы помним, трансформисты XVIII века допускали эволюционные преобразования в пределах одной «ступеньки». У Ламарка все живое поднималось вверх по лестнице ступенька за ступенькой — причем именно это движение он считал главным содержанием эволюции, а смещение в пределах одной ступеньки — скорее помехой и отклонением. На нашем отрезке лестницы линии-виды ветвятся и расходятся в основном на одной ступеньке, но некоторые перебираются и на соседнюю — причем как вверх, так и вниз.

Такая схема эволюционных путей была предложена уже знакомым нам (см. главу 13) профессором Северцовым в 1925 году в книге, которая так и называлась — «Главные направления эволюционного процесса». Вообще говоря, подобные попытки выработать понятия, позволяющие как-то осмыслить именно прогрессивную эволюцию, предпринимали разные ученые — в том числе и представители тех направлений эволюционной мысли, которые часто упрекают в игнорировании этой проблематики[267]. Однако мы подробно остановимся именно на концепции Северцова: во-первых, потому, что она проработана наиболее глубоко и подробно, во-вторых, потому, что в нашей стране она известна гораздо шире, чем все прочие построения такого рода вместе взятые. Она неизменно приводится во всех учебниках и в подавляющем большинстве популярных книжек, написанных по-русски. Именно из нее родом те «волшебные слова», которыми открывается эта главка. Поэтому в книге, адресованной русскоязычному читателю, имеет смысл рассмотреть именно ее — чтобы затем перейти к идее эволюционного прогресса вообще и к вопросу о роли этого понятия в современных представлениях об эволюции.

В своей концепции Северцов прежде всего отделяет друг от друга два понимания прогресса: прогресс биологический и прогресс морфофизиологический. Биологический прогресс по Северцову — это не путь эволюции, не эволюционная стратегия, а результат успешной реализации той или иной стратегии: увеличение численности особей данной группы, ее экспансия в пространстве[268] и в перспективе — распад на дочерние группы (прежде всего активное видообразование). Понятно, что такой результат может быть достигнут самыми разными способами: биологически прогрессирующий вид может усложнять свою организацию, упрощать ее или как-то видоизменять в пределах достигнутого уровня сложности. В некоторых случаях биологический прогресс может вообще не требовать никаких эволюционных изменений — если в силу каких-то внешних обстоятельств вдруг расширилась кормовая база данного вида или ослабли факторы, препятствовавшие его расселению. Так случилось, например, в XIX–XX веках с колорадским жуком: этот специализированный поедатель растений семейства пасленовых родом из северо-восточной Мексики за полтора столетия захватил почти всю Северную Америку и широкую полосу Евразии от Гибралтара до Японского моря, поскольку на всей этой территории уже существовали обширные плантации его кормового растения — картофеля. То же самое происходит на наших глазах с борщевиком Сосновского: это кавказское растение, произраставшее на границе горных лесов и альпийских лугов (и занимавшее там настолько скромное место, что, несмотря на свой исполинский для травянистого растения размер и весьма характерный внешний облик, стало известно науке только в 1940-х годах), было необдуманно завезено в среднюю полосу России в качестве кормовой культуры — и ныне превратилось в настоящее бедствие на огромной и продолжающей расширяться территории. В последние несколько веков подобных явлений стало особенно много из-за деятельности человека, но с какой-то частотой они происходят и без его помощи — достаточно вспомнить, например, к каким изменениям ареалов многих северо- и южноамериканских видов привело возникновение несколько миллионов лет назад Панамского перешейка.

Но именно потому, что северцовский биологический прогресс может соотноситься с эволюционными изменениями как угодно (вплоть до полного отсутствия последних), для нашей темы он не очень интересен. Так что обратимся к прогрессу морфофизиологическому — тем более что разработка этого понятия и составляет главное содержание концепции Северцова.

Согласно этой концепции, все возможные модусы эволюции в интересующем нас аспекте делятся на три неравные категории — которые Северцов и назвал теми самыми словами: ароморфоз, идиоадаптация и дегенерация. Ароморфоз — это и есть путь морфофизиологического прогресса, эволюционные изменения, при которых организм усложняется. Противоположный путь, связанный с упрощением строения организма и редукцией части его функциональных систем, — дегенерация, она же морфофизиологический регресс. А идиоадаптация — это широчайшее поле частных приспособлений, при которых общая организация не претерпевает сколько-нибудь значительных изменений[269]. Если изобразить это графически, то получится тот самый кусочек «лестницы существ» из трех ступенек, где эволюционные ветви могут прыгать вверх, спускаться вниз или разбегаться в горизонтальной плоскости.

Следуя исторической правде, нужно сказать, что в схеме Северцова исходно был и четвертый модус — уже знакомый нам ценогенез, то есть выработка приспособлений, полезных для зародыша или личинки, но ненужных взрослой форме и отсутствующих у нее (см. главу 13). Ценогенез как самостоятельный эволюционный путь присутствует и в последнем прижизненном издании «Главных направлений», вышедшем за два года до смерти автора, однако некоторые источники утверждают, что позже Северцов сам отказался от выделения его в отдельное направление, поскольку оно сделано по совсем другим основаниям, нежели разделение трех остальных: это примерно то же самое, что к делению всех водных растворов на кислые, нейтральные и щелочные добавить категорию «окрашенные». Как бы то ни было, ценогенез как отдельный модус эволюции в северцовской модели не прижился — она осталась трехчленной, что сильно облегчило и ее понимание, и графическое изображение.

Получившаяся в итоге схема выглядит стройно и убедительно. В самом деле, любые эволюционные преобразования в любых группах организмов можно рассмотреть с точки зрения того, как они влияют на уровень организации. И понятно, что они могут либо повышать его, либо понижать, либо оставлять как есть — четвертого не дано. К тому же схема Северцова выглядела свободной от порока, характерного едва ли не для всех рассуждений на тему эволюционного прогресса — склонности (осознанной или бессознательной) оценивать «прогрессивность» по степени близости тех или иных существ к нам самим. Если мерило прогресса — сложность строения как таковая, то более прогрессивные формы вовсе не обязаны быть более человекоподобными. Эволюция сосудистых растений от споровых к голосеменным и далее к цветковым несомненно сопряжена с усложнением строения (прежде всего, конечно, органов размножения, но не только), однако орхидея ни внешне, ни генетически не больше похожа на человека, чем елка или хвощ. Правда, при таком подходе совершенно невозможно сравнить степени прогрессивности организмов, принадлежащих к отдаленным друг от друга ветвям — не только орхидеи с человеком, но и, скажем, пчелы с осьминогом. Но это не очень дорогая плата за избавление от антропоцентризма — в конце концов, что нам могли бы дать такие сравнения? Нам бы внутри каждой ветви в отдельности разобраться — кто там примитивный, кто прогрессивный, кто вторично упрощенный.

Однако если не ограничиваться некоторым числом парадных примеров, а попытаться все (или хотя бы все крупные) эволюционные изменения в истории жизни на Земле разложить по северцовским категориям, то сразу начинаются трудности. Эти категории выделены по тому, как они влияют на «уровень организации» — то есть на сложность строения организма. Но как ее сравнивать у разных организмов — пусть даже и в пределах одной ветви? Скажем, преобразование парных плавников рыб в конечности четвероногих — это «повышение уровня организации»? Любой непредвзятый человек скажет: да, безусловно. Такое преобразование неизбежно включает в себя усложнение скелета, дифференциацию его элементов, усложнение мышечного аппарата, резкий рост числа степеней свободы в опорно-двигательном аппарате (что требует более сложного и тонкого нервного управления им) и т. д. В общем, вроде бы явный ароморфоз. Но тогда как расценивать то, что произошло со змеями (а также червягами, амфисбенами, безногими ящерицами и т. д.)? Они даже не вернули свои конечности к исходному состоянию рыбьих плавников, а просто утратили их начисто. Элементарная логика требует считать это примером дегенерации — но вряд ли хоть один вменяемый зоолог рискнет утверждать, что змеи более низко организованы, чем их родственники-ящерицы и уж тем более — чем тритоны и саламандры.

Сам Северцов в качестве критерия более высокой организации указывал повышение «общей энергии жизнедеятельности», то есть, говоря современным языком, интенсивности метаболизма. Интуитивно вроде бы так и должно быть. Однако уже знакомый нам рачок щитень (см. главу «Стабилизирующий отбор: марш на месте») обладает самым высоким уровнем обмена из всех ракообразных, для которых этот показатель был измерен. Причины понятны: обитателю эфемерных луж нужно как можно скорее пройти весь жизненный цикл от яйца до откладки собственных яиц, а стремительное развитие требует весьма интенсивного метаболизма. Но при этом щитень, морфологическое строение которого, как мы помним, не менялось двести миллионов лет, — одно из самых архаичных из ныне живущих ракообразных. Какой уж там прогресс!..

Среди критериев, позволяющих считать то или иное эволюционное приобретение ароморфозом, предлагался и такой: ароморфоз должен оказывать определяющее влияние на весь облик организма в целом; все органы и системы должны подстраиваться под ароморфные новшества, гармонизироваться с ними. Кроме того, ароморфоз должен позволять пошедшей по этому пути группе не просто достигать успеха (биологического прогресса), но осваивать новые экологические ниши и адаптивные зоны. Так, например, у птиц к задаче полета приспособлены не только превратившиеся в крылья передние конечности, но и все остальные черты организма — от общей архитектуры скелета и расположения мышц до структуры костей, от дополнительных полостей в теле (воздушных мешков) до походки. И конечно же, способность к полету позволила птицам освоить целый ряд адаптивных зон и занять множество экологических ниш, в которых они либо имеют явное преимущество, либо вообще находятся вне конкуренции.

Но пытаясь применить этот критерий к другим группам, мы наталкиваемся, скажем, на круглых червей — нематод. Чертой, определившей все строение и физиологию этого типа животных, стало усиленное развитие в их покровах кутикулы — плотной оболочки, лишенной живых клеток и почти непроницаемой для любых веществ. Гибкая, прочная и химически инертная оболочка позволила нематодам освоить весьма разнообразные местообитания: почву, поверхность и толщу морского и речного дна, поверхность водорослей, различные ткани растений, животных и других существ, включая одноклеточных. Разные виды нематод (а их известно сегодня десятки тысяч, и есть основания думать, что это только макушка айсберга) могут быть хищниками, поедателями мертвой органики, внутренними паразитами. Свободноживущая нематода Halicephalobus mephisto обитает в шахтных водах (температурой почти 50 °C и с очень низким содержанием кислорода) вплоть до глубины 3,6 км — это абсолютный рекорд погружения в недра Земли для многоклеточных организмов. Мощная кутикула определяет всю «архитектуру» и физиологию организма нематод: у этих червей нет мерцательного эпителия, в кожно-мышечном мешке отсутствуют кольцевые мышцы (поэтому нематоды даже в плотных средах двигаются не так, как, скажем, дождевые черви, а волнообразно изгибая тело), им пришлось «изобрести» особые, ни у кого больше не встречающиеся органы выделения. Все нематоды имеют веретенообразную форму (варьирует только соотношение длины и толщины — от длинной нити, на которой почти незаметно, что она утолщается к середине, до пропорций лимона), и эта нехитрая конструкция оказывается пригодной для существ, длина которых различается в сто тысяч раз: самые мелкие современные нематоды имеют длину около 80 микрон, самая крупная достигает 8,4 метров.

Так что же, кутикула нематод — ароморфоз? Вряд ли кто-то из эволюционистов, оперирующих северцовскими понятиями, согласится с таким утверждением. При всей своеобразной гармоничности и универсальности своей конструкции нематоды не отличаются какой-то принципиально более высокой сложностью по сравнению с другими группами червеобразных существ. Но что еще важнее — эта конструкция не способствует дальнейшей прогрессивной эволюции. Наоборот, будучи по-своему совершенной, она плохо совместима с любыми принципиальными преобразованиями. Собственно, сама однотипность строения нематод (при огромном видовом и экологическом разнообразии) показывает, насколько трудно эволюции трансформировать эту конструкцию во что-то существенно иное. Это проявляется, например, в удивительном однообразии способов передвижения нематод: почти все они, в какой бы среде ни обитали, передвигаются посредством уже упомянутых волнообразных движений тела. Единственное эволюционное новшество в этой группе — локомоция так называемых шагающих нематод: некоторые морские нематоды, живущие в приливно-отливной зоне или на песчаном дне, приобрели способность «ходить» наподобие гусеницы-землемера, используя выросты кутикулы (щетинки или адгезивные трубочки). Эффективность такого передвижения оставляет желать много лучшего — но ничего другого принципиальный план строения нематоды, видимо, не позволяет.

Мало того — хотя нематоды безусловно принадлежат к билатеральным (двусторонне-симметричным) животным, в их строении проглядывают некоторые признаки радиальной симметрии — причем не унаследованные от каких-то древних предков, а возникшие заново. Это уж не лезет совсем ни в какие ворота: в эволюционной морфологии прогрессивность двусторонней симметрии по сравнению с радиальной — одна из немногих истин, с которыми согласны вообще все авторы, оперирующие понятием «прогрессивность». С учетом этого даже отдельные признаки перехода от двусторонней симметрии к радиальной неизбежно должны рассматриваться как указание на эволюционный регресс.

Специально для таких изменений, не соответствующих ни критериям ароморфоза, ни критериям идиоадаптации, эволюционные морфологи северцовской школы ввели понятие эпектоморфоза (или эпектогенеза). Эпектоморфоз — это эволюционное приобретение, оказывающее сильное (порой решающее) влияние на строение организма в целом, но при этом не меняющее существенно уровень его организации (который, правда, не очень понятно, как измерить). Примерами эпектоморфозов можно считать, в частности, морфологические изменения, произошедшие с морскими млекопитающими (ластоногими, сиренами, китами) в связи с их переходом к водному образу жизни или обретение другой группой млекопитающих — рукокрылыми — способности к активному полету[270]. Но и введение этого дополнительного модуса не снимает всех трудностей в приложении северцовской схемы к реальным эволюционным событиям.

Традиционно считается, например, что одним из важнейших ароморфозов в эволюции позвоночных было развитие легких — органа воздушного дыхания, обеспечившего своим обладателям возможность обитания на суше, а позже позволившего некоторым из их потомков повысить уровень обмена веществ и перейти к теплокровности. Однако само по себе обладание легкими отнюдь не означает, что данная группа животных двинется по этому пути. Легкие возникли у определенной группы рыб, обитавшей в заморных или пересыхающих водоемах, как дополнительный орган дыхания — то есть как типичная идиоадаптация, частное приспособление к весьма специфическим условиям обитания, ничего принципиально не меняющее в общем строении организма. (Свидетельством этого служат современные двоякодышащие рыбы — в целом довольно примитивные, но обладающие легкими, которые по своей эффективности не уступают легким некоторых амфибий.) Позднее некоторые из этих рыб дали начало первым наземным позвоночным — амфибиям, для которых легкие стали основным органом дыхания. Легочное дыхание (наряду с передвижением на четырех конечностях) определило все характерные черты строения тела земноводных (вплоть до широкой и плоской «лягушачьей» морды — тот механизм нагнетания воздуха в легкие, которым пользуются амфибии, требует именно такого строения лицевого черепа) и открыло для них доступ в новую обширную адаптивную зону. Однако при этом трудно указать признаки, которые позволили бы сказать, что организм амфибии качественно сложнее организма продвинутой костной рыбы. Как мы помним, для таких эволюционных шагов, сильно влияющих на все строение организма, но не приводящих к его заметному усложнению или упрощению, предусмотрено понятие эпектоморфоза.

При этом легочное дыхание оказалось для амфибий своеобразной эволюционной ловушкой. Дело в том, что для нагнетания воздуха в легкие амфибии используют особый подъязычный аппарат, приводящий в движение нижнюю стенку ротоглоточной полости. При опускании этой стенки ротоглоточная полость расширяется, и воздух всасывается в нее через ноздри; затем ноздри закрываются клапанами, стенка идет вверх, и воздух проталкивается в легкие. (Все, наверно, видели, как у сидящей лягушки колышется «горло».) Такой способ нагнетания воздуха налагает определенные ограничения на дыхание (в частности, не позволяет дышать, когда рот открыт) и не позволяет полностью обновлять воздух в легких. Что сильно ограничивает эффективность снабжения организма кислородом, но еще сильнее — эффективность удаления углекислоты. Амфибиям приходится сохранять альтернативный путь газообмена — через кожу. А это не только исключает развитие в коже приспособлений, препятствующих испарению воды, но и прямо требует, чтобы кожа постоянно оставалась влажной. Таким образом, амфибии оказываются жестко привязанными к берегам водоемов и влажным местообитаниям. В то же время ограничения, налагаемые таким механизмом закачки воздуха, делают бессмысленным совершенствование самих легких — зачем повышать производительность установки, если нет возможности увеличить подачу сырья? Как мы помним (см. главу 15), целое семейство саламандр и вовсе утратило легкие, полагаясь целиком на кожное дыхание.

Все изменилось, когда некоторым амфибиям удалось приспособить для всасывания воздуха ребра и межреберные мышцы. Это сразу открыло путь к совершенствованию легких и повышению эффективности их работы — что позволило отказаться от кожного дыхания, а это в свою очередь сняло эволюционный запрет на сложную многослойную кожу, успешно противостоящую не только бесконтрольному испарению, но и большинству инфекций. Появилась возможность сформировать принципиально новые почки, экономящие воду. Сосредоточение всего газообмена в легких создало предпосылки для полного разделения кругов кровообращения — что и было впоследствии реализовано предками млекопитающих и птиц, а возможно, и другими продвинутыми группами рептилий. На этом этапе преобразования легких выглядят явной составной частью серии ароморфозов, приведших к возникновению сначала первых по-настоящему наземных позвоночных — рептилий, — а затем и «образцово прогрессивных» групп — млекопитающих и птиц.

Нам ничего не остается, как (вслед за учеником А. Н. Северцова — профессором Борисом Степановичем Матвеевым) признать, что в одной и той же эволюционной ветви один и тот же орган может быть и идиоадаптацией, и эпектоморфозом, и ароморфозом. Но это означает, что в момент его появления у эволюционирующей группы невозможно сказать, какую роль он сыграет в дальнейшей эволюции. То есть на этой стадии возможное начало ароморфоза неотличимо от одной из множества идиоадаптаций — различение этих модусов возможно только задним числом. Это прямо признают даже современные приверженцы северцовского подхода. Так, например, видный эволюционный морфолог профессор Николай Николаевич Иорданский прямо пишет: «Необходимо отметить, что все указанные формы эволюционных преобразований организмов (аро-, эпекто-, алло- и катаморфозы) определяются как таковые лишь в масштабе макрофилогенеза, когда приспособительный характер эволюционных изменений и их значение для организма как целого становятся вполне очевидными. На уровне же микроэволюции <…> их дальнейшая эволюционная судьба и значение для организма, как правило, еще недостаточно ясны. Поэтому целесообразнее вообще не употреблять указанные термины для обозначения микроэволюционных изменений и использовать их лишь на макроэволюционном уровне». К этому остается добавить, что поскольку мы можем изучать лишь те макроэволюционные процессы и события, которые уже свершились, сказанное означает неприменимость перечисленных понятий к наблюдаемой эволюции и тем более — к эволюционным прогнозам.

Есть такой старый еврейский анекдот: хелемского[271] раввина спросили, какие великие люди родились в его городе. «Великие люди? — удивился мудрец. — За те тридцать лет, что я служу здесь раввином, в городе рождались только маленькие дети!». Почтенный ребе был совершенно прав: не существует признаков, по которым в новорожденном младенце можно угадать будущего гения или хотя бы знаменитость. Священные книги и предания могут сколько угодно рассказывать о чудесах и знамениях, сопровождавших появление на свет того или иного спасителя мира, но в реальном мире великие люди в колыбели ничем не отличаются от своих вполне заурядных сверстников. Потому что для того, чтобы вписать свое имя в историю, мало родиться с определенными наследственными задатками. Нужно вырасти в условиях, так или иначе обеспечивающих развитие этих задатков. Нужно угадать свое предназначение и избрать именно то дело, в котором природный дар проявится максимально. Наконец, нужно, чтобы обладателю таланта повезло родиться в подходящую эпоху в соответствующем обществе и социальном слое. Кто знает, сколько потенциальных великих кинорежиссеров родились и прожили жизнь задолго до изобретения кинематографа? Сколько возможных великих ученых никогда даже не слыхали о существовании науки? Сколько людей с задатками великих полководцев никогда не имели возможности командовать войсками на реальной войне?

Нечто подобное, видимо, имеет место и в эволюции: те черты, с формирования которых начиналась эволюционная история важнейших и славнейших групп организмов, первоначально были обычными частными приспособлениями — часто к очень специфической и узкой среде обитания, как легкие и «ходильные плавники» древних рыб, ставших предками амфибий. Уже знакомый нам палеоботаник Валентин Красилов как-то высказался в том смысле, что будь динозавры разумными и будь у них развита зоология и палеонтология, они бы уверенно сказали, что млекопитающие с их в общем-то примитивной полуамфибийной базовой организацией, экзотическим способом выкармливания потомства и узкой экологической нишей — это несомненный эволюционный тупик. Добавим от себя: и у разумных динозавров были бы все основания для такого вывода. Как известно, млекопитающие сформировались примерно одновременно с динозаврами — в самом начале мезозойской эры, в триасовом периоде. Но на протяжении почти всего мезозоя они — со всеми их прогрессивными чертами — занимали довольно скромное и практически не менявшееся положение в тогдашней биосфере, да и морфологически были довольно однообразны. И если бы не бурные события середины — второй половины мелового периода (см. главу 14), случившиеся по не зависевшим от них причинам, они никогда не стали бы тем, чем они являются в наше время.

С учетом сказанного не приходится удивляться, что в современной эволюционной литературе понятия «прогрессивная эволюция», «прогрессивные формы» используются довольно ограниченно. «Прогрессивными формами» часто называют просто формы продвинутые, то есть те существа из данной группы, которые наиболее отличаются (неважно, в какую сторону) от ее общего предка. «Прогрессивную эволюцию» некоторые англоязычные словари и энциклопедии считают просто синонимом ортогенеза — одной из недарвиновских эволюционных концепций, бытовавших в конце XIX — первой половине XX века в основном в палеонтологии. Время от времени появляются книги, пытающиеся вернуть идею прогресса в эволюционный дискурс, но в целом она остается маргинальной для современной эволюционной биологии.

Правильно ли такое отношение и можно ли считать его окончательным вердиктом? Не знаю. Как мы помним, если все предложенные доказательства теоремы оказываются несостоятельными, это еще не означает ошибочности самой теоремы. Никто пока не доказал некорректности и бесплодности самой идеи эволюционного прогресса. С другой стороны, если наука не может сказать ничего определенного на эту тему — ей лучше и в самом деле взять паузу до лучших времен.

* * *

Пока эволюционная биология определялась со своим отношением к идее прогресса, эта идея успела изрядно выйти из моды в философии и в общественном мнении, так что сегодня этот контекст дарвинизма не очень актуален. Но теория эволюции имеет и другие общемировоззренческие аспекты. И едва ли не самый «вечный» из них — вопрос о ее этической стороне.

Глава 19. «Этот безнравственный дарвинизм»

Одно из самых популярных возражений против теории Дарвина, неизменно выдвигающееся на протяжении всех 160 лет ее существования, звучит примерно так: не может быть верной теория, которая видит основной источник развития жизни во внутривидовой борьбе, оправдывает неравенство, вытеснение слабого сильным, массовую преждевременную гибель живых существ, проповедует «войну всех против всех», в которой хороши все средства, ведущие к победе, утверждает, будто развитие жизни направлено только на приспособление к внешним обстоятельствам — приспособление любой ценой и любыми путями. Неважно, насколько она соответствует известным сегодня фактам, насколько велика ее объяснительная сила — эта теория неприемлема уже потому, что подрывает основы морали.

Разумеется, сегодня такие доводы уже не встретишь в научных статьях и монографиях. Зато они по-прежнему широко распространены в разного рода публицистических сочинениях — в основном, конечно, религиозного (причем обычно фундаменталистского) направления. Впрочем, те же претензии высказывают и авторы, выступающие с совсем иных позиций. Одним из самых известных «моральных» критиков дарвинизма на рубеже XIX–XX веков был князь Петр Кропоткин (см. главу «Забытый кит») — один из виднейших идеологов анархизма, революционер, позитивист, видевший в религии и церкви лишь исторически преходящие формы духовного развития человечества. Даже у Александра Любищева (см. главу 5), гордившегося отсутствием религиозного чувства и резко возражавшего против оценки научных теорий с точки зрения их соответствия какой бы то ни было философии, в одном из писем промелькнуло признание, что он-де отверг дарвинизм по сугубо научным соображениям, но рад этому, поскольку «выводы дарвинизма ужасны»[272].

Подобные рассуждения с неотвратимостью смены сезонов высказываются десятилетие за десятилетием, поколение за поколением, век за веком. «Каждый раз, когда вступаешь в эту область полемики, возбужденной дарвинизмом, невольно задаешь себе вопрос: как вообще могла она возникнуть, где повод к этим недоразумениям?» — патетически вопрошал в XIX веке Климент Тимирязев. И сам же возражал себе: «Но факты красноречиво отвечают: видно, есть почва для недоразумений, если даже такие умы <…> каждый с своей точки зрения, видят связь между дарвинизмом и основными этическими законами». За прошедшие с тех пор почти полтора века список «таких умов» (и не таких уж умов), предъявляющих этические претензии к дарвинизму, значительно расширился, а вот сам набор претензий остался практически неизменным.

Не удивительно, что почти столь же неизменным остался и набор возражений дарвинистов на эти претензии. Касаясь их, сторонники теории естественного отбора обычно отвечают, что, во-первых, эта теория, как и всякая другая естественнонаучная теория, ничего не «проповедует» — она лишь описывает процессы, происходящие в природе независимо от нашего к ним отношения. И с этой точки зрения совершенно непонятно, почему «моральные антидарвинисты» не обвиняют, допустим, Ньютона в том, что его закон всемирного тяготения — причина бесчисленных бытовых травм и авиакатастроф, а вся его механика призывает нас дружно утопиться в Марианской впадине (той точке земной поверхности, где потенциальная энергия наших тел будет минимальной). Ну или хотя бы выйти на бережок Мертвого моря, распластаться у уреза воды и лежать не подымая головы.

Далее, научные теории вообще не подлежат оценке с точки зрения общественной морали. Если теория неверна и мы можем в этом убедиться, то она должна быть отвергнута независимо от того, моральны или аморальны ее выводы. Если же она верна и при этом действительно (а не только в воображении ее противников) противоречит общепринятой морали, то что-то делать надо не с теорией, а с моралью — иначе мы должны будем в дальнейшем руководствоваться нормами, основанными на заведомой лжи.

Наконец, если уж на то пошло, дарвинизм говорит вовсе не о вытеснении слабого сильным. Даже расхожая формула Герберта Спенсера (см. главу «Провал теории успеха»), как мы помним, утверждает «выживание пригоднейшего», то есть наиболее подходящего для данных обстоятельств. Если не понимать «выживание» в буквальном смысле, то так ли уж аморальна ситуация, когда на должности назначают самых умных и компетентных специалистов, издательства выпускают наиболее талантливых писателей, а потребители отдают предпочтение продукции наиболее умелых и добросовестных производителей? Пожалуй, скорее безнравственным можно назвать отказ от такой «несправедливости».

К этому набору контраргументов, сложившемуся еще в XIX веке, современный дарвинист может добавить разве что указание, что, согласно исследованиям последних десятилетий, беспредельный эгоизм вовсе не всегда является наилучшей эволюционной стратегией; что в определенных условиях и при определенных особенностях видовой биологии естественный отбор может поддерживать и альтруистическое поведение — вплоть до самопожертвования, и что есть все основания полагать, что как раз в эволюции предков человека отбор сильно изменил баланс эгоизма и альтруизма в пользу последнего. (Возможно, правда, что этим он лишь вызовет дополнительное раздражение оппонента: сама подобная постановка вопроса подразумевает, что человеческая мораль — не воплощение божественного закона, всеобщего и неизменного, как мироздание, а всего лишь отражение одной из возможных эволюционных стратегий. Которая реализуется только потому, что в данных обстоятельствах и с учетом биологических особенностей нашего вида она оказалась эволюционно выгодной, — но вполне может быть замененной на противоположную, если обстоятельства изменятся.)

На этом спор обычно заканчивается: внятных ответов на эти возражения в сочинениях «антидарвинистов от морали» практически нет. Современные авторы этого направления вновь и вновь повторяют обвинения полуторавековой давности, словно бы на них никто никогда не отвечал. Правда, в наше время к этим вечнозеленым претензиям прибавился еще один «неотразимый аргумент»: по мысли «моралистов» именно дарвинизм стал идейной основой самых отвратительных и кровавых диктатур ХХ века. «Мировоззрение Гитлера, Маркса[273], Сталина и Мао не было сформировано ни немцем, ни русским, ни китайцем. <…> Основы этого мировоззрения заложила книга Дарвина „О происхождении видов путем естественного отбора, или Сохранение наиболее благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь“ (1859)», — пишет современный британский креационист Реймонд Холл. Этот автор ставит в вину Дарвину и его теории не только убийство миллионов ни в чем не повинных людей, не только страдания узников нацистских концлагерей и ГУЛАГа, не только то, что сотни миллионов людей многие десятилетия жили под гнетом бессмысленных запретов и ограничений и были лишены права на собственное мнение, но даже эстетическое убожество и безобразие массовой городской застройки в СССР и восточноевропейских странах[274].

Хотя подобные инвективы появились почти век спустя после обнародования теории Дарвина, на них тоже давным-давно дан ответ. Если мистер Холл всерьез считает, что на автора той или иной доктрины ложится ответственность за деяния всех, кто называет себя ее последователями, то ему следовало бы назвать свой опус не «Что натворил Дарвин», а «Что натворил Иисус» — ибо разве не именем Христа возжигались костры аутодафе, затевались бесчисленные религиозные войны, изгнание с родной земли одних народов и массовое истребление других, варварское целенаправленное разрушение «языческих» культур от Средиземноморья до Центральной Америки? Разве не им оправдывалось рабство, расовое, социальное и гендерное неравенство? И что интересно, этому нисколько не мешали авторитет Библии и наличие «абсолютных стандартов добра и зла» — дискредитация которых теорией Дарвина, по мнению мистера Холла и ему подобных, сделала возможными злодеяния нацизма и коммунизма. Напротив, именно общественный институт, обладавший монопольным правом толковать Писание и оценивать людские деяния с точки зрения «абсолютных стандартов», неизменно одобрял все перечисленные мерзости, а часто выступал инициатором преступлений — включая истязания и убийства с особой жестокостью людей, которых впоследствии сам же этот институт назвал святыми.

Если же все-таки оставаться в пределах здравого смысла, то придется вспомнить, что многим негодяям свойственно подводить под свои злодеяния то или иное «теоретическое обоснование», используя для этого слова и обороты из тех учений и концепций, которые пользуются уважением в современном им обществе. Но это не более чем словесный камуфляж, которым мерзавцы прикрывают неприглядную суть своих устремлений, как скрывающийся в лесу преступник прикрывает зелеными ветками свое логово от полицейских вертолетов. И точно так же, как преступник может понятия не иметь о свойствах дерева, с которого он нарвал веток, тираны и экстремисты обычно ни бельмеса не понимают в теориях, которым они якобы следуют. Достаточно сравнить «теоретические» труды идеологов нацизма или их придворных «антропологов» с любым учебником по теории эволюции (даже не современным, а той эпохи, когда зарождался нацизм), чтобы убедиться: всякий раз, когда коричневые теоретики прибегают к эволюционной лексике, они либо не понимают смысла употребляемых ими слов, либо намеренно подменяют его.

Об истинных отношениях между нацизмом и дарвинизмом можно судить по тому, что в 1930-е — 1940-е годы — то есть как раз в период бурного развития эволюционной теории, увенчавшегося созданием СТЭ, — ученые Германии практически оказались вне этого «великого синтеза». В «невидимом колледже» ученых, создававших обновленную версию дарвинизма, немецкую научную мысль представляли только беженцы, вроде Эрнста Майра или Макса Дельбрюка. Хотя начиная с 1860-х годов и до самого прихода нацистов к власти немецкая эволюционная школа была одной из ведущих в мире.

Что же касается Сталина, а также Мао Цзэдуна, Пол Пота и прочих людоедов от марксизма, то в их риторике дарвинизм не играл сколько-нибудь заметной роли. Нелишне, однако, напомнить, что в СССР параллельно с формированием единоличной диктатуры Сталина и усилением политического террора набирала силу псевдонаучная «мичуринская биология», отрицавшая основные положения дарвинизма (см. примечание к главе «Август Вейсман против векового опыта человечества»). В 1948 году, в апогее развития сталинской системы, это бредовое «учение» по личному решению Сталина было окончательно включено в идеологический канон, обязательный для всех лояльных советских граждан, а распространение в СССР научного эволюционизма и дальнейшие исследования в этой области были запрещены. То, что при этом представители «мичуринской биологии» во главе с Трофимом Лысенко именовали свои фантазии «творческим дарвинизмом», дает не больше оснований считать эти фантазии разновидностью дарвинизма, чем надпись «С нами Бог» на пряжках ремней солдат вермахта — считать нацизм версией христианства[275].

Все эти соображения уже приводились не раз — и точно так же оставались без ответа, как и возражения на обвинения, предъявленные дарвинизму в XIX веке. «Моральные антидарвинисты» даже и не пытаются с ними спорить: они просто снова и снова повторяют свои давно опровергнутые утверждения — в лучшем случае заменяя однозначные (и потому неизбежно уязвимые) формулировки типа «дарвинизм призывает нас» на уклончиво-двусмысленные «аморальность логически согласуется с теорией эволюции». Складывается впечатление, что их мало интересует не только истина, но даже победа в споре — их информационная активность напоминает скорее пение птички, которая поет не потому, что надеется этим добиться чего-то конкретного, а потому, что просто не может не петь.

Вернемся к вопросу Тимирязева: «где повод к этим недоразумениям»? Почему люди, придерживающиеся весьма разных взглядов, вопреки всем разумным соображениям высказывают явную нелепость? И почему эта нелепость находит отклик у заметного числа людей — умных, образованных, гордящихся своим критическим мышлением?

Разумеется, полноценно ответить на этот вопрос могли бы только специальные исследования. Пока, однако, их нет — и неизвестно даже, какова бы могла быть их методика. Приходится довольствоваться гипотезами — одной из которых я позволю себе поделиться с читателями.

Начну с воспоминания школьных времен. Один парень из нашей школы, завзятый шутник, однажды разыграл такую сценку. На перемене он подошел к сидевшему товарищу, положил на его парту толстый журнал, раскрытый на статье «Естественное поведение павианов», и, глядя в него, медленно, внятно произнес: «Та-ак, будем действовать по инструкции…»

Вряд ли юный клоун осознавал тогда, что своей шуткой обнажил очень интересное различие между знанием естественным и гуманитарным. Естествознание описывает то, что есть, иногда — то, что может быть, но никогда — то, что дóлжно, к чему следует стремиться. Среди фактов, с которыми оно имеет дело, нет «правильных» и «неправильных» — есть только достоверные и недостоверные. Наши представления о движении планет или о превращениях элементарных частиц никак не влияют на поведение самих планет и частиц; если завтра произойдет смена господствующей теории в какой-то области, описываемые ею объекты этого даже не заметят. Сегодняшние квантовые модели атомов и молекул совершенно не похожи на представления XIX века — но сами атомы и молекулы остаются такими же и ведут себя так же, как и полтора-два столетия назад.

А вот со знанием гуманитарным дело обстоит несколько иначе. Если не все, то многие важнейшие гуманитарные теории описывают наше собственное поведение: социологические — как общества, психологические — как индивидуумов, лингвистические — как носителей языка, литературоведческие — как сочинителей и т. д. Столкнувшись с такой теорией, мы должны либо счесть ее ложной — либо вести себя в соответствии с ней. «Кто не живет согласно истине, которую он признаёт, — тот сам опаснейший враг истины», — сформулировал эту мысль мятежный кёнигсбергский проповедник XIX века Юлиус Рупп (внучка Руппа, знаменитая художница Кэте Кольвиц начертала этот тезис на надгробье деда).

Первый из этих подходов принято называть дескриптивным, второй — нормативным. Различие между ними давно замечено и осмыслено. Тем не менее оно регулярно становится источником путаницы — иногда забавной, иногда обидной. Причем все недоразумения имеют одну и ту же природу: дескриптивному знанию предъявляются требования, применимые лишь к нормативному. Такое случается, когда рассматриваемое дескриптивное знание хотя бы отчасти относится к человеку.

В свое время гелиоцентрическая система Коперника стала для образованных людей никак не меньшим шоком, чем в другую эпоху — теория Дарвина. И ей тоже предъявляли обвинения в подрыве авторитета Писания и церкви. Но даже в те времена вроде бы никто из борцов с коперниканством не видел в ней никаких «призывов» и «инструкций» — да и трудно себе представить, чтобы кто-то, начитавшись Коперника, попытался подражать в своей жизни движению планет. Со временем страсти вокруг теории Коперника улеглись, и сегодня даже самые отмороженные фундаменталисты не пытаются уверить нас в том, что эта теория — ересь и порождение дьявола. Никакой особенной оценке с моральной точки зрения не подвергались механика Ньютона, космогоническая модель Канта — Лапласа (как известно, «не нуждавшаяся в гипотезе бога»), атомно-молекулярная теория строения вещества, открытие микробов, классическая термодинамика, теория дрейфа континентов и т. д. — хотя баталии вокруг них часто не ограничивались пределами научного сообщества. Однако даже зная, что мы и сами состоим из атомов и подчиняемся действию законов механики и термодинамики, мы не соотносим все эти концепции непосредственно с собой. Все это — про атомы, про планеты, про сосуды с газом и пушечные ядра. Но не про людей.

А вот теория Дарвина упорно не дает покоя моралистам — возможно, потому, что она (в отличие от всех вышеперечисленных и многих других теорий) напрямую относится к человеческому роду, объясняя, из какого «исходного материала» и под действием каких сил он сформировался. Для многих людей этого достаточно, чтобы сделать вывод: эта теория должна содержать предписания, как следует поступать людям, чтобы соответствовать своей природе и породившим их процессам.

Наиболее легко и естественно этот вывод рождается в умах людей религиозных, особенно тех, кто и воспитан был в религиозной традиции, — для них само собой разумеется, что нравственный закон составляет единое целое с мироустройством. (С учетом этого явное преобладание среди «моральных анти-дарвинистов» приверженцев той или иной религии не удивительно.) Это свое восприятие они приписывают критикуемой теории, даже не рассматривая вопроса, претендует ли она сама на такую роль. «Теория эволюции не столько биологическое, сколько философское учение», — пишет в своем трактате Николай Данилевский (естественно, не приводя никаких доводов в пользу этого утверждения), и уже в наши дни это его высказывание сочувственно цитирует один из столпов российского креационизма протоиерей Константин Буфеев.

«Знаете, чем поразил меня дарвинизм? Я увидел, что это проблема, выходящая далеко за пределы науки. <…> Это — философское учение, и нужно ясно определить, какие же метафизические предпосылки лежат в его основании», — говорит американский профессор-юрист Филип Джексон, написавший несколько книг, направленных на опровержение дарвинизма.

«Дарвинизм — единственная философия, для которой ценен конфликт», — говорится в уже упоминавшемся «Атласе сотворения мира»[276]. Подобные утверждения во множестве встречаются в сочинениях антидарвинистов (и не только «моральных») всех стран и времен — не ученых, придерживающихся недарвиновских эволюционных концепций, а всякого рода философов и публицистов, почти всегда более или менее связанных с религией. (Правда, при чтении их не всегда можно с уверенностью определить, имеем ли мы дело с искренней иллюзией, побуждающей принимать научную теорию за вероучительную доктрину — или с лукавой попыткой доказать «ненаучность» дарвинизма и хотя бы таким образом уравнять его статус с «научным креационизмом», «теорией разумного замысла» и прочими «альтернативами».) А отставной российский философ Олег Носков, не ограничиваясь лапидарными утверждениями, посвятил доказательству философско-метафизической природы дарвинизма целый опус на семь печатных листов (пестрящий сентенциями типа «видообразование возможно, однако оно не имеет никакого отношения к эволюционному процессу» и т. п.). Разумеется, ни по уровню анализа и аргументации, ни по влиянию на общество (не говоря уж о взглядах ученых) это сочинение не заслуживает упоминания — но характерно именно как отчаянная попытка навязать эволюционной теории статус всеобъемлющего вероучения.

Труднее объяснить позицию авторов, дистанцирующихся от религии, но при этом предъявляющих дарвинизму те же странные обвинения. Но таких авторов крайне мало — буквально единицы. И в тех случаях, когда их биографии известны, практически неизменно оказывается, что они выросли в религиозной традиции — даже если потом полностью порвали не только с конкретной конфессией, но и с религией вообще. Пересмотреть мировоззрение, воспринятое, что называется, «с молоком матери», прийти к отрицанию его основных положений — нелегко. Но неизмеримо труднее изменить «интеллектуальную оптику», сформированную этим мировоззрением, научиться видеть мир в иных, не связанных с ним категориях, членить окружающую реальность на другие элементы. Эта задача почти столь же невыполнима, как попытка представить восприятие окружающего мира собакой, летучей мышью, муравьем или рыбой мормирусом, снабженной развитым «электрическим чувством».

Справедливости ради следует сказать, что попытки превратить дарвинизм в религию или хотя бы в некую всеобъемлющую философию, трактующую не только происхождение человеческого рода, но и все стороны человеческого бытия, включая этику, предпринимают не только убежденные противники теории Дарвина, но и некоторые ее чересчур горячие сторонники. «Если люди хотят сделать эволюцию „религией“, это их дело. Но они, выйдя за границы чистого знания, заходят в область морали и социальной мысли, а в своих теориях видят „всеохватную схему мира“, отходя тем самым от науки как таковой», — пишет по этому поводу англо-американский философ, специалист по философским проблемам биологии Майкл Рьюз[277].

В самом деле, как мы уже говорили в главе «Навязчивая идея», при таком употреблении любая концепция немедленно перестает быть научной, религия же из нее получается довольно скверная.

Но разве концепция давала какие-либо основания к такому злоупотреблению? В конце концов, из любого полена можно смастерить себе божка и поклоняться ему. Но значит ли это, что в полене и впрямь заключено нечто, требующее поклонения и способное на него ответить? Или что дерево, которым когда-то был этот обрубок, росло и формировалось для того, чтобы стать идолом?

Сказанное, разумеется, не означает, что дарвинизм вообще не имеет философского значения и не подлежит рассмотрению в философском аспекте. Любая «большая» научная теория — такая, как теория атомно-молекулярного строения вещества, классическая термодинамика, теория относительности, квантовая механика и т. п. — неизбежно приобретает философское измерение, и теория естественного отбора тут не исключение[278]. Мы уже говорили (см. главу «Навязчивая идея»), что естественный отбор — это единственный известный нам сегодня механизм, способный порождать новые смыслы, новую значимую информацию. Эта его особенность безусловно имеет философское значение. Причем речь идет не только о философской интерпретации самого естественного отбора — процесса, в котором нет целеполагающего субъекта, но который при этом создает целесообразность, — но и о разработке самого понятия «смысл» как философской категории. (К сожалению, пока такая задача, насколько мне известно, не привлекла внимания философов.) Но это никак не отменяет того, что дарвинизм — как и другие «большие» научные теории, имеющие философский аспект — никого ни к чему не призывает и не обязывает. Он лишь отражает то, что происходит в природе независимо от наших желаний и действий.

Глава 20. Парадоксы опровержимости, или Считать ли дарвинизм научной теорией?

Представить дарвинизм не научной теорией, а неким целостным мировоззрением, всеобъемлющей философской системой и даже религиозным вероучением пытаются не только «моральные антидарвинисты». В наши дни такие попытки чаще всего сопряжены с проблемой фальсифицируемости (опровержимости) дарвинизма.

Мы уже касались этого понятия в главах 3 и особенно 9 и главе «Может ли дарвинист верить в бога, или Чарльз Дарвин в роли Перри Мейсона». Но сейчас нам придется представить его немножко строже — не как простое проявление здравого смысла, а как четкий методологический критерий, позволяющий отличать научные теории от других умственных построений — подчас очень сходных с ними, но все же имеющих иную природу и иной статус.

Отступление историко-методологическое: как проверить теорию?

Начнем издалека. С самого начала существования того, что мы называем наукой в узком смысле этого слова, — европейского естествознания Нового времени — в нем утвердилось требование: любые научные теории должны проверяться фактами, то есть результатами наблюдений или/и экспериментов. То, что не может быть проверено на соответствие фактам, не является научной теорией. Это не значит, что такой продукт мысли ни на что не годится: непроверяемыми неизбежно окажутся и учение церкви (которую все ученые тех времен уважали, а многие принадлежали к ней и даже были ее служителями), и философская система, созданная всемирно признанным мыслителем, и прекрасное литературное произведение. Словом, это может быть все, что угодно — но только не научная теория.

Сегодня это кажется очевидным и банальным — как же можно выяснить, верна или неверна та или иная теория? Вспомним, однако, что в «царице наук» — математике — никакой эмпирической проверки не предусмотрено. Чтобы доказать справедливость того или иного утверждения, нужно продемонстрировать, что оно логически следует из принятого набора аксиом и определений. Сам же этот набор должен всего лишь не содержать внутренних противоречий, а то, что он или отдельные его положения противоречат данным опыта (как, например, пятый постулат в геометрии Лобачевского или Римана) — совершенно неважно. Впрочем, в математике слово «теория» вообще означает не то, что в естественных науках, — «теориями» здесь фактически именуются крупные разделы математики: теория множеств, теория вероятностей, теория функций комплексного переменного и т. д.

С другой стороны, даже и после возникновения естествознания и осмысления им своего метода в нем еще долго циркулировали теории, о проверке которых даже не заходила речь. В самом деле, как можно «проверить фактами» ту же «лестницу существ» Бонне (см. главу 18) или даже систему растений и животных, предложенную Карлом Линнеем? Можно оспорить отнесение того или иного конкретного вида к тому или иному таксону (скажем, в 1930-е годы большую панду перенесли из семейства медвежьих в семейство енотовых, а спустя несколько десятилетий вернули обратно в медвежьи) или ранг конкретного таксона (так, в 1912 году зайцеобразных — зайцев, кроликов и пищух, — считавшихся до того подотрядом отряда грызунов, выделили в самостоятельный отряд), или, наконец, корректность самого выделения данного таксона (например, в конце XIX века был упразднен отряд толстокожих, а входившие в него животные — слоны, носороги, бегемоты, тапиры и свиньи — распределены по трем разным отрядам). Но какие факты могут опровергнуть сам принцип построения биологической системы, предложенный Линнеем? Между тем объявить эту систему не имеющей отношения к науке было бы тоже как-то странно — учитывая ту огромную роль, которую она играла и продолжает играть в биологии вплоть до наших дней.

Впрочем, даже в тех случаях, когда опытная проверка теорий была вполне возможна (и даже не требовала больших затрат или виртуозного мастерства экспериментатора), ученые порой не считали ее обязательной. Вспомним спор овистов и анималькулистов (см. главу 13), длившийся добрых полтора века — в течение которых наглядные опровержения обеих теорий во множестве ходили прямо перед глазами ученых. Но те преспокойно игнорировали эти очевидные факты — даже после попытки Мопертюи привлечь их внимание к ним.

Ощущение ненормальности такой ситуации в естествознании, сложившееся в первой трети XIX века, выразилось в последовательном эмпиризме Кювье, а затем — в рождении философии позитивизма, отказывавшей умозрительным и непроверяемым построениям вообще в какой-либо ценности и призывавшей даже не задаваться вопросами, которые ни сейчас, ни в будущем не могут быть проверены эмпирически. (Основатель позитивизма Огюст Конт в качестве примера такого вопроса приводил вопрос о химическом составе звезд — дескать, он у них, конечно, есть, но выяснить его мы не сможем никогда и никакими средствами, а потому и строить какие-либо предположения о нем не имеет смысла[279].)

Это не привело к немедленному изгнанию непроверяемых теорий из науки: как мы помним, последние четыре десятилетия XIX века стали временем пышного расцвета умозрительных эволюционных концепций. Не менее впечатляющим было разнообразие «теорий» наследственности — в ряду которых теория Вейсмана, предвосхитившая некоторые важнейшие идеи будущей генетики, не имела никаких преимуществ перед другими, столь же умозрительными, а работа Менделя осталась и вовсе незамеченной. Спекулятивные, не подкрепленные никакими фактами теории были популярны и во многих других областях знания, причем выдвигали их порой не только видные естествоиспытатели, но и сами философы-позитивисты — как, например, уже знакомый нам Герберт Спенсер, один из основоположников неоламаркизма и социал-дарвинизма. Тем не менее к первым годам XX века позитивизм (в форме эмпириокритицизма — радикальной редакции, приданной ему философом Рихардом Авенариусом и физиком Эрнстом Махом) стал почти общепринятой философией и методологией естествознания, а требование проверки любых теоретических построений фактами — обязательным условием признания этих построений научными.

И тут неожиданно встал вопрос: а что, собственно, означает «проверить фактами»?

На первый взгляд вопрос кажется надуманным, а ответ на него — совершенно ясным: надо просто сравнить то, что утверждает теория, с тем, что мы наблюдаем — в естественных условиях или в результате специально поставленного эксперимента. Если все совпадает — значит, теория верна. Именно так и поступали многие ученые в разные эпохи и в разных странах — и регулярно получали «подтверждения» теорий, которые, как мы теперь знаем, были совершенно неверными. В главе «Август Вейсман против векового опыта человечества» мы уже говорили о многочисленных работах, в которых «подтверждалось» наследование приобретенных признаков, — от злосчастной бесхвостой кошки, удостоившейся в 1877 году овации участников съезда немецких натуралистов и врачей, до многолетних обстоятельных опытов школы Боннье. В главе 10 мы говорили о фактах, открытых Жоржем Кювье и, казалось бы, совершенно однозначно свидетельствовавших о том, что смены фаун происходили в результате региональных или глобальных катастроф. Если бросить взгляд на другие дисциплины, то можно вспомнить, сколько великолепных подтверждений было найдено в XIX — первой половине XX века для контракционной теории («теории печеного яблока»), предложенной в 1829 году французским геологом Эли де Бомоном и рассматривавшей горные хребты как складки, которые образует земная кора по мере остывания Земли и соответствующего уменьшения ее объема.

Еще пример. Когда стало ясно, что многие белки в растворах существуют в виде компактных комочков-глобул, многие химики и биохимики усомнились в том, что белок — линейный полимер. И в 1923 году знаменитый русский химик Николай Зелинский (создатель самого массового противогаза первой мировой войны) выдвинул дикетопиперазиновую теорию строения белка, согласно которой белок состоит не из линейной цепочки аминокислот. Основу белковой молекулы, по мнению Зелинского, составляли большие циклические структуры — дикетопиперазины. (Впоследствии Зелинский модифицировал свою теорию, предположив, что к дикетопиперазиновому ядру могут с разных сторон присоединяться короткие цепочки аминокислот.) Такие соединения в самом деле неизменно обнаруживались среди продуктов гидролиза практически любых белков — что, казалось бы, неоспоримо подтверждало теорию Зелинского. Но через некоторое время выяснилось, что они возникают в процессе гидролиза, а в невредимой белковой молекуле их нет.

Завершим наш небольшой обзор парой примеров такого же рода из несколько неожиданной области. Еще в 1767 году один из самых авторитетных английских врачей того времени Джон Хантер привил себе выделения больного гонореей. Уже через несколько дней у него появились признаки гонореи, а затем развились и симптомы сифилиса — что полностью соответствовало популярной в ту пору теории, гласившей, что эти две болезни на самом деле лишь разные формы одного заболевания. Именно эту теорию и стремился доказать доктор Хантер своим жестоким экспериментом. Через несколько лет, убедившись в бесспорной надежности диагноза, он подробно описал свой опыт в специальной книге. Книга имела большой успех, была переведена на французский и немецкий языки… и на несколько десятилетий затормозила развитие венерологии. Как мы теперь достоверно знаем, сифилис и гонорея — разные заболевания, вызываемые разными (и даже совершенно не родственными) видами бактерий. А результат опыта Хантера был вызван тем, что пациент, от которого был взят прививочный материал, был заражен обеими болезнями, причем сифилис у него был во второй стадии, практически лишенной внешних симптомов.

В 1897 году известный австрийский психиатр Рихард фон Крафт-Эбинг доказал, что прогрессивный паралич (весьма распространенное в ту пору психическое заболевание, знаменитое благодаря одному из своих характерных симптомов — бреду величия) есть не что иное, как одно из проявлений хронического сифилиса. (Это в самом деле так, и с наступлением эры антибиотиков это славнейшее заболевание, сведшее в могилу множество европейских знаменитостей, вымерло, как мамонт.) Как раз в это время в европейской медицине — и прежде всего в психиатрии — активно обсуждалась теория «безумия как следствия порока», утверждавшая, что все «большие» психические заболевания порождаются излишествами, погоней за чувственными наслаждениями (особенно противоестественными), нездоровым образом жизни и тому подобными причинами. Открытие Крафт-Эбинга, выявившее однозначную связь между пикантной болезнью и тяжелым безумием, выглядело прямым и несомненным подтверждением этой теории — и тем самым невольно продлило ей жизнь. Трудно сказать, затормозило ли это обстоятельство развитие психиатрии — вряд ли ученым рубежа XIX–XX веков удалось бы выяснить истинные причины шизофрении или биполярного расстройства, даже если бы над ними и не тяготела ошибочная теория. Но так или иначе достоверно установленный факт «подтвердил» теорию, оказавшуюся впоследствии совершенно неверной.

Дело тут даже не в каких-то роковых совпадениях. Просто для любой, самой абсурдной теории всегда можно найти некоторое число «подтверждений» — фактов, которые выглядят именно так, как им предписывает данная теория. Такие «подтверждения» можно представить хоть для «теории» горьковского Воробьишки о том, что ветер создается движениями деревьев. В самом деле: наблюдения показывают, что сначала на некотором расстоянии от наблюдателя возникает движение ветвей, а уже затем налетает ветер. Причем он всегда налетает с той стороны, где замечено движение ветвей, и дует туда, куда они машут. Наконец, теорию подтверждает и модельный эксперимент: если взять ветку с листьями (или хотя бы с большим числом отростков-веточек) и начать махать ею, в той стороне, куда направлены взмахи, можно зарегистрировать движение воздуха, полностью аналогичное ветру. Чего же нам еще? Теорию можно считать доказанной[280].

Словом, для того, чтобы «проверка фактами» вообще имела смысл, нужно было предложить какую-то более строгую и однозначную процедуру такой проверки. Это и сделал в 1935 году австрийский философ и логик Карл Раймунд Поппер.

Суть его концепции, названной позже фальсификационизмом, довольно проста, хотя и выглядит парадоксально: проверяя ту или иную теорию, нужно обращать внимание не на подтверждения (которые, как мы уже знаем, всегда найдутся даже для совершенно вздорных гипотез), а на опровержения. Точнее — на те ситуации, в которых данная теория могла бы быть опровергнута. На наблюдения и эксперименты, исход которых неизвестен заранее, но при этом проверяемая теория (как наша гипотетическая бабушка Физдипёкла из главы 9) уверенно говорит об этом исходе нечто определенное — если уж не «это должно быть так и только так», то хотя бы «это может быть и так, и сяк, и еще как-то, но во всяком случае никогда не будет вот этак». («Говорит» в данном случае означает не то, что так полагает автор этой теории или ее наиболее видные приверженцы, а то, что такой прогноз однозначно следует из самой теории.) Дальше нужно провести это наблюдение или поставить этот эксперимент и сравнить его результаты с тем, что предсказывает (или запрещает) теория. Если результат противоречит теории — ее следует признать неверной. Если не противоречит, ею можно руководствоваться и дальше — до тех пор, пока не появится факт, который ее опровергнет. В рамках концепции Поппера всякая теория, сколько бы раз она ни была проверена, всегда остается лишь предположением и никогда не может быть окончательно доказана: закон сохранения энергии может быть проверен и подтвержден миллионы раз в самых разных процессах и явлениях, но если завтра кто-то построит один-единственный работающий вечный двигатель, закон придется признать опровергнутым. Или, по крайней мере, сильно изменить его формулировку либо ограничить область применения.

Почему одно-единственное опровержение весомее миллиона подтверждений? Дело в том, что наука индуктивна. Она опирается на конечное число наблюдений и экспериментов, но при этом делает некоторые утверждения (теории) обо всех объектах и явлениях определенного типа, то есть о потенциально бесконечном множестве. Понятно, что такие утверждения могут быть опровергнуты единственным противоречащим им примером, в то время как никакое количество примеров подтверждающих не может их доказать[281]. Скажем, проверив наугад сто или тысячу человек подряд, мы, скорее всего, убедимся, что у всех у них сердце находится слева. Но это не доказывает утверждения «у всех людей сердце слева» — чтобы его опровергнуть, достаточно найти одного-единственного человека с сердцем справа. Такие люди действительно существуют (хотя их доля не превышает 0,01 % человечества), так что утверждение «у всех людей сердце слева» можно считать опровергнутым. А вот утверждение «все люди смертны» до сих пор не опровергнуто. Мы относимся к нему как к безусловной истине, хотя статус у него ровно тот же, что и у предыдущего: единственный противоречащий ему пример (если бы таковой нашелся) опроверг бы его. Точно в таком же положении, согласно Попперу, находятся и все без исключения научные теории: любая из них в принципе может быть в любой момент опровергнута единственным фактом. Хотя для некоторых из них это примерно столь же вероятно, как обнаружение бессмертного человека.

Ну а если теория сформулирована так, что никакой факт — не только известный, но и тот, который может быть обнаружен в будущем, — не может ее опровергнуть? Если она может истолковать со своих позиций любое наблюдение и любой эксперимент? В концепции Поппера это означает, что данная теория не является научной и вопрос о ее верности или неверности не может быть разрешен средствами науки.

Этот последний вывод — о ненаучности любых принципиально неопровержимых утверждений — позже получил имя «критерий Поппера» и стал чрезвычайно популярен не только у философов и методологов науки, но в куда более широких кругах. Надо сказать, что концепцию Поппера в целом впоследствии много и отчасти справедливо критиковали, но критика относилась в основном к тезису, что единственного факта, противоречащего теории, достаточно для ее опровержения, каковы бы ни были ее заслуги и возможности. (Это действительно не соответствует реальной практике науки: обычно научное сообщество отказывается от общепризнанной фундаментальной теории не раньше, чем испробует все средства ее спасения — от тщательной проверки «опровергающего» факта до глубоких изменений в самой «опровергаемой» теории или выдвижения дополнительных гипотез специально для объяснения неудобного факта. И даже если ничего поправить не удается, старую теорию хоронят не раньше, чем будет предложена новая, лучше объясняющая все известные факты, включая и «опровергающий». Но Поппера в данном случае интересовало не реальное поведение ученых, а логический статус научных теорий как таковых.) Сам же тезис, что из научных теорий должны следовать какие-то принципиально опровержимые прогнозы, а учение, которое не может быть ничем опровергнуто, научной теорией не является, стал более-менее общепринятым критерием научности и возражений обычно не вызывает. Как сказал поэт, «если тебе „корова“ имя, у тебя должны быть молоко и вымя. А если ты без молока и без вымени, то черта ль в твоем в коровьем имени!»

Критерий и в самом деле кажется самоочевидным, однако его применение к конкретным концепциям порой дает далеко не очевидные результаты. В чем немедленно убедился сам Поппер, применив свое мерило к целому ряду теорий, служащих фундаментом для целых крупных направлений в разных областях науки и в то же время предметом острых дискуссий. «Сертификат научности» от Поппера получила, например, теория Эйнштейна — она делала четкие предсказания, причем такие, которые до нее никому просто не пришли бы в голову. (То, что они подтверждались при проверке, было уже неважно: Поппер неоднократно подчеркивал, что научность теории вовсе не гарантирует ее истинности и вполне научная теория может оказаться совершенно неверной). А вот целому ряду других популярных теорий Поппер в научности отказал. В этот список попали психологические концепции Фрейда и Адлера, марксизм и — теория Дарвина.

Сомнительные подсказки

Именно об этом выводе основателя фальсификационизма не устают напоминать нам многочисленные современные критики дарвинизма. Тон задают, конечно, креационисты (хотя хватает и разного рода вольнопрактикующих философов и диванных мыслителей). Это на первый взгляд странно: уж им-то критерий Поппера, казалось бы, лучше и вовсе не поминать — в свете этого критерия все претензии на «научность» даже самых «мягких» версий креационизма, вроде «теории разумного замысла», рассыпаются мгновенно и непоправимо (см. главу 9). Но креационисты в этом вопросе руководствуются логикой шварцевского Министра-Администратора: «Я — негодяй? А кто хорош?» Мол, если по-вашему выходит, что «научный креационизм» — не наука, а религиозная проповедь, замаскированная под научную теорию, то тогда и ваш хваленый дарвинизм — то же самое, согласно тем же самым критериям. Да вот и ваш хваленый Поппер прямо это и говорит, вот цитата, не отвертитесь. А если то и другое — религия, то выбор между ними — вопрос веры, да и в школах надо либо преподавать оба учения, либо не преподавать ни одного.

Понятно, что в устах креационистов этот аргумент столь же лукав, как ссылки на то, что археоптерикс — не прямой предок птиц или что все собачьи породы, как бы сильно они ни отличались друг от друга, остаются в пределах одного вида. Это можно видеть хотя бы по тому, что тезис о «принципиальной неопровержимости» (сиречь ненаучности) дарвинизма в их текстах часто мирно соседствует с утверждениями о том, что дарвинизм давным-давно опровергнут. Или с упоминанием структур, которые (по мнению креационистов, конечно) являются примерами «нечленимой сложности» (irreducible complexity), то есть того, что не могло возникнуть путем небольших последовательных улучшений и, следовательно, является опровержением дарвинизма. В общем, как в старом анекдоте про ссору двух соседок — «во-первых, никакого горшка я у нее не брала, во-вторых, она дала мне его уже треснутым, в-третьих, я его вернула целехоньким!»

К этому можно добавить, что креационисты, как обычно, подменяют понятия: «нефальсифицируемой» Поппер счел идею естественного отбора как универсального механизма эволюции; что же до идеи эволюции как таковой, то он специально оговаривал, что считает ее вполне научной и «надежно проверенной». Так что креационистам (по крайней мере, «твердым») искать поддержки у Поппера в любом случае не приходится. Но креационисты — креационистами, а сам факт-то никуда не девается: Поппер на основании своего критерия признал дарвинизм ненаучной теорией. И вроде бы у нас есть только две возможности: либо согласиться с этим — либо отвергнуть сам критерий Поппера. В любом случае мы не можем представить дело так, что критерий Поппера вполне адекватен для оценки «теории разумного замысла», но не годится для оценки дарвинизма.

Конечно, концепция Поппера — тоже не догма. В истории науки бывали случаи, когда факты вроде бы прямо и недвусмысленно опровергали теорию — но впоследствии оказывалось, что она все-таки верна. Обычно это было связано с какими-нибудь ошибками в наблюдениях или экспериментах либо с тем, что применявшиеся методы просто не позволяли обнаружить предсказанные теорией явления. Но случалось и так, что факты были вполне надежны и достоверны, но со временем им находилось объяснение именно с точки зрения «опровергнутой» ими теории. Возможно, самый драматичный пример такого рода — исследования Менделя: установив закономерности наследования признаков у гороха и создав совершенно правильную теоретическую модель, объясняющую эти закономерности, Мендель попытался проверить их на других объектах. К несчастью, в качестве таковых он выбрал пчел и растение ястребинку. В обоих случаях ему не удалось получить ничего похожего на красивые «гороховые» соотношения. После двух неудач подряд он и сам уверился, что открытый им механизм наследования представляет собой какой-то редкий частный случай. Однако сейчас мы знаем, что теория Менделя верна и в общем-то универсальна, а наследование признаков у пчел представляет собой довольно экзотическую модификацию менделевского механизма; причины же неудачи с ястребинкой были и вовсе техническими. Таких случаев концепция Поппера не предусматривает вовсе.

Можно зайти и с другой стороны, задав вопрос: а фальсифицируем ли сам критерий фальсифицируемости, да и вся попперовская концепция научного исследования? Какой факт мог бы опровергнуть эту концепцию? И если никакой — можно ли считать научной ее саму? Но ответ в стиле «от такого слышу» — не аргумент в споре, если его участники в самом деле хотят найти истину. Можно сослаться на то, что позднее Поппер пересмотрел свою позицию. «Я изменил свою точку зрения по вопросу проверяемости и логического статуса теории естественного отбора; и я рад возможности отречься от своего убеждения», — писал он в 1978 году, признавая, что проверка этой теории хоть и трудна, но все же возможна. Но наука и философия науки — не военная служба, где, если командир отдал два взаимоисключающих приказа, выполнять следует более поздний. Вопрос о фальсифицируемости теории естественного отбора надо решать по существу, опираясь не на мнение того или иного авторитета (хотя бы и самого творца концепции фальсификационизма), а на рациональные аргументы. И при этом еще и учитывая исторический контекст.

Прежде всего отметим, что первые указания на факты, которые (будь они обнаружены) опровергли бы теорию Дарвина, сделал… сам Дарвин — естественно, ничего не зная о критерии Поппера, до формулировки которого оставалось еще три четверти века. «Если бы возможно было показать, что существует сложный орган, который не мог образоваться путем многочисленных последовательных слабых модификаций, моя теория потерпела бы полное крушение», — пишет он в шестой главе «Происхождения видов». В другом месте он замечает, что таким же «полным опровержением» был бы достаточно развитый признак, приносящий пользу не тому виду, который им обладает, а какому-нибудь другому.

Выходит, вопрос закрыт — Попперу надо было бы просто внимательнее читать «Происхождение видов»? Увы, не все так однозначно. «Сложный орган, который не мог образоваться путем многочисленных последовательных слабых модификаций» — это, как легко видеть, и был бы пример той самой «нечленимой сложности», которую так долго и так безуспешно ищут сторонники «теории разумного замысла». Конечно, их критерий — «раз я не понимаю, как этот орган мог возникнуть путем отбора — значит, он и не мог» — смехотворен, но дело в том, что никакого другого критерия просто нет. Иными словами, невозможно никаким рациональным способом доказать, что тот или иной орган (или система биохимических взаимодействий, или еще что-то достаточно сложное) не мог возникнуть путем отбора. Даже если сегодня никто не может предложить сколько-нибудь правдоподобный сценарий эволюционного формирования данного органа, нет никаких оснований полагать, что такой сценарий не появится в будущем, на основании новых знаний. Так уже случалось с целым рядом феноменов, выглядевших в свое время неразрешимыми с точки зрения дарвиновской теории. Мы уже упоминали (см. главу 11) проблему возникновения биолюминесценции — свечения живых организмов. Можно добавить сюда вопросы о том, как «электрические» рыбы обзавелись своим грозным оружием, как мог возникнуть «огнестрельный аппарат» жука-бомбардира[282], и ряд других проблем, долгое время казавшихся «проклятыми», но в конце концов успешно решенных.

Дело в том, что утверждение «формирование данного органа путем небольших последовательных улучшений невозможно» само по себе является утверждением теоретическим. А значит, как мы уже знаем, оно может быть опровергнуто в любой момент единственным примером (правдоподобным сценарием такого формирования) и никогда не может быть окончательно доказано. Это, конечно, полностью обессмысливает любые поиски примеров «нечленимой сложности» — но это же не позволяет и рассматривать фразу Дарвина как пример опровержимого предсказания, следующего из его теории.

Что же касается другого утверждения Дарвина, то оно в самом деле вполне опровержимо — и многократно опровергнуто. Причем опровергнуто в обоих смыслах: примеры «сложных признаков, полезных не тому виду, который ими обладает, а какому-то другому» хорошо известны, но при этом не могут быть признаны опровержением основной теории. (Некоторые из таких признаков были прекрасно известны и во времена Дарвина, в том числе и ему самому — и он даже делал на их основании вполне проверяемые частные прогнозы.) Это прежде всего те структуры и физиологические процессы, которые служат для привлечения симбионтов или для обеспечения их жизнедеятельности. Кое-какие из них мы уже упоминали в главе 2: тридакну, отрастившую себе глаза, которые абсолютно не нужны ей самой, но помогают улучшить жизнь ее симбионтам-водорослям; дерево дуройю, образующее в своих стволах и ветвях систему ходов и камер, служащих готовым жилищем для лимонных муравьев… А самый очевидный и давно известный пример — это выделение цветковыми растениями нектара и связанные с этим специализированные структуры. Само по себе выделение сахаристой жидкости растению никакой пользы не приносит, требуя при этом затраты определенных ресурсов (пусть даже и относительно дешевых). Но нектар привлекает к цветам насекомых и других потенциальных опылителей, которым этот признак растений оказывается чрезвычайно полезен (для многих видов и даже целых больших групп насекомых, а также ряда птиц нектар — основной корм, без которого они просто не могут существовать), — а они, в свою очередь, очень важны для растений. У некоторых растений, пользующихся «услугами» высокоспециализированных опылителей, цветок устроен так, чтобы добраться до нектара могли только эти избранные виды, — что является бесспорным примером приспособления, служащего не просто «чужим» интересам, а интересам вполне конкретного другого вида.

Однако, как уже было сказано, этот пример никак не опровергает теорию Дарвина как таковую: такие отношения складываются лишь тогда, когда для каждого из партнеров выгода, получаемая от них, превосходит собственные затраты, и поддерживаются лишь до тех пор, пока это так. Как известно, многие цветковые растения (злаки, осоки, целый ряд деревьев и т. д.) отказались от услуг живых агентов, вернувшись к ветроопылению или перейдя к самоопылению, — и ни у кого из них мы не найдем ни нектара, ни каких-либо приспособлений, полезных для опылителей. Да и у тех видов растений и насекомых, что сохраняют такие отношения, они далеки от бескорыстной взаимопомощи в духе князя Кропоткина. Как показывают современные исследования, партнеры в таких сделках то и дело пытаются надуть друг друга: насекомые — добраться до нектара, не утруждая себя опылением, а растения — побудить насекомых к опылению, не давая им ничего взамен. В долгосрочном эволюционном плане такое шулерство оборачивается «гонкой вооружений», невыгодной в конечном счете обоим партнерам. Но естественный отбор не может учитывать долгосрочные последствия — он поддерживает все, что выгодно здесь и сейчас.

Таким образом, существование сложных структур, приносящих выгоду другому виду, не опровергает, а подтверждает теорию Дарвина. А значит, и это высказывание Дарвина не годится в качестве доказательства фальсифицируемости дарвинизма. Можно, конечно, модифицировать дарвиновское условие — «…другому виду, не приносящему обладателю признака никакой пользы». Но по этому пути при достаточной эрудиции и изворотливости ума можно зайти сколь угодно далеко. В главе «Забытый кит» мы видели, как травоядные животные помогают своим основным «жертвам» — луговым растениям — отстоять, а то и расширить свою территорию. Значит, если бы у клевера или тимофеевки вдруг нашлись признаки, полезные не для них, а для травоядных животных, можно было бы и их счесть подтверждением теории Дарвина. Немножко потренировавшись в таких рассуждениях, можно научиться находить «косвенную пользу для обладателя» в любом признаке, кому бы он на самом деле ни был выгоден.

Научная теория, Карл!

Собственно говоря, вот эта возможность одними только рассуждениями отыскать «биологический смысл» (то есть эволюционное преимущество) для абсолютно любого признака или явления и вызвала у Поппера сомнения в научности этой теории. Между тем именно такой подход был чрезвычайно распространен в «классическом» дарвинизме 1860-х — 1900-х годов. Натуралисты того времени проявляли порой чудеса изобретательности в трактовке случаев, на первый взгляд представлявшихся трудными для дарвинизма. Скажем, то, что у многих растений (особенно деревьев и кустарников) плоды сочные, с мясистой сладкой мякотью, естественным образом трактовалось как средство привлечения животных-распространителей: съев плоды, эти животные унесут в себе семена и «высеют» их вдалеке от материнского растения. Эта трактовка находит массу убедительных и порой неопровержимых подтверждений: от рощиц рябины или ирги, вырастающих под излюбленными местами отдыха фруктоядных птиц, и до неспособности семян некоторых видов прорастать без предварительного прохождения через птичий кишечник. Однако столь же яркий и привлекательный вид имеют и многие ядовитые ягоды — например, волчье лыко. Если яд — защита от поедания, то почему ягоды такие яркие и сочные? А если ягоды служат для привлечения поедателей, то почему они ядовиты? Но энтузиастов адаптивной трактовки это противоречие не смутило: столкнувшись с этим возражением, они тут же предположили, что аппетитные с виду, но ядовитые плоды растению вдвойне полезны — животное, съевшее такой плод, погибает, и его труп служит удобрением для прорастающих семян! Естественно, скелетов птиц или зверей, из которых росли бы сеянцы ядовитых растений, никто никогда не находил — да и не искал.

Как нечто само собой разумеющееся обсуждалась в те времена мифическая «защитная функция» рогов оленей (см. главу 3) — хотя никто не мог привести ни сколько-нибудь надежных наблюдений такого использования рогов, ни внятного ответа на вопрос, почему же столь полезное оружие есть только у самцов. И даже пресловутый павлиний хвост трактовался как защитное приспособление — средство отпугивания хищников: дескать, «павлин с распущенным хвостом кажется огромным, а „глаза“ создают впечатление, что тут много особей»[283].

Пожалуй, своей высшей точки этот подход достиг в книге «Маскировочная окраска в животном царстве», выпущенной в 1909 году в США Эбботом Хендерсоном Тайером и его сыном Джеральдом. Эббот Тайер не был зоологом — он был одним из самых известных в то время американских художников. Но одной из постоянных тем его творчества были животные в их естественной среде обитания, и богатейший опыт наблюдения за ними позволил ему высказать ряд нетривиальных соображений. В своей книге он наглядно показал, как окраска, выглядящая яркой и контрастной на однотонном фоне, может совершенно скрывать животное в его естественной среде. Он первый обратил внимание на феномен расчленяющей окраски и предложил использовать ее в военном деле (результатом чего стала столь модная ныне «камуфляжная» раскраска ткани). Однако в результате он начал интерпретировать как «маскировочную» вообще любую окраску любых животных. Например, кричаще яркую окраску розовой колпицы и даже контрастный ало-розовый с черным наряд фламинго он объяснял тем, что такая расцветка якобы делает этих птиц незаметными в рассветных и закатных лучах.

И эта фантазия всерьез обсуждалась зоологами, причем никто даже не ставил вопросов, что делает колпица в другое время суток или каким образом могут оставаться незаметными многотысячные стаи фламинго[284].

Если не удавалось придумать даже столь притянутых за уши объяснений, всегда оставались запасные варианты. Пусть, мол, сейчас признак и не имеет сколько-нибудь заметного адаптивного значения, но наверняка он был чем-то полезен в прошлом. Скажем, у всех акул пасть имеет строение, характерное для придонных рыб. Но большинство современных акул живет в толще воды и не собирает корм со дна. Ну так, значит, предки акул были донными рыбами, позже их потомки по большей части сменили образ жизни, а рот остался там же, где был у предков[285]. (Подобные ссылки на былую адаптивность были почему-то особенно популярны при объяснении происхождения отличительных черт человеческих рас[286].) Другое универсальное «объяснение» состоит в том, что признак сам по себе не полезен, но прочно связан с каким-то другим признаком[287], на который и шел отбор. Ну а в самом крайнем случае всегда можно сослаться на то, что мы не знаем всех факторов отбора, которые действуют на данный вид или группу сейчас или могли действовать на их предков в прошлом. «Точные пропорции различных видов растений, количества каждого вида насекомых или птиц, особенности, связанные с большей или меньшей подверженностью воздействию солнца или ветра в определенные критические периоды, и другие небольшие различия, которые для нас абсолютно нематериальны и неразличимы, могут иметь огромное значение для этих скромных созданий и быть вполне достаточными для небольшой корректировки размера, формы или цвета, которую вызывает естественный отбор», — писал в 1899 году все тот же Альфред Уоллес, объясняя, каким образом могут быть адаптивными самые незначительные различия в окраске и форме разных видов наземных улиток, даже если эти виды живут в одной и той же среде.

Подобные интерпретации, как я уже сказал, в 1860-е — 1900-е годы воспринимались как вполне приемлемые и даже «дающие совершенно новый взгляд» на старые проблемы зоологии и ботаники. Но к 1920-м годам они уже изрядно вышли из моды в научном сообществе — которое в это время вообще переживало своего рода интеллектуальное похмелье от безудержного увлечения эволюционным подходом. Разочарование в нем стало естественной составной частью того кризиса эволюционизма и конфликта «старой» и «новой» биологии, о котором мы говорили в главе 8 и последующих главах. При этом, однако, подобные «объяснения» продолжали широко воспроизводиться в популярной литературе того времени, а также цитировались критиками эволюционизма — именно как пример бесплодности и бессодержательности эволюционного подхода.

В результате в образованном обществе — в том числе и у людей любознательных, но не связанных с биологией профессионально — сложилось представление об эволюционной теории именно как о системе полунатурфилософских спекуляций, правила которой позволяют обосновать и «объяснить» что угодно.

Вот в такой интеллектуальной атмосфере и происходило знакомство студента-математика Карла Поппера с дарвинизмом (хотя свою книгу Поппер опубликовал в 1935 году, размышлять над природой научных теорий и их отличий от иных типов доктрин он начал значительно раньше — еще в свои студенческие годы, пришедшиеся на первую половину 1920-х). Не удивительно, что он отнес ее к тем принципиально неопровержимым доктринам, которым он отказал в научности.

Впрочем, у него была на то и другая причина: центральный тезис дарвинизма — «выживание наиболее приспособленных» — казался ему (как и многим другим) тавтологичным. В самом деле, кто такие «наиболее приспособленные»? В одних случаях это могут быть наиболее крупные и сильные, в других — наиболее плодовитые, в третьих — наиболее устойчивые к самым распространенным инфекциям и т. д., но ни одно из этих качеств не может считаться безусловно адаптивным в любых обстоятельствах — всегда можно указать такие условия, в которых носители данного качества окажутся в проигрыше. (Даже такая, казалось бы, универсальная адаптация, как способность к сложному индивидуальному поведению — грубо говоря, «ум», — может ухудшать положение своих обладателей: в 2016 году группа испанских ученых показала положительную корреляцию между относительным размером мозга того или иного вида современных млекопитающих и риском его исчезновения.) Поэтому «самыми приспособленными» (если говорить не о конкретном виде или даже популяции в конкретном месте обитания, а об общем принципе) волей-неволей приходится считать тех, кто успешнее передает свои гены следующим поколениям — неважно, каким именно способом. Для Поппера, который всегда в первую очередь обращал внимание на логическую сторону дела, это означало, что дарвинизм сводится к банальности «выживают те, кто выживает»[288]. Разумеется, с тех пор этот вывод был бессчетное число раз повторен всевозможными оппонентами дарвинизма — со ссылкой на Поппера или без таковой.

При этом сам Поппер признавался, что «был зачарован Дарвином, как и дарвинизмом» — то есть методом рассуждения Дарвина, логикой его теории. И этому вполне можно верить: он впоследствии неоднократно возвращался к этому вопросу, настойчиво отыскивая для дарвинизма место в познании, объявляя его то «ситуационной логикой», то «метафизической исследовательской программой»… А в 1963 году в своей знаменитой работе «Предположения и опровержения: рост научного знания», ставшей одной из ключевых в его наследии, он предположил, что само развитие науки происходит по дарвиновскому механизму — путем выдвижения разнообразных теоретических предположений и последующего отбора тех из них, которые наилучшим образом объясняют ту или иную совокупность фактов (то есть «наиболее приспособленных» для этого объяснения).

Честно говоря, при всем уважении к Попперу согласиться с этой идеей трудно. Разумеется, научные гипотезы, претендующие на объяснение одного и того же круга явлений, конкурируют друг с другом и результат этой конкуренции вполне можно рассматривать как своего рода «отбор наиболее приспособленных»[289]. Однако вряд ли кто-то в здравом уме возьмется утверждать, что сами новые гипотезы появляются в результате случайных ненаправленных изменений прежних теорий. Все-таки ученый, выдвигая новую гипотезу, не меняет что попало в какую попало сторону в прежних концепциях, а сразу (до всякого отбора) старается именно улучшить их объяснительные возможности (не говоря уж о тех гипотезах, которые представляют собой не модификации уже известных теорий, а совершенно новый взгляд на проблему). То есть «изменчивость» тут направленна и адаптивна сама по себе, а отбор выбирает лишь лучшую из адаптаций. Таким образом, научные теории эволюционируют не по Дарвину, а как раз по Ламарку, точнее — по неоламаркистам второй половины XIX века, вроде Копа или Спенсера. И то, что изощренный ум Карла Поппера не заметил этого несоответствия, может свидетельствовать о том, что его юношеская «зачарованность Дарвином» не оставила его и на склоне лет.

Закончились эти противоречивые отношения, как мы уже знаем, примирением Поппера с дарвинизмом и официальным отречением от тезиса о «нефальсифицируемости» последнего. Но к такому финалу философа привели не пронесенная через всю жизнь неугасимая симпатия к дарвинизму и не старческое благодушие. Отчасти причиной стало более глубокое знакомство Поппера с теорией эволюции, отчасти — изменения, происходившие с самой теорией. На протяжении долгой, охватившей почти весь ХХ век жизни Поппера эволюционная теория менялась очень сильно — в том числе и с точки зрения методологических требований. Уже во время написания и публикации книги «Логика исследования», где был впервые сформулирован критерий фальсифицируемости и сделан вывод о несоответствии ему ряда широко известных теорий, дарвинизм существенно отличался от того образа полуспекулятивного догматического «учения», который сложился у Поппера в молодости. Полным ходом шла работа по формированию того, что позже получило имя «синтетической теории эволюции». Применительно к теме данной главы это означало, что качественные утверждения Дарвина и ранних дарвинистов получали количественную форму, вполне допускавшую проверку и опровержение. Начали появляться работы, прямо показывающие существование в природе селективных процессов, а методы генетики позволяли продемонстрировать, что при этом в популяции происходит рост частоты одних аллелей и снижение — других. Возможность вскоре превратилась в правило хорошего научного тона, а затем и в обязанность: теперь уже мало было выдвинуть более или менее правдоподобную гипотезу об адаптивном значении того или иного признака — нужно было хоть как-то проверить ее в наблюдениях или экспериментах. Именно таким путем была доказана в середине ХХ века эффективность маскировочной окраски (разумеется, не у фламинго или колпицы), предупреждающей расцветки у хорошо защищенных (ядовитых, жалящих и т. п.) животных, а также «бейтсовской мимикрии» — столь же яркой и характерной окраски совершенно безобидных видов, имитирующей окраску видов ядовитых.

Впрочем, как мы уже знаем, для решения вопроса о научности теории важны не подтверждения, а опровержения. И они тоже случались — но, в полном соответствии с разработанными к тому времени новыми представлениями о практике научной работы (концепцией «ядра и периферии» Имре Лакатоша и другими), не означали автоматического опровержения основной теории, а указывали на существование проблемы — и тем самым часто стимулировали новые открытия. Так, например, резкое несоответствие скорости накопления аминокислотных замен в белках ограничениям, следовавшим из разработанной Джоном Холдейном теоретической модели естественного отбора в популяции, привело к открытию нейтральных мутаций и разработке теории нейтрализма (см. главу 7). Все эти изменения происходили на глазах у Поппера, и игнорировать их он не мог — что и привело в конце концов к решительному пересмотру им своего давнего вывода.

Конечно, изменение мнения мэтра не означает, что вопрос о фальсифицируемости дарвинизма (как и вообще вопрос о применении критерия фальсифицируемости и его возможностях) решен раз и навсегда и полностью исчерпан. Применение критерия Поппера не является исключительным правом самого Поппера. Поэтому давайте бросим хотя бы беглый взгляд на то, как обстоят дела с фальсифицируемостью дарвинизма в его современном состоянии.

Опровергни, если сможешь

Вопреки расхожему мнению, что теория эволюции-де может все объяснить, но ничего не может предсказать, она предсказывает не так уж мало. Например, в 2007 году в Китае были найдены окаменелые останки примитивного млекопитающего, жившего в начале мелового периода (около 125 млн лет назад). Находка отличалась чрезвычайно высокой сохранностью слуховой части черепа: косточки среднего уха не только полностью уцелели, но и сохранили свое естественное положение по отношению к другим костям. Это позволило установить, что у этого животного они уже отделились от боковой поверхности нижней челюсти, но еще оставались соединенными с ней спереди. Существование именно такой переходной стадии у древних млекопитающих постулировал еще в 1975 году американский морфолог Эдгар Эллин[290]. Находка реального ископаемого, точно соответствующего теоретически предсказанной схеме, стала настоящим триумфом эволюционизма, а само животное получило название Yanoconodon allini — «яноконодон Эллина».

Понятно, однако, что если бы столь замечательное ископаемое не было найдено никогда, это не опровергало бы никаких теорий. А если бы у ископаемого зверька строение косточек оказалось принципиально иным — это, возможно, опровергло бы построения Эллина, но не теорию эволюции в целом. Такие предсказания, сколь бы неожиданны и впечатляющи они ни были, нас сейчас не интересуют. Для нашей темы важны только достаточно «сильные» предсказания — те, которые утверждают обязательность (или, наоборот, невозможность) того или иного явления. Более того — нас интересуют только те из подобных предсказаний, которые относятся не к «эволюции вообще» (фальсифицируемость эволюционизма как такового у Поппера, как мы помним, никакого сомнения не вызывала), а именно к эволюции путем естественного отбора.

Есть ли такие предсказания в современной теории эволюции? Безусловно. Вспомним опыт Дельбрюка и Лурии (см. главу «Август Вейсман против векового опыта человечества»): если бы параметры распределения устойчивых клеток оказались иными, это означало бы, что дарвиновская модель данного процесса однозначно опровергнута — бактерии приспосабливаются как-то иначе. Можно, конечно, спросить, означало бы это, что опровергнута и вся дарвиновская модель эволюции (как мы помним, другие бактерии могут приобретать устойчивость к фагам иным, недарвиновским путем — однако открытие этого явления не опровергло не только дарвинизм в целом, но даже его применимость к эволюции бактерий) — но это уже относится к вопросу о том, насколько реальная практика науки соответствует базовой логической схеме Поппера. Сейчас же нам важен сам факт: из дарвиновской модели эволюции следовал вполне проверяемый вывод, он мог быть опровергнут экспериментом — но эксперимент его не опроверг.

Другой пример, уже из нашего века, о котором мы упоминали в главе 12, но теперь расскажем подробнее. В 2009 году канадские молекулярные биологи с типично канадскими именами Константин Боков и Сергей Штейнберг представили возможную схему возникновения рибосомы — мультимолекулярной внутриклеточной структуры, производящей все белки во всех живых клетках, от бактерий до человеческих нейронов. На первый взгляд задача выглядела совершенно неразрешимой: рибосомы не образуют окаменелостей, у них нет эмбрионального развития, наконец, у всех ныне живущих существ они довольно однотипны, никаких примитивных вариантов рибосом не известно[291], так что и сравнительная морфология тут тоже не помощник. Но Боков и Штейнберг нашли лазейку в этой глухой стене. Они исходили из того, что структурной основой рибосомы и главной ее «рабочей частью» служит так называемая 23S рибосомная РНК — цепочка из почти трех тысяч нуклеотидов (что для РНК очень много). Логично было предположить, что именно эта молекула и выполняла обязанности рибосомы у древних организмов. Однако она тоже слишком велика и сложна, чтобы возникнуть сразу в готовом виде.

23S рРНК состоит из одной цепочки нуклеотидов, однако эта цепочка скручена и сложена в довольно причудливую трехмерную структуру. Во многих местах цепочка образует петли, закручиваясь сама вокруг себя двойной спиралью. В других участках цепочки (отделенных от первых большим числом звеньев-нуклеотидов, но при сворачивании всей молекулы неизменно оказывающихся рядом с двухспиральными) встречаются серии из нескольких однотипных нуклеотидов — аденозинов, связанных с двойными спиралями особыми А-минорными связями. На стабильность двойных спиралей эти связи не влияют, но стабилизируют «стопки» аденозинов. Таким образом связь между двухспиральными и полиаденозиновыми участками можно считать однонаправленной: если ее разорвать, двухспиральные участки останутся стабильными, а вот «стопки» аденозинов потеряют форму. Это навело ученых на мысль, что если два больших фрагмента соединены А-минорными связями, то фрагмент с двойной спиралью существовал раньше, а фрагмент с аденозинами присоединился к нему позднее. Такое предположение включало в себя четкое и опровержимое предсказание: нигде в молекуле 23S рРНК однонаправленные связи между разными фрагментами не должны закольцовываться.

Проанализировав на этот счет всю 23S рРНК, Боков и Штейнберг убедились, что так оно и есть. Всю огромную молекулу можно собрать из отдельных кусочков, нигде не нарушая правила однонаправленности А-минорных связей, причем последовательность присоединения этих кусочков оказалась единственно возможной. Видимо, этим путем и шла эволюция: первым соединять между собой аминокислоты «научился» сравнительно небольшой (около 200 нуклеотидов) участок, входящий сейчас в так называемый V домен 23S рРНК. (Именно этот кусочек образует главный «исполнительный орган» рибосомы — пептидилтрансферазный центр, непосредственно катализирующий «сшивание» аминокислот в белковую цепочку[292].) Позднее к нему пристыковывались другие фрагменты РНК, а затем — и рибосомные белки. При этом всякий раз вновь возникшая конструкция работала несколько лучше предыдущей: быстрее, точнее или быстрее и точнее — поэтому «приобретение» закреплялось. То есть современные рибосомы — сложные молекулярные машины с точно подогнанными друг к другу частями — складывались по фрагменту, по модулю, молекула за молекулой — именно так, как того требует теория естественного отбора. То есть в данном случае из дарвиновской теории следовало нетривиальное и вполне опровержимое предсказание, оно было проверено — и подтвердилось.

Своего рода широкомасштабный эксперимент по проверке современных моделей эволюции на основе отбора вот уже третье десятилетие проводят фермеры целого ряда стран, где разрешено коммерческое выращивание трансгенных (генно-модифицированных) сельскохозяйственных культур. В числе прочих ГМ-сортов у фермеров довольно популярны так называемые Bt-культуры, в тканях которых вырабатывается белок Cry, ген которого биотехнологи позаимствовали у почвенной бактерии Bacillus thuringiensis. Этот природный инсектицид всем хорош: токсичен для членистоногих, но не для позвоночных, не аккумулируется в пищевых цепях, не накапливается в почве и т. д. Однако к нему, как и ко всякому токсину, насекомые-вредители довольно быстро приобретают устойчивость. Казалось бы, производители ГМ-культур обречены на такую же «гонку вооружений» с вредителями, которую уже давно ведут производители химических инсектицидов — гонку тем более безнадежную, что приобретение устойчивости к любому новому яду у массовых видов насекомых занимает всего 5–7 лет, в то время как для того, чтобы Bt-сорт окупил затраты на его разработку и испытание, нужно лет 15. Но эволюционная биология гласит: никакая адаптация не дается даром, в отсутствие инсектицида устойчивые формы вредителей должны эволюционно проигрывать неустойчивым. Исходя из этого, компании-производители Bt-культур включили в контракты пункт, обязывающий их клиентов перемежать посевы устойчивых к вредителям трансгенных растений рефьюджами — небольшими (15–20 % от общей площади посевов) участками традиционных сортов. Наличие рефьюджей создает отбор, направленный против устойчивых форм и не позволяющий им распространиться в популяции. Предсказание эволюционной теории пока оправдывается: Bt-культуры массово высаживаются в открытый грунт с 1996 года, сегодня они выращиваются на десятках миллионов гектаров — и там, где фермеры соблюдают условия контрактов (как, например, в США), сколько-нибудь массового распространения устойчивых форм насекомых-вредителей не наблюдается до сих пор. Там же, где требование о рефьюджах массово нарушается (как, например, в Индии), такие формы появились — в частности, на полях, где растет тот же самый сорт Bt-хлопчатника, созданный и поставленный фермерам той же самой фирмой. Легко видеть, что ситуация полностью соответствует всем условиям критерия Поппера: из теории следовал прогноз (не выводимый из каких-либо других соображений), он мог быть опровергнут, но этого не произошло.

Строго говоря, опровержимых прогнозов на основе дарвиновской теории можно сформулировать не так уж мало. Вернемся к примеру с аппетитными ядовитыми ягодами волчьего лыка, о которых шла речь выше. Понятно, что вышеприведенное «объяснение» абсурдно, в том числе и с теоретической точки зрения (такое одностороннее использование одним видом других неизбежно создало бы жесткий отбор среди жертв, результатом которого быстро стал бы какой-нибудь эволюционный ответ — например, избегание ядовитой приманки). Более правдоподобная гипотеза состоит в том, что эти ягоды ядовиты не для всех: их характерный внешний вид позволяет сделать прогноз, что для кого-то они все-таки вполне съедобны, причем этим «кем-то» должны быть животные, обитающие в тех же экосистемах, что и данное растение, регулярно поедающие плоды и в поисках их ориентирующиеся прежде всего на цветовое зрение (с учетом ареала волчьего лыка — Европа, Закавказье и север Ирана — последнее условие почти однозначно указывает на птиц). И действительно, прямые наблюдения в природе показывают, что некоторые птицы (в частности, дрозды) поедают ягоды волчьего лыка безо всякого вреда для себя и распространяют его семена так же, как и семена других ягодных кустарников. Можно, конечно, задать вопрос, зачем данному растению ограничивать круг своих потенциальных распространителей (то есть каковы эволюционные выгоды такой особенности), и этот вопрос вполне правомерен и содержателен — но это уже, как говорится, совсем другая история. Для нас же опять-таки в данном случае важно, что из теории естественного отбора следовал опровержимый прогноз — и он подтвердился.

Примеров такого рода можно привести еще немало, но я полагаю, что и уже приведенных хватит, чтобы убедиться: утверждения о «нефальсифицируемости» дарвинизма как минимум неактуальны, и у Поппера были все основания пересмотреть свою первоначальную оценку. Однако сторонники тезиса о нефальсифицируемости дарвинизма нередко возражают, что в таких ситуациях проверке на опровержимость подвергаются лишь некоторые положения эволюционной теории, в то время как другие остаются вне такой проверки. Например, никто пока не придумал, какое наблюдение или эксперимент могли бы опровергнуть утверждение, что естественный отбор может приводить к превращению разных популяций одного вида в самостоятельные виды[293]. Или тезис о принципиальном единстве механизмов микро- и макроэволюции — то есть о том, что естественный отбор может создавать не только новые виды, но и таксоны более высокого уровня, включая типы и царства[294].

Это, конечно, справедливо, но тогда и от других научных теорий следует требовать такой же «тотальной фальсифицируемости». Скажем, в качестве примера теории, успешно проходящей тест на фальсифицируемость, Поппер в своей книге приводит общую теорию относительности и предсказанное ею искривление траектории световых лучей при прохождении их вблизи массивных тел — что и было обнаружено Артуром Эддингтоном в прямых наблюдениях во время солнечного затмения 1919 года. Но ведь в этом случае точно так же можно было сказать, что произведенная проверка могла бы опровергнуть только одно конкретное положение теории Эйнштейна. А остальные, в том числе самые невероятные и трудные для человеческого воображения, остались, дескать, нефальсифицированными.

Разумеется, любой физик на это возразит, что теория относительности обладает внутренней связностью, из нее нельзя произвольно изъять какие-то положения, оставив в силе другие. Если бы искривление световых лучей не было обнаружено, это представляло бы собой опровержение не только данного положения, но и — косвенно — всей эйнштейновской модели (по крайней мере, до тех пор, пока не была бы предложена новая непротиворечивая версия этой модели, согласующаяся с наблюдениями — и при этом опять-таки опровержимая, пусть и какими-то другими наблюдениями или экспериментами). «Общее правило должно быть прямой экстраполяцией идей Поппера: если теория делает проверяемые и фальсифицируемые предсказания в наблюдаемых частях Вселенной, нам нужно быть готовыми принять ее предсказания и для тех частей Вселенной <…> которые недоступны для прямых наблюдений», — пишет современный американский астрофизик и историк науки Марио Ливио.

Но тогда то же самое следует признать и за теорией эволюции: ее положения, конечно, связаны между собой не так жестко, как положения физических теорий, но все же не независимы. И пока проверки не опровергают выводов, вытекающих из этой теории, неопровергнутой (то есть условно верной) следует считать всю теорию целиком. Включая и те ее положения, которые не подвергались непосредственной проверке.

Впрочем, как мы видели в главе 2, кое-какие предсказания, следующие если не из дарвиновской теории в ее общей форме, то из самой популярной и наиболее разработанной ее интерпретации — СТЭ — не находят подтверждения в реальности. Здесь опять-таки уместно обратиться к концепции «ядра и периферии теории», разработанной другим крупнейшим философом науки ХХ века — Имре Лакатошем: не подтверждающиеся предсказания СТЭ относятся к периферии дарвинизма. Возможный способ их видоизменения, устраняющего противоречия фактам, не затрагивая ядра теории, был рассмотрен в главе 14. Частичный пересмотр теорий с целью приведения их в соответствие фактам — нормальный путь развития всякой науки. Разумеется, никто не гарантирует, что такого частичного пересмотра будет достаточно и для объяснения новых фактов не потребуется полномасштабной научной революции. Но, как уже говорилось выше, для такой революции нужны не только новые, несовместимые со старой теорией факты, но и новая теория, которая им удовлетворяет. В современной эволюционной биологии пока не видно ни того, ни другого.

Так или иначе вопрос о фальсифицируемости — и, следовательно, «научности» — дарвинизма можно считать разрешенным. Теория эволюции на основе естественного отбора не только предлагает наилучшее (из всех предложенных за всю историю науки) объяснение всей совокупности биологических фактов, но и гармонично вписывается в общенаучный контекст, согласуясь как с другими дисциплинами, так и с научным методом как таковым.

На этом рассказ о современном состоянии эволюционной теории и ее месте в науке и культуре можно было бы и закончить. Но в любом разговоре о биологической эволюции непременно присутствует некий вроде бы сугубо частный вопрос, который почему-то никак не удается обойти.

Часть V. Эволюция и мы

Глава 21. Судьба человека

Практически каждое более-менее цельное изложение теории эволюции — будь то учебник или популярная книжка — завершается главой о происхождении и эволюции нашего собственного вида — Homo sapiens. Честное слово, я довольно долго надеялся избавить себя от этой повинности. Во-первых, хотя в нашей эволюционной истории немало волнующих загадок и парадоксов, с точки зрения механизмов эволюции (а моя книга посвящена в основном им) она ничего особенного собой не представляет:

людьми нас сделали все те же силы, что сделали медведя медведем, ландыш ландышем и шампиньон шампиньоном. Никаких уникальных факторов или хотя бы их уникальных сочетаний в нашем прошлом не было. Во-вторых, в последние годы русскоязычному читателю предложен целый ряд книг и иных источников, где история становления человека рассказана куда глубже и полнее, чем я могу это сделать в данной книге. Среди них нужно назвать в первую очередь прекрасный двухтомник антрополога Станислава Дробышевского «Достающее звено» — общедоступный и в то же время профессиональный рассказ обо всем долгом эволюционном пути от возникновения первых эукариот до появления нашего вида (естественно, «человеческой линии» и истории собственно рода Homo там отведено гораздо больше места, чем всем прочим сюжетам, вместе взятым). Не менее интересен двухтомник Александра Маркова «Эволюция человека», также посвященный происхождению человека, но рассматривающий этот вопрос в несколько ином контексте. Читателю, желающему знать, что сегодня наука знает и думает о происхождении человека, можно брать любую из этих книг — но лучше прочесть обе. Дополнительную информацию о некоторых нетривиальных сторонах нашей эволюционной истории можно почерпнуть из увлекательных книг Леонида Вишняцкого и Марины Бутовской. Название книги Светланы Бурлак «Происхождение языка» само говорит о ее тематике, но я добавлю, что эта книга — редкий пример гармоничного и плодотворного сочетания гуманитарного и биологического знания, позволяющего автору приоткрыть завесу над самой, наверное, загадочной особенностью нашего вида. Людям, предпочитающим не длинное обстоятельное повествование, а ответы на конкретные вопросы, следует обратить внимание на великолепный сайт «Антропогенез. ру», создаваемый усилиями многих специалистов, но прежде всего — журналиста Александра Соколова и уже упомянутого ученого-антрополога Станислава Дробышевского. Там любознательные наверняка найдут немало таких ответов (а также узнают многое о том, о чем им не приходило в голову спросить). Наконец, для тех, кому чтение книжек или текстов на сайте кажется слишком скучным, есть красочные, хорошо снятые сериалы «Би-Би-Си». Может быть, они несколько простоваты и дидактичны, но в смысле сообщаемых фактов им вполне можно верить.

И тем не менее чем дольше я работал над книгой, тем яснее мне становилось, что совсем уклониться от этой темы мне не удастся. Такая «фигура умолчания» создавала бы впечатление, что автор по каким-то причинам не решается обозначить свою позицию в вопросе, вокруг которого сломано, вероятно, больше копий, чем вокруг любой другой эволюционной проблемы. Поскольку одна из целей, ради которых я взялся за эту книгу, — разбор всевозможных недоразумений, недопонимания, устойчивых мифов и прямой дезинформации, я никак не могу обойти область, наиболее пострадавшую от этого интеллектуального мусора.

Сегодня на любознательного человека, желающего самостоятельно разобраться в проблеме собственного происхождения, вываливается огромное число сногсшибательных утверждений. Что человек произошел от пришельцев с далеких звезд. От бестелесного духа, который за миллиарды лет плавания в астрале оброс материей, как корабль ракушками, и в итоге осел на Землю. От великанов десятиметрового роста (у которых при этом вопреки всем законам физики пропорции тела были такими же, как у современных людей). От никем никогда не виданных водоплавающих обезьян. Наконец, что он вообще ни от кого не происходил, а был создан искусственно — то ли богом-демиургом на шестой день творения мира, то ли опять-таки пришельцами, не уступающими демиургу в могуществе[295].

Конечно, значительная часть этой впечатляющей коллекции нелепых выдумок, высосанных из пальца «теорий» и прямого вранья создана усилиями активных пропагандистов креационизма (а также доморощенных гениев, которым вдруг захотелось совершить научную революцию в какой-нибудь совершенно незнакомой им области). Почему сегодня, после всех успехов науки и просвещения, столько людей предпочитает явную выдумку достоверному знанию — вопрос интересный, но отдельный, не входящий в предмет данной книги[296]. Но и от людей, ориентирующихся в своем мировоззрении на науку, нередко приходится слышать вопросы типа «А правда, что последние находки антропологов не подтверждают происхождение человека от обезьяны?», «А правда, что „недостающее звено“, переходная форма между человеком и обезьяной, так и не найдено?», «А правда, что питекантропа (синантропа, Люси — нужное подчеркнуть) на самом деле не было, а его останки — подделка „первооткрывателей“?» и т. п.

Поэтому мне, как и всем моим предшественникам, придется хотя бы в самом кратком и сжатом виде изложить то, как представляет себе сегодняшняя наука происхождение человека и его отношения с живыми и ископаемыми родственниками. Но еще до того нам придется разобраться с вопросом, который на первый взгляд относится скорее к филологии, чем к биологии.

Человек произошел от обезьяны!

Несколько лет назад один блогер захотел составить представление о мировоззрении читателей своего блога и предложил их вниманию небольшой опрос. Среди вопросов, на которые он просил ответить, был и пункт о происхождении человека, а среди вариантов ответа — «Человек произошел от обезьяны».

Естественно, читатели блога могли не только ответить на вопросы, но и оставить свои комментарии к опросу. И по крайней мере пять человек, не сговариваясь, попеняли автору на эту формулировку: так, мол, нельзя говорить, это неграмотно, надо было написать «…от общих с обезьянами предков». Интересно, что среди авторов подобных упреков не было ни одного оскорбленного в лучших чувствах креациониста или совсем уж невежественного в биологии человека.

Я попытался выяснить, чем же так режет глаз первоначальная формулировка, что ее невозможно стерпеть даже в чужом тексте, причем совершенно неофициальном, по сути дела — в частном разговоре. Ответы в основном были «нам давали именно такую формулировку» (и требовали отвечать именно так), «формулировка „общий предок“ заняла свое место в матрице моих знаний» и т. д. Единственный рациональный аргумент сводился к тому, что формулировка «от обезьяны» создает впечатление, что человек произошел от какого-то из рецентных (то есть ныне живущих) видов обезьян, а это, разумеется, не так[297].

Сама по себе эта логика — «не надо говорить правду, а то ее могут не так понять» — удивительна и непостижима. Мы привычно говорим «цветковые растения произошли от голосеменных» — и не боимся, что кто-то поймет это так, будто предком цветковых была елка, сосна или модное сегодня дерево гинкго. Не вызывают недоумения фразы типа «птицы произошли от рептилий», «земноводные произошли от рыб» или даже «ластоногие произошли от хищных» и «китообразные произошли от парнокопытных»: никто не заключает из этого, что предок дельфина — корова. И только когда речь идет о происхождении человека, слово «обезьяна» почему-то непременно должно отсылать к современным видам.

Наверное, на этом не стоило бы заострять внимание, но беда в том, что миролюбивая формулировка «…от общих с обезьянами предков» обладает двумя тяжелейшими и неустранимыми пороками: во-первых, она содержит совершенно ложную пресуппозицию, а во-вторых, начисто лишена смысла.

Наверное, первый тезис требует некоторых пояснений. Пресуппозицией в филологии называют утверждение, не высказанное в тексте прямо, но подразумеваемое самим его построением. Пресуппозицию как художественный прием часто используют в шутках и юмористической литературе — фраза «звучит музыка и произведения советских композиторов» вызывает смех именно тем, что из самой ее грамматической структуры следует: «произведения советских композиторов» музыкой считать нельзя. Но если в данном случае всем понятно, что это шутка, то в других обстоятельствах пресуппозиция может стать средством злонамеренной дезинформации. Известный филолог Ирина Левонтина приводит такой пример: представим себе, что некий журналист написал о некоем политике «г-на NN не выбрали в Думу». Такая формулировка подразумевает, что NN в Думу баллотировался. И если это не так, фраза журналиста вводит читателей в заблуждение, хотя в ней нет ни слова лжи. По словам Левонтиной, это может стать достаточным основанием для судебного иска: NN может обвинить журналиста и издание в распространении заведомо ложных сведений. И, по мнению Левонтиной, добросовестный филолог, будучи привлечен к этому делу в качестве эксперта, обязан будет поддержать истца. Не берусь судить, насколько справедливо последнее утверждение, но что подобные пресуппозиции вводят читателя в заблуждение не хуже прямой лжи — бесспорный факт, понимать который можно и не будучи филологом.

Если глянуть теперь на фразу «человек произошел от общих с обезьянами предков», то невозможно не заметить, что она содержит в качестве пресуппозиции утверждение, что эти таинственные «общие предки» не были обезьянами. (Еще резче эта пресуппозиция выражена в формулировке «не от обезьяны, а от общих предков с обезьянами», которую обычно используют, поправляя якобы некорректное «…от обезьяны».) Между тем это очевидная неправда и нелепость: конечно же, общие предки человека и его ближайших ныне живущих родственников были обезьянами — как бы ни понимать слово «обезьяна».

Разумеется, если спускаться вниз по нашему родословному древу — от общих предков с человекообразными к общим предкам с мартышковыми и т. д. — то рано или поздно мы дойдем до таких наших предков, которые обезьянами не были. Но это лишь подчеркивает другой порок благочестивой фразы про «общих с обезьянами предков» — ее полную бессодержательность. Замените в этой резиновой формулировке «обезьян» на название любого другого живого существа, — справедливость ее нисколько не пострадает. Мы можем с полным основанием сказать, что «человек произошел от общих предков с ежами», «…от общих предков с ужами», «…от общих предков с чумной палочкой» — и все это будут совершенно справедливые утверждения: ведь для любых двух живых организмов где-то в глубине времен обязательно отыщутся общие предки[298]. Заменив слишком наглядную «обезьяну» на туманных «общих предков», мы превратили конкретное и содержательное утверждение о происхождении человека в смешную банальность, наподобие реплики персонажа Джерома: «У вас была мать!». Разумеется, эту сентенцию нельзя понять неправильно — поскольку ее нельзя понять вообще.

Тем не менее грамотные, образованные, трезвомыслящие люди не только продолжают повторять эту бессмысленную фарисейскую фразу, но и пытаются заменять ею точные и содержательные формулировки в чужих текстах. А школьнику, сказавшему на уроке, что человек произошел от обезьяны, чересчур ревностный педагог может и оценку снизить.

Вопрос о причинах такого рвения приходится оставить психологам. Неужели мысль о предке-обезьяне так невыносима даже сегодня, спустя полтора века после обнародования теории Дарвина? Даже согласившись признать свое родство с обезьянами, настырное массовое сознание цепляется за возможность представить это родство хотя бы не прямым. Пусть, мол, между нами и ими будет еще хоть кто-нибудь. Ну хотя бы пустое место, риторическая фигура, создающая впечатление, что там кто-то есть. Или в каждом из нас живет маленькая девочка из воспоминаний протоиерея Михаила Ардова, которая гордо просветила почтенного епископа, что «человек произошел от обезьяны», но горько расплакалась, услышав в ответ: «Твою маму как зовут? Наташа? Ну, передавай привет своей Наталье Обезьяновне!»?

Справедливости ради необходимо добавить, что утверждение «человек произошел от обезьяны» тоже содержит некоторую пресуппозицию, как бы намекая, что человек, став человеком, перестал быть обезьяной. Разумеется, это, строго говоря, неверно: несмотря на то, что человек обладает целым рядом уникальных черт (в том числе чисто биологических), его принадлежность к обезьянам не подлежит сомнению. Так что строго корректной была бы формулировка «человек произошел от другого вида обезьян» или какая-нибудь подобная[299].

Но не будем углубляться в эти дебри — вот это уж точно вопросы не биологии, а филологии. В конце концов, сегодня слово «обезьяна» не имеет строго систематического значения[300]. И коль скоро в массовом сознании логическое отношение «человек — обезьяна» воспринимается не как родо-видовое, а как альтернативное, в рамках такого восприятия утверждение «человек произошел от обезьяны» безусловно справедливо.

Ну а теперь давайте вкратце вспомним, от каких именно обезьян и через какие «недостающие звенья» мы произошли, где и когда это имело место и как вообще случилось.

Краткий курс выхода в люди

Как просто и ясно было все в школьном учебнике нашей юности!

Человекообразные обезьяны и ископаемые существа послушно выстраивались на его странице в правильный ряд. У каждого участника этого парада осанка была немного прямее, череп — немного больше, а челюсти — короче, чем у его предшественника. Замыкал (или, наоборот, возглавлял) эту колонну, разумеется, венец творения — Homo sapiens, обладатель самого большого мозга, самой прямой спины и самых маленьких челюстей.

Сегодня эта знаменитая картинка более популярна у карикатуристов, чем у ученых. За последние 25–30 лет наука о происхождении человека — палеоантропология — узнала больше нового, чем за все предыдущие 100 лет своего существования. Редкий год проходит без открытия новых ископаемых предков и родственников человека. Общее число известных науке видов гоминид (так называют представителей человеческой эволюционной ветви) перевалило за два десятка, причем некоторые из этих видов представлены многими сотнями экземпляров. Не говоря уж о находках известных форм в тех местах и временны́х слоях, где их прежде не находили, о сопутствующих находках (орудий, следов огня и т. п.) и об успехах смежных наук — от исследований поведения человекообразных обезьян до сравнения ДНК человека и его родственников.

С одной стороны, такое обилие новых знаний не может не радовать, с другой — новые факты не столько проливают свет на старые загадки, сколько норовят загадать новые. Уже ясно, что биологическая история человечества мало походила на трамвайный маршрут с единственной колеей и несколькими промежуточными станциями. В ней было множество зигзагов, развилок, тупиковых ветвей и параллельных линий.

В общих чертах эволюционную историю человека ученые сегодня представляют примерно так. Давным-давно, около 20 миллионов лет назад, жили проконсулиды — примитивные человекообразные обезьяны. Они обитали в тропических лесах Старого Света, которые в ту пору покрывали гораздо более обширные пространства, чем сегодня — почти всю Африку, огромные территории в Азии и даже южную Европу и Закавказье. Про диету и образ жизни этих древних обезьян сегодня можно только гадать, но, вероятнее всего, они были существами стайными, дневными и неспециализированными в еде. Проще говоря, ели все, что легко добыть и переварить: фрукты, орехи, насекомых, яйца, при случае — мелких позвоночных и т. д. Их жизнь была тесно связана с деревьями, но немалую часть времени они проводили и на земле. Проконсулиды жили на разных континентах, но к нашей истории имеют отношение только африканские.

Цепочка событий, приведшая в конечном счете к нашему появлению, начинается с изменений климата. Около 15 миллионов лет назад климат Африки начал становиться суше. На большей части континента, а особенно на востоке его — между Индийским океаном и великими африканскими озерами — массивы влажных тропических лесов стали постепенно сокращаться. Во владениях обезьяньих стай незаметно появились проплешины, через которые нельзя было перебраться по веткам — нужно было спускаться на землю. Постепенно таких мест становилось все больше, бескрайний когда-то лес распадался на тающие островки, и обезьянье население, не покидая родных мест, в конце концов очутилось в саванне, покрытой травой, кустарником и редкостойными сухими рощами. Впрочем, это происходило не везде — на западе Африки лес оставался лесом, и тамошние обезьяны продолжали жить в привычных условиях. Так около 7 миллионов лет назад разошлись эволюционные пути наших предков и предков наших ближайших современных родичей — африканских человекообразных обезьян.

Практически сразу после этого произошло еще одно важное изменение — «саванновые» человекообразные перешли к передвижению на двух ногах. Это, впрочем, не повлекло за собой быстрого «очеловечивания» — во всех остальных отношениях они оставались обезьянами. Тем не менее выходцы из леса успешно освоили жизнь в открытых ландшафтах, широко расселившись по саваннам и образовав целый букет форм. Самые древние из известных сегодня — это сахелянтроп (живший 7 млн лет назад) и оррорин (6,5 млн). К более поздним временам (5,5 и 4,4 млн лет назад) относятся останки двух видов ардипитеков. Еще позже (начиная с 4,2 млн лет назад) на сцену выходят австралопитеки — несколько похожих друг на друга видов, эволюционные связи между которыми не вполне понятны. Именно к одному из видов этой группы — Australopithecus afarensis — принадлежала знаменитая Люси. Впрочем, в широком смысле австралопитеками называют не только представителей рода Australopithecus, но и их ближайших родственников — плосколицего кениантропа и массивных, обладавших сверхмощными челюстями парантропов. Несмотря на горделивый корень «антроп» в некоторых родовых названиях, все они оставались не более чем прямоходящими обезьянами.

Однако не позднее 2,3 млн лет назад в Восточной Африке от одного из видов австралопитеков отпочковывается новая форма. Главное ее отличие — заметно увеличенный объем мозга: если у австралопитеков он был таким же, как у всех предшествовавших им форм (в среднем около 450 кубических сантиметров), то у нового существа он превышал 600 куб. см и продолжал увеличиваться в процессе дальнейшей эволюции. Обладатель такого мозга получил научное имя Homo habilis — «человек умелый». Гордое Homo в качестве родового имени, помимо всего прочего, означает, что этих существ (и всех их потомков) ученые причисляют уже не к обезьянам, а к людям. Хотя реальные различия между ранними хабилисами и поздними австралопитеками не так уж велики[301].

В дальнейшем события развиваются быстрее. Уже около 1,9 млн лет назад всё там же, в Восточной Африке, появляются потомки хабилисов — так называемые архантропы, или эректусы. У ученых нет единого мнения о том, сколько биологических видов кроется за этим термином. Одни объединяют всех архантропов в один вид Homo erectus — широко распространенный и весьма изменчивый. Другие выделяют ранние африканские находки в отдельный вид Homo ergaster. Третьи считают необходимым придать видовой статус европейским эректусам — Homo antecessor и Homo heidelbergensis (впрочем, для этого надо сначала решить, считать ли их разными видами или одним). Собственные латинские названия имеют и некоторые другие представители этой группы ископаемых гоминид. Но все ученые согласны с тем, что эректусы — сколько бы их там ни было — представляют собой не просто новую форму, но новую ступень «очеловечивания» по сравнению с хабилисами. Они окончательно распрямились (слово erectus и означает «выпрямленный»), научились пользоваться огнем, их размеры были гораздо крупнее, чем у хабилисов, а объем мозга достигал 800–1000 куб. см. И именно эректусы первыми из гоминид вышли за пределы Африки, расселившись от Британских островов до Индонезии. Кстати, индонезийский эректус — это то самое существо, которое широко известно под устаревшим и не вполне корректным именем «питекантроп». Вопреки расхожим выдумкам никто его не «отменил» и не «разоблачил» — наоборот, в той же местности, где в 1891 году Эжен Дюбуа нашел первые фрагменты скелета своего питекантропа, позднее были найдены останки еще нескольких особей того же вида, доказывающие, что эти существа обитали в тех краях постоянно в течение по крайней мере нескольких сотен тысяч лет. Но вот само слово «питекантроп» сегодня антропологи действительно не употребляют: при беспристрастном рассмотрении отличия эректусов (как яванских, так и всех прочих) от современных людей оказались слишком малы, чтобы относить их к разным систематическим родам. Эректусов включили в род Homo, и род Pithecanthropus оказался упразднен[302].

Эректусы и стали непосредственными предками современных людей — Homo sapiens. Долгое время считалось, что между ними была еще промежуточная стадия — неандертальцы. Однако в XXI веке специалисты по геномике окончательно доказали то, что подозревали многие антропологи XX века: неандертальцы — не предки сапиенсов, а параллельная ветвь, «двоюродные братья». В это же время были открыты еще как минимум два вида «поздних Homo», существовавших одновременно с H. sapiens — H. floresiensis с индонезийского острова Флорес (получивший за свой малый рост прозвище «хоббит») и не имеющий пока официального латинского названия алтайский «человек из Денисовой пещеры» — денисовец. Видимо, оба они — тоже потомки каких-то эректусов, но их точное место на фамильном древе гоминид еще предстоит выяснить. Наконец, совсем уже недавно, в апреле 2019 года, команда палеоантропологов, много лет ведшая раскопки на филиппинском острове Лусон, возвестила о существовании еще одного вида древних людей — Homo luzonensis. Найденные ими останки имеют возраст 50–67 тысяч лет, но на острове найдены также каменные орудия, возраст самых старых из которых оценивается в 700 тысяч лет. Пока что положение H. luzonensis на родословном древе гоминид и даже обоснованность выделения их в самостоятельный вид совершенно неясны, но предполагается, что они, как и флоресские «хоббиты», — потомки яванских эректусов, как-то попавших на Филиппины и прошедших там собственную эволюцию.

Что же касается нашего собственного вида, то он, согласно наиболее принятой версии, сформировался около 200 тысяч лет назад опять-таки в восточной Африке. С тех пор он несколько раз пытался расселиться за ее пределы — через Суэцкий перешеек либо через Баб-эль-Мандебский пролив (который, как и многие другие проливы, в плейстоценовые времена был намного ýже, чем сейчас — огромная масса воды была сосредоточена в материковых ледниках, и уровень Мирового океана был на десятки метров ниже современного). Некоторые из этих попыток, видимо, кончались неудачно — популяции сапиенсов-переселенцев через некоторое время угасали. Но около 50 тысяч лет назад одна из волн экспансии сапиенсов, пройдя вдоль берегов Индийского океана, добралась до Австралии. А вскоре еще одна волна прорвалась на Ближний Восток и далее — в Европу. В дальнейшем ее потомки вытеснили коренных обитателей этих мест — неандертальцев, а затем заселили и весь остальной мир.

Сапиенс, где брат твой неандерталец?

Когда мы переходим от самих изменений к их возможным причинам, эволюция человека представляется сплошным скопищем загадок. Почему наши предки, расставшись с деревьями, немедленно встали на две ноги? Почему у них спустя несколько миллионов лет вдруг начал быстро увеличиваться мозг? Почему древнейшие из известных орудий по крайней мере на 200 тысяч лет старше самых древних останков их предполагаемых создателей — Homo habilis? Почему часто оказывается, что самые подходящие «кандидаты в предки» того или иного вида жили не там и/или не тогда, где и когда впервые появился этот вид? На каждый из этих вопросов в современной антропологической литературе можно найти по несколько предположительных ответов — но, как нетрудно догадаться, это означает, что среди них нет ни одного не только неопровержимо доказанного, но хотя бы общепринятого и выглядящего более вероятным, нежели прочие.

Понятно, что журналист-популяризатор не может быть судьей в этих спорах. Поэтому я оставляю их специалистам и будущему, ограничившись более подробным обсуждением лишь одного вопроса — столь же загадочного, но почему-то привлекающего к себе гораздо меньше внимания: почему виды рода Homo так плохо уживались друг с другом на одной территории?

В самом деле, если посмотреть на нашу эволюционную историю уже после отделения наших предков от предков шимпанзе и бонобо, то до появления первых Homo (хабилисов) в Восточной и Южной Африке обитала целая плеяда видов австралопитеков. Вскоре после появления хабилисов все они — именно все, а не только тот вид, который и породил этих новых прямоходящих — исчезают. С появлением эректусов исчезают и сами хабилисы. Эректусы широко расселяются по Старому Свету, дают множество местных форм — то ли видов, то ли подвидов, — от них происходят новые виды гоминид: загадочные денисовцы, миниатюрные «хоббиты», неандертальцы и, наконец, наши собственные предки. Но везде, где они появляются, быстро исчезают местные формы эректусов. А с выходом из Африки представителей Homo sapiens та же участь постигает и всех, в чьи места обитания они приходят — неандертальцев, денисовцев, «хоббитов». Пока, наконец, примерно 18 тысяч лет назад на всей Земле не остается один-единственный вид прямоходящих антропоидов — мы.

Выше я сказал, что этому вопросу уделяется относительно мало внимания, но это не совсем правда. В столь общей форме его действительно обсуждают сравнительно редко. Но один из частных эпизодов этой долгой многоактной драмы относится к числу самых популярных — как у ученых, так и у широкой публики — сюжетов эволюционной истории человека. Это приход сапиенсов в Европу и последовавшее вскоре после этого исчезновение коренного гоминидного населения этого региона — неандертальцев.

Напомним вкратце, что мы знаем о ходе событий. Данные сравнительной геномики показывают, что обособление неандертальцев как отдельного вида произошло где-то между 500 и 400 тысячами лет назад. С этой цифрой удивительно хорошо согласуются результаты исследования останков нескольких десятков особей из Сима-де-лос-Уэсос близ Атапуэрки (Испания). Возраст этих костей — около 430 тысяч лет, а их признаки выдают в их обладателях переходную форму между неандертальцем и его предком — гейдельбергским человеком, то есть поздней европейско-африканской разновидностью Homo erectus.

Итак, неандерталец — чисто европейский по происхождению вид рода Homo, сформировавшийся, видимо, на Пиренейском полуострове (или в более обширном регионе, включающем его) и расселившийся отсюда по всей западной части Евразии. Разумеется, и после отделения от общего ствола Homo он продолжал эволюционировать. Около 130 тысяч лет назад он достиг своего классического облика (как раз к этому времени относится исчезновение вида-предка — Homo heidelbergensis) и после этого почти сто тысяч лет процветал по всей Европе, а также на Кавказе, на Ближнем и Среднем Востоке, в Средней Азии и в Сибири (по крайней мере, южной). Но около 40 тысяч лет назад в Европу и на Ближний Восток приходит из Африки другой вид продвинутых Homo — люди современного типа (сапиенсы). И с этого момента следы присутствия неандертальцев становятся все более редкими, пока около 30 тысяч лет назад не исчезают вовсе[303].

Есть ли связь между приходом сапиенсов и исчезновением неандертальцев? И если да, то какая именно?

Ни по первому, ни особенно по второму вопросу единодушия среди ученых сегодня нет. Некоторые из них полагают, что неандертальцы исчезли еще до прихода в места их обитания сапиенсов. Это, естественно, ставит вопрос о причинах столь внезапного исчезновения процветающего и широко распространенного вида — и соответствующие гипотезы не заставляют себя ждать. В 2010 году российские археологи Любовь Голованова и Владимир Дороничев выступили с утверждением, что причиной исчезновения неандертальцев стала серия сверхмощных извержений южноевропейских и кавказских вулканов (в том числе Эльбруса и Казбека) 45–40 тысяч лет назад и наступившая после этого «вулканическая зима». По мнению авторов гипотезы, «ни о каких контактах неандертальцев и сапиенсов в Европе говорить не приходится», сапиенсы пришли на уже безлюдный континент, а небольшая примесь неандертальских генов, найденная у современных людей, — результат контакта неандертальцев с первой волной экспансии сапиенсов на Ближнем Востоке 60–70 тысяч лет назад (см. предыдущую главку). Подтверждение своей гипотезы авторы видят в том, что во многих европейских и кавказских пещерах между слоями с неандертальскими артефактами и/или останками и аналогичными слоями, оставленными сапиенсами, лежит «стерильный слой», не содержащий никаких артефактов и очень мало костей животных. Причем конкретно в Мезмайской пещере (юг Краснодарского края), где работали сами авторы, этот слой содержит большие количества вулканического пепла.

Думаю, читатель без труда узнает в этой гипотезе очередной неокатастрофистский сценарий (см. главу 10) — на сей раз предлагаемый как объяснение исчезновения одного-единственного вида. И вопросы, которые вызывают все подобные сценарии, в данном случае звучат особенно остро. Может ли в принципе физическая катастрофа (будь то падение астероида, гигантское извержение или еще что-то) полностью уничтожить процветающий вид — тем более такой экологически и поведенчески пластичный, как неандертальцы, — и при этом никак не сказаться на других видах, в том числе куда более экологически уязвимых, чем представители рода Homo? И почему вулканы, уничтожив все человеческие популяции от Гибралтара до Алтая и от берегов Печоры до Палестины, не затронули восточную Африку, где ждали своего часа сапиенсы? «Вулканическая зима» не бывает локальной или региональной: этот эффект возможен лишь тогда, когда дым и пепел проникают в верхние слои атмосферы, где мощные воздушные течения разносят их по всему земному шару.

Впрочем, эти неудобные вопросы вряд ли могли сильно повредить судьбе гипотезы питерских археологов. Как мы уже видели, катастрофизм сегодня в палеонтологии явно в моде, и трактовка любого вымирания — даже одного-единственного вида — как результата какого-нибудь светопреставления (которое, конечно же, всегда найдется где-нибудь неподалеку в геологической летописи) принимается научным миром если не на ура, то во всяком случае всерьез. Но как быть с многочисленными находками неандертальцев в Европе позже роковой черты в 40 тысяч лет? Авторы «вулканической» гипотезы ничтоже сумняшеся объявляют все их датировки результатом методической ошибки, порождаемой загрязненностью неандертальских останков современной бактериальной и вирусной ДНК — что якобы приводит к занижению возраста находки. Оставим в стороне вопрос о том, каким образом бактериальное загрязнение может «омолодить» человеческую ДНК и почему молекулярные биологи знают об этом меньше, чем археологи, никогда сами с ДНК не работавшие. При всей своей пикантности этот вопрос не имеет отношения к делу — поскольку ни одна неандертальская находка не датирована по тем или иным параметрам содержащейся в ней ДНК. Их датируют совсем другими методами — причем весьма различными, основанными на разных принципах (радиоизотопными, палеомагнитными, оптическими, измерением толщины пещерных натёков и т. д.). Разумеется, не все эти методы применимы в каждом конкретном исследовании, но как-то трудно представить, что все они врут в одну и ту же сторону и примерно на одну величину. Поверить во что-то подобное могут разве что креационисты.

За год до публикации «вулканической» гипотезы в Ле-Руа (юго-западная Франция) были найдены кости неандертальцев, несущие характерные следы фирменной сапиенсной разделки. Как совместить эту находку с утверждением, что два вида в Европе никогда не встречались? Неужели сапиенсы выкапывали из-под вулканического пепла и расковыривали древние неандертальские кости?

Не удивительно, что «вулканическая» версия нашла мало сочувствия у специалистов. Подавляющее большинство антропологов связывает исчезновение неандертальцев именно с появлением в местах их обитания сапиенсов. Но как именно одно предопределило другое?

Homo homini homo est

Не только среди широкой публики и в популярных изданиях, но и у серьезных ученых большим успехом пользуется версия, что неандертальцев просто съели. («И один вид съел другой вид. Как это у нас принято… Причем, поскольку разумные, то есть с памятью и возможностью прогноза ситуации — едят усиленно и с расчетом на будущее», — пишет в своем блоге один из самых эрудированных и оригинально мыслящих современных российских биологов.) Эта версия подкупает своей простотой и наглядностью и к тому же прекрасно соответствует распространенному сегодня в массовом сознании образу человека-хищника, непрерывно уничтожающего все живое. Находка из Ле-Руа была воспринята сторонниками этой точки зрения как долгожданное прямое и окончательное доказательство: раз ели, значит, точно съели!

Спорить с тем, что сапиенсы ели неандертальцев, было бы странно — конечно, ели. Точно так же как неандертальцы ели неандертальцев и сапиенсы ели сапиенсов. Прямых археологических свидетельств того, что неандертальцы ели сапиенсов, пока не найдено, но, скорее всего, это вопрос времени. В любом случае это вряд ли имеет отношение к вопросу о судьбе неандертальцев — в конце концов, и сапиенсы, и неандертальцы куда регулярней ели многих других животных, прежде всего крупных копытных. Что, однако, не помешало этим животным дожить до наших дней или, по крайней мере, — до исторических времен[304]. Совершенно непонятно, почему смышленый и неплохо вооруженный неандерталец должен был оказаться более уязвимым, чем, скажем, дикий кабан — благополучно процветающий по сей день даже в густонаселенной Европе, несмотря на интенсивную охоту.

Здесь надо сказать еще вот что. Ни один хищник не будет систематически охотиться на добычу, чьи боевые возможности сколько-нибудь сопоставимы с его собственными. Героические лоси, сокрушающие трех-четырех волков прежде, чем пасть от клыков остальных, водятся только в мультфильмах и в таксидермических группах старых зоомузеев. На самом деле гибель такого специализированного хищника, как волк, в схватке даже с самой крупной и могучей жертвой — редкий несчастный случай, результат роковой ошибки или исключительного невезения. Даже при обратном соотношении потерь (один волк за трехчетырех добытых лосей) волчья стая не пережила бы и одной зимы. Тем более это справедливо для человеческих семейных групп (будь то сапиенсы или неандертальцы): если вспомнить, с какой скоростью люди размножаются и сколько времени им нужно для достижения полной зрелости, то будет ясно, что для стаи таких хищников регулярно охотиться на сколько-нибудь опасную дичь — верное самоубийство. Допустить же, что сапиенсы могли регулярно убивать неандертальцев, практически не неся при этом потерь сами, было бы слишком невероятно — если вспомнить, что по силе, сплоченности, интеллекту и вооружению противники были примерно равны.

Разумеется, хищникам-конкурентам, в том числе стайным, случается вступать в прямые схватки друг с другом. И порой бывает так, что победителям в такой схватке достается не только предмет спора — добыча или территория, — но и тела одного-двух противников. В таких ситуациях победившая сторона обычно безо всякой брезгливости употребляет эти почетные трофеи в пищу наравне с основной добычей (не пропадать же добру!). Можно не только допустить, но и предполагать с большой долей уверенности, что примерно так и складывались отношения сапиенсов и неандертальцев при непосредственной встрече. Но такие инциденты все же остаются случайными эпизодами (как правило, связанными с тем, что проигравшие фатально ошиблись в оценке соотношения сил или вообще не ожидали нападения) и практически не влияют на численность участвующих в них видов — не говоря уж о том, чтобы привести к полному истреблению одного из них.

Все вышесказанное относится не только к сакраментальному «съели», но и к более общему варианту данной версии, согласно которому исчезновение неандертальцев — результат прямого истребления их сапиенсами (вне зависимости от того, что делали с телами убитых). Насколько реально истребить прямым преследованием многочисленный, хорошо приспособленный к условиям своего обитания вид, показывает хотя бы эпопея борьбы с волками. На протяжении всей своей истории человек использовал для уничтожения этого вида все имевшиеся в его распоряжении средства — которые становились все изощренней. К середине прошлого века, когда борьба достигла апогея, техническое превосходство человека стало подавляющим: нарезное оружие, капканы, яды, отстрелы с самолетов и вертолетов. Волков убивали любыми способами, во все сезоны, на всех территориях (включая заповедники), без каких-либо ограничений.

Результаты, как известно, были скромными: волков удалось разве что вытеснить из некоторых хорошо освоенных и сильно преобразованных человеком регионов (да и в этом «достижении» основную роль сыграло не прямое преследование, а изменение ландшафта, то есть разрушение естественной среды обитания волков). Там же, где привычная среда обитания хищников не была разрушена или сильно фрагментирована (разбита на мелкие островки), все попытки уничтожить их оказались тщетными. Конечно, волк отличается редкой сообразительностью, высочайшей групповой сплоченностью и огромной экологической пластичностью — но вряд ли неандерталец проигрывал ему в любом из этих качеств. Не говоря уж о том, что вооружен он был не хуже (или почти не хуже), чем его предполагаемые погубители.

Отвлечемся на время от простых, драматичных, просящихся в голливудский фильм версий вроде гигантских извержений или кровавых битв, завершающихся каннибальскими пиршествами. Зададим сугубо теоретический вопрос: а что вообще происходит, когда в места обитания одного вида приходит другой, ведущий очень сходный с первым образ жизни и нуждающийся в тех же ресурсах?

В начале этой книги (см. главу «Забытый кит») мы говорили о принципе Гаузе: два вида не могут занимать одну и ту же экологическую нишу в одном и том же сообществе в течение сколько-нибудь длительного времени — либо они ее как-то разделят (хотя бы частично), либо один вид полностью вытеснит другой. Это общее правило относится и к взаимоотношениям между видами рода Homo, в том числе — между сапиенсами и неандертальцами. Беда в том, что поделить нишу им было очень трудно: оба вида сделали эволюционную ставку не на частные специальные приспособления, а на универсальную адаптацию — накопление и переработку знаний. Разделить эту нишу, пойти по пути специализации не представляется возможным: ее врожденные (то есть более-менее жестко контролируемые генами и поэтому попадающие под действие отбора) поведенческие основы принципиально неспецифичны. Проще говоря, если мозг такого существа освоил возможность, например, счета, то он с одинаковым успехом будет считать плоды на ветке, гусей в стае, соплеменников в пещере, камни в куче и звезды на небе. И так во всем: любое совершенствование мозга приведет к улучшению не какой-то одной функциональной возможности (с одновременным проигрышем в других — как, скажем, увеличение клыков дает преимущество в схватке, но затрудняет перетирание грубой растительной пищи), а всех, которые требуют работы мозга. А если самые важные адаптации не формируются эволюционно (путем отбора случайных наследственных изменений), а изобретаются и в дальнейшем наследуются через обучение и подражание, то любое достижение одного вида — новый способ обработки кремня, новый охотничий прием и т. д. — может быть быстро перенято другим видом. Все это делает специализацию по основным занятиям невозможной — и тем самым исключает раздел экологической ниши.

Сапиенсы и неандертальцы обречены были оставаться в одной нише и тем самым подпадали под действие механизма конкурентного исключения — будничного, незаметного и неотвратимого. Оба вида поколение за поколением жили в одних и тех же местах, собирали одни и те же плоды, семена и корешки, охотились на одних и тех же зверей и зверьков, становились жертвами одних и тех же хищников и болезней. В голодные и суровые годы тех и других становилось меньше, в обильные и благодатные — больше. И ни те, ни другие, скорее всего, даже не замечали, что с каждым поколением, с каждым столетием доля одних в общем гоминидном населении данной местности становилась все меньше, а доля других — все больше. Слепой, безличный, равнодушный эффект Гаузе выполнял свою работу, мягко, но неуклонно подталкивая один из видов в сторону небытия.

Единственное, что могло бы предотвратить такой финал, — это восстановление пространственного разделения. Если бы, скажем, соревнование проиграли сапиенсы, они могли бы отступить назад в Африку[305] (хотя не очень понятно, что удержало бы победителей-неандертальцев от того, чтобы последовать туда за ними). Но проигравшими оказались неандертальцы, которым отступать было некуда — ареной состязания стали их родные края.

Чем именно они оказались слабее своих соперников? На этот счет опять-таки существует множество гипотез. Исследование костей плечевого сустава останков неандертальцев и современных им сапиенсов показывает, что у неандертальцев отсутствуют изменения, образующиеся при регулярном бросании тяжелых предметов — что наводит на мысль, что неандертальцы сильно уступали сапиенсам в кидании камней и метательных орудий. Исследование костей стопы показывает, что они вряд ли были способны к долгому, многокилометровому бегу. Третья группа исследователей доказывает, что неандертальцам было трудно при необходимости переключиться с промысла крупных копытных на ловлю мелких зверьков вроде кроликов (что, правда, звучит странно, поскольку ранее было показано, что они успешно добывали рыбу, птиц и даже тюленей и дельфинов). Есть гипотезы, что неандертальцы были менее способны к координации действий в группе (в том числе и в бою), что их широченные ноздри хуже согревали холодный воздух, увеличивая риск простуды (что совсем уж странно: формировавшийся близ великих ледников неандерталец должен быть лучше приспособлен к холоду, чем африканец-сапиенс) и т. д. и т. п. Лично мне больше всего нравится парадоксальная гипотеза, что слабым местом неандертальцев был их большой мозг: у среднего неандертальца он был примерно на 10 % больше, чем у среднего сапиенса того времени. Мозг сапиенсов, обеспечивавший такие же когнитивные возможности, но более компактный, должен был немного снизить смертность женщин при родах. Правда, новорожденные неандертальцы вроде бы не отличались по размеру мозга от сверстников-сапиенсов (впрочем, черепов неандертальских младенцев на сегодняшний день найдено — буквально раз-два и обчелся), да и родовые пути у их матерей вроде бы были попрямее — если верить компьютерным реконструкциям тазовых костей неандерталок, виртуально «собранным» из мелких кусочков. Но даже если бы все известные факты идеально ложились в эту гипотезу, она все равно так и осталась бы чисто умозрительной. Как, впрочем, и все вышеупомянутые и любые другие, подобные им. Кроме того, согласно другим исследованиям, у неандертальцев, видимо, были свои козыри: бóльшая физическая сила, меньшая восприимчивость к некоторым инфекциям, возможно, что-нибудь еще.

Так или иначе по совокупности всех этих (и, вероятно, многих других) качеств победа в многотысячелетнем матче досталась сапиенсам. Можно по-разному представлять себе, как выглядело угасание отдельных кланов и племен европейских аборигенов. Может быть, последние из них, оказавшись не в силах поддерживать нормальную клановую жизнь, присоединялись к родственным и дружественным группам. Или они жили и умирали отшельниками в своих угодьях и пещерах. Может быть, кто-то из них заканчивал жизнь среди победителей-сапиенсов — на правах живого трофея, гения места, колдуна или чуть ли не ручного зверя («Я живу, но теперь окружают меня звери, волчьих не знавшие кличей…»). А кого-то, вероятно, и правда съели — когда в их клане осталось слишком мало взрослых мужчин, чтобы оказать серьезное сопротивление. (Как мы уже знаем, ни тот, ни другой вид людей каннибализмом отнюдь не брезговал.) Но стерильный слой, разделяющий культурные отложения неандертальцев и сапиенсов в ряде европейских, кавказских и палестинских пещер (см. выше), свидетельствует, что, по крайней мере, часто все выглядело иначе. Пещеры не брали штурмом, не забивали дубинами их хозяев и не жарили затем куски их плоти на их же собственных еще не потухших очагах — пещеры опасливо обходили стороной еще много лет после того, как в этих очагах потухал последний уголек. Обходили, вероятно, до тех пор, пока память о «других людях» не тускнела в коллективном сознании бесписьменного общества настолько, что переставала пугать.

Конечно, такой сценарий — тоже фантазия. Но так или иначе вся история рода Homo показывает фатальную неспособность его видов ужиться на одной территории друг с другом. Становление хабилисов сопровождалось исчезновением австралопитеков, становление эректусов — исчезновением хабилисов. Расцвет неандертальцев положил конец существованию их предков — гейдельбержцев. Исчезновение флоресских «хоббитов» подозрительно совпадает по времени с приходом на острова Южных морей сапиенсов. И как ни мало мы знаем о денисовцах, факт тот, что их сейчас на свете нет[306].

Трудно отделаться от впечатления, что все это — следствия одной и той же причины: невозможности раздела экологической ниши между двумя видами разумных существ.

Homo homini lupus est («человек человеку — волк») — гласит известная латинская пословица. Похоже, что она сильно приукрашивает реальность. Никакие самые лютые волки не могут полностью уничтожить целый вид людей. Это делают — и не могут не делать — только другие люди.

Глава 22. Стоп-кадр эволюции

Итак, в длительном матче-турнире нескольких видов рода Homo победителями оказались наши предки — сапиенсы. Согласно наиболее распространенным сегодня среди специалистов-антропологов представлениям, этот вид сформировался всё в той же «колыбели человечества», что и все его предки — в восточной Африке. Наиболее древние останки, относимые к «анатомически современным людям» (то есть сапиенсам), — черепа, найденные в местности Омо в Эфиопии, — датируются 195 тысячами лет. Непосредственным предком сапиенсов считается всё тот же гейдельбергский человек, только не европейские, а африканские его популяции, иногда выделяемые в особую форму Homo helmei.

Правда, в 2017 году были обнародованы результаты новой датировки ископаемых останков из марокканского местонахождения Джебель-Ирхуд. Сами эти останки известны довольно давно: первый (и самый сохранный) череп был найден там еще в 1961 году. Прежние датировки, сделанные при помощи различных косвенных методов, сильно различались, давая разброс от 40 до 170 тысяч лет. Сами кости считались принадлежащими безусловным сапиенсам, сохранившим, однако, ряд черт предков-гейдельбержцев (в частности, удлиненную форму мозговой части черепа) и выглядевшим поэтому даже более архаичными, чем люди из Омо. Спор шел только о том, являлись ли архаичные ирхудские сапиенсы обычными для своего времени (если они жили 170 тысяч лет назад) или представляли собой уникальную реликтовую популяцию, намного пережившую свое время (если их возраст — всего 40 тысяч лет). Однако новая датировка, проведенная тремя независимыми методами, дала совсем другие цифры:

люди из Джебель-Ирхуда жили около (или даже чуть больше) 300 тысяч лет назад. Если эти датировки верны, они заставляют совсем по-иному взглянуть на мозаичность и морфологическую «промежуточность» ирхудских черепов: напрашивается вывод, что их обладатели были ничем иным, как переходной формой между Homo heidelbergensis (или, если угодно, Homo helmei) и Homo sapiens. Что, с одной стороны, делает становление нашего вида столь же хорошо и надежно документированным, как становление неандертальцев (хотя и создает дополнительные трудности с точки зрения систематики:

как прикажете проводить видовые границы в этом теперь уже почти непрерывном ряду переходящих друг в друга форм?!), а с другой — несколько усложняет географический аспект этого процесса. Получается, что ареной его была не только полоса между Индийским океаном и Великими озерами с продолжающей их долиной Белого Нила, а весь африканский континент — по крайней мере, вся та его территория, что не занята тропическими лесами.

Нота-бене: невозможно не заметить, что такая картина очень похожа на теорию «широкого моноцентризма», выдвинутую в 1947–1949 годах известным советским антропологом Я. Я. Рогинским. Суть ее сводится к тому, что Homo sapiens сформировался единожды и в одном месте, но это «место» измерялось многими тысячами километров. На этом обширном пространстве жило много популяций непосредственных предков людей, и различные черты будущих сапиенсов возникали первоначально в разных местах, а затем распространялись на весь ареал благодаря межпопуляционным скрещиваниям. Наш вид — потомок не одной какой-то локальной прогрессивной популяции, а большой системы сопряженных популяций. Правда, Яков Яковлевич расширял границы арены этого процесса не на запад от восточной Африки (как это видится теперь), а на восток и север — в Южную и Переднюю Азию, восточное Средиземноморье и, возможно, на Балканы. Тем не менее сходство его концепции с теми представлениями, которые складываются в палеоантропологии сегодня, очевидно. Так что остается лишь в очередной раз пожалеть, что теории советских ученых оставались мало известными за пределами СССР.

Но, как бы то ни было, с возникновением «анатомически современных людей» эволюция нашего вида не завершилась. Расселяясь по планете, сапиенсы менялись в соответствии с условиями новых местообитаний и образом жизни и все больше отличались как от своих африканских предков, так и друг от друга. Нагляднее всего поздняя эволюция разных ветвей человечества проявляется в характерных различиях разных человеческих рас (традиционно рассматриваемых как подвиды нашего вида — хотя исследования последних десятилетий показывают, что их статус и отношения между ними весьма различны). Мнения антропологов о том, являются ли характерные черты той или иной расы адаптивными для тех условий, в которых она формировалась, или представляют собой просто случайные особенности небольшой (и, вероятно, связанной близким родством) группы основателей данной ветви человечества, сильно расходятся. Исключение представляет разве что вопрос о цвете кожи: современные популяционно-генетические и палеогенетические исследования показывают, что самые разные группы древних людей закономерно «светлели лицом» по мере удаления от экватора и вновь темнели, если возвращались к нему. Так что, видимо, степень пигментации кожи — признак адаптивный: в высоких широтах выгодно иметь светлую кожу, чтобы как можно полнее использовать скудный паек солнечного ультрафиолета для синтеза витамина D, необходимого для формирования костей. Близ экватора же этого ультрафиолета настолько много, что приходится поглощать львиную долю его меланином, дабы избежать слишком частых соматических мутаций в клетках кожи, которые в конце концов приведут к развитию злокачественных опухолей.

Некоторые человеческие популяции приобрели уникальные адаптации — не столь заметные на вид, но весьма полезные для определенных условий жизни или определенного способа хозяйствования. Так, например, тибетцы, постоянно живущие на высоте, где атмосферное давление (а стало быть, и концентрация кислорода) составляет всего около 60 % от привычного для нас, оказались обладателями уникальной версии гена EPAS1, позволяющей им повысить содержание гемоглобина, не увеличивая концентрации эритроцитов, а значит — и вязкости крови. (Исследование 2014 года показывает, что этот замечательный ген тибетцы, похоже, получили от денисовцев[307] — видимо, через смешанные браки.) Жители Европы, Ближнего Востока и некоторых районов западной Африки, освоив скотоводство, приобрели способность усваивать цельное молоко в течение всей жизни. До этого у них после прекращения питания материнским молоком постепенно угасала активность гена LCT, кодирующего фермент лактазу, который расщепляет лактозу — молочный сахар. Этот механизм, облегчающий переход подросших детенышей к самостоятельному питанию, действует у всех диких млекопитающих, а также у той части человечества, предки которой не обзавелись молочным скотом — в частности, у подавляющего большинства китайцев и других дальневосточных народов. Его обеспечивает особый регуляторный участок ДНК, постепенно подавляющий активность гена. Как у европейских, так и у африканских молокопийц этот участок выведен из строя мутациями — но разными, затрагивающими разные нуклеотиды. То есть способность пить молоко во взрослом возрасте эти две популяции приобрели независимо друг от друга.

Ряд недавних исследований показывает, что подобные адаптивные изменения в организме человека происходили в эволюционном масштабе времени совсем недолго — 5–8 тысяч лет, то есть всего около 200–300 поколений назад. А что происходит с нашим видом сейчас? Продолжаем ли мы эволюционировать? И если да, то куда?

Грядущий головастик и другие химеры

Не только в разговорах дилетантов и в публикациях масс-медиа, но и в сугубо научной литературе можно найти самые разные мнения по этому вопросу. (Впрочем, как мы видели в главе 15, «спроецировать» эволюционное прошлое в настоящее, увидеть в сегодняшней картине будущие эволюционные тенденции в принципе очень трудно — если вообще возможно. А в данном случае на объективную трудность этой операции накладываются еще и субъективные пристрастия — ведь речь идет не о ком-нибудь, а о нас самих.) Так что нам не удастся в ответе на этот вопрос ограничиться простым «да» или «нет», сославшись на «мнение ученых», — придется разбираться обстоятельно.

До недавнего времени в популярной (а отчасти и в научной) литературе об эволюции человека широко обсуждались фантазии на тему, к чему эта эволюция приведет в будущем. Метод «прогнозирования» был прост: взять тенденции, проявлявшиеся в ходе предыдущей эволюции, и продолжить их еще дальше. Какие основные изменения можно увидеть в ряду форм от ранних австралопитеков до сапиенсов? Увеличение размеров мозга, уменьшение размеров лицевой части черепа (особенно челюстей), уменьшение числа и размера зубов, повышение точности и разнообразия движений — особенно мелких движений пальцев, губ и языка, рост продолжительности жизни. (На самом деле практически все эти изменения, включая даже рост объема мозга, о котором мы будем отдельно говорить в следующей главке, отнюдь не были столь неуклонными и однонаправленными. Но об этом прорицатели от антропологии обычно предпочитали не вспоминать.) Продолжив эти тенденции в будущее, авторы подобных рассуждений получали хлипкое, но весьма долголетнее существо с огромным мозгом, крохотным личиком, рудиментарными зубами и тонкими слабыми конечностями, способными к точным и ловким движениям — но не к усилиям.

Но эволюцию гоминид, как и всех прочих существ на свете, двигали дарвиновы силы — естественный и половой отбор. Мозг рос, челюсти уменьшались, а движения пальцев становились точнее потому, что обладатели именно таких черт оставляли в среднем больше потомства, чем их соплеменники с другими признаками. Однако сегодня ничто не указывает на то, что обладатели больших голов или, допустим, люди, лишенные даже зачатков «зубов мудрости», размножаются успешнее прочих. Так какие же силы могут слепить из современного человека такого головастика? В ответ на этот вопрос приверженцы идеи перманентной эволюции либо пускаются в рассуждения в духе философов XIX века («интенсивное использование клавиатур и сенсорных устройств стимулирует развитие пальцев и увеличение концентрации нервных окончаний, в результате чего пальцы будут становиться длиннее и более ловкими» и т. п.[308]) — либо только пожимают плечами: мол, не хотите же вы сказать, что на нас эволюция остановилась?!

Правда, сейчас пророчества о Грядущем Головастике несколько вышли из моды (некоторые причины этого мы будем обсуждать в следующей главке). Но желание найти у современного человека хоть какую-нибудь «эволюцию» не ослабло. Лет десять назад, например, вышло исследование группы американских ученых из Висконсинского университета в Мэдисоне, утверждавшее, что именно в последние тысячелетия эволюция человека не только не остановилась, но наоборот — многократно ускорилась, и этот процесс продолжается и сейчас. Основанием для столь радикального вывода стали данные по однонуклеотидным полиморфизмам (снипам) — по мнению висконсинских геномиков, сегодня накопление таких разночтений в геномах идет чуть ли не в сто раз быстрее, чем десятки тысяч лет назад.

Можно было бы обсудить надежность методов, при помощи которых авторы этой работы оценивали скорость накопления снипов в древних популяциях. Но в этом нет нужды: как мы помним (см. главу «Стабилизирующий отбор: марш на месте»), наивысшая для позвоночных скорость фиксации нейтральных мутаций (то есть тех самых снипов) обнаружена у гаттерии — существа, не претерпевшего никаких видимых изменений за последние 100 миллионов лет. Иными словами, изменения, зарегистрированные в работе американцев, попросту никак не связаны собственно с эволюцией (или, по крайней мере, эта связь в работе никак не показана). Если, конечно, не считать, что любая замена любого нуклеотида — это уже эволюция.

В другой работе, выполненной в 2012 году финскими и британскими учеными, проанализированы приходские книги четырех финских сел с середины XVIII по середину XIX века, в которых сохранились записи обо всех рождениях (точнее, крещениях), браках и кончинах всех жителей этих сел. На основании этих записей авторы подсчитали, что в эти не столь уж далекие от нас времена почти половина родившихся не доживала до 15 лет, а пятая часть доживших не вступала в брак и оставалась бездетной. Откуда, по мнению авторов, следует вывод, что еще 150–250 лет назад популяция финнов подвергалась естественному отбору. Увы, приходские книги ничего не говорят о каких-либо наследственных чертах, обладатели которых чаще (или, наоборот, реже) других умирали в детстве или оставались одинокими в зрелом возрасте. А без таких сведений данные о детской смертности и доле бобылей не дают никакого основания для вывода о естественном отборе. Кроме того, как ни близок к нам исторический период, охваченный этим исследованием, он все же завершился до наступления эпохи прививок, антибиотиков и современного акушерства — которые резко снизили детскую смертность.

Я не выискивал среди работ, авторы которых утверждают, что эволюция человека продолжается, наиболее слабо аргументированные, а просто взял наугад две типичных. Практически все работы на эту тему, которые мне довелось видеть, содержат те или иные логические натяжки. Часто, например, в качестве текущего эволюционного тренда называют акселерацию — увеличение среднего роста взрослых людей в последних нескольких поколениях[309]. Однако сейчас уже ясно, что основной механизм этого процесса — не эволюционный, а чисто физиологический: всё бóльшая доля населения в охваченных этим процессом странах могла себе позволить скармливать своим детям достаточно много белков и витаминов. Дополнительным фактором, возможно, было усиление «перемешивания» человеческого генофонда за счет постоянного ослабления социальных, а в какой-то мере — и национально-религиозных барьеров.

Кстати, саму нарастающую панмиксность[310] человечества и особенно рост доли межрасовых браков нередко также приводят в качестве примера «современной эволюции». Понятно, однако, что оснований называть этот процесс эволюцией не больше, чем, скажем, называть «новинкой литературы» сборник хорошо известных произведений нескольких писателей, ранее никогда не выходивших в одном издании. Если же считать (как это принято в господствующей ныне версии эволюционной теории — СТЭ), что основной эволюционный процесс — это видообразование, то нарастающее смешение рас следовало бы назвать даже «антиэволюцией» или «отрицательной эволюцией»: крупные, хорошо различимые и уже частично изолированные друг от друга географические разновидности на наших глазах вновь сливаются в единую популяцию — лишаясь тем самым всех шансов когда-нибудь развиться в самостоятельные виды.

Последним доводом сторонников «продолжающейся эволюции» обычно является указание на то, что, несмотря на все успехи медицины, в каждом поколении людей кто-то умирает или остается бесплодным именно из-за своих генетических особенностей (например, из-за того, что оказался гомозиготным по летальной мутации). Что это, как не проявление естественного отбора? Да, интенсивность его сегодня намного ниже, чем когда-либо в истории человеческого рода, — но все же не нулевая.

Но мы уже видели (см. опять-таки главу «Стабилизирующий отбор: марш на месте»), что «отбор» и «эволюция» — далеко не синонимы и что ситуация, когда отбор есть, а эволюции нет, — вовсе не редкость. Все, что можно рассматривать как примеры действия отбора на современных людей, — это примеры отбора стабилизирующего, поддерживающего видовую норму. Скорее уж как «эволюцию» можно было бы рассматривать именно его ослабление, приводящее к сохранению и даже размножению в человеческой популяции таких генетических вариантов, которые в «доцивилизованные» времена были бы безжалостно вычищены отбором.

Но прежде, чем сделать окончательный вывод, идет ли сегодня эволюция человека, давайте рассмотрим еще один поворот этой проблемы — имеющий довольно давнюю историю, но получивший особенную популярность в последнее время, когда новые методы исследования выявили новые, весьма неожиданные факты.

Дурак — венец творения?

Как мы уже говорили в главе «Провал теории успеха», еще с XIX века, с первых шагов демографической статистики, было известно, что социальный успех и социально одобряемые черты фатально не совпадают с показателями эволюционной приспособленности. Проще говоря, у богатых в среднем меньше детей, чем у бедных, а у образованных — меньше, чем у необразованных.

Вот именно это последнее обстоятельство (дополненное неявным предположением, что уровень образования сильно коррелирует с уровнем интеллекта — и, стало быть, ускоренное размножение низкообразованных означает в перспективе снижение умственных способностей человечества) уже в первой половине прошлого века заставило ряд видных генетиков всерьез обеспокоиться за будущее человечества. Одни, как мы помним, призывали социальную элиту изменить свое репродуктивное поведение. Другие уповали на евгенику — применение к человеческому роду методов селекции животных. Но после того как идеи евгеники взял на вооружение нацизм, практически все ученые отшатнулись от них, а проблема «генетического вырождения» оказалась отодвинутой далеко на периферию интересов науки. Модно было думать, что интеллект (а тем более образование) определяются не генами, а условиями жизни.

Однако совсем недавно интеллектуальная мода вновь изменилась. Во-первых, были опубликованы (и привлекли к себе широкое внимание) данные палеоантропологов, согласно которым самая характерная и постоянная черта эволюции «человеческой линии» — неуклонный рост объема головного мозга, шедший практически непрерывно на протяжении последних двух с лишним миллионов лет, — сломалась на сапиенсах. И не в момент их становления и отделения от предков-гейдельбержцев (эти процессы сопровождались как раз очередным значительным увеличением средних размеров мозга), а всего около 35 тысяч лет назад — во времена, когда сапиенсы достигли вершины эволюционного успеха, завоевывая Евразию и вытесняя своих соперников-неандертальцев. С этого времени средний размер мозга человека не только не увеличивался, но даже немного уменьшался. И если все предыдущее неуклонное увеличение размера мозга в эволюции «по умолчанию» воспринималось как показатель растущей мощи человеческого интеллекта, то внезапный поворот этого процесса вспять естественно было рассматривать как «поглупение».

Во-вторых, сегодня в распоряжении ученых оказались огромные базы персональных молекулярно-генетических данных. Сравнивая их с теми или иными обстоятельствами жизни людей, которым они принадлежат, можно выявить не только те гены, которые делают своих обладателей устойчивыми (или, наоборот, особо уязвимыми) для той или иной болезни, но и те, что способствуют, например, получению образования или социальному успеху. В последние годы такие исследования появляются одно за другим. И все они свидетельствуют: в современном обществе естественный отбор работает против таких генов.

Особенно показательно в этом отношении недавно опубликованное исследование исландских ученых. Они разработали специальный индекс — POLYEDU, учитывающий наличие всех генов, для которых доказано хотя бы небольшое, но достоверное влияние на уровень образования. (Таких оказалось около 120 — и есть основания думать, что они обеспечивают лишь примерно десятую долю всего влияния генов человека на время, которое он жертвует учебе.) Причем каждый ген входит в этот показатель со своим «весом», соответствующим величине корреляции между ним и уровнем образования его обладателей. После этого они рассчитали POLYEDU для почти 110 тысяч исландцев, родившихся с 1910 по 1975 годы, сопоставив его с числом детей у каждого из представителей этой выборки. Как и следовало ожидать, корреляция получилась отрицательной: каждый лишний год, отданный учебе, снижает число детей в среднем на 8,4 % для женщин и на 5,4 % — для мужчин.

Но само по себе это еще не доказывало, что против этих генов идет отбор. Как мы помним, в эволюционной генетике известны ситуации, когда даже смертельные (в гомозиготном состоянии) мутации не вычищаются отбором — например, из-за преимуществ, которые они дают в гетерозиготном состоянии. Поэтому исландские исследователи отдельно проверили, как меняется частота «генов образования» со временем. И обнаружили, что с каждым десятилетием частота этих генов немного, но достоверно уменьшается.

В этом исследовании было обнаружено еще много всего интересного — например, что «гены образования» снижают плодовитость независимо от того, действительно ли их обладатель отдал много лет учебе или ограничился принятым в его время минимумом. Но как все-таки понимать отбор против них? Действительно ли в современном обществе «демон Дарвина» помогает дуракам и неучам, и нас ждет в будущем общество «идиократии»?

При всей основательности исландского исследования оно оставляет очень широкий простор для интерпретации. Каким именно образом «гены образования» влияют на выбор человеком жизненного пути? Когда эволюция создавала их, она не предвидела появления в будущем школ и университетов. Значит, они должны были проявляться как-то иначе.

Маленькое отступление. Должен признаться, что я не являюсь горячим сторонником социобиологии[311] и не считаю ее теоретические положения истиной в последней инстанции. Однако некоторые эволюционные ситуации очень хорошо объясняются именно с позиций социобиологии, а проблема «отбора против генов образования» просто просится быть истолкованной таким образом. Учитывая модность социобиологии в современной эволюционной биологии, остается только удивляться, что никто этого еще не сделал.

Мы уже обращались к этим понятиям в главе «Отбор в натуре», когда говорили о тринидадских гуппи и о том, что при определенных условиях отбор поддерживает те генотипы, которые побуждают своих обладателей вкладывать больше ресурсов в себя, а при других — те, что больше вкладывают в потомство. При этом формы вклада могут быть очень разные. Скажем, стратегия «увеличения вклада в потомство» может выражаться в раннем созревании (обычно сопряженном с меньшей продолжительностью жизни), вступлении в размножение при относительно малых размерах собственного тела, высокой сексуальной активности и т. д. Соответственно, противоположная стратегия — долгий рост до созревания, позднее вступление в размножение, осторожное поведение. Даже если мы все это рассматриваем применительно к высокоразвитым животным со сложным индивидуальным поведением, речь не идет о сознательном выборе особью той или иной «стратегии», но скорее о приоритетах, делающих в некоторых ситуациях более вероятным выбор в пользу осторожности — или, наоборот, в пользу удовлетворения страсти.

Вот теперь, помня все это, давайте вновь обратимся к «генам образования» и их судьбе в современном обществе. Можно предположить, что так сегодня проявляются гены, способствующие реализации стратегии «вклада в себя» — в то время как альтернативные им версии побуждают своих обладателей увеличивать «вклад в потомство». Косвенно эту трактовку подтверждают и данные самих исландцев: «гены образования» коррелируют не только с временем, отданным учебе, но и с большей продолжительностью жизни и лучшими физиологическими показателями. Это, кстати, очень удивило самих исследователей: если предположить, что отбор работает против чересчур умных, еще можно, то мысль об отборе против «чересчур здоровых» кажется противоестественной. Между тем, если рассматривать это в терминах альтернативных эволюционных стратегий, то все встает на свои места: так все и должно выглядеть, если отбор благоприятствует стратегии «вклада в потомство».

А он в современном обществе и должен ей благоприятствовать, поскольку во всех развитых странах общество берет на себя ответственность за благополучие всех детей — независимо от поведения их родителей и обеспеченности их семьи ресурсами. Как бы ни были бедны или/и безответственны родители, их детям не дадут умереть с голоду и, скорее всего, вылечат от опасной болезни, а вероятность быть сожранными хищниками сегодня ничтожна для любых детей из любых семей. В переводе на язык социобиологии это означает, что социальные институты современного общества передают «вкладывающим в потомство» часть ресурсов, изъятых у «вкладывающих в себя». Кроме того, непрерывно повышая уровень безопасности для всех своих членов, общество снижает относительную ценность осторожного и осмотрительного поведения. Естественно, в таких условиях стратегия «вклада в потомство» оказывается выигрышной — по крайней мере, более выигрышной, чем во времена, когда общество ничего такого не делало и дети из низкоресурсных (бедных и необразованных) семей имели высокую вероятность не дожить до взросления. То есть отбор будет благоприятствовать генотипам, склоняющим своих обладателей именно к такому поведению — и снижать частоту тех, что подталкивают «вкладывать в себя»: учиться, делать карьеру и не торопиться с обзаведением детьми.

Здесь придется сделать еще одно отступление. Я уже слышу возмущенное фырканье некоторых читателей: так что же, мол, вы предлагаете отменить все программы социальной защиты, ликвидировать бесплатную медицинскую помощь и предоставить естественному отбору восстанавливать частоту «генов образования»?![312]

Во избежание подобных недоразумений я считаю нелишним сказать прямо: ничего подобного я не предлагаю. Здесь, как и во всей книге, я говорю о естественных эволюционных процессах (и их возможных объяснениях), а не о том, что желательно или нежелательно для тех или иных лиц (в том числе автора этих строк) или для человечества в целом. Никакие направления эволюционной биологии, никакие теоретические концепции и модели не диктуют никаких практических выводов — это вообще не дело науки. Ее задача — указывать на причинно-следственные связи, в том числе на возможные последствия рассматриваемых мер: «если сделать вот так, то получится вот это». А нужно ли нам это самое «вот это» и если да, то чем мы готовы за него заплатить, — это решать не науке, а обществу в целом и каждому его члену в отдельности. Видеть же в научных теориях «призывы» к чему-то означает совершенно не понимать саму их природу — о чем мы уже подробно говорили в главе 19.

Впрочем, если уж на то пошло, то сворачивание медицины и социальной защиты — не единственная возможность противодействовать «отбору против образования». В обсуждении этого феномена многие уповают на возрождение евгеники — «науки об улучшении человеческой породы». Разумеется, сторонники этого подхода не предлагают вернуться к практике принудительной стерилизации «неполноценных» представителей нашего вида. Их мечты основаны на успехах генной инженерии: мол, вот уже совсем скоро мы научимся редактировать геномы (в том числе и человеческие) по своему усмотрению, вырезая любые не понравившиеся нам последовательности нуклеотидов и заменяя их стандартными фирменными версиями. Инструмент для этого у нас уже есть — это та самая система CRISPR/Cas, о которой мы говорили в главе «И все-таки они наследуются. Но…». Так что нам бы сейчас день простоять да ночь продержаться, а уже лет через десять-пятнадцать мы всем вновь зачинаемым детям будем при рождении вставлять лучшие гены…

Обсуждение этих перспектив выходит за пределы темы данной книги, поэтому скажу только, что, на мой взгляд, применение генной инженерии не для лечения явных патологий, а для «улучшения» вполне здоровых, находящихся в пределах медицинской нормы генотипов создает угрозу утраты генетического разнообразия — важнейшего биологического богатства человечества. Тем более это относится к манипуляциям над детьми и эмбрионами. Здесь, как мне кажется, следует руководствоваться известной народной мудростью инженеров и техников: не сломано — не чини. Примером для будущих манипуляций с геномом может быть подход, применяемый сейчас в детской пластической хирургии: ни один легальный хирург не станет оперировать ребенка только ради того, чтобы потешить эстетические вкусы родителей. А вот исправить «заячью губу» или убрать с лица здоровенную ангиому — можно и нужно. Вот и редактирование генома следует применять лишь в случае явных патологий.

Но мы отвлеклись от нашей темы. Прежде, чем решать, какими методами лучше всего противостоять «отбору против образования», неплохо бы сначала выяснить, надо ли вообще ему противостоять? Действительно ли он ставит под угрозу будущее человечества?

Мне кажется, основания для тревоги тут сильно преувеличены — если вообще есть. Во-первых, гены, о которых идет речь, не предопределяют однозначно жизненный путь человека — они лишь влияют на мотивы, по которым он принимает те или иные решения (идти ли в университет, заводить ли ребенка и т. д.), изменяя вероятность их принятия в ту или другую сторону. Но на эти решения влияют и многие другие факторы — и совершенно не очевидно, что влияние генов окажется преобладающим.

Возможно, это будет понятней на конкретном примере — пусть и чисто гипотетическом. Допустим, у нас есть определенные варианты неких генов, способствующие относительной малодетности, и другие варианты тех же генов, способствующие многодетности. Вторые варианты в популяции будут накапливаться, и средняя плодовитость популяции должна со временем расти. Но к чему конкретно, к каким конкретно формам поведения могут побуждать такие гены своих носителей? Вероятно, к более активной сексуальной жизни и к родительской заботе. Но гены ничего не знают ни о контрацептивах, ни о вычислении дней овуляции и никак не могут побудить своего обладателя не прибегать к этим приемам. Считать гены тоже не умеют — и потому неспособны проконтролировать, что родительская забота изливается на десятерых разновозрастных чад (на которых она и рассчитана), а не на единственного отпрыска или вовсе на кошку. А у человека перед глазами — социальные модели. Он хочет устроить свою жизнь, прочно встать на ноги в материальном отношении прежде, чем заводить семью. Он хочет, чтобы у его детей было все, что есть у детей богатого соседа или детей из телевизора (про который гены тоже ничего не знают) — а его доходы позволяют дать это только одному ребенку. А если это не «он», а «она», то она хочет еще и все время выглядеть стройной, как фотомодель, а не вечно беременной. В результате человек, генетически склонный к многодетности, может вести себя в соответствии с принятыми социальными моделями. «Гены многодетности» в самом деле будут накапливаться в популяции, но это не помешает рождаемости продолжать падать или стабилизироваться на уровне намного ниже необходимого для простого воспроизводства — что мы реально и видим практически во всех развитых странах. Можно, конечно, призвать людей не гнаться за материальными благами, а слушать голос своей души (и тела). Но такие призывы и вообще-то не слишком действенны, а в данном случае они будут просто бессмысленны: подражать тому, кто добился успеха, — столь же естественное, биологически обусловленное поведение, как заводить и выращивать детей.

Если вернуться к «генам образования», то наш пример покажется не таким уж гипотетическим. Если сопоставить данные исландского исследования с тем, как менялась доля обладателей среднего или высшего образования в Исландии в течение ХХ века, то как раз и получится сочетание устойчивого снижения доли генов, ассоциированных со склонностью к образованию, со столь же устойчивым ростом среднего уровня образования населения и доли людей с высоким уровнем образования. И то же самое происходит во всех развитых странах мира: накопление в популяции генов, снижающих мотивацию к учебе, с лихвой компенсируется повышением общественных стандартов в области образования. Если всего лишь 100–120 лет назад мальчику из простой и бедной семьи нужно было приложить недюжинные усилия или/и проявить незаурядные способности, чтобы получить полное среднее образование (а девочка из такой же семьи вообще могла получить его только в случае исключительного везения), то сейчас в развитых странах ребенку любого пола и социального происхождения нужно приложить примерно такие же усилия, чтобы избежать полного среднего образования[313].

Во-вторых — а что, собственно, происходит в природе, когда изменение условий существования делает более выгодной стратегию «вклада в потомство»? Это не означает, что отбор в конце концов доводит величину «вклада в себя» до нуля — такое создание просто не могло бы существовать. На самом деле речь всегда идет о некотором смещении соотношения вкладов в себя и в потомство: оно меняется, но только до определенного предела, после которого выигрыш от дальнейшего увеличения «вклада в потомство» уже не покрывает проигрыша от уменьшения «вклада в себя». Скорее всего, то же самое произойдет и в данном случае: у среднестатистического землянина тяга к образованию станет несколько меньше, чем сейчас — только и всего.

Многих смущает, что «гены образования» помимо всего прочего коррелируют еще и с показателем IQ. Дескать, снижение их частоты в популяции будет означать «поглупение» последней. А этого как-то совсем не хотелось бы — даже если быть уверенным, что новый баланс будет достигнут не на уровне клинической олигофрении и средний IQ человечества окажется всего на несколько пунктов ниже нынешнего[314]. Однако на самом деле связь IQ с интеллектом весьма неоднозначна (особенно с учетом того, что психологи до сих пор не могут прийти к единому мнению, что вообще такое интеллект, а тем более — можно ли его выразить какой-то количественной мерой)[315]. То, что отражает IQ, можно, несколько упрощая, обозначить как «способность к обучению школьного типа». А само название IQ (то есть intelligence quotient — «коэффициент умственного развития») — след времен младенчества психологической науки, когда казалось само собой разумеющимся, что способность к обучению — это и есть интеллект.

Собственно говоря, вообще вся тревога, связанная с «отбором против образования», во многом определяется выбором слов. Достаточно назвать его «отбором против эгоистов», «отбором против склонности к достижению личного успеха», наконец, «отбором на любовь к детям» — и вся картина из тревожной превращается в нравоучительную. Хотя факты, лежащие в ее основе, останутся теми же самыми. Так что прежде, чем бить в набат и требовать принятия срочных мер, хорошо бы трезво и непредвзято определить, что в этой картине отражает объективную реальность, а что привносится в нее штампами и стереотипами нашего восприятия.

Но как же все-таки быть с уменьшением среднего размера мозга нашего вида в последние 35 тысяч лет? Разве оно не свидетельствует о том, что поглупение человечества началось уже давно — задолго до появления современных институтов социальной солидарности и защиты?

Такое мнение сегодня можно встретить довольно часто — в том числе и в текстах ученых. Вероятно, сейчас уже все авторы подобных текстов создают их при помощи персонального компьютера или ноутбука. И их почему-то совершенно не удивляет, что маленький и дешевый ноутбук, помогающий им в работе, ничуть не «глупее» огромных и дорогих (в сопоставимых ценах) электронно-вычислительных машин 1960-х годов — наоборот, он гораздо мощнее этих гигантов, а его рабочие возможности несопоставимо разнообразнее. Им представляется совершенно естественным, что рост вычислительной мощности «думающих машин» может идти одновременно с уменьшением их физических размеров. А вот небольшое уменьшение размера «живого компьютера» у нас в голове почему-то сразу вызывает у них мысль о поглупении человеческого рода.

Конечно, эта аналогия не вполне корректна. Столь стремительное уменьшение размеров компьютеров при одновременном увеличении их мощности стало возможным за счет многократного уменьшения размеров элементов. В первых компьютерах элементами служили радиолампы — детали такого размера, что в любую из них сегодня мог бы поместиться целый процессор вместе с жестким диском. Элементы человеческого мозга (будь то нейроны или синапсы) не претерпели с верхнепалеолитических времен сколько-нибудь заметного уменьшения. Однако задача компактизации уже имеющегося мощного устройства была для эволюции нашего вида даже более актуальной, чем для конструкторов вычислительной техники. В конце концов, ни большие, ни маленькие компьютеры никому не надо рожать, мучительно пропихивая твердые корпуса их блоков сквозь узкие и кривые родовые пути. Снижение объема головного мозга хотя бы на 10 % (примерно настолько он и уменьшился со времени «верхнепалеолитического перелома») при сохранении его функциональных возможностей должно было заметно снизить смертность рожениц — а это давало громадное преимущество тем, чьи гены позволяли сформировать такой мозг[316].

Правда, принятие такой гипотезы означает, что возможности мозга не так уж жестко связаны с его абсолютным размером. Между тем на протяжении всей истории палеоантропологии «по умолчанию» предполагалось однозначное соответствие между размером мозга и интеллектуальными способностями его обладателя. С одной стороны, только на основании такого допущения можно судить об умственных способностях ископаемых гоминид — сам по себе интеллект окаменелостей не оставляет. С другой — оно покоилось на вполне логичном рассуждении: зачем бы еще древним гоминидам было так гипертрофировать энергетически дорогой, уязвимый и создающий массу проблем при деторождении орган? Это имеет смысл лишь в том случае, если каждая прибавка его объема делает обладателя такого мозга еще умнее.

Это соображение, вероятно, и в самом деле справедливо как общее правило, но все-таки не как непреложный закон. Во всяком случае, из него не следует справедливость обратного утверждения: уменьшение мозга в ходе эволюции той или иной формы вовсе не обязательно влечет за собой снижение интеллекта. И свидетельствует об этом отнюдь не только динамика этого показателя у поздних сапиенсов. Единственный доступный для измерения череп флоресского «хоббита» заключал в себе мозг объемом примерно 420 куб. см — немножко меньше, чем у среднего шимпанзе или австралопитека. Между тем материальная культура «хоббитов» и прежде всего их орудия соответствуют культуре поздних эректусов (потомками которых «хоббиты», вероятно, и были), то есть существ, чей мозг был по крайней мере вдвое больше. Да и то, что среди физиологически здоровых (и даже прославившихся своими творческими достижениями) современных людей можно найти индивидуумов как с мозгом чуть больше тысячи кубиков, так и со вдвое большим, показывает, что возможности мозга не так уж жестко связаны с его размером.

А что признание этого факта изрядно затрудняет интерпретацию палеоантропологических находок — ну так эволюция и не брала на себя обязательства облегчить жизнь своим исследователям.

* * *

Надеюсь, всего вышесказанного достаточно, чтобы сделать вывод: наиболее популярные представления о современной эволюции человека и ее будущих результатах — будь то футуристический головастик или «общество идиократии», — мягко говоря, не имеют под собой достаточных оснований. Никаких фактов, указывающих на то, что биологическая эволюция человечества или отдельных его популяций продолжается, мы назвать не можем (если только не понимать под словом «эволюция» любое изменение частот генов или даже отдельных нуклеотидных полиморфизмов).

В допущении, что современный человек никуда не эволюционирует, иногда видят какую-то уступку креационизму или попытки не мытьем, так катаньем протащить в науку представление об особой природе человека, резко отличной от природы всех прочих живых существ: вот, мол, все они эволюционируют, а человек — нет. Но мы уже знакомы с видами, эволюция которых практически остановилась не на какие-то там века или тысячелетия, а на сотни миллионов лет. И никто почему-то не говорит, что эти данные льют воду на мельницу креационистов или приписывают щитню и гаттерии особую природу, резко отличную от природы всех прочих живых существ. Так почему же вопрос об эволюции человека мы должны рассматривать сквозь призму подобных опасений? И что это вообще за позиция — воздерживаться от вытекающего из фактов вывода только потому, что он может быть использован кем-то для обоснования тех или иных ложных взглядов? Следуя такой логике, нельзя было бы обнародовать и то, что археоптерикс — не настоящая птица, а энанциорнис, или что неандерталец — не предок современного человека, а параллельный вид. Понятно, что такой подход означает отказ от научной объективности в угоду тем или иным идеологемам.

Впрочем, те же требования научной объективности не позволяют нам сказать со всей определенностью, что биологическая эволюция человека безусловно остановилась. Единственное, что мы можем твердо сказать — это что известные на сегодняшний день факты не свидетельствуют о каких-либо эволюционных изменениях, происходящих сейчас с видом Homo sapiens, а принятые сегодня представления о механизмах эволюции не диктуют необходимости таких изменений.

Прекращение биологической эволюции человека, разумеется, не означает, что он достиг предела совершенства и что развиваться ему больше некуда. Скорее наоборот — мало того, что человек вообще-то представляет собой с эволюционной точки зрения довольно «сырую» и недоработанную конструкцию, так эта конструкция еще и создавалась отбором для совсем других условий, нежели те, в которых живет сегодня абсолютное большинство человечества. Человеческий организм, например, совершенно не рассчитан на ситуацию, когда еда есть всегда, а ее добыча не требует сколько-нибудь серьезных физических усилий. Все врожденные поведенческие стратегии побуждают человека никогда не упускать случая поесть досыта (и, что еще важнее, накормить своих детей) — поскольку формировались они под такой образ жизни, при котором никогда не было известно, когда такая возможность представится в следующий раз. В результате современное человечество, еще не вполне справившись с проблемой массового голода, столкнулось с проблемой массового ожирения: число людей с избыточным весом на планете уже превышает число систематически недоедающих[317]. Причем оказывается, что избавить людей от лишнего веса куда трудней, чем избавить их от голода — поскольку тут приходится действовать вопреки биологическим основам нашего поведения.

Что делает человек, когда, въехав в новую квартиру, обнаруживает, что строители оставили целый ряд недоделок, а некоторые особенности интерьера не соответствуют его потребностям и вкусам? Засучает рукава и принимается за ремонт. Точно так же недоработанность биологической организации человека и ее явная неадекватность принятому образу жизни естественным образом порождают желание доделать и переделать все, что нас в ней не устраивает. Сейчас, когда наука и техника вплотную подошли к овладению инструментами, позволяющими редактировать геном (но, увы, пока далеки от полного понимания того, как этот геном работает), это желание вполне может вскоре воплотиться в реальность. Но независимо от того, насколько удачными будут попытки такого рода, они уже будут находиться за пределами биологической эволюции — и следовательно, за пределами темы этой книги.

Заключение

Целью написания этой книги было ответить на вопросы, возникающие у ее предполагаемых читателей (которых я вижу людьми образованными и любознательными, но не связанными профессионально с какой-либо биологической дисциплиной) в связи с эволюцией и эволюционной биологией. И вот книга закончена, а я не знаю, достиг ли я своей цели — ответил ли на вопросы, интересовавшие ее читателей, помог ли им уложить то, что они знают об эволюции, в более-менее стройную и непротиворечивую картину?

Возможно, многие читатели будут разочарованы тем, что я ничего или почти ничего не сказал о многих областях эволюционной биологии. О математических моделях эволюции, о «гипотезе Черной Королевы» Ли ван Валена (гласящей, что виду нужно постоянно изменяться и совершенствовать свои адаптации даже для того, чтобы «оставаться на месте» — сохранять свое положение в экосистеме, которая сама непрерывно эволюционирует) и о спорах вокруг нее, о концепции «эволюабельности» Джона Герхарта и Марка Киршнера и еще о многом другом, что обсуждают сегодня профессиональные биологи-эволюционисты. Другим, вероятно, будет досадно, что в книге нет связного и последовательного рассказа об истории жизни на Земле — с пояснениями к каждому этапу, почему эволюция пошла тем, а не иным путем, почему крупные эволюционные события произошли именно тогда, когда они произошли, а не раньше или позже, почему вымерли те, кто вымер, и выжили те, кто выжил, и т. д. Третьим, должно быть, покажется странной и неудачной структура книги, не соответствующая ни традиционной последовательности изложения теории эволюции в учебниках, ни хронологическому принципу. Наверно, будут и четвертые, и пятые…

В свое оправдание хочу сказать лишь, что, во-первых, то, чего нет в моей книге, можно найти в книгах других авторов. Сегодня российские библиотеки и книжные магазины предлагают читателям немало хороших книг, рассказывающих о биологической эволюции. Некоторые из них (те, которые кажутся мне наиболее интересными и содержательными) включены в список рекомендуемой литературы. В своей же книге я сознательно либо не затрагивал вообще, либо излагал по возможности кратко те разделы и положения современной эволюционной теории, которые уже изложены в этих книгах — причем зачастую куда более подробно и компетентно, чем это мог бы сделать я. Во-вторых, эта книга — ни в коей мере не учебник по теории эволюции и не обзор современных эволюционных исследований (хотя бы даже самых важных и интересных). Я старался рассказать именно о тех сторонах эволюционной теории, с которыми связаны самые частые и распространенные недоразумения, споры, неверные толкования и прочая путаница. Если кому-то эта книга поможет упорядочить уже имевшиеся у него знания, разрешить действительные или кажущиеся противоречия, сделать представления об эволюции более цельными и четкими — я буду считать свою задачу выполненной.

Слова благодарности

Мне трудно назвать всех тех людей, разговоры и переписка с которыми помогли мне в работе над этой книгой. Но несколько имен я не могу не назвать — это люди, без которых этой книги просто не было бы.

Я приношу самую горячую благодарность Виктории Скобеевой и Кириллу Еськову — не только за то, что они взяли на себя труд быть научными редакторами этой книги, но прежде всего за многократное и обстоятельное обсуждение ее предмета — биологической эволюции. Общение с ними дало мне очень много для понимания тех вопросов, о которых я постарался рассказать в своей книге.

Огромное спасибо биологу и популяризатору биологии Сергею Ястребову — прежде всего за неоценимую помощь в работе над главой 13, за ясный и нетривиальный взгляд на многие проблемы фундаментальной биологии, а также за его великолепный блог, неизменно интересный не только постами самого Сергея, но и комментариями его читателей.

Я глубоко признателен Николаю Борисову за ценное обсуждение и за прямую помощь в написании некоторых фрагментов и особенно главы «Эволюция и энтропия».

Огромное спасибо художнику Олегу Добровольскому. Точность, выразительность и изящество его иллюстраций читатели могут оценить и сами. Я же могу добавить, что удовольствием был сам процесс работы с Олегом.

Я благодарен редакции журнала «Знание — сила», в котором я публиковал статьи и заметки, легшие впоследствии в основу целого ряда фрагментов этой книги, а также редакции журнала «Наука и жизнь», опубликовавшей практически полный текст главы 3.

Мой низкий поклон — издательству CORPUS за его благосклонное и великодушное отношение, позволившее мне написать уже вторую книгу.

Я чувствую себя в неоплатном долгу перед моей женой Натальей Жуковой, помогавшей мне самыми разнообразными способами — компетентными советами, читательской оценкой, взятием на себя едва ли не всех бытовых забот. Но больше всего — тем, что все это время она просто была со мной.

Отдельная благодарность — тем моим друзьям и знакомым, фокусированные интервью с которыми стали началом моей работы над этой книгой: Игорю Лебедеву, Григорию Мальцеву, Вере Романовой, Ирине Федотовой, Ирине Хвостовой, Екатерине Шерге и особенно — Владимиру Альтшуллеру. Их я представлял себе, когда думал о своих будущих читателях. К сожалению, эти слова благодарности уже не прочтет моя теща — Валентина Всеволодовна Ефремкина. Она тоже была в числе интервьюируемых, но я ей обязан не только этим.

Спасибо всем читателям моего ЖЖ и всем тем, с кем мне довелось разговаривать на тему эволюции в чужих блогах. Всем — включая сторонников креационизма, авторов самодеятельных концепций и даже человека, который просил меня разъяснить некоторые аспекты современной эволюционной теории, а получив это разъяснение, меня забанил. В любом случае диалоги с ними были для меня полезны.

Наконец, неизменное спасибо кошке Мавре, которая, как и при написании предыдущей книги, активно участвовала в процессе: морально поддерживала, вдохновляла, а временами напоминала о необходимости продолжить работу над книгой.

Рекомендуемая литература

Что можно почитать по теме книги

Грант В. Эволюционный процесс. М.: «Мир», 1991.

Дарвин Ч. Происхождение видов. М.: «ЭКСМО», 2015.

Докинз Р. Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции. М.: «Астрель», CORPUS, 2012.

Еськов К. Ю. История Земли и жизни на ней. М.: «МИРОС», 2000.

Иорданский Н. Н. Эволюция жизни. М.: «Академия», 2001.

Койн Д. Эволюция: Неопровержимые доказательства. М.: «Альпина нон-фикшн», 2018.

Марков А. Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы. М.: «Астрель», CORPUS, 2010.

Марков А., Наймарк Е. Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий. М.: «АСТ», CORPUS, 2014.

Медников Б. М. Аксиомы биологии (Biologia axiomatica). М.: «Знание», 1982.

Медников Б. М. Дарвинизм в ХХ веке. М.: «Советская Россия», 1975.

Циммер К. Эволюция. Триумф идеи. М.: «Альпина нон-фикшн», 2019.

Шмальгаузен И. И. Пути и закономерности эволюционного процесса. М.: «Наука», 1983.

К I части

Бородин П. М. Этюды о мутантах. М.: «Знание», 1983.

Гаузе Г. Ф. Борьба за существование. Москва — Ижевск: ИКИ-РХД, 2002.

Гаузе Г. Ф. Экология и некоторые проблемы происхождения видов // Экология и эволюционная теория. Л.: «Наука», 1984.

Докинз Р. Расширенный фенотип: длинная рука гена. М.: «Астрель», CORPUS, 2010.

Докинз Р. Эгоистичный ген. М.: «АСТ», CORPUS, 2013.

Кропоткин П. А. Взаимопомощь как фактор эволюции. М.: НИЦ «Луч», 2011.

Леруа А. М. Мутанты. О генетической изменчивости и человеческом теле. М.: «Астрель», CORPUS, 2010.

Майр Э. Популяции, виды и эволюция. М.: «Мир», 1974.

Марков А., Наймарк Е. Перспективы отбора. От зеленых пеночек и бессмысленного усложнения до голых землекопов и мутирующего человечества. М.: «АСТ», CORPUS, 2019.

Тимофеев-Ресовский Н. В., Воронцов Н. Н., Яблоков А. В. Краткий очерк теории эволюции. М.: «Наука», 1977.

Тинберген Н. Поведение животных. М.: «Мир», 1978, 1985.

Тинберген Н. Социальное поведение животных. М.: «Мир», 1993.

Четвериков С. С. О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики // Классики современной генетики. Л.: «Наука», 1968.

Шмальгаузен И. И. Факторы эволюции. Теория стабилизирующего отбора. М.: «Наука», 1968.

Ко II части

Берг Л. С. Номогенез, или эволюция на основе закономерностей. Петроград: «ГосИздат», 1922.

Вейсман А., Спенсер Г. Всемогущество естественного отбора. Недостаточность естественного отбора. М.: «Либроком», 2013.

Воронцов Н. Н. Развитие эволюционных идей в биологии. М.: «Прогресс-Традиция», ABF, 1999.

Гёте И. В. Научные сочинения в 3 т. Т.1. Образование и преобразование органических существ (морфология). М.: «Товарищество научных изданий КМК», 2014.

Кювье Ж. Рассуждение о переворотах на поверхности земного шара. М.: «Книга по требованию», 2012.

Кимура М. Молекулярная эволюция: теория нейтральности. М.: «Мир», 1985.

Ламарк Ж.-Б. Философия зоологии (в 2 томах). М. — Л.: «Государственное издательство биологической и медицинской литературы», 1935 и 1937.

Любарский Г. Ю. Архетип, стиль и ранг в биологической систематике. М.: «КМК Scientific Press», 1996.

Любищев А. А. Проблемы формы систематики и эволюции организмов. М.: «Наука», 1982.

Смирнов Е. С., Вермель Ю. М., Кузин Б. С. Очерки по теории эволюции. М.: «Красная новь», «Главполитпросвет», 1924.

Спенсер Г. Синтетическая философия. Киев: «Ника-центр», 1997.

Стил Э., Линдли Р., Бландэн Р. Что, если Ламарк прав? Иммуногенетика и эволюция. М.: «Мир», 2002.

Филипченко Ю. А. Эволюционная идея в биологии. М.: «Наука», 1977.

К III части

Бэр К. М. История развития животных. Т. 1–2. М. — Л.: Издательство АН СССР, 1950.

Дорн А. Происхождение позвоночных животных и принцип смены функций. М. — Л.: «Государственное издательство биологической и медицинской литературы», 1937 (репринт 2012 г.).

Жерихин В. В. Избранные труды по палеоэкологии и филоценогенетике. М.: «Товарищество научных изданий КМК», 2003.

Красилов В. А. Нерешенные проблемы теории эволюции. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1986.

Мюллер Ф., Геккель Э. Основной биогенетический закон: избранные работы. М.: Издательство АН СССР, 1940.

Никитин М. Происхождение жизни: от туманности до клетки. М.: «Альпина нон-фикшн», 2016.

Расницын А. П. Избранные труды по эволюционной биологии. М.: «Товарищество научных изданий КМК», 2005.

Расницын А. П. Процесс эволюции и методология систематики // Труды Русского энтомологического общества, т. 73, СПб, 2002.

Рэфф Р., Кофмен Т. Эмбрионы, гены и эволюция. М.: «Мир», 1986.

Северцов А. Н. Этюды по теории эволюции. М.: «Либроком», 2012.

Уоддингтон К. Морфогенез и генетика. М.: «Мир», 1964.

Черданцев В. Г. Морфогенез и эволюция. М.: «Товарищество научных изданий КМК», 2003.

Шварц С. С. Экологические закономерности эволюции. М.: «Наука», 1980.

Шубин Н. Внутренняя рыба. История человеческого тела с древнейших времен до наших дней. М.: «Астрель», CORPUS, 2010.

Эйген Э., Шустер П. Гиперцикл. Принципы самоорганизации макромолекул. М.: «Мир», 1982.

Эйген Э., Винклер Р. Игра жизни. М.: «Наука», 1979.

Ястребов С. Итальянская озерная лягушка вымерла, но геном ее живет. «Элементы». 2017 (https://elementy.ru/novosti_ nauki/433147/Italyanskaya_ozernaya_lyagushka_vymerla_no_ genom_ee_zhivet).

К IV части

Бурлак С. Происхождение языка. Факты, исследования, гипотезы. М.: «Астрель», CORPUS, 2011.

Кэрри Н. Эпигенетика. Как современная биология переписывает наши представления о генетике, заболеваниях и наследственности. Ростов-на-Дону: «Феникс», 2012.

Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах: от диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации. М.: «Мир», 1979.

Оно С. Генетические механизмы прогрессивной эволюции. М.: «Мир», 1973.

Поппер К. Логика научного исследования. М.: «Республика», 2004.

Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М.: «Едиториал УРСС», 2014.

Северцов А. Н. Главные направления эволюционного процесса: морфобиологическая теория эволюции. М.: URSS, 2017.

Симпсон Д. Г. Великолепная изоляция. История млекопитающих Южной Америки. М.: «Мир», 1983.

Симпсон Д. Г. Темпы и формы эволюции. М.: «Издательство иностранной литературы», 1948.

Скиннер Б. Ф. Оперантное поведение // Гальперин П. Я., Ждан А. Н. (ред.). История зарубежной психологии (30–60-е гг. XX ст.). Тексты. М.: «Издательство МГУ», 1986.

Татаринов Л. П. Очерки по теории эволюции. М.: «Наука», 1987.

Фишер Р. Генетическая теория естественного отбора. Москва — Ижевск: ИКИ-РХД, 2011.

К V части

Вишняцкий Л. Б. История одной случайности, или Происхождение человека. Фрязино: «Век 2», 2005.

Вишняцкий Л. Б. Неандертальцы. История несостоявшегося человечества. СПб.: «Нестор-История», 2010.

Дробышевский С. В. Антропогенез. М.: «Модерн», 2017.

Дробышевский С. В. Байки из грота. 50 историй из жизни древних людей. М.: «Альпина нон-фикшн», 2019.

Дробышевский С. В. Достающее звено (в 2 т.). М.: «АСТ», CORPUS, 2017.

Марков А. Эволюция человека (в 2 т.). М.: «Астрель», CORPUS, 2011.

Примечания

1

Названия, полученные прибавлением к имени автора теории суффикса «-изм», сегодня в науке действительно не в моде. Однако мы и до сих пор говорим не только «аристотелева логика» или «ньютонова механика», но и «евклидово пространство», «ньютоновская жидкость» и даже «менделирующий признак». (Здесь и далее, если не указано иное, — прим. автора.)

2

Странное дело: о том, что «ученые давно опровергли теорию Дарвина», знают буквально все… кроме самих ученых. По крайней мере — кроме тех, кто профессионально занимается исследованием явлений, которые призвана объяснить теория эволюции.

3

Поразительно, но непонимание смысла слов «естественный отбор» встречается даже среди ученых — в том числе тех, кто сам занимается эволюционными исследованиями и, казалось бы, просто обязан владеть соответствующим понятийным аппаратом. Автору этих строк довелось однажды слушать доклад о возможных эволюционных последствиях Чернобыльской катастрофы. Докладчик — уважаемый человек, доктор наук — на основании большого массива данных доказывал, что в районах, загрязненных радионуклидами, направление отбора становится иным, нежели на не затронутых радиацией территориях. При этом все приводимые им фактические данные относились к животным, непосредственно пережившим катастрофу (хотя бы в утробе матери). Вопроса, какое отношение может иметь отбор к изменениям, происходящим с животным в течение его жизни, докладчик так и не понял.

4

В 2008 году NASA приняло максимально общее определение жизни (в чисто практических целях — на его основании предполагается опознавать любые формы жизни, когда/если они будут обнаружены в космосе). Согласно этому определению, «жизнь — это химическая система, способная к дарвиновской эволюции». То есть «способность к дарвиновской эволюции» (именно дарвиновской!) выступает как безусловное и необходимое свойство любой формы жизни: жизнью может считаться только то, что способно эволюционировать по Дарвину.

5

Тем, кто не может представить себе подобного поведения взрослых умственно полноценных людей, я советую почитать диалог известного эволюциониста и популяризатора эволюционных взглядов Ричарда Докинза с Венди Райт, президентом организации «Обеспокоенные женщины Америки» — см. Докинз Р. Самое грандиозное шоу на Земле: доказательства эволюции. М.: «Астрель»: CORPUS, 2012. Стр. 218–222.

6

В 2008 году петербургский математик Сергей Вакуленко доказал теорему, утверждающую, что иным (аналоговым) образом наследственная информация и не может быть записана. Если опустить математические подробности, смысл доказательства — в том, что у аналоговой записи нет порога интенсивности внешнего воздействия: любое сколь угодно слабое воздействие на такую запись (тепловое движение молекул, колебания любого физического поля и т. д.) неизбежно будет как-то ее изменять. С таким потоком «мутаций» не может справиться никакой естественный отбор: запись быстро разрушится или, по крайней мере, утратит всякую идентичность. Биологи давно догадывались, что для наследственной информации альтернативы дискретной записи нет. Но теперь это уже не догадка, а доказанное утверждение. Нельзя также не заметить, что соображения, лежащие в основе «теоремы Вакуленко», совершенно аналогичны тем, по которым в 1900 году Макс Планк ввел в физику понятие кванта.

7

Последнее справедливо не для всех живых существ. Например, все прокариоты (не имеющие клеточного ядра и других внутриклеточных мембранных структур организмы, к которым относятся бактерии и археи) содержат одинарный набор генов. Ряд других организмов (многие грибы, простейшие и т. д.) имеют сложный жизненный цикл, значительную часть которого проводят в гаплоидном состоянии, т. е. с одинарным набором генов; у мхов гаплоидная фаза занимает почти весь жизненный цикл. Кроме того, этому правилу не подчиняются гены, находящиеся в половых хромосомах (так, у млекопитающих, в том числе и у нас, гены, расположенные в Х-хромосоме, у самок присутствуют в двух экземплярах, а у самцов — в одном). Известны и другие исключения из этого правила.

8

Можно сказать, что сами эти слова претерпели мутацию — ведь латинское слово mutatio означает всего лишь «изменение».

9

Именно это дает возможность применять рентгеновские лучи в медицине для исследования внутренних органов и тканей. Но по этой же причине во многих случаях приходится вводить в исследуемую структуру рентгеноконтрастное вещество (например, сульфат бария), без которого она просто невидима.

10

Тем не менее альфа- и бета-частицы могут поражать и внутренние ткани человека — при вдыхании или проглатывании радионуклидов, испускающих эти частицы при распаде. Однако даже в таком случае они вряд ли смогут повредить половые клетки.

11

Как проникающая способность излучения, так и его разрушительное действие определяются интенсивностью его взаимодействия с веществом ткани. Чем сильнее это взаимодействие (зависящее прежде всего от энергии частиц, а также от наличия у них заряда и от некоторых других свойств), тем выше повреждающее действие каждой частицы — но тем ниже проникающая способность данного вида излучения.

12

Такой надежностью обладает система копирования ДНК у эукариот (организмов, обладающих клеточным ядром и другими сложными внутриклеточными структурами) благодаря комплексам репарации — своеобразным ферментам-корректорам, контролирующим соответствие копии оригиналу. У бактерий системы копирования и репарации не столь совершенны, поэтому частота ошибок у них выше примерно в 100 раз, а в стрессовых условиях увеличивается еще больше (см. подробнее главу 10).

13

Строго говоря, и радиация, и химические мутагены тоже действуют почти исключительно на активно делящиеся клетки, поскольку вызвать включение «не того» нуклеотида при копировании намного легче, чем заменить или изменить нуклеотид в туго скрученной, защищенной белковыми молекулами ДНК неделящейся клетки. Но нам важно, что мутации могут происходить и спонтанно, без влияния каких-либо повреждающих агентов — и подавляющее большинство природных мутаций имеет именно такую природу.

14

Причем у мужских и женских половых клеток число этих делений сильно различается: ведь сперматозоиды порождаются сперматогенным эпителием в течение всей жизни мужчины, в то время как все яйцеклетки закладываются в организме женщины еще во внутриутробном периоде. Помимо всего прочего это объясняет, почему вероятность некоторых генетических (или сильно зависящих от генов) заболеваний у детей зависит от возраста отца — но не от возраста матери.

15

Подробнее о мутациях человека можно прочитать в прекрасной книге Армана Мари Леруа «Мутанты» (см. список литературы).

16

Как известно, каждая аминокислота в белке кодируется триплетом — последовательностью из трех нуклеотидов в соответствующем участке ДНК. Однако аминокислот всего 20, а возможных триплетов — 4×4×4=64 (в действительности — 61, так как три триплета используются как знаки остановки синтеза). Таким образом, каждой аминокислоте соответствуют несколько триплетов, и если в результате мутации один триплет превратится в другой, но кодирующий ту же аминокислоту, это никак не скажется на кодируемом белке. (Например, если в триплете ЦЦЦ, кодирующем аминокислоту глицин, последний цитозин заменить на любой другой нуклеотид, получившийся триплет все равно будет кодировать глицин.) Такие мутации называются синонимичными.

17

Это главная причина того, что мутации чаще всего рецессивны, т. е. проявляются только у тех организмов, у которых оба экземпляра гена представлены мутантным вариантом. Однако известны и доминантные мутации, проявляющиеся даже тогда, когда мутантным оказывается только один ген из двух имеющихся.

18

Из этого правила известны и исключения. Так, например, в 2017 году молекулярные биологи Чикагского университета обнаружили, что у слонов одна из дополнительных копий гена lif, участвующего в предотвращении злокачественного перерождения клеток, побывала псевдогеном, но затем «воскресла» — вновь превратилась в работающий ген.

19

Снип — от английской аббревиатуры SNP — single nucleotide polymorphism, то есть «однонуклеотидный полиморфизм».

20

При этом организм воспроизводит в многократно усиленном виде не только мутационный процесс, но и действие отбора: те клетки, чьи мутантные антитела связываются с антигеном лучше, чем исходные, начинают размножаться еще интенсивнее, те же, у кого мутация ухудшила эти способности антител, замедляют или даже прекращают размножение.

21

Как мы увидим в главе «И все-таки они наследуются. Но…», иногда бактериям-мутантам все же удается выйти из такого положения — но не из дарвиновской модели эволюции.

22

Исключением можно считать процесс сплайсинга (см. «Атомы наследственности»). Но его результаты не фиксируются в геноме — продуктом сплайсинга является мРНК, выходящая затем в цитоплазму и живущая там очень недолго.

23

В 1920-х годах нечто подобное обсуждалось в научной литературе всерьез. В ту пору еще ничего не знали о роли нуклеиновых кислот в передаче наследственной информации и о генетическом коде, но уже было известно, что наследственные свойства организмов определяются генами, находящимися в клеточном ядре. Однако некоторые ученые полагали, что признаки, характерные для всего вида (а тем более — для рода, семейства, отряда и т. д.), определяются каким-то иным образом, что их носители локализованы в цитоплазме и что на этих же носителях записана программа будущей макроэволюции данной группы организмов. Таким образом, они полагали, что если субвидовая и видовая эволюция обеспечивается дарвиновскими механизмами, то эволюционные преобразования более высокого уровня — процесс в основном автогенетический, разворачивание внутренней программы.

24

Заметим, что именно это и происходит со сложными многоклеточными организмами, в геноме которых записана программа их индивидуального развития.

25

Так назвал естественный отбор знаменитый американский писатель-фантаст и популяризатор науки Айзек Азимов. В этом названии содержится намек на сходство действия отбора с работой «демона Максвелла» — воображаемого существа из мысленного эксперимента британского физика Джеймса Клерка Максвелла, которое способно вносить упорядоченность в хаотическую систему без затраты энергии.

26

При этом, однако, Дарвин специально оговаривает, что, хотя говорить, «что растение на окраине пустыни ведет борьбу за жизнь против засухи», допустимо, «правильнее было бы сказать, что оно зависит от влажности». А против приложения этого понятия к взаимоотношениям паразита и хозяина он прямо возражает: «Омела зависит от яблони и еще нескольких деревьев, но было бы натяжкой говорить о ее борьбе с ними… Правильнее будет сказать, что несколько сеянок омелы, густо растущих на одной и той же ветви, ведут борьбу друг с другом». Ниже я постараюсь показать, что именно такое понимание «борьбы за существование» наиболее плодотворно.

27

Уакари — южноамериканская обезьяна семейства саковых.

28

Желающие узнать об этом подробнее могут обратиться, например, к книгам Ричарда Докинза «Эгоистичный ген» и «Расширенный фенотип».

29

Пользуясь случаем, можно заметить: подобные недоразумения — обычный результат смешения субъективных желаний и намерений того или иного организма и объективной эволюционной выгоды для того вида, к которому он принадлежит. Казалось бы, наивное отождествление желаний особи с направлением эволюции вида («становление птиц началось с того, что однажды одна небольшая ящерка захотела летать и принялась упражняться в прыжках…») ушло из науки вместе с додарвиновскими эволюционными концепциями. А вот поди ж ты — жив курилка! И не только в умах неспециалистов, но и во вполне серьезной научной литературе. В частности, на таком смешении основан «принцип гандикапа» Амоца Захави (о котором мы будем говорить в главе 3) и целый ряд других теоретических построений социобиологической школы.

30

Разумеется, это утверждение совершенно симметрично: если волки — фактор внутривидовой конкуренции для зайцев, то в той же мере зайцы — фактор внутривидовой конкуренции для волков, обеспечивающие преимущество тем особям, которые охотятся эффективнее других.

31

Об этих коалициях, бесконечных сражениях между ними и роли того и другого в эволюции мы будем подробно говорить в главе 17.

32

Так переводятся на русский язык латинские видовые названия этих инфузорий — Paramecium aureum и P. caudatum.

33

Можно даже предположить, что это изменит направление дальнейшей эволюции рыжей белки: если до сих пор она оставалась видом-универсалом, сочетавшим питание семенами хвойных и плодами некоторых лиственных деревьев (орешника, дуба, бука и т. д.), то в дальнейшем она будет все более специализироваться на поедании хвойных семян.

34

Именно этот ученый ввел в науку сам термин «ген», а также понятия «генотип» и «фенотип».

35

На самом деле эти опыты доказали одно важное (хотя и кажущееся сегодня тривиальным) положение: хотя отбор действует лишь на внешние признаки, его эффективность целиком определяется тем, насколько они детерминированы генами. С признаками, разнообразие которых не имеет генетической составляющей, отбор ничего сделать не может.

36

Сказанное, разумеется, не означает, что данные, полученные в лабораторных эволюционных экспериментах, заведомо некорректны и ничего не стоят. Но даже для того, чтобы правильно оценить их значение, нужно иметь возможность сопоставить их с реальными эволюционными процессами в природе.

37

Первая работа такого рода была выполнена еще в 1957 году, но непрерывные исследования начались в 1970-х.

38

Первые достоверные отличия были отмечены уже через 2,5 года, что примерно соответствует четырем поколениям гуппи.

39

На самом деле в работе, о которой идет речь, были обнаружены и некоторые неожиданные факты, не соответствовавшие исходным предположениям. Однако это касалось более частных теоретических вопросов, которые мы здесь обсуждать не будем.

40

У некоторых каракатиц (которые, как известно, способны быстро менять цвет своих покровов) отмечено интересное поведение мелких самцов. Не имея никаких шансов в схватках за самку с более крупными соперниками, такой самец, тем не менее, рискует вклиниваться между самкой и ухаживающим за ней крупным самцом — и нередко добивается своего. При этом сторона тела, обращенная к самке, пылает красным (цвет самца в состоянии полового возбуждения), а та сторона, которую видит могучий соперник, окрашена в нежно-голубые тона (умиротворяющий сигнал, означающий признание своего поражения в поединке и блокирующий агрессию победителя). Такому коварству позавидовал бы и лукавый овцевод Джексон Птица из рассказа О. Генри «Пимиентские блинчики»!

41

Свой расцвет такие концепции переживали в последние десятилетия XIX века, и многие полагают, что они так и остались в том времени. Однако и в 1920 году кумир тогдашних интеллектуалов Бернард Шоу резко критиковал Дарвина за игнорирование воли, стремления, стараний самих организмов как главного двигателя эволюции. Тогда же, в 20-е годы прошлого века, была чрезвычайно популярна концепция «творческой эволюции» французского философа Анри Бергсона, в основе которой, по мысли ее автора, лежал «жизненный порыв» (élan vital). Сегодня такой взгляд вызывает у специалистов лишь снисходительные улыбки — что не мешает некоторым из них при построении социобиологических моделей регулярно путать объективные эволюционные выгоды с субъективными намерениями, знаниями и предположениями индивидуумов. Впрочем, индивидуально выработанные и распространившиеся затем путем обучения и подражания формы поведения могут задавать новые направления отбора — и тем самым в какой-то мере действительно определять направление дальнейшей эволюции.

42

При этом, правда, результаты эксперимента не позволяют судить, произошло ли это изменение под действием отбора или оно стало результатом индивидуального обучения. Впрочем, в данном случае это не принципиально: анолисы могли обучиться искать спасения на деревьях, но вряд ли обучились укорачивать себе лапы — это уже безусловно эволюционное изменение.

43

Заметим, что и это привело не к опровержению теории Ньютона, а лишь к ограничению области ее применения. Она по-прежнему рассматривается как образец естественнонаучной теории.

44

Воздействовать на такие признаки отбору даже в каком-то смысле легче: суммарное разнообразие нескольких независимых генов почти всегда больше разнообразия единственного гена. Однако разобраться в механизмах отбора в этом случае гораздо сложнее, поэтому простые моногенные модели у исследователей намного популярнее.

45

Таксоном в биологической систематике называют систематическую группу любого ранга, т. е. группу организмов, занимающую определенное место в системе живых существ, входящую в состав более широкой общности (таксона более высокого ранга) и состоящую из более узко определенных групп (подтаксонов). Основные ранги таксонов — вид, род, семейство, отряд (порядок), класс, тип (отдел) и царство. Каждый таксон представляет собой объединение таксонов более низкого ранга: род состоит из видов, семейство — из родов и т. д.

46

ТЗ — техническое задание. Так в инженерии называется перечень требований, коим должно удовлетворять устройство, которое пока еще не создано, но нужда в котором уже есть. Составление ТЗ — самый первый этап конструирования.

47

Сказанное, разумеется, не означает, что мутации в генах, управляющих морфогенезом, не могут стать материалом для эволюции. Напротив, никакое изменение размеров и пропорций тела, не говоря уж о появлении новых органов и структур, невозможно без изменений в таких генах. Но при этом материалом для отбора служат мутации, лишь немного изменяющие активность производимого геном белка, а также мутации в регуляторных (некодирующих) участках ДНК, столь же плавно меняющие активность самого гена.

48

Справедливости ради следует сказать, что эту идею высказывали и поддерживали в основном лингвисты, в то время только начинавшие свое знакомство с биологией. Позднее, по мере углубления знаний о генетике и эволюции, некоторые из них — в частности, профессор Бикертон — отказались от этой гипотезы.

49

На первый взгляд, исключение составляют некоторое полностью водные хвостатые амфибии — такие как протей. Однако, как мы увидим в дальнейшем (см. главу 12), эти существа представляют собой просто личинок, отказавшихся от взрослой стадии жизненного цикла. Так что и в этом случае речь не может идти о восстановлении жабр, поскольку личинки амфибий никогда их не утрачивали. Тем не менее восстановление утраченных структур все же возможно, если их утрата вызвана единственной мутацией в гене-регуляторе высокого порядка, а времени после утраты прошло мало, и в других генах, участвовавших в формировании приспособления, разрушительные мутации еще не накопились. Тогда одной обратной мутации бывает достаточно, чтобы восстановить утраченное. Так, известны насекомые (некоторые палочники, жуки-листоеды — например, амброзиевый листоед Zygogramma suturalis, утратившие было крылья, но затем вновь обретшие их. Поэтому положение о необратимости эволюции имеет статус принципа, а не закона.

50

Конкретные причины такой невозможности могут быть разные. Если в случае с псевдогенами это связано с необходимостью нескольких согласованных мутаций, то многие морфологические и физиологические изменения не имеют «обратного хода» потому, что со временем «обросли» следующим поколением адаптаций, утрата которых (в случае возврата к предковому состоянию) обойдется слишком дорого.

51

В англоязычной литературе такой отбор называется «отрицательным», а отбор, приводящий к изменению признака (движущий), — «положительным».

52

О том, что это такое и как соотносится с дарвиновской эволюцией, мы подробно поговорим в главе 7.

53

Возможно, распространенные поверья о «расчетах современных ученых», якобы показывающих недостаточность наблюдаемой частоты мутаций для объяснения эволюции (см. «Вступление»), представляют собой отголосок этого противоречия.

54

Джулиан Хаксли — родной внук знаменитого Томаса Хаксли (в традиционной русской транскрипции — Гексли), прозванного «бульдогом Дарвина» за постоянную готовность защищать эволюционную теорию. Внук оказался достойным своего деда: о вкладе Дж. Хаксли в разные области биологии можно написать целую книгу.

55

Эти представления иногда также называют «неодарвинизмом», «современным дарвинизмом», «синтетизмом» и т. д.

56

Слово «статистические» здесь означает, что популяции различаются не наличием каких-то аллелей или признаков, которые имеются в одной популяции и отсутствуют в другой, а только частотами того или иного аллеля или признака. Например, среди тех же волков особи с черной окраской встречаются как в Евразии, так и в Америке, но в евразийских популяциях это большая редкость, а в американских так окрашен каждый шестой или седьмой волк.

57

Разумеется, так происходит далеко не всегда — известны случаи, когда формы, считавшиеся хорошо обособленными видами, при исчезновении разделявшей их физической преграды полностью сливались друг с другом. Так, например, произошло с рыжим волком Canis rufus, еще недавно обитавшим на юго-востоке США. Массовая вырубка лесов, отделявших ареал рыжего волка от ареала его ближайшего родича — койота C. latrans, позволила этому последнему распространиться далеко на восток. Разделившиеся было формы вновь начали скрещиваться, и относительно малочисленный рыжий волк вскоре был полностью поглощен койотом.

58

Большой погремок (Rhinanthus angustifolius, во времена Цингера именовался Alectorolophus major) — полупаразитическое растение семейства заразиховых, растет как на лугах, так и в посевах культурных злаков, где является сорняком.

59

Если не считать работы самого Шапошникова: в итоговой статье 1978 года он интерпретировал результаты своих опытов как экспериментальное подтверждение эффекта «квантовой эволюции» — резких эволюционных переходов при смене адаптивной зоны, постулированных в 1944 году американским палеонтологом Дж. Симпсоном. Это не объясняло, однако, почему возникающая в такой эволюции форма оказывается столь сходной с уже существующим видом.

60

Помимо самого факта воспроизведения уже существующего вида в работах Шапошникова поражала скорость этого процесса: изменения занимали всего несколько десятков поколений, а самые принципиальные происходили всего за 7–10 поколений. Между тем именно тли отличаются изрядной эволюционной стабильностью: ряд ископаемых форм, известных из плиоцена и даже миоцена (то есть живших более пяти миллионов лет назад), морфологически неотличим от современных видов. Получается, что реальная и потенциальная скорости эволюции у одной и той же группы могут различаться на пять-шесть порядков.

61

Параллелизм — сходство дальнейшей эволюции родственных, но уже отделившихся друг от друга групп; конвергенция — вторичное приобретение сходства группами, первоначально сильно отличавшимися друг от друга. Можно сказать, что параллелизм — это сохранение сходства в ходе дальнейших изменений, а конвергенция — это приобретение сходства.

62

О том, насколько справедливо и полно такое представление, мы поговорим в главе 15.

63

И это не всегда остается лишь ритуальными словами. Например, одно из самых красивых достижений СТЭ — анализ феномена так называемого «сбалансированного генетического полиморфизма», парадоксальной ситуации, когда вредная и даже приводящая к смерти мутация может не только сохраняться в популяции неограниченно долго, но и получать довольно широкое распространение. Классический пример этого явления — мутация, вызывающая у людей серповидно-клеточную анемию. Ребенок, у которого обе копии гена несут эту мутацию, обречен умереть в первые годы жизни — его кровь не справляется с переносом кислорода. Но гетерозиготы по этой мутации (то есть те, у кого одна копия гена мутантная, а другая — нормальная) имеют огромное преимущество: в их эритроцитах не может жить возбудитель малярии. В результате в некоторых местностях большинство коренных жителей оказываются носителями этой мутации — смертоносной и спасительной одновременно.

64

Согласно современным исследованиям, во многих (если не в большинстве) лишайников присутствуют два разных вида грибов. Один из них образует мицелий (многоклеточную грибную ткань), служащий основой «тела» лишайника — таллома. Другой гриб подобен дрожжам: его клетки не соединяются друг с другом, но при этом они необходимы для взаимодействия «талломного» гриба и водоросли. Эти результаты, помимо всего прочего, означают, что простая и наглядная модель возникновения лишайника (захват грибным мицелием водорослевых клеток) вряд ли соответствует действительности или, по крайней мере, справедлива далеко не для всех видов лишайников. Видимо, этот симбиоз формировался каким-то более сложным путем.

65

Только один пример того, как участие в симбиозе может изменить направление эволюции: предки самого большого в мире двустворчатого моллюска — гигантской тридакны — когда-то имели довольно развитые глаза, но полностью утратили их при переходе к фактически сидячему образу жизни. Однако позднее тридакна вновь обзавелась примитивными простыми глазками, которые она использует для наилучшего «экспонирования» на свету частей своего тела, заселенных симбионтами — одноклеточными водорослями.

66

Идею симбиотического происхождения хлоропластов выдвигали еще Фаминцын и его коллега Константин Мережковский; наиболее глубоко ее разработал известный советский ботаник Борис Козо-Полянский. Однако к 1960-м годам эти гипотезы были прочно забыты, и Маргулис ничего не знала о своих русских предшественниках. К чести исследовательницы, узнав о них, она не только официально признала их приоритет, но и организовала издание английского перевода книги Козо-Полянского.

67

Строго говоря, огромный веер из ярких перьев, распускаемый самцом-павлином, — это не хвост, а надхвостье, другая часть птичьего оперения. Если взглянуть на павлина с распущенным «хвостом» сзади, то можно увидеть настоящий хвост — неяркий и не очень длинный, состоящий из жестких прямых перьев. Но простоты ради мы и дальше будем называть главное украшение павлина хвостом.

68

Из этого правила есть, однако, и исключения. Например, у цикад-горбаток (семейство Membracidae) особи обоих полов несут на спинной стороне первого грудного сегмента «шлемы» — разнообразные выросты чрезвычайно причудливых форм. Размер этих выростов часто сопоставим с размером тела самого насекомого. Функция этих выростов до сих пор не выяснена, а эволюционный механизм их появления остается предметом гипотез.

69

В отличие от оленей многие крупные полорогие (в частности, зубры) действительно применяют рога для самозащиты и защиты детенышей. Однако у тех видов, которые используют рога таким образом, как правило, рогаты и самцы, и самки, причем круглый год — регулярной смены рогов (как у оленей) у них не происходит. Да и сами рога у них куда меньше по размеру, зато эффективнее в качестве оружия.

70

В Средние века изредка попадавший на европейские рынки бивень нарвала считался «рогом единорога» и очень высоко ценился. Он запечатлен средневековыми и более поздними художниками на изображениях мифических единорогов. Это нашло отражение и в латинском названии нарвала — Monodon monoceros (второе слово в переводе с греческого и означает «единорог»). Кстати, в старой русской зоологической литературе нарвала нередко называли единорогом.

71

Как раз в те дни, когда писалась эта глава, в интернете был опубликован видеоролик, в котором нарвал действительно использовал свой бивень для добычи рыбы. Комментируя это видео, специалист по морским млекопитающим Ольга Филатова напомнила, что рыбоядные китообразные вообще склонны использовать на охоте различные вспомогательные средства — например, собственные хвосты. Она не без язвительности заметила, что если считать такие наблюдения достаточным доказательством того, что основное назначение бивня — охота, то с таким же успехом можно утверждать, что козлиные рога предназначены для чесания задницы. И приложила ролик, в котором козел использует свои рога именно таким образом.

72

При этом, правда, выяснилось, что высокий уровень этого гормона подавляет родительское поведение, так что самка, выбирая самого «тестостеронового» самца, обрекает себя на роль матери-одиночки. Но для нашей темы это не имеет особого значения: как уже говорилось, признаки-«украшения» характерны для полигамных видов, в которых успешные самцы вряд ли могли бы внести существенный вклад в выращивание своего многочисленного потомства, даже если бы им этого очень хотелось.

73

О том, почему это так, мы будем подробнее говорить в главах 13 и 16.

74

Как мы уже знаем, у видов моногамных самцы обычно внешне мало отличаются от самок. Зато для этих видов часто характерны долгие и сложные церемонии, предшествующие образованию пары.

75

Что касается самцов, то у полигамных видов они обычно ничего не выбирают, а пытаются спариться с любой оказавшейся в поле зрения самкой. Главное для них — определить, что это именно самка, а не, допустим, самец-подросток, еще не обзаведшийся явными признаками своего пола.

76

Нетрудно видеть, что в этой модели нет нужды приписывать самкам какие-то специальные гены, побуждающие их выбирать именно таких самцов. Если какой-то признак стал маркером зрелого самца, то самцов, у которых этот признак выражен сильнее, будут предпочитать все самки с нормальным брачным поведением.

77

В эксперименте такая ситуация все же возможна. Так, в 1994 году британские исследователи Уилкинсон и Рейлло показали, что если в лабораторной популяции уже знакомых нам стебельчатоглазых мух вести отбор самцов на уменьшение «размаха глаз», то через некоторое число поколений в этой линии изменятся и предпочтения самок: они начнут выбирать «короткоглазых» самцов. Возможно, эта инверсия предпочтений — результат именно фишеровского убегания, выступающего в данном случае в чистом виде. В природе, однако, такие ситуации не обнаружены.

78

Читателя может смутить, что в других случаях (в том числе и на страницах этой книги) «ламаркизмом» называется представление о возможности прямого (без отбора) приспособительного изменения организма с последующим наследованием такого изменения его потомками. На самом деле как сторонники, так и противники ламаркизма рассматривали эти формулировки как эквивалентные, за исключением разве что возможности наследования травм. Давно известно (и никем не оспаривалось), что многие признаки самых разных организмов способны изменяться (в той или иной степени) сообразно внешним условиям в течение жизни индивидуума. Спор шел лишь о том, могут ли такие изменения непосредственно передаться потомкам того организма, у которого они произошли. Такой эффект (независимо от его реальности) с равным основанием можно называть прямым приспособлением, направленными мутациями или наследованием приобретенных признаков.

79

Справедливости ради следует сказать, что Дарвин, не отрицая возможности наследования приобретенных признаков и его роли в эволюции, указывал на примеры приспособлений, которые не могут быть объяснены этим явлением, — в частности, на изменения формы мертвых структур (волос, перьев, раковин, крыльев насекомых и т. д.), а также на адаптации, возникающие у рабочих особей общественных насекомых.

80

О том, насколько велика была власть этой идеи над умами того времени, можно судить по истории, произошедшей в, казалось бы, далекой от эволюционной теории области знания. Почти одновременно с дарвиновской революцией в биологии филологи, занимавшиеся исследованием древних текстов (поэм Гомера, Библии, «Ригведы»), обнаружили, что в них крайне редко упоминаются цвета (кроме черного и белого), а в тех случаях, когда термины цвета все-таки присутствуют, их употребление почти произвольно: овцы могут быть названы словом, означающим «лиловый», мед — «зеленым» и т. д. Последующее изучение показало, что такими же особенностями отличается словарь терминов цвета у народов, не затронутых цивилизацией. Все первые исследователи этого феномена объяснили его тем, что у древних отсутствовало цветовое зрение и что оно постепенно развилось только в ходе развития цивилизации под влиянием все более интенсивного упражнения глаз. Немецкий офтальмолог Гуго Магнус, в чьих работах эта теория была развита наиболее подробно, не отказался от нее даже тогда, когда проведенные по его же инициативе прямые исследования показали, что «туземцы» различают спектральные цвета ничуть не хуже цивилизованных европейцев.

81

Строго говоря, чуть раньше Вейсмана и независимо от него тем же вопросом задался Фрэнсис Гальтон — двоюродный брат Дарвина, выдающийся ученый-энциклопедист, основоположник применения количественно-статистических методов в биологии. Гальтон переливал кровь черных кроликов белым и наоборот. Не получив никакого изменения окраски потомства, он, как и Вейсман, пришел к выводу о невозможности наследования приобретенных признаков.

82

Последующие комментаторы (включая таких знаменитостей, как Бернард Шоу), иронизируя над Вейсманом и его опытом, видимо, уже не представляли, насколько распространенной была вера в наследование приобретенных признаков (даже травм) среди современников Вейсмана. Так, в 1877 году очередному съезду немецких натуралистов и врачей была продемонстрирована бесхвостая кошка. Сообщение о том, что эта кошка родилась без хвоста «вследствие того», что ее мать лишилась хвоста в результате несчастного случая, было встречено овацией высокоученого собрания, а о том, что бесхвостые котята время от времени рождаются и у вполне хвостатых кошек, никто не вспомнил. Длительный эксперимент Вейсмана стал своего рода ответом на эту шумную презентацию.

83

Хлопушка (Silene inflata) — травянистое растение семейства гвоздичных, нередко встречается на пустырях и огородах в качестве сорняка.

84

Так, например, в 1926 году известный австрийский биолог, страстный приверженец неоламаркизма Пауль Каммерер покончил с собой после того, как в журнале Nature вышла статья американского герпетолога Глэдвина Нобла, исследовавшего представленный Каммерером препарат и обнаружившего, что «унаследованные приобретенные признаки» явно фальсифицированы.

85

Заметим: при этом неявно допускалось, что в отсутствие фага нужная мутация никак не сказывалась на выживаемости и размножении своих обладателей, то есть не была ни полезна, ни вредна.

86

Впрочем, чуть ниже в этой главе мы увидим, что у некоторых бактерий есть и более эффективный механизм противостояния фагам.

87

Дискредитации ламаркизма дополнительно способствовало то, что он стал ассоциироваться с лженаучным учением Т. Д. Лысенко, которое в 1948–1964 гг. в СССР было провозглашено единственно верным направлением в биологии — что сопровождалось административным разгромом всех фундаментальных биологических дисциплин, особенно генетики и эволюционной биологии. Строго говоря, эту доктрину не совсем корректно относить к ламаркизму — как, впрочем, и к любому другому определенному направлению эволюционной мысли. Учение Лысенко представляло собой эклектичную смесь обрывков разных теорий, популярных в науке конца XIX — начала XX вв., но изрядно устаревших к 1930-м годам, — неоламаркизма в духе Копа и Спенсера, «гетерогенного развития» Кёлликера, «эволюции на основе взаимопомощи» Кропоткина и т. д. Эти концептуальные останки (взятые, разумеется, не из первоисточников, а из популярных брошюрок) были скомбинированы довольно произвольным образом и приправлены изрядной порцией дилетантской натурфилософии и самых диких суеверий. Лысенковских «теоретиков» не смутило даже то, что одни положения состряпанной ими «мичуринской биологии» прямо противоречили другим: например, представление о внезапном скачкообразном порождении одного вида другим — идеям наследования приобретенных в течение жизни признаков и направленного преобразующего влияния условий окружающей среды. Однако основные споры лысенковцев с учеными шли вокруг вопроса о наследовании приобретенных признаков, что предопределило восприятие лысенковского учения как разновидности неоламаркизма.

88

В клетке инфузории имеются два ядра: большое (макронуклеус) и малое (микронуклеус). Малое ядро содержит обычный диплоидный набор хромосом и при делении клетки ведет себя как обычное ядро: хромосомы спирализуются, выстраиваются по экватору, расходятся к полюсам и т. д. При этом с ДНК малого ядра почти не снимаются матричные РНК — эта ДНК используется только как матрица для производства дополнительных копий генома, содержащихся в большом ядре. Последнее содержит в сотни раз больше хромосом, чем малое ядро, и при делении клетки разделяется без митоза, чисто механически, при этом многие его гены не прекращают работать. Таким образом то распределение активности генов, которое имело место перед делением, может в значительной мере сохраняться и после него, поддерживая морфологические изменения.

89

О том, что это такое, мы будем подробно говорить в главе 11.

90

Конечно, напрашивается тривиальное объяснение: исследователи, горячо желающие обнаружить хоть какой-нибудь «эффект», группируют полученные данные так и сяк, пока в каком-то попарном сравнении заветное p-value (вероятность того, что обнаруженные различия случайны) не окажется ниже хотя бы первого «порога достоверности» — 0,05. Но пока такие манипуляции не доказаны, следует исходить из того, что обнаруженные исследователями пол-специфичные эффекты действительно существуют.

91

«Новые реакции организма никогда не имеют приспособительного характера», — писал уже знакомый нам Иван Шмальгаузен в 1946 году, когда никто не только слыхом не слыхал ни о каких эпигенетических механизмах, но и не представлял материальную природу генов и механизмы их работы. Остается только подивиться проницательности выдающегося эволюциониста.

92

Впрочем, позднее сходную систему защиты от вирусов (имеющую иной механизм, но тоже основанную на использовании вирусных нуклеотидных последовательностей и включающую наследование создаваемых таким образом «антивирусных библиотек») обнаружили у червей-нематод.

93

Домен — наивысшая категория современной биологической таксономии; подтаксонами домена являются царства. Так, царство животных, к которому принадлежим мы, наряду с царствами растений, грибов и др. относится к домену эукариот.

94

Как справедливо указывает биолог Георгий Рюриков, такое использование бактериями вирусной ДНК можно рассматривать как специфическую разновидность горизонтального переноса генов — основного способа перекомбинирования генетического материала у прокариот. (Подробнее о горизонтальном переносе и его эволюционном значении см. главу 8 и главу «Интерлюдия или сюита? Или Легенда о Золотом веке».)

95

Поскольку мы не знаем нейробиологического механизма, позволяющего человеческому мозгу порождать конструктивные идеи, то, строго говоря, мы не можем с уверенностью утверждать, что он не аналогичен дарвиновскому отбору. Однако на всех тех этапах, на которых мы можем наблюдать новые идеи (включая первое их появление в сознании автора), они уже не случайны, а вполне направленны.

96

При этом, однако, Берг не считал, что такие изменения обязательно должны быть адаптивны по отношению к вызвавшим их внешним условиям — что не позволяет причислить его теорию к разновидностям ламаркизма, хотя этой своей составляющей она безусловно близка к нему.

97

В частности, Юрий Филипченко в своей книге «Эволюционная идея в биологии».

98

Желающим узнать об А. А. Любищеве поподробнее рекомендую прочесть художественно-биографическую повесть Даниила Гранина «Эта странная жизнь». Писательское мастерство автора и его личное знакомство с героем позволили ему создать очень глубокий и убедительный портрет ученого. Но о сущности взглядов Любищева, в том числе и эволюционных, в книге говорится крайне скупо и в самых общих чертах.

99

В этом он в значительной мере оказался прав: многие «хорошие», устоявшиеся таксоны впоследствии оказались сборными группами, разные члены которых приобрели свой нынешний облик независимо друг от друга. Однако почти всегда это происходило в результате приспособления к очень сходным экологическим нишам.

100

Большинство современных головоногих моллюсков (осьминоги, кальмары, каракатицы) утратили раковину, от нее остались только спрятанные в глубине тела жесткие прозрачные пластины (хорошо знакомые тем, кому приходилось разделывать кальмаров). Однако некоторые архаичные представители этого класса (наутилусы и аргонавты) сохранили раковину. Раковины (причем весьма разнообразные) характерны и для многих вымерших групп головоногих — аммонитов, белемнитов и др.

101

Хрестоматийный пример такого рода — сходство формы тела акулы, дельфина и ихтиозавра, отражающее не единство происхождения (непосредственные предки этих животных были совершенно непохожи друг на друга), а сходство образа жизни всех трех крупных и быстроходных обитателей толщи воды. К числу явлений такого рода относится сходство строения глаза у позвоночных и головоногих моллюсков (приобретших этот орган независимо друг от друга), иголки ежей и дикобразов и т. д.

102

При этом надо заметить, что вопрос об адаптивном смысле раковины вообще до сих пор не имеет убедительного ответа, хотя бы даже гипотетического. Наиболее популярная (и, видимо, справедливая для большинства существ, обладающих раковиной) версия — механическая защита тела — явно не годится для фораминифер. Вероятно, у разных групп раковинных организмов раковина служит разным целям.

103

Аннелиды (лат. Annelida) — кольчатые черви, тип беспозвоночных животных, к которому относится, в частности, всем известный земляной (дождевой) червь.

104

Тем большего уважения заслуживает позиция известного советского генетика и эволюциониста Н. Н. Воронцова: будучи убежденным сторонником СТЭ, он, тем не менее, регулярно включал статьи номогенетиков в сборники работ по теории эволюции, где был редактором-составителем.

105

Любищев признавал, что в эволюции роль такого универсального движущего фактора может играть и чаще всего играет естественный отбор, однако полагал, что это все же не единственный движущий фактор и «эволюция не обязательно адаптивна».

106

Правда, как справедливо заметил по этому поводу известный российский специалист по молекулярной систематике беспозвоночных В. В. Алешин, практически любой известный нам запрет можно рассматривать как проявление естественного отбора (организмы с «запрещенными» изменениями не появляются на свет потому, что такие изменения приводят к невозможности зачатия, нежизнеспособности эмбриона и т. д.), что ставит под сомнение взгляд на них как на проявление «собственных законов биологической формы» и тем более — их противопоставление требованиям адаптивности.

107

Уже после смерти Любищева его последователи С. В. Мейен и Ю. В. Чайковский во вступительной статье к сборнику избранных работ учителя с некоторым удивлением отметили это обстоятельство: «…в его методологии историзм выступает лишь в виде теории эволюции, близкой к номогенезу, в которой преимущественно реализуются законы формы, а они имеют неисторическую природу [курсив мой. — Б. Ж.]. Они, как платоновские идеи, существуют вне времени». Поразительно, что такой виртуоз логического анализа, как Любищев, сам не заметил этого обстоятельства.

108

Именно так и поступил Любищев, посвятив обстоятельную статью логическому анализу понятия «реальность».

109

Некоторые живые существа способны выделять и накапливать в своем организме те или иные вещества из окружающей среды (в частности, тот же карбонат кальция и другие соли). Но во-первых, такие вещества не уникальны по определению — они есть и в других организмах, живущих в той же среде, пусть и не в таких концентрациях. А во-вторых, для такого избирательного накопления тоже нужны специфические белки, так что все, сказанное ниже, остается в силе и в этом случае.

110

Латинское слово «мутация» (mutatio) означает просто «изменение».

111

Кроме оппозиции «постепенное — скачкообразное» можно назвать также пары антитез «внешнее — внутреннее» (соответственно, все теории эволюции делились на эктогенетические и автогенетические), «конкуренция — взаимопомощь», «детерминированность — случайность» и некоторые другие.

112

Можно предположить (хотя вряд ли можно доказать), что этот «дух времени» стал одной из причин полной невосприимчивости научного сообщества к открытиям Менделя — хотя 35 лет спустя те же результаты были приняты, что называется, на ура.

113

В число основных положений теории де Фриза входило представление о том, что мутации происходят в некие особые «мутационные периоды», периодически наступающие в жизни каждого вида и чередующиеся с более длительными периодами покоя. Это утверждение не было основано ни на каких конкретных фактах, однако де Фриз продолжал повторять и развивать его даже тогда, когда множество фактических данных о мутациях уже явно ему противоречило. По сути дела эта фантазия никак концептуально не связана с основным содержанием теории де Фриза — их объединяет только общий сальтационистский взгляд.

114

Спустя несколько десятилетий Лысенко и его сторонники охотно использовали эти несдержанные полемические пассажи (особенно из статей и выступлений К. А. Тимирязева) для шельмования генетики.

115

Обращаю внимание читателей на то, что приведенные выше значения измеряемой величины — это средние для нормальной и мутантной фасоли в разные годы. Интервалы, в которых изменяются эти средние значения, не перекрываются друг с другом, но при этом индивидуальные значения у обеих линий могут сильно отличаться от средних — и потому некоторые мутантные бобы оказываются шире некоторых нормальных.

116

«Кошмар Дженкина» — возражение против теории естественного отбора, выдвинутое в 1867 году шотландским инженером Флемингом Дженкином. По мнению Дженкина, если изменения, с которыми работает отбор, случайны, то они должны происходить у единичных особей. Такая особь неизбежно будет скрещиваться с носителем неизмененного признака, и у потомства выраженность полезного изменения окажется вдвое меньше, у второго поколения — вчетверо меньше и т. д. В результате изменение окажется «разбавлено» до полной неразличимости раньше, чем естественный отбор успеет его размножить. Понятно, однако, что если наследственная информация передается дискретными единицами — генами, наследуемыми по принципу «все или ничего», — то никакое «разбавление» измененного гена невозможно.

117

Хотя на креационистских сайтах и сегодня можно встретить утверждения, что открытия Менделя якобы опровергли «гипотезу Дарвина» — причем под последней имеется в виду не только теория естественного отбора, но и утверждение о реальности эволюции вообще. Вот уж воистину — слышали звон…

118

Так, одно время в классе млекопитающих существовал отряд толстокожих, объединявший наиболее крупных представителей современной наземной фауны: слонов, носорогов и бегемотов. Все эти животные в самом деле имеют ряд сходных признаков (массивное телосложение, толстая шкура, изреженный волосяной покров и т. д.), но все они приобретены независимо. Как выяснилось, бегемоты — родня китам и оленям, носороги — лошадям, а слоны — небольшим зверькам даманам и чисто водным млекопитающим сиренам (ламантинам, дюгоням и стеллеровой морской корове). Отряд толстокожих пришлось упразднить.

119

На первый взгляд это совершенно понятно: «время», от которого зависит число накопленных замен — это время биологическое, измеряемое не годами, а поколениями. Если вспомнить, сколько времени проходит от рождения до обзаведения собственными детьми у грызунов и сколько — у крупных человекообразных, удивляться приходится скорее тому, что эта разница так мала. Но не все так просто. Например, как уже упоминалось в главе «Стабилизирующий отбор: марш на месте», из всех позвоночных, для которых были определены темпы фиксации нейтральных мутаций, наивысшими они оказались у гаттерии — реликтовой новозеландской рептилии, существа с довольно медленной сменой поколений и низким уровнем обмена веществ (что, как принято думать, предопределяет невысокую интенсивность мутагенеза). Объяснить такой результат пока никто не взялся.

120

Горизонтальным переносом называется перенос генов между организмами, не являющимися по отношению друг к другу предками и потомками (в том числе между организмами разных видов). У эукариот, особенно у многоклеточных, такой способ обмена генами хотя и не редок, но все же играет второстепенную роль (за редкими исключениями — как, например, у бделлоидных коловраток), у прокариот же он — едва ли не основной способ рекомбинации генетического материала. О том, почему это так, мы поговорим подробнее в главе «Интерлюдия или сюита? Или Легенда о Золотом веке».

121

Так, например, когда в 1970-х годах стало ясно, что участки, кодирующие белки (то есть «гены» в строгом смысле этого слова), составляют лишь небольшую часть ДНК эукариот, тогдашние «неортодоксально мыслящие» биологи радостно заговорили о том, что этот факт-де опровергает СТЭ, что она бессильна объяснить, как могла возникнуть и существовать столь большая доля «лишней» ДНК. Когда же в 2010-х годах начали появляться данные о том, что, по крайней мере, значительная часть некодирующей ДНК несет определенные функции, уже нынешнее поколение антидарвинистов столь же радостно увидело в них опровержение СТЭ — которая якобы утверждала, что некодирующая ДНК может быть только «мусором».

122

Вопрос о некоторых возможных альтернативах СТЭ внутри общего селекционистского (то есть дарвинистского) подхода мы обсудим несколько позже — в главах 11 и 18.

123

В современной науке такой подход получил ироническую кличку cherry picking, то есть «собирание вишенок».

124

Заметим, что хотя идея естественного отбора (как мы уже видели в главе «Отбор в натуре») долгое время оставалась столь же умозрительной, как и эффекты, постулированные авторами других эволюционных концепций, Дарвин четко указал, обнаружение каких фактов могло бы ее опровергнуть. Иными словами, теория естественного отбора с самого начала отличалась опровержимостью — что, с легкой руки Карла Поппера, считается важнейшим отличительным признаком научной теории (см. главу 16).

125

Впрочем, по мере развития этого процесса сам термин «естественная история» становился все менее употребительным и к концу XIX века почти исчез из обращения, уцелев только в традиционных названиях типа «музей естественной истории».

126

Это произошло, например, в науке о поведении животных — о чем автор этих строк подробнее рассказал в своей книге «Введение в поведение», вышедшей в 2016 году.

127

Вероятно, это и стало причиной полного игнорирования мировой эволюционной биологией «Номогенеза» Берга — несмотря на то, что в 1924 году вышел английский перевод этой книги. Понятийный аппарат, способы аргументации и весь дух этой книги, совершенно типичные для теоретических трудов XIX века, в 1920-х годах для европейских и американских биологов выглядели уже полным анахронизмом.

128

См., например, концепцию «эволюционных уровней» петербургского философа А. Болдачева.

129

При этом сам Геккель считал Гёте фигурой, равновеликой Дарвину, и даже посвятил второй том «Общей морфологии» «трем великим мыслителям — Дарвину, Ламарку и Гёте». Однако идея собственных законов преобразования формы оказалась для него второстепенной; большинство же его читателей и последователей не заметили ее вовсе.

130

Сказанное можно пояснить таким примером: в каркасах многих сооружений самого разного масштаба линейные элементы часто соединяются в виде треугольников (кронштейны и т. п.). Это делается для придания всей конструкции жесткости. Однако жесткость — это свойство треугольника как геометрической фигуры, «чистой формы». Человек, создавая свои конструкции, использует это свойство треугольника, но не создает его.

131

Подробнее об этом мы будем говорить в главе 13, особенно в подглавке «Шаги онтогенеза».

132

См., например, лекцию А. А. Зализняка об исчезновении древнерусских безударных местоимений-клитик — ми, ти, мя, тя и т. д.

133

Что, однако, не мешает им писать по этой дисциплине «учебники». Так, например, уже несколько изданий выдержал «учебник» С. Ю. Вертьянова, представляющий собой попытку изложить с последовательно антиэволюционных позиций те разделы биологии, которые традиционно изучаются в старших классах средней школы. Те части «учебника», которые не связаны непосредственно с проповедью креационизма, попросту списаны с классического учебника «Общая биология» под редакцией Ю. И. Полянского. Везде же, где автор отступает от этого источника, в тексте неизменно появляются не только грубейшие ошибки, но и абсолютно нелепые, неизвестно откуда взятые утверждения, причем часть их не обусловлена даже идеологической задачей издания (например, утверждение, что брюхоногих моллюсков известно всего два вида или что у земноводных есть чешуя). Несмотря на это (и на резкую публичную критику «учебника» специалистами — биологами и преподавателями биологии), вертьяновский опус получил благословение патриарха Русской православной церкви Алексия II и продолжает переиздаваться. В позднейших изданиях наиболее вопиющие конкретные несуразности убраны, но непоправимая безграмотность автора в излагаемом предмете видна буквально на каждой странице оригинального текста.

134

Небогатого не только численно, но прежде всего качественно: как мы увидим ниже, большинство доводов креационистов представляет собой по сути argumenta ad ignorantiam, «апелляции к незнанию».

135

О возможных причинах этой редкости мы поговорим в главе 14.

136

Справедливости ради следует сказать, что вопрос о животной природе хай-наньских окаменелостей остается дискуссионным: ряд авторов интерпретирует эти организмы как многоклеточные водоросли.

137

То есть то, что родословные деревья, построенные на основании текстов разных генов, обнаруживают высокую степень сходства друг с другом.

138

Заметим, что креационисты вообще, как правило, плохо знакомы как с классической теорией Дарвина, так и с современной ее версией. В частности, они почти никогда не различают дарвинизм (то есть представление о ведущей роли естественного отбора) и эволюционизм как таковой и считают, что любые возражения против дарвинизма опровергают «эволюцию вообще». Более того, это же относится и к возражениям против любой другой конкретной теории эволюции — например, ламаркизма. Так, недавно умерший русскоязычный американский публицист консервативного направления Виктор Вольский на полном серьезе приводил в качестве аргумента против эволюции… результаты эксперимента Вейсмана (см. главу «Август Вейсман против векового опыта человечества»).

139

У сторонников этой концепции популярна метафора «заснеженного сада»: пока снег так глубок, что над ним торчат только кончики веток, нам кажется, что эти ветки ничто не связывает. По мере таяния снега мы видим, что тонкие веточки сходятся к более толстым ветвям, те — к еще более малочисленным и толстым, и т. д. Это наводит на мысль, что под снегом всё в конечном счете сходится к одному стволу — и так, мол, и думают эволюционисты. Но на самом деле под снегом — не огромное дерево, а сад, множество отдельных деревьев. На вопрос, откуда им, несмотря на снег, известно, что там под ним «на самом деле», они либо не отвечают вовсе, либо ссылаются на религиозные тексты.

140

Интересно, что федеральный судья Джон Джонс III, вынесший это решение, известен как консервативный республиканец и усердный прихожанин. Тем не менее он не только удовлетворил иск противников преподавания IDT по существу, но и в тексте своего решения оценил позицию ответчиков в самых резких выражениях.

141

Многие последователи этих конфессий не только не разделяют креационистские взгляды, но и активно противодействуют внедрению их в школьное образование. Так, например, на процессе 1981 года «Маклин и другие против совета по образованию штата Арканзас» (на котором религиозной доктриной был признан «научный креационизм» — идейный предшественник IDT) из 22 истцов, требовавших запрета преподавания «научного креационизма», 12 были священниками, пресвитерами, епископами и другими служителями различных (в основном протестантских) церквей, в том числе «заглавный» истец — преподобный Уильям Маклин.

142

Обнародование теории Дарвина и утверждение эволюционных взглядов в биологии и других науках пришлось на понтификат Пия IX, известного своим активным сопротивлением всем «заблуждениям нашего времени» — от либерализма и рационализма до политического объединения Италии. Тем не менее за 18 лет, прожитых этим папой после выхода «Происхождения видов», он ни разу не выразил своего отношения к идее эволюции.

143

Как мы увидим в следующей главе, такая гипотеза действительно была выдвинута в середине XIX века, однако она не только не имела успеха сама, но и сильно подорвала позиции катастрофизма, который она пыталась обосновать.

144

Некоторые современные креационисты пытаются разрешить эту проблему, утверждая, что приспособления к хищничеству или паразитизму возникли уже после грехопадения человека — как результат испорченности мира. Эта наивная уловка не только явно противоречит палеонтологическим данным (свидетельствующим о существовании специализированных хищников за сотни миллионов лет до появления человека), но и рассыпается при малейшей попытке вдуматься в нее. Как выглядели и как были устроены, какой образ жизни могли вести паук или акула, клещ или аскарида до «грехопадения», если весь облик и все поведение этих животных определяются их нынешним образом жизни? Откуда взялись защитные приспособления у мирных существ? Если их создал бог (уже после грехопадения), то почему он дал их не всем, кто нуждается в защите, и почему их эффективность не абсолютна: всегда находятся хищники и паразиты, способные преодолеть эту защиту? У вполне мирной орхидеи рода Brassia цветок похож на паука — настолько, что осы-парализаторы, охотящиеся на таких пауков, нападают на эти цветы, пытаются их ужалить и при этом невольно опыляют. Кто мог создать это удивительное приспособление, явно эксплуатирующее стабильные отношения определенного вида хищников с определенным видом жертв? Такие вопросы (а их можно задать еще много) ясно показывают, что мы опять-таки имеем дело не с объяснением, а с имитацией объяснения.

145

Судя по письмам и дневниковым записям Дарвина, примерно такие соображения привели его к отходу не только от идеи непосредственного творения, но и от религии вообще. Можно сказать, что Дарвин перестал верить в бога из уважения к нему.

146

Например, в XVII–XX веках разные авторы предложили несметное множество «доказательств» Великой теоремы Ферма (их общее число не поддается подсчету, но известно, что в начале ХХ века немецкий математик Эдмунд Ландау заказал несколько сотен стандартных бланков для ответов авторам таких «доказательств»). Все они были неверны. Но это не означало неверности самой теоремы, корректно доказанной канадским математиком Эндрю Уайлсом в 1994 году.

147

Позднее ученик Кювье Альсид д’Орбиньи «развил» его теорию, предположив, что катастрофы уничтожали жизнь на всей планете, после чего бог всякий раз творил жизнь заново. Д’Орбиньи насчитал в геологической летописи по крайней мере 27 таких «повторных творений» — чем немало способствовал охлаждению научного сообщества к теории катастроф.

148

Что касается реакции профессиональных палеонтологов, то она поначалу была настолько единодушно-негативной, что обиженный Альварес даже сказал как-то в одном из интервью: «Не хочу говорить плохо о палеонтологах, но они и правда не очень хорошие ученые. Они больше похожи на собирателей марок» (имея в виду, конечно, известную фразу Эрнеста Резерфорда «Все науки делятся на физику и собирание марок»).

149

Особую пикантность этому лукавому аргументу придает то, что неокатастрофисты любят представить свою полемику со сторонниками эволюционных концепций как спор точных наук (физики и астрономии) с «расплывчатой» и «описательной» биологией.

150

Датировки Фассетта и Химена были немедленно оспорены — хотя канадские палеонтологи использовали новейшую аппаратуру, позволяющую датировать окаменелости точнее, чем любые ранее известные методы, и кроме того дополнительно проверили свои данные, датировав другими методами (палеомагнитным и аргон-аргоновым) выше- и нижележащие слои. За прошедшие с тех пор годы окаменелые останки динозавров раннепалеоценового возраста были обнаружены еще как минимум в двух местах — и всякий раз вскоре следовали сообщения других авторов об их передатировке. Не считая себя достаточно компетентным, чтобы выступить арбитром в этом споре, не могу, однако, не подивиться повторяемости этого сценария.

151

Прекрасным образцом сразу второго и третьего типов реакции может служить статья, опубликованная в марте 2010 года в журнале Science за подписями аж 41 автора из 33 университетов и научных центров 12 стран мира.

152

«Вулканистами» мы в данном случае называем сторонников альтернативной неокатастрофистской теории, приписывающей главную роль в мел-палеогеновом вымирании серии исключительно мощных вулканических извержений на рубеже мелового и палеогенового периодов. Излившаяся в результате этих извержений лава образовала Деканское плато в центральной Индии.

153

Нетрудно заметить, что такая версия лишает «астероидную» теорию ее главного козыря — представления о неслучайности совпадения Чиксулубского события с мел-палеогеновой границей. Если удар астероида мог случайно совпасть с нижней точкой видового разнообразия некой группы — почему он не мог столь же случайно совпасть с ее окончательным вымиранием, вызванным совсем другими причинами? Тем более что, как мы видели выше, совпадение получилось не столь уж точным.

154

«Великая трагедия науки — убийство прекрасной Теории отвратительным Фактом» — ставшая крылатой фраза из письма Фридриха Вёлера Йёнсу Якобу Берцелиусу, в котором Вёлер сообщал, что синтезированное им вещество оказалось мочевиной — вопреки господствовавшим тогда представлениям о невозможности синтеза органических веществ из одних только неорганических реактивов.

155

Я намеренно не включаю сюда вопросы, если можно так выразиться, частной эволюционистики: от кого произошла та или иная систематическая группа, как возникла та или иная структура и т. п. Такие вопросы (а их число и вовсе необозримо), безусловно, важны и интересны, но, поскольку эта книга посвящена не конкретным путям эволюции, а ее общим механизмам, нас будут интересовать лишь немногие из них, взятые как примеры действия этих механизмов.

156

На самом деле этот спор имеет гораздо более давнюю, почти полуторавековую историю. Идею, что для видообразования кроме дарвиновских факторов необходима еще и пространственная изоляция, выдвинул еще в 1868 году известный немецкий этнограф и путешественник Мориц Вагнер. Дарвин, однако, не согласился с гипотезой Вагнера, а Август Вейсман (см. главу «Август Вейсман против векового опыта человечества») даже посвятил разбору и критике этой гипотезы специальную работу. При этом ни тот ни другой не отрицали, что изоляция может быть решающим фактором видообразования, — они возражали лишь против ее обязательности.

157

Бинтуронга прежде относили к семейству енотов именно на основании его сходства с кинкажу. Однако сейчас его принадлежность к виверровым не подвергается сомнению, а виверровые и енотовые принадлежат к разным ветвям отряда хищных.

158

В 1977 году новозеландские биологи Гринвуд и Эткинсон предположили, что диварикатное ветвление (наряду с мелколистностью и очень жесткими стеблями) было защитой кустарников от ощипывания их птицами моа. Как известно, Новая Зеландия — единственный регион мира, где крупные растительноядные позвоночные были представлены исключительно птицами (прежде всего гигантскими нелетающими птицами моа), техника кормления которых сильно отличается от пастьбы растительноядных млекопитающих. К сожалению, до сих пор никто не придумал, как проверить эту гипотезу — с учетом того, что моа были истреблены маори (аборигенами Новой Зеландии) примерно к XVI веку.

159

Возможно, эта гипотеза появилась не без влияния судебной практики. В первой половине XIX века алкалоиды стали популярным оружием отравителей, поскольку тогда не существовало методов надежного определения этих веществ в тканях жертв. Позже, когда токсикологи научились это делать, другие химики (обычно привлекавшиеся в качестве экспертов адвокатами подсудимых) пытались парировать эти доводы обвинения предположением, что алкалоиды якобы могут образовываться в тканях людей и животных уже после смерти в ходе распада белков. Довольно скоро было доказано, что растительные алкалоиды не образуются в животных организмах ни при жизни, ни после смерти. Однако само представление, что алкалоиды могут быть продуктом распада белков (в тканях самих растений), с тех пор надолго осталось в науке.

160

Атлантический лосось обитает по всей северной Атлантике (и прилегающей к ней части Северного Ледовитого океана) и нерестится в реках от Португалии до западной части Карского моря (а также в Гренландии и реках восточного побережья Северной Америки). Естественно, сроки нереста и поведение рыб сильно различаются в разных регионах. Чтобы не превращать эту подглавку в брошюру о биологии семги, далее мы будем ориентироваться на сроки и особенности поведения рыб, приходящих в реки Мурманской и Архангельской областей и восточной Карелии — где нерестится основная часть российской популяции семги.

161

В растительном царстве это явление распространено гораздо шире: таков жизненный цикл всех растений-однолетников, а также некоторых других растений — в частности, печально известного всем жителям средней полосы России борщевика Сосновского.

162

См., например, его образ «Леса Дружбы» из книги «Величайшее шоу на Земле: свидетельства эволюции»: в лесу, где все деревья одинаковой высоты, дерево чуть более высокое получит возможность перехватить часть светового потока у своих ближайших соседей. Такое дерево при прочих равных получит преимущество в размножении. В результате эволюция деревьев неизбежно пойдет в сторону увеличения высоты (и ускорения роста, чтобы достигнуть этой высоты как можно быстрее). Когда эта тенденция упрется в предел физиологических возможностей, все деревья в лесу опять окажутся примерно одинаковой высоты. Если бы они оставались низкорослыми, каждое из них получало бы ровно то же количество света и при этом не тратило бы ресурсов на формирование огромного ствола, на доставку на большую высоту воды и т. д. и не несло бы дополнительных рисков, связанных с меньшей устойчивостью к сильным ветрам. Но при всей своей выгодности для леса в целом такое положение не может быть эволюционно устойчивым.

163

Вопрос можно было бы разрешить прямым сравнением доли повторно нерестящихся особей в водоемах, населенных и не населенных жемчужницей. К сожалению, такое сравнение провести трудно: на эту долю слишком сильно влияет промысел семги, интенсивность которого для разных рек весьма различна и к тому же не всегда может быть установлена с достаточной точностью.

164

Можно найти и другие случаи, когда зараженные паразитом особи живут заметно дольше незараженных, но обычно это — побочный эффект так называемой паразитарной кастрации, то есть подавления паразитом репродуктивной функции хозяина (известно, что исключение репродуктивной функции у многих животных увеличивает продолжительность жизни). То есть в этих случаях паразит не увеличивает, а уменьшает генетический вклад хозяина в следующее поколение. В других случаях паразит может повышать репродуктивный успех хозяина (например, делая его более привлекательным для противоположного пола), однако это достигается не отключением хозяйских генетических программ, а «конструктивной работой» генов самого паразита.

165

Напомним, что кобылки, как и все прямокрылые, — насекомые с неполным превращением, и их личинки обликом и строением напоминают взрослых насекомых, отличаясь от них меньшими размерами, несколько иными пропорциями, отсутствием крыльев и недоразвитием гениталий.

166

К сожалению, некоторые ученые в такой ситуации вместо того, чтобы пополнить собственные знания об эволюции или обратиться к специалистам, пускаются в собственные эволюционные теоретизирования — в лучшем случае представляющие собой «открытие» давно открытого, в худшем — эксгумацию столь же давно опровергнутых гипотез.

167

Это правило все-таки не абсолютно: у некоторых групп наблюдаются единичные отклонения от стандартного генетического кода. Так, например, почти у всех живых существ триплет АЦТ (соответственно в мРНК — УГА) — это стоп-кодон, знак прекращения синтеза белка. Однако у бактерий рода Mycoplasma этот триплет кодирует аминокислоту триптофан.

168

Термины «левый» и «правый» для обозначения хиральности молекул условны и восходят к принятой в 1906 году формальной системе классификации хиральных изомеров, в которой они рассматривались как производные простейшего вещества с асимметричной молекулой — глицеринового альдегида. Дело в том, что растворы молекул одной хиральности при пропускании через них поляризованного света поворачивают плоскость его поляризации на некоторый угол (поэтому хиральные формы одного и того же вещества называют еще оптическими изомерами). Тот изомер глицеральдегида, который поворачивает плоскость поляризации вправо по отношению к направлению света, был обозначен как «правый» (D), а его антипод — как «левый» (L). Эти же обозначения присваиваются изомерам любого вещества, которые могут быть получены из соответствующего изомера глицеральдегида без утраты хиральности асимметричного атома — в какую бы сторону они на самом деле ни вращали плоскость поляризации. В частности, многие стандартные аминокислоты, будучи L-изомерами, вращают плоскость поляризации вправо.

169

Первым (1') в молекуле рибозы считается атом углерода, соединенный с азотистым основанием и с атомом кислорода, входящим в состав кольца; пятым (5') — атом, не входящий в состав кольца.

170

Фамилию этого исследователя по-русски часто пишут «Мак-Леод».

171

По моему скромному мнению в роли разрушителя идиллии более уместно было бы имя другого пионера информационных технологий — Стива Джобса. Бизнес-стратегия созданной им корпорации Apple отмечена беспощадной борьбой с попытками других производителей выпускать что бы то ни было, во что можно воткнуть устройство с фирменным разъемом под iPhone, — при том, что производство независимыми фирмами самих таких iPhone-совместимых гаджетов Apple поощряет. Иными словами, по замыслу Джобса, любые устройства, совместимые с iPhone, должны быть совместимы только с iPhone и несовместимы с любыми его аналогами.

172

Интерлюдия — короткое музыкальное построение или пьеса, исполняемая между частями большого музыкального произведения (симфонии, кантаты, сюиты и т. п.). Интерлюдия может быть никак не связана мелодически с основным произведением.

173

Подробнее об этих удивительных эколого-генетических отношениях можно прочитать в статье «Итальянская озерная лягушка вымерла, но геном ее живет» на сайте «Элементы» (http://elementy.ru/novosti_nauki/433147/Italyanskaya_ ozernaya_lyagushka_vymerla_no_genom_ee_zhivet).

174

Число генов у митохондрий других эукариот может быть иным (от 3 до 67 белок-кодирующих генов), но в любом случае оно как минимум на порядок меньше минимально необходимого для самостоятельного организма.

175

Энтодерма — внутренний зародышевый листок, один из трех клеточных слоев у ранних зародышей многоклеточных животных. Из клеток энтодермы развиваются выстилка большей части пищеварительного тракта, ряд связанных с ним желёз (в том числе печень и поджелудочная железа), а также легкие.

176

Сегодня принято различать биологию развития — раздел биологии, изучающий все стадии онтогенеза, — и эмбриологию как часть биологии развития, изучающую его ранние стадии (у млекопитающих — внутриутробную, у яйцекладущих позвоночных — до вылупления и т. д.). Однако ряд авторов (в основном отечественных) употребляет эти термины как синонимы.

177

Слово «параллелизм», часто встречающееся у авторов того времени, писавших на эту тему, подразумевало только сходство между зародышами разных видов — но не сходство индивидуального развития с эволюцией вида.

178

Такие группы животных, обладающие собственным планом строения, Кювье называл «ответвлениями» (embranchement). Термин «тип» предложил в 1825 году ученик Кювье Анри Дюкроте де Бленвиль. В современной биологической таксономии для обозначения той же самой таксономической категории используются также термины «филум» и «отдел».

179

Работа Мюллера называется Für Darwin, что обычно переводится на русский как «За Дарвина», то есть данные, подтверждающие дарвиновскую теорию. Возможен, однако, и другой перевод — «Для Дарвина», то есть факты, подлежащие осмыслению в свете теории Дарвина.

180

Слово «рекапитуляция» (буквально «повторение глав») исходно означало сжатое повторение сказанного или написанного (в конце статьи или речи). Используя его, Геккель хотел подчеркнуть, что индивидуальное развитие — не точное повторение развития эволюционного, а как бы «краткий пересказ» его.

181

Филогенез (или филогения) — историческое развитие организмов, эволюционный путь биологического вида или более крупной систематической группы.

182

Будучи немного знаком со сценаристкой этого поразительного фильма, я спросил ее, зачем она взялась за тему, в которой не понимает совсем ничего. И получил буквально следующий ответ: «Я сценаристка, моя работа писать сценарии. У меня на этой работе были и консультанты, и редакторы и пр. и др.». Что ж, фонвизинская госпожа Простакова тоже полагала, что если есть извозчики, географию знать незачем — но она хотя бы при этом не подряжалась сочинять путеводители. Впрочем, похоже, в данном случае «консультанты и редакторы» оказались достойными сценариста.

183

Подробный разбор выдвинутых против Геккеля обвинений и сопоставление его рисунков с современными фотографиями зародышей тех же существ на тех же стадиях можно найти в статье Роберта Ричардса, сотрудника Центра истории науки имени Морриса Фишбейна Чикагского университета: Haeckel’s embryos: fraud not proven (http://home.uchicago.edu/ ~rjr6/articles/Haeckel-fraud not proven.pdf).

184

Миксины — морские существа с длинным и исключительно гибким телом. Вместе с миногами образуют группу т. н. круглоротых или бесчелюстных — самых примитивных современных позвоночных.

185

Вероятно, некоторым читателям этой книги в литературных произведениях, действие которых происходит в старой России, попадалось упоминание пирогов с вязигой. Возможно, им будет интересно узнать, что загадочная «вязига» — это и есть хорда осетровых рыб.

186

Как выяснилось уже в ХХ веке, развивающийся зародыш даже проявляет известную устойчивость к внешним воздействиям, отклоняющим его от этого пути. Например, если клетки, образовавшиеся после первых делений оплодотворенной яйцеклетки морского ежа, разделить, перемешать в случайном порядке и вновь собрать вместе, то из такого «перетасованного» зародыша развивается нормальная личинка. При этом некоторые структуры и органы будут развиваться иначе, чем обычно (кишечник формируется не впячиванием снаружи, а расхождением клеточной массы внутри зародыша, элементы скелета образуются раньше покровов и т. д.), но в итоге они приобретают типичную для данного вида форму. Это свойство эмбрионального развития было названо эквифинальностью.

187

Упоминая о взглядах Бэра в начале главы 5, я отнес их к автогенетическим, то есть основанным на представлении о преимущественно внутренних причинах эволюционных изменений. Это верно, но для дальнейшего изложения необходимо уточнить: уподобление эволюции процессу эмбрионального развития предполагает не просто автогенетический взгляд на нее, но конкретно тот его вариант, который принято называть финализмом. Финализм постулирует, что эволюция есть процесс, стремящийся к определенной цели, в общем случае не связанной с приспособленностью. Обычно (но не всегда) сторонники финализма приписывают определенную цель не только каждой конкретной эволюционирующей группе живых существ, но и эволюции всей земной жизни в целом. В качестве цели последней чаще всего называется появление человека или вообще разумного существа.

188

Сам Дриш предположил, что развитием зародыша управляет некая заведомо нематериальная сущность, содержащая образ конечного результата развития. Он назвал ее аристотелевским термином «энтелехия». В первые десятилетия ХХ века концепция энтелехии Дриша не только была весьма популярна в эмбриологии, но и стала своего рода знаменем кратковременного возрождения в биологии витализма — представления о присутствии в живых организмах нематериальной «жизненной силы», наличие которой принципиально отличает живую материю от неживой.

189

На самом деле альтернативный онтогенез в природе все-таки существует — классическим примером его является саранча (см. главу 11). Но в период расцвета финалистских теорий не был известен ни механизм формирования саранчи, ни более скромные примеры альтернативного развития (например, присущее многим животным физиологическое определение пола, когда в зависимости от внешних условий зародыш может развиться в самца или самку).

190

Эта особенность детского мышления известна в психологии под названием «неупорядоченной телеологии» (promiscuous teleology). Как показывают современные исследования, она сохраняется в качестве подсознательной установки и в психике взрослого человека и является одним из самых мощных источников когнитивных ошибок — в том числе неприятия теории эволюции и других фундаментальных научных теорий.

191

При написании этой главки использован текст С. А. Ястребова, за что автор книги глубоко признателен ему.

192

Эти три типа эволюционных изменений онтогенеза Северцов объединил в понятие филэмбриогенезов. В дальнейшем всю концепцию Северцова стали нередко называть «теорией филэмбриогенезов».

193

В экологической литературе словом «ценогенез» иногда называют процесс формирования экологического сообщества (биоценоза).

194

При этом сигналом для такого сдвига может стать совсем не тот фактор, на приспособление к которому сдвиг направлен. В частности, для вышеупомянутого стрелолиста сигналом для развития лентовидных листьев служит не контакт с водой, а снижение освещенности.

195

Подчеркнем еще раз: такое наблюдается только в тех случаях, когда индивидуальная приспособительная реакция (изменение в ходе онтогенеза или в течение последующей жизни) и реакция эволюционная (изменение в ряду поколений) направлены в одну сторону. Это бывает часто, но вовсе не всегда — о чем мы подробно говорили в главе «…Что любое движенье направо начинается с левой ноги».

196

Как мы помним, такие необычные признаки, не вызванные генетическими мутациями, называются морфозами.

197

Некоторые наиболее радикальные сторонники этих взглядов утверждают, что и на этом этапе отбор действует не на гены, а непосредственно на систему регуляции онтогенеза. Но из такого понимания с неизбежностью следует, что либо изменения в этой системе (те из многих, которые оказались полезными) каким-то образом передаются хотя бы нескольким следующим поколениям негенетическим путем — либо отбор успевает сформировать новый «нормальный» онтогенез за одно поколение. Думаю, что подобные утверждения представляют собой некоторый перебор в стремлении подчеркнуть различия между новым и общепринятым взглядом на эволюцию.

198

Слово «эпигенетическая» в этом названии исходно было связано не с механизмами регуляции активности генов (см. главу «Эпигенетика и эпигонство, или Злоприобретенные признаки»), а с эпигенезом. Этим словом называется концепция эмбрионального развития, противостоящая преформизму (см. начало этой главы) и постулирующая возникновение структур и органов развивающегося организма в ходе самого развития. Называя свою эволюционную концепцию «эпигенетической», сторонники ЭТЭ тем самым как бы отводили господствующей эволюционной модели (предполагающей однозначную связь гена и признака) роль «современного преформизма». Однако в наши дни определение «эпигенетическая» обрело и другой смысл: те механизмы, которые обеспечивают возможность формирования разных фенотипов на базе одного и того же генотипа (и которым ЭТЭ придает столь большое значение), безусловно относятся к числу эпигенетических.

199

Некоторое исключение представляет работа Михаила Гельфанда и его аспиранта Михаила Молдавана, готовящаяся сейчас к публикации. Известно, что у безраковинных головоногих мРНК подвергается не только сплайсингу (см. главу «Атомы наследственности»), но и редактированию. В частности, аденин в ней часто заменяется на инозин, который при синтезе белка читается рибосомой как гуанин. Гельфанд и Молдаван обнаружили, что если у осьминогов определенного вида в мРНК, снятой с определенного гена, часто наблюдаются такие замены, то у близкого вида гуанин «прописан» прямо в самом гене. Дополнительные исследования показывают, что исходно на этом месте стоял аденин и что замена его гуанином была поддержана отбором. Это можно рассматривать как своеобразный вариант «эволюции по ЭТЭ», хотя возможны и другие трактовки.

200

Это, правда, дает возможность возложить функцию распространения семян на них — особенно если они склонны уносить излишки еды далеко от ее источника и прятать в почву. Важнейшим агентом расселения дуба является сойка, сибирского и корейского кедров — кедровка и т. д. Однако не со всяким поедателем семян можно установить такие взаимовыгодные отношения: бурундук, например, запасает те же кедровые орешки в подземных камерах, где у них нет почти никаких шансов прорасти. Тем более не годятся в «платные дистрибьюторы» насекомые, чьи личинки живут внутри семян и питаются ими, — например, желудевая плодожорка, поражающая дуб, каштан, лещину, грецкий орех и другие деревья с крупными питательными семенами.

201

То, что в наше время подавляющее большинство лесных пожаров происходит в результате действий людей, не означает, что не будь людей, пожаров не было бы совсем.

202

Тем не менее исследования в области молекулярной филогенетики показывают, что такие события происходили задолго до появления человека. Так, например, все виды американских обезьян — потомки небольшой семейной группы (возможно, одной беременной самки), ухитрившейся каким-то образом перебраться через Атлантический океан примерно между 26 и 40 миллионами лет назад.

203

Это, кстати, порождает в палеонтологии характерное искажение — преувеличение масштабов вымираний, связанных с такими периодами. Подсчитывая число ископаемых групп (видов, родов, семейств и т. д.), исчезнувших в ходе того или иного кризиса, палеонтологи не всегда учитывают, что изрядная часть этих групп и появилась только во время (и в результате) этого же кризиса.

204

Интересно, что при этом он, как и практически все палеонтологи его поколения, резко отрицательно отнесся к «астероидной» теории мел-палеогенового вымирания (см. главу 10) и не изменил этого отношения до конца жизни.

205

Например, уникальное исследование зарастания берегов бухты Глейшер-Бэй на Аляске, обнажившихся после таяния ледника. Наблюдения за изменением состава растительности на строго определенных площадках в разных частях бухты велись регулярно с 1916 до 1980-х годов, а затем были возобновлены в 2016-м.

206

Впрочем, некоторые папоротники — например, орляк — отчасти сохранили ее и по сей день. Орляк способен расти и в ненарушенных лесах разного типа, но особенно буйно он разрастается на гарях и вырубках, вселяясь туда на ранних стадиях зарастания.

207

Палеонтологи также называют их веками.

208

Вымирание морских животных (куда более обширное, чем в сухопутно-пресноводной фауне, и не вполне совпадающее с ним по времени), видимо, имело собственные причины. Некоторые исследователи также связывают его с последствиями «цветковой революции». Так, например, согласно гипотезе известного американского микропалеонтолога Хелен Таппан, развитие на суше травяного покрова привело к резкому сокращению поступления в моря минеральных веществ, в том числе биогенных элементов — азота, фосфора, калия и других. Это в конечном счете привело к перестройке морских экосистем, сопровождавшейся вымираниями ряда высокоадаптированных групп, в том числе тех, что занимали в прежних экосистемах доминирующее положение — крупных хищных рептилий, раковинных головоногих (аммонитов и белемнитов) и т. д. Нетрудно видеть, что сценарий Таппан очень хорошо ложится в концепцию когерентной и некогерентной эволюции, о которой шла речь выше.

209

В тропических и субтропических лесах Южной и Центральной Америки встречается гигантский хвощ, достигающий в высоту 10–12 м. При этом ствол его имеет диаметр всего 2–3 см, а его внутреннее строение практически не отличается от строения стебля обычных хвощей. Это «дерево» может расти только в плотно сомкнутом древостое, опираясь на стволы и ветви соседних — настоящих — деревьев.

210

Для наиболее крупных наземных животных В. В. Жерихин предлагает и другое объяснение: ввиду их высокой подвижности, экологической и поведенческой пластичности они могут существовать в разных экосистемах, будучи не очень тесно вовлечены во внутриэкосистемные связи и взаимозависимости. В результате их эволюция относительно автономна от эволюции экосистем и всегда в известной мере некогерентна. Эту автономность и в то же время ее ограниченность можно наглядно видеть, на примере судеб плейстоценовых крупных млекопитающих («мамонтовой фауны») после распада «родного» для нее ландшафта — тундростепи. Одни характерные виды «мамонтовой фауны», даже не сильно изменившись, успешно приспособились к обитанию в иных типах безлесных экосистем умеренного и холодного климата: северный олень, овцебык — в тундре, сайгак, дикая лошадь — в настоящей степи. Другие — мамонт, шерстистый носорог и т. д. — не смогли этого сделать и вымерли полностью.

211

Чтобы представить степень контраста между таким пониманием причин видообразования и тем, как этот процесс традиционно трактуется в СТЭ, приведем мнение на сей счет уже знакомого нам профессора Джерри Койна: «Важно сознавать, что виды не возникают, чтобы заполнить пустующие ниши в природе, как считал Дарвин. Различные виды появляются не потому, что природа каким-то образом в них нуждается. Вовсе нет. Изучение процесса видообразования позволяет утверждать, что виды — это эволюционные случайности [курсив Дж. Койна — Б. Ж.]. Группы, которые так важны для биоразнообразия, появляются не потому, что увеличивают это многообразие, и не потому, что они обеспечивают равновесие экосистем. Они просто представляют собой неизбежный результат действия генетических барьеров, которые возникают, когда пространственно изолированные популяции развиваются в разных направлениях». Читатель может сам судить, чьи выводы точнее соответствуют результатам «изучения процесса видообразования». Мое личное мнение лучше всего выражают слова, написанные совсем по другому поводу Б. М. Медниковым: «Итак, Дарвин (в который раз!) оказывается ближе к истине, чем его последователи».

212

Кстати, в хрестоматийном случае с отложениями в озере Туркана большинство «скачкообразно» возникших видов появлялись в слоях, лежащих непосредственно над слоями вулканического туфа — следами катастрофических извержений. Нетрудно предположить, что такие внешние возмущения сильно нарушали когерентность эволюции видов в экосистеме озера.

213

Правда, злые языки поговаривают, что своей популярностью эта гипотеза обязана в основном тому, что она сильно облегчала работу с компьютерными моделями экосистем. Если все деревья равны друг другу, то не нужно мучиться с моделированием сотен видов и их сложных взаимоотношений — можно принять, что в виртуальном лесу растет один-единственный вид деревьев в соответствующем числе экземпляров.

214

В данном случае под биохимическим портретом подразумевается распределение активности разных генов: какие работают интенсивнее, какие слабее, какие и вовсе молчат.

215

Исключение составляют растения, образующие дерновину — плотную сеть корневищ и побегов, часто представляющую собой единое растение или его клоны, возникшие в результате вегетативного размножения. Однако такие растения тоже являются одновременно и индивидуальной особью и популяцией; сами понятия «особь», «индивидуум» или «организм» применимы к ним лишь условно.

216

Именно этот ученый и ввел в научный обиход само словосочетание «синтетическая теория эволюции». Но куда важнее то, что во многом благодаря его работам в палеонтологии вновь восторжествовало дарвиновское представление об эволюции — о чем мы еще скажем несколько слов ниже.

217

Впрочем, некоторые авторы относят процесс видообразования уже к макроэволюции, а микроэволюцию ограничивают только внутривидовыми изменениями. Но мы в дальнейшем изложении будем ориентироваться на более распространенное понимание этих терминов.

218

Это и понятно: если один ученый видит в макроэволюции в основном постепенную, но неуклонную реализацию однажды наметившейся тенденции, а другой — внезапные и радикальные изменения всего плана строения эволюционирующей группы, очень трудно предложить такой набор терминов и понятий, которым они оба могли бы пользоваться с одинаковым успехом.

219

Такое возможно при аллопатрическом видообразовании — если физическая преграда, разделившая некогда видовой ареал и тем самым запустившая процесс видообразования, вдруг исчезнет. Например, вырубка лесов, разделявших ареалы койота и рыжего волка в Северной Америке, привела к тому, что эти близкородственные виды вновь начали контактировать и более многочисленный койот «поглотил» рыжего волка. При симпатрическом видообразовании между разделяющимися формами, как правило, возникают специальные механизмы изоляции, препятствующие их скрещиванию.

220

В некоторых случаях систематизируемые организмы все-таки могут опровергнуть выводы систематиков — но только если они опять-таки принадлежат к одному виду. Так, например, в 2009 году оказалось, что океанские рыбы, по которым были описаны три разных семейства — Mirapinnidae, Megalomycteridae и Cetomimidae, — на самом деле представляют собой малька, самца и самку одного вида (после чего, естественно, два из трех семейств пришлось упразднить). В истории систематики известны случаи, когда разные фазы жизненного цикла одного организма (грубо говоря, личинка и взрослая форма) были описаны как представители разных типов. А великий Жорж Кювье (см. главу «Вынужденное отступление: фальшивая „подделка“») в качестве самостоятельного паразитического существа описал гектокотиль — половой орган самцов головоногих моллюсков, который у некоторых видов способен отделяться от тела самца и в автономном режиме искать самку.

221

Об этом полезно помнить, читая в разных СМИ — с виду серьезных и даже претендующих на «научную обоснованность», — сообщения о том, что в Челябинске обнаружен «гибрид собаки и медведя» (а то и вообще что вся порода чау-чау возникла в результате «скрещивания самоедской лайки с полярным медведем»), что в Грузии «кошка родила щенка» и т. п. удивительные истории. К ресурсам, помещающим их, полезно применять «правило тринадцатого удара» — то есть не принимать всерьез не только сами подобные сообщения, но и вообще все, что публикует данный источник.

222

Современные зеленые растения содержат в своих клетках как митохондрии, так и хлоропласты, являющиеся потомками двух разных групп симбиотических бактерий (соответственно, альфа-протеобактерий и цианобактерий). Таким образом, они — результат объединения трех разных организмов. Но, разумеется, это объединение было не одновременным: хлоропласты появились в клетках гораздо позже митохондрий.

223

Разделение эволюционирующего штамма бактерий на взаимополезные «клады» в эксперименте Ричарда Ленски, о котором говорилось в предыдущей главе, показывает, что это правило все-таки не абсолютно. Однако не будем забывать, что это явление наблюдалось не в природной экосистеме, а в лабораторном эксперименте, исходные условия которого заведомо и очень сильно отличались от естественных.

224

Понятие «неонтология» объединяет все разделы биологии, изучающие ныне живущие (рецентные) организмы.

225

Известно целое семейство мелких саламандр (Plethodontidae), у которых легких нет вовсе, а весь газообмен идет исключительно через кожу. Семейство насчитывает около 380 видов, широко распространенных в субтропическом и тропическом поясах мира.

226

Отряд жесткокрылых (в просторечии — жуков) отличается тем, что передняя пара крыльев у них преобразовалась в жесткие надкрылья, неподвижные во время полета. Здесь речь идет о второй паре крыльев — той, на которой жуки летают, если вообще летают.

227

Исключение составляют некоторые плейстоценовые виды, обитавшие в умеренном и холодном климате: при определенных условиях захоронения в их останках сохраняются фрагменты ДНК достаточного размера и полноты, чтобы по ним можно было реконструировать полный геном. Изучение таких геномов позволяет не только уточнить родственные связи этих существ, но порой и открыть новые виды (см. главу 21). Однако в плейстоценовой флоре и фауне нет организмов, систематическое положение которых было бы абсолютно непонятным.

228

Строго говоря, Шлейхера вдохновила не столько книга Дарвина, сколько работы его последователя — уже знакомого нам Эрнста Геккеля, породившие в зоологии и ботанике настоящий бум реконструкций вымерших или еще не обнаруженных «предковых форм» тех или иных групп живых существ.

229

Сегодня эту языковую семью принято называть афразийской.

230

Это не совсем верно для так называемых креольских языков, развивающихся из пиджинов — стихийно складывающихся межъязыковых жаргонов типа «твоя моя не понимай». Креольские языки могут не только сочетать в себе черты двух языков-предков, но и обладать особенностями, не присущими ни одному из них. Но в описываемое время лингвистика почти не интересовалась такими языками.

231

В конкурентные отношения могут вступать также разные языки, и эта конкуренция может приводить к полному вытеснению и вымиранию того или иного конкретного языка. Однако исход такой конкуренции определяется не свойствами самих языков-конкурентов, а отношениями между теми группами людей, которые на них говорят. Современные валлийцы и шотландцы говорят по-английски не потому, что этот язык более совершенен, чем их исходные кельтские языки, а потому, что говорящая на нем социально-историческая общность оказалась господствующей в политическом и культурном отношениях. Понятно, что это доминирование вряд ли было обеспечено преимуществами английского языка над кельтскими.

232

Это видно хотя бы из того, что современный разговорный русский язык широко использует именно в качестве звательного падежа специфические «укороченные» формы личных имен (как правило, уменьшительных), грамматически относящихся к первому склонению: «Вань», «Зин», «Саш», «Миш» и т. п. (благодарю доктора филологических наук С. А. Бурлак за указание на этот феномен).

233

Авторы, пишущие о сходстве биологической и лингвистической эволюции, обычно словно бы не замечают этой проблемы. «В то время как популяции генетически меняются посредством естественного отбора (а иногда и генетического дрейфа), человеческие языки меняются посредством лингвистического отбора (люди изобретают новые слова, которые им нравятся или для чего-то нужны) и лингвистического дрейфа (произношение изменяется вследствие имитации и культурной трансмиссии)» — пишет, например, уже знакомый нам профессор Джерри Койн. Вопросы, насколько словотворческая деятельность людей соответствует мутационному процессу, чем именно «новые слова» адаптивнее старых и как меняются нелексические стороны языка, профессор Койн не рассматривает.

234

См., например, великолепный разбор «исторического» состава русского слова «свинья» в лекции А. А. Зализняка.

235

Социолект — жаргон какой-либо профессиональной или/и социальной группы. Например, уголовный жаргон (феня), жаргон музыкантов, морской жаргон и т. п.

236

Причины этого в общем-то ясны: если биологическая особь получает гены только от своих родителей, то носитель языка («языковая особь») учится языку не только от родителей, но и от всех окружающих его носителей языка. Никакая социальная группа, проживающая внутри большой общности, никогда не может обеспечить такую степень изоляции от последней, чтобы дети вообще не слышали речи представителей других социальных групп — это возможно только при территориальной разобщенности.

237

Подробнее о неприложимости модели биологической эволюции к эволюции языка можно прочитать в статье С. А. Бурлак, которая так и называется — «Эволюция языка: почему к ней неприменим биологический подход?» (https:// docs.google.com/document/d/1mRBiIOjE51RLyEvBim7xE-Pq_wdKNSsax1M4b_ sezpk/edit).

238

Попытка объяснить лингвистическую эволюцию «по аналогии» с биологической напоминает известный анекдот про объяснение принципа работы радио: «Представьте себе, что у вас есть собака длиной от Петербурга до Москвы, вы дергаете ее за хвост в Петербурге, и она лает в Москве. Это телеграф. А радио — это то же самое, только без собаки».

239

Строго говоря, оригинальная формулировка Спенсера была более аккуратной: он употребил слово fittest, которое на русский можно было бы перевести как «пригоднейший» или «самый подходящий». Но в русском переводе его максимы с XIX века закрепилось слово «сильнейший» — внесшее свою лепту в идеологические и этические недоразумения вокруг теории Дарвина.

240

Поразительным образом Фишер сделал из этого вывод не о несостоятельности социал-дарвинизма, а о том, что британской элите следует изменить свое репродуктивное поведение. Иными словами, если реальность противоречит теории, то исправлять следует не теорию, а реальность! Вот что может сделать предубежденность даже с выдающимися учеными.

241

В 2019 году появились данные о том, что самки бонобо содействуют размножению своих взрослых сыновей, сводя их с молодыми самками во время овуляции у последних. Однако решения в любом случае принимают сами молодые, да и прочных семейных пар бонобо не образуют.

242

Наиболее правдоподобное предположение на сей счет, которое мне известно, высказал петербургский биолог и педагог Михаил Басс. По его мнению, установление такого порядка может быть связано со становлением института родовой собственности и отношений обмена. Семейные группы гоминид, вероятно, всегда обменивались друг с другом молодыми особями — так же, как это делают семейные группы современных человекообразных. С появлением представлений об эквивалентном обмене молодые особи (особенно самки) превратились в специфический товар — став таким образом коллективной собственностью своей семейной группы. Не берусь утверждать, что это предположение верно, но очевидных возражений против него я не нашел.

243

Автор этих строк предпринял попытку такого разговора, написав книгу «Введение в поведение» (М.: CORPUS, 2016) — краткий популярный рассказ об истории наук о поведении животных. Значительная часть ее посвящена истории бихевиоризма и его взаимоотношений с другими научными направлениями.

244

Подробнее об этологии и ее подходе к изучению поведения также можно прочитать в книге «Введение в поведение».

245

Столь прямолинейный подход унаследован эволюционной психологией от социобиологии — направления исследований, возникшего в 1960-х — 1970-х годах на стыке этологии и эволюционно-генетического моделирования и рассматривающего любое устойчивое поведение как реализацию адаптивных стратегий, в той или иной степени обусловленных генетически. Эволюционная психология формировалась в период максимальной популярности социобиологических построений и полностью унаследовала характерный для них способ теоретизирования, рассматривающий организм как мозаику независимых признаков и практически не учитывающий существование каких-либо опосредующих механизмов между геном и поведенческим актом.

246

См. главы «Неотвратимая случайность» и «Август Вейсман против векового опыта человечества».

247

По слухам, Джефф Скиллинг, глава печально известной корпорации «Энрон», имя которой стало символом корпоративного мошенничества и коррупции, руководствовался в своей бизнес-стратегии идеей естественного отбора. Если это так, то остается только пожалеть, что никто ему не сообщил: отбор лежит в основе не только прогрессивной эволюции, но и малигнизации.

248

Соединения, состоящие из нескольких или нескольких десятков аминокислотных остатков, в биохимии обычно называют полипептидами. Хотя по своей химической природе они ничем не отличаются от белков, их роль и поведение в организме совсем иные. В частности, молекулы такого размера обычно не вызывают образования специфических антител.

249

Заметим, однако, что и у бактерий единичные мутации не приводят к появлению «с нуля» совершенно нового белка, а лишь более или менее сильно изменяют свойства какого-нибудь из имевшихся прежде белков.

250

В 2010 году американские математики Херберт Уилф и Уоррен Эвенс опубликовали статью с красноречивым названием There’s plenty of time for evolution («Времени для эволюции много»), в которой строго показали, что при введении в модель процедуры, аналогичной естественному отбору, число событий, необходимых для того, чтобы из K типов элементов собрать строго определенную последовательность длиной L (для разобранного выше гипотетического «белка» длиной в 100 аминокислот K=20, а L=100) будет пропорционально не KL, а KlogL. Можно спорить, насколько математическая модель Уилфа и Эвенса соответствует реальной биологической эволюции — но она, во всяком случае, соответствует ей куда точнее, чем модель «торнадо над авиасвалкой».

251

Эксперимент с реальными обезьянами был поставлен в 2003 году в Пейтонском зоопарке (Англия). В клетку, где жили шесть макак, поместили подключенную к компьютеру клавиатуру. Макаки напечатали несколько страниц совершенно бессмысленного «текста», после чего сломали клавиатуру и потеряли интерес к ней. Никакого механизма, моделирующего естественный отбор, в пейтонском эксперименте не предусматривалось.

252

Известный ученый-эволюционист и популяризатор биологии А. В. Марков с этим не согласен. По его мнению, для каждой реальной или мыслимой функции, которую вообще способна выполнять белковая молекула, может быть определена последовательность аминокислот, выполняющая эту функцию лучше, чем любая другая. И, следовательно, программы, ведущие отбор «на соответствие идеалу», могут быть вполне корректной моделью эволюции — по крайней мере, на молекулярном уровне. При всем уважении к Александру Владимировичу никак не могу согласиться с этим рассуждением. Во-первых, требования, предъявляемые к белку (как и к любому человеческому устройству или инструменту), всегда многообразны: скажем, фермент должен быть производителен (совершать много операций в единицу времени), избирателен (связываться только с «профильными» молекулами), долговечен, устойчиво работать при разных температурах, и т. д. Поэтому в разных обстоятельствах клетке и организму будут полезнее белки с разными «козырными» качествами — и действительно, мы часто встречаем в клетке целый набор разных (иногда даже не связанных родством) белков, выполняющих одну и ту же функцию. Во-вторых, даже если «идеальный белок» в самом деле существует, отбор может привести к нему реальный белок только в том случае, если в соединяющей их цепи замен каждый последующий белок работает лучше предыдущего. Если для достижения идеала нужно будет на каком-то шаге ухудшить функциональные качества эволюционирующей молекулы, отбор не сможет это сделать. Не говоря уж о том, что в ходе эволюции функции конкретного белка, как мы видели, могут меняться.

253

Эту асимметрию легко объяснить тем, что амплификация гена часто происходит через матричную РНК. При этом удваивается только «значимая», кодирующая часть гена, без регуляторного блока (см. главу «Атомы наследственности»). Понятно, что такому «голому» гену гораздо легче найти себе новое применение, чем гену, чья работа подчиняется многочисленным управляющим сигналам.

254

В связи с этим не вполне ясно, какой из вышеописанных заманчивых вариантов имел в виду бывший министр культуры РФ Владимир Мединский, заявивший как-то в интервью, что у российского народа «имеется одна лишняя хромосома».

255

Правда, как и в случае с панспермией, это не снимает вопроса о том, как возник тот или иной ген, а просто относит ответ на этот вопрос к другому объекту.

256

Область профессиональных интересов М. Шермана — исследование биохимических особенностей раковых клеток.

257

«Автор предлагает читателям мысль, что „лишние гены“ — это, на самом деле, не лишние гены, а просто они у этих организмов выполняют какую-то другую функцию. Что и говорить, это весьма мощная мысль. По степени наполненности информационным содержимым — примерно равная гаданию на кофейной гуще», — иронически пишет один из наиболее интернет-активных российских сторонников «теории разумного замысла», пытаясь защитить гипотезу Шермана от справедливой критики. Вероятно, по его мнению, эволюционно мыслящие ученые, едва обнаружив характерную последовательность нуклеотидов там, где никто не ожидал ее найти (или прочитав об этом в чужой работе), должны тут же, без дополнительных исследований определить, каковы ее функции в этом организме. Конечно, такое представление о безграничных интеллектуальных возможностях эволюционистов (тем более — в устах их непримиримого оппонента) очень лестно и граничит уже с их обожествлением. Но трудно избавиться от подозрения, что если бы априорное предположение о функциональности обнаруженного гена говорило бы в пользу «теории разумного замысла», тот же автор расценил бы его как «проверяемое предсказание». В способности делать которые он и его единомышленники эволюционной теории решительно отказывают (см. главу 20).

258

Когда зародыш плацентарного животного имплантируется в стенку матки, в организме матери появляются характерные признаки воспалительной реакции. Затем, после завершения формирования плаценты, симптомы воспаления исчезают, но в самом конце беременности воспалительная реакция вдруг возобновляется, приводя к отторжению плаценты и тем самым запуская процесс родов. У сумчатых, не имеющих плаценты, практически все взаимодействие материнского организма с зародышем после его прикрепления к стенке матки представляет собой обычную воспалительную реакцию. Эта фаза беременности у них чрезвычайно коротка — например, у американских опоссумов она длится меньше двух суток.

259

Николя Леонар Сади Карно (1796–1832 гг.) — выдающийся французский физик, один из основателей классической термодинамики, первооткрыватель закономерности, названной впоследствии Вторым законом термодинамики.

260

Гетеротрофы — живые организмы, неспособные самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических.

261

Некоторые микроорганизмы способны синтезировать органику за счет других, не связанных с Солнцем источников энергии: тепла земных недр, радиоактивного излучения и т. д. Оценки того, насколько велик вклад этих источников в общий энергетический баланс биосферы, весьма различны, но известно, что существуют довольно богатые и сложные экосистемы, основанные целиком на них (например, экосистемы, сложившиеся вокруг «черных курильщиков» — гидротермальных выходов на дне Мирового океана). Но и эти экосистемы, и все составляющие их организмы — системы безусловно открытые.

262

Так, в 1983–1984 годах советский физик Юрий Климонтович сформулировал и доказал так называемую S-теорему, описывающую снижение удельной (отнесенной к заданному значению средней энергии) энтропии системы по мере удаления от равновесного состояния. S-теорема Климонтовича — аналог знаменитой Н-теоремы Больцмана (устанавливающей неизбежность возрастания энтропии) для открытых неравновесных систем.

263

То, что Рауль приписывает дарвинизму тезис, за отсутствие которого эту теорию десятилетиями и веками критиковали другие ее оппоненты, само по себе производит странное и смешное впечатление. Невольно вспоминаются известные строки Игоря Губермана о том, за что осуждают евреев — «…за то, что еврейка стреляла в вождя, за то, что она промахнулась». Но еще удивительнее то, что для опровержения этого приписанного дарвинизму тезиса Рауль приводит только… данные о размере генома у разных групп организмов, рассматривая эту величину именно в качестве меры сложности! При этом он никак не обосновывает связь между размером генома и сложностью организма и даже не обсуждает тот известный факт, что геномы хвостатых земноводных в 7–10 раз, а геномы растений семейства лилейных — во многие десятки раз превышают по размеру человеческий. И следовательно, по логике Рауля, человек в 10 раз проще саламандры и почти в 50 раз проще японского вороньего глаза! Такую «избирательную слепоту» у столь компетентного автора трудно объяснить чем-либо, кроме крайней предубежденности.

264

Аналогичные построения известны также в арабо-мусульманской и китайской натурфилософских традициях, причем если первая, возможно, тоже восходит к трудам Аристотеля, то вторая совершенно оригинальна.

265

Возможно, на этом месте некоторые читатели решат, что автор противоречит сам себе: не раз подчеркнув в предыдущих главах, что считать дарвиновскую эволюцию «чисто случайной» — грубая ошибка, он теперь уподобляет эволюцию видов хаотическому движению молекул газа. Прошу таких читателей обратить внимание: в нашей модели эволюционные траектории видов рассматриваются как случайные только по отношению к оси «простота — сложность». Такое рассмотрение вполне корректно, если допустить, что полезность того или иного изменения у каждого конкретного вида в общем случае никак не зависит от того, является ли это изменение усложнением, упрощением или никак не меняет сложность строения данного существа. А это допущение, в свою очередь, вытекает из предположения, что дарвиновский эволюционный механизм безразличен к усложнению-упрощению (опять-таки в общем случае).

266

Такая трактовка «тенденции к прогрессу» приходила в голову многим авторам — не только профессиональным биологам, но и другим людям, всерьез размышлявшим о проблемах эволюции (в частности, автору этих строк). Насколько можно судить, первым ее публично высказал в 1970 году известный биолог-эволюционист, один из создателей социобиологии Джон Мэйнард Смит. (Благодарю А. В. Маркова за указание на этот источник.)

267

Так, например, «крестный отец» СТЭ Джулиан Хаксли в 1959 году ввел в научный обиход понятия «града» и «клада». Града по Хаксли — это группа организмов, достигших (хотя бы и независимо друг от друга) определенного уровня организации, в то время как клада — группа организмов, связанных общностью происхождения (в которую могут входить существа, обладающие разным уровнем организации). «Рептилии» — это града, поскольку разные ветви этой группы приобрели характерные «рептильные» черты независимо (по крайней мере, так считают многие зоологи и палеонтологи), а вот, например, «архозавры» — группа, включающая крокодилов, динозавров и птиц, — это клада, все члены которой связаны друг с другом более тесным родством, чем любой из них с другими существами.

268

Речь, конечно, идет о стабильных сдвигах в геологическом масштабе времени. Кратковременные явления — например, периодические вспышки, при которых численность того или иного вида в данной местности возрастает многократно, но затем так же быстро падает до прежнего или даже гораздо более низкого значения, — не могут считаться проявлениями биологического прогресса.

269

В трудах ученых, развивавших подход Северцова, можно встретить и другие термины для обозначения этих модусов: ароморфоз может называться арогенезом или анагенезом, дегенерация — катаморфозом или катагенезом, идиоадаптация — алломорфозом, аллогенезом или кладогенезом. Некоторые авторы называют «ароморфозами» конкретные морфофизиологические изменения, ведущие к усложнению строения организма, а «арогенезом» — сам процесс прогрессивной эволюции (другие пары терминов они разграничивают аналогичным образом). Но мы здесь и далее будем по возможности придерживаться оригинальной терминологии А. Н. Северцова.

270

Интересно, что при обсуждении проблемы прогрессивной эволюции в северцовских категориях переход предков птиц и насекомых к активному полету традиционно рассматривается как пример несомненного ароморфоза, в то время как аналогичная эволюция предков рукокрылых и птерозавров ароморфозом не считается.

271

В фольклоре евреев-ашкенази жители города Хелема играют примерно ту же роль, какую в традиционном русском фольклоре играли пошехонцы, а в позднесоветском — чукчи.

272

При всем уважении к Любищеву позволим себе ему не поверить. Дело в том, что Александр Александрович, в самом деле будучи человеком нерелигиозным, всю жизнь был убежденным платоником — сторонником представления об объективном существовании идей независимо от их материальных воплощений и от их присутствия в сознании людей и о способности идей организовывать материю, воплощаясь в нее. Для приверженца такой философии дарвинизм, демонстрирующий возможность формирования сложных и совершенных структур без всякой заранее заданной идеи, абсолютно невыносим.

273

Имя Маркса в этом ряду выглядит особенно смешно. Маркс действительно восторженно оценил теорию Дарвина, но «Манифест Коммунистической партии» был написан в 1848 году — за 11 лет до выхода «Происхождения видов». В это время об эволюционных идеях Дарвина могли знать (кроме него самого) только три человека в мире — и Маркс не входил в их число.

274

Впрочем, и это еще не предел фантазии «моральных антидарвинистов». В книге «Атлас сотворения мира», выпущенной турецким креационистским фондом BAV, на дарвинизм возлагается также ответственность за исламский радикализм, в том числе за теракты 11 сентября 2001 года.

275

Справедливости ради следует отметить, что идеология и практика сталинского режима и его клонов вряд ли имела намного больше общего с аутентичным учением Карла Маркса, чем «мичуринская биология» — с дарвинизмом. Но этот вопрос уже не имеет отношения к теме данной книги.

276

Если авторы «Атласа» не лукавят, это означает, что они никогда не слыхали ни о Гегеле, ни даже о Марксе.

277

Доктор Рьюз известен, в частности, тем, что выступал главным свидетелем со стороны истцов на процессе «Маклин и другие против совета по образованию штата Арканзас», признавшем ненаучную природу «научного креационизма» (см. главу 9). Так что его вряд ли можно заподозрить в предвзятом отношении к дарвинизму или желании уравнять теорию Дарвина с религиозными доктринами.

278

Как мы знаем (см. «Вступление»), способность к естественному отбору является, согласно определению NASA, необходимым качеством всякой жизни, независимо от ее конкретной химической основы. Поскольку сущность жизни — одна из важнейших проблем философии как таковой, для нее не может быть безразличным одно из обязательных свойств жизни. Конечно, мнение экспертов NASA — не догма, но даже для того, чтобы не согласиться с ним, его нужно рассмотреть — а это неизбежно будет философским рассуждением.

279

Конт умер в 1857 году. Два года спустя Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен разработали метод спектрального анализа, позволяющий, в частности, определить, какие химические элементы и в каких соотношениях входят в состав звезд.

280

Надо сказать, что и в современной вполне серьезной научной литературе можно найти сколько угодно подобных «доказательств» различных теорий — от гипотезы, гласящей, что злокачественное перерождение клеток запускается избытком сахара («проверенной» на дрожжах — организме, у которого нет и не может быть никаких злокачественных опухолей), до попыток связать разницу европейского и китайского менталитетов с различиями в технологии выращивания пшеницы и риса. Подчеркну: речь идет о серьезных, вполне респектабельных работах, а не о заведомых фальшивках (вроде «эффекта 25-го кадра») или «исследованиях», намеренно спланированных так, чтобы получить заранее заданный результат (как, например, опыты Жиля-Эрика Сера-лини, «доказывающие» вред ГМО).

281

То же самое относится к «отрицательным» утверждениям, гласящим, что чего-то не существует или что ни один объект определенного типа не обладает тем или иным качеством: они тоже могут быть опровергнуты единственным контрпримером.

282

Возможный сценарий эволюционного формирования оружия жука-бомбардира предложен несколько десятилетий назад (см. статью Марка Исаака «Жук-бомбардир и аргументы креационистов» — http://www.caesarion.ru/ warrax/w/warrax.net/75/beetle.html), тем не менее в сочинениях креационистов всех оттенков этот орган до сих пор почти обязательно приводится как пример феномена, якобы необъяснимого с эволюционной точки зрения. Никакие попытки оспорить предложенный эволюционный сценарий (или вообще какие-либо упоминания о нем) автору этих строк в подобных источниках не попадались. Трудно сказать, в какой мере это отражает собственное невежество авторов креационистских опусов, а в какой — их надежду на невежество читателей.

283

Это предположение принадлежит не какому-нибудь диванному теоретику или бойкому популяризатору, а Альфреду Уоллесу — «дублеру» Дарвина и одному из самых авторитетных натуралистов XIX века. Разумеется, оно было выдвинуто как альтернатива трактовке павлиньего хвоста как результата полового отбора. Само по себе, кстати, оно отнюдь не абсурдно (подобные способы защиты в мире животных известны, в том числе и у птиц — например, у южноамериканской солнечной цапли) и вполне могло бы быть проверено полевыми наблюдениями — но их, увы, никто не проводил.

284

Подобные произвольные адаптационистские трактовки встречаются и в наше время. Например, уже в 2019 году вышла статья группы американских экологов, обнаруживших, что шерсть американских летяг флюоресцирует — под действием ультрафиолетового излучения светится розовым светом. Этот эффект присущ всем трем видам американских летяг (и не обнаружен у других исследованных представителей беличьих) и сохраняется даже у музейных чучел, в том числе возрастом 130 лет. Эффект в самом деле интересный и безусловно заслуживает дальнейшего изучения. Однако характерно, что авторы открытия сразу же предполагают адаптивное значение этого признака, считая наиболее вероятными гипотезами «камуфляж» (!) и «брачные демонстрации». И даже не задаются вопросом, где сумеречно-ночной лесной зверек может попасть под поток ультрафиолета.

285

В современной морфологии принято иное, более убедительное объяснение нижнего рта у акул: это неизбежное следствие наличия рострума (рыла) — передней части головы, обладающей собственным скелетом. Такой «наконечник» участвует в создании гидродинамической подъемной силы, необходимой акуле, у которой нет плавательного пузыря, а тело тяжелее воды.

286

Не могу не заметить, что сегодня тот же метод широко применяется в такой многолюдной и быстро развивающейся области исследований, как эволюционная психология (см. главу «Поведение методом тыка»). Значительная (если не бóльшая) часть работ в этом направлении строится по характерной схеме: выделяется та или иная черта психики или форма поведения, свойственная представителям самых разных культур (например, любовь к цветам, неприязнь к паукам или склонность дарить и получать подарки), а дальше выдвигаются более или менее правдоподобные предположения о том, чем именно такое поведение должно было быть выгодно для наших предков на том или ином этапе антропогенеза. Понятно, что проверить эти предположения невозможно.

287

Много позже удалось доказать, что такой эффект в самом деле возможен. Так, например, знаменитые исследования, проведенные в 1950-х — 1960-х годах новосибирскими генетиками под руководством профессора Дмитрия Беляева на лисах-чернобурках, позволяют думать, что пегая окраска, вислоухость и закрученность хвоста у домашних собак — побочный эффект отбора на дружелюбное отношение к человеку и полисезонность размножения. Однако в конце XIX — начале XX века подобные предположения были чисто спекулятивными.

288

Сам Поппер, впрочем, утверждает, что вывод о тавтологичности тезиса «выживают наиболее приспособленные» принадлежит не ему — он почерпнул его из текстов биологов, в том числе таких выдающихся дарвинистов ХХ века, как Конрад Уоддингтон, Рональд Фишер, Джон Холдейн и Джордж Симпсон. Видимо, они имели в виду именно то, что в столь общей формулировке этот тезис превращается в тавтологию, для содержательного же его рассмотрения нужно всякий раз выяснять, в чем именно состоят преимущества одних наследственных вариантов перед другими.

289

Точности ради заметим, что, как и в случае отбора в природе, соревнование тут идет не по одному, а по нескольким параметрам: теория может побеждать конкурентов не тем, что она лучше объясняет факты, а тем, что она предлагает более внятную исследовательскую программу, что она больше соответствует «духу времени» или даже универсальным свойствам человеческого мышления, что она более наглядна и проста для понимания и т. д. Но эта тема требует отдельного разговора, не относящегося к предмету данной книги.

290

Интересно отметить, что именно эту статью Эллина один из наиболее известных американских креационистов Дуэйн Гиш приводил как пример чисто умозрительных построений эволюционистов, не опирающихся ни на какие факты, а само строение среднего уха рептилий и млекопитающих — как пример структур, между которыми не найдено и никогда не будет найдено никаких переходных форм.

291

Рибосомы эукариот несколько отличаются размером и строением от рибосом бактерий (а также митохондрий, у которых есть собственные рибосомы). Предполагается, что бактериальный тип рибосом (с которым и работали Боков и Штейнберг) является более древним.

292

Таким образом, 23S рибосомная РНК представляет собой самый настоящий рибозим — РНК, выполняющую функции фермента, реликт РНК-мира (см. главу 12).

293

Кстати, подтверждений этого положения тоже не так уж много — несмотря на все, что говорилось выше о достоверно известных случаях видообразования. Дело в том, что, наблюдая процесс видообразования в природе, очень трудно доказать, что превращение внутривидовых форм в самостоятельные виды происходит именно под действием естественного отбора, а не чего-либо другого (тем более что во многих случаях мы можем наблюдать только «мгновенные снимки» различных стадий видообразования). В лабораторных же экспериментах можно исключить все прочие факторы — но над такими работами всегда тяготеет вопрос, насколько получившиеся нескрещивающиеся формы могут считаться эквивалентом природных видов.

294

Несколько лет назад я написал небольшой текст, специально посвященный вопросу о фальсифицируемости отдельных положений дарвиновской модели эволюции (взятой в самом общем виде). Он представлял собой черновик или рабочие записи для себя и потому не предназначался к публикации. Тем не менее я послал этот текст некоторым заинтересованным лицам… и уже в ходе работы над этой книгой с изумлением обнаружил его (с указанием моего авторства) сразу на нескольких интернет-ресурсах. Справедливости ради следует сказать, что я не предупреждал своих корреспондентов о нежелательности публикации, так что претензий ни к кому не имею. Но тех, кто заинтересуется этим текстом, прошу учитывать, что это именно рабочий материал, предназначенный для специальной задачи (чем объясняется, например, рассмотрение основных положений дарвинизма в качестве «как бы независимых»), и что некоторые высказанные в нем второстепенные соображения сейчас уже просто устарели.

295

Подробный разбор с научной точки зрения этих и многих других популярных небылиц на тему происхождения человека можно найти в специально посвященной этому книге Александра Соколова «Мифы об эволюции человека». Ее автор — главный редактор портала «Антропогенез. ру» и в работе над книгой имел возможность использовать обширную переписку с читателями.

296

Свои соображения на сей счет автор опубликовал в виде статьи «Тучи креационизма» в журнале «Отечественные записки», № 1 (52) за 2013 год.

297

Один из моих собеседников даже утверждал, что названия современных групп вообще нельзя использовать, когда речь идет о вымерших существах. Интересно, это относится только к обезьянам, или вымерших существ нельзя называть также «млекопитающими», «птицами», «рыбами» и т. д. — ведь этими словами называются современные группы животных? А как в таком случае должны были поступать первооткрыватели знаменитой латимерии? Она принадлежит к группе кистеперых, которую считали вымершей еще в конце мезозоя. С открытием латимерии термин «кистеперые» автоматически стал названием современной группы — и теперь, по логике моего оппонента, его уже нельзя применять к тем, для кого его исходно придумали, — вымершим кистеперым!

298

Если, конечно, не предполагать, что нуклеотидно-белковая жизнь не только возникала на Земле многократно, но и всякий раз порождала один и тот же код (соответствие между последовательностью нуклеотидов и последовательностью аминокислот в белке), а из всего невообразимого множества белков (см. главы 12 и 17) всегда выбирала один и тот же базовый набор.

299

Известный биолог и популяризатор А. В. Марков на вопрос, правда ли, что человек произошел от обезьяны, отвечает фразой: «Нет, не произошел — как был обезьяной, так и остался!». Конечно, отчасти это намеренный эпатаж (поскольку подобный вопрос, как правило, задают люди предубежденные или «тролли»), но с научной точки зрения такой ответ безупречен.

300

В широком смысле термин «обезьяна» может означать любого представителя отряда приматов, однако лемура ни специалист-зоолог, ни далекий от зоологии человек «обезьяной», скорее всего, не назовет. Обычно «обезьянами» (или «настоящими обезьянами») называют высших приматов, отличающихся рядом характерных черт (обращенные вперед глаза, ногти вместо когтей и т. д.). В традиционной систематике их выделяли в отдельный подотряд, противопоставляя прочим приматам. Однако данные молекулярной систематики показывают, что долгопяты ближе к настоящим обезьянам, чем к лемурам. Таким образом, ныне слово «обезьяны» не имеет строгого научного смысла.

301

Это утверждение кажется противоречащим тому, что говорилось выше о размерах мозга австралопитеков и хабилисов (450 и 600 куб. см.). Напомним, однако, что эти величины — средние для каждой из этих форм. Внутри каждой из них этот признак довольно сильно варьировал, и самые «головастые» австралопитеки не уступали по размеру мозга тем хабилисам, у которых этот показатель был минимальным. Помимо всего прочего, это наглядно демонстрирует, что так называемая проблема «недостающего звена» к нашему времени совершенно утратила не только актуальность, но и смысл: граница между «еще обезьянами» и «уже людьми» сделалась совершенно неразличимой.

302

Такие ревизии систематического положения регулярно проводятся в самых разных группах, как ископаемых, так и современных. Так, примерно в те же годы, когда антропологи ликвидировали род Pithecanthropus, ботаники, занимающиеся семейством розоцветных, упразднили род Padus — Черемуха, — включив объединяемые им виды в большой род Prunus — Слива. Никто, однако, почему-то не рассказывает, что черемухи на самом деле не существует, что ни один серьезный ученый сегодня в нее не верит, а то, что раньше называлось «черемухой», — это-де лишь уродливые экземпляры сливы.

303

В 2006 году появились данные о том, что по крайней мере одна популяция неандертальцев в окрестностях Гибралтара существовала еще 24–28 тысяч лет назад. В то же время некоторые исследователи (в том числе обсуждаемые далее Л. Голованова и В. Дороничев) полагают, что неандертальцы исчезли уже 38–40 тысяч лет назад.

304

Правда, некоторые из них впоследствии все-таки вымерли, а другие оказались на грани вымирания. Но это произошло почему-то как раз тогда, когда подавляющее большинство проживавших рядом с ними людей давно перестало охотиться на них. Мирный, кроткий, почти не знающий вкуса мяса земледелец оказался для дикой природы — и особенно для крупных животных — куда опаснее кровожадного охотника. Но эта тема требует отдельного разговора.

305

Как показали раскопки в палестинских пещерах Схул и Кафзех, до 130 тысяч лет назад в них жили неандертальцы, затем (130–80 тысяч лет назад) — сапиенсы, позже (65–47 тысяч лет назад) — снова неандертальцы и наконец после этого — опять сапиенсы. Похоже, поначалу состязание видов шло с переменным успехом: сапиенсы то вторгались в Палестину, вытесняя оттуда неандертальцев, то снова отступали за Суэц.

306

Это порождало у первых поколений палеоантропологов иллюзию того, что более древний вид целиком трансформируется в более молодой, — что послужило основой для так называемой «стадиальной» теории антропогенеза.

307

В мае 2019-го в журнале Nature появилась статья большой международной группы палеоантропологов и палеогенетиков. Им удалось установить, что найденная еще в 1980 году в Тибете на высоте 3280 метров половина нижней челюсти возрастом около 160 тысяч лет принадлежала денисовцу. Таким образом гипотезу, что еще до прихода в Тибет сапиенсов в нем уже давно жили денисовцы, можно считать доказанной. А сам «человек из Денисовой пещеры», до сих пор известный только по своей ДНК, начал обретать плоть.

308

Интересно, понимают ли сами авторы подобных рассуждений, что тем самым они постулируют, что человек эволюционирует не по Дарвину, а по Ламарку?

309

Исходно под акселерацией понималось более быстрое развитие и раннее созревание детей, рожденных в ХХ веке (особенно во второй его половине), по сравнению с предыдущими эпохами. Однако достоверные данные о сроках наступления зрелости в прежние века отсутствуют, а вот о том, какого роста были наши предки, мы можем судить довольно уверенно.

310

Панмиксность — способность особей к свободному скрещиванию внутри популяции. Здесь речь идет о всё возрастающем количестве скрещиваний, выходящих за пределы более мелких популяций (национальных и государственных) и переходящих уже на уровень самой крупной человеческой популяции — населения Земли (прим. ред.).

311

Сегодня это направление часто называют также «поведенческой экологией» (behavioral ecology).

312

Справедливости ради следует сказать, что предложения вернуть человечество под действие естественного отбора в прошлом действительно высказывались многими, в том числе и самыми выдающимися учеными. После Второй мировой войны популярность таких идей сильно поубавилась, но все же их можно услышать и сегодня — причем не только от безответственных и самонадеянных дилетантов. «Необходимым условием жизнеспособности человечества является действие естественного отбора или адекватная его замена искусственным отбором», — пишет, например, петербургский физиолог Сергей Строев. Поразительно, что автор этих строк — не только профессиональный ученый, но и активист КПРФ — партии, которая (как принято считать) более других озабочена социальной защищенностью и социальным равенством.

313

Оборотной стороной этого, к сожалению, оказывается неизбежное снижение стандартов того уровня образования, который в данном обществе считается обязательным для всех. Но это уже другой вопрос, не имеющий отношения к теме данной книги.

314

По расчетам авторов исландского исследования (основанным на весьма приблизительных и произвольных оценках), снижение среднего IQ в результате отбора против «генов образования» должно составлять около 0,3 пунктаза десятилетие.

315

Достаточно сказать, что в специальных исследованиях не удалось выявить никакой (ни положительной, ни отрицательной) корреляции IQ с такими чертами личности, как творческие способности, критичность мышления и чувство юмора. Довольно странно считать «интегральным показателем интеллекта» величину, никак не отражающую эти качества.

316

В столь упрощенном виде это рассуждение не вполне корректно: данные об уменьшении объема мозга относятся к размеру мозга взрослых сапиенсов, в то время как для успешности родов важен размер мозга у новорожденных. Однако можно предположить, что уменьшение размера мозга у взрослых — лишь побочный эффект уменьшения его у плода. Впрочем, взрослым и самим полезно по возможности компактизировать и облегчить мозг: тяжелая голова на относительно тонкой и хрупкой шее — одно из самых слабых мест в «конструкции» человеческого организма с точки зрения устойчивости к механическим травмам.

317

Удивительно, но находятся вполне профессиональные ученые, которые и этот чисто физиологический эффект пытаются рассматривать как проявление эволюции человека на современном этапе.

Content

Борис Жуков
Дарвинизм в XXI веке

От автора

Вступление

Часть I. В переводе с викторианского

Глава 1. Дарвинизм на трех китах

Атомы наследственности

Ошибки, которые делают нас

Забытый кит

Отбор в натуре

Глава 2. Такая естественная синтетика

Не лезь в концепцию

«Наши недостатки — продолжение наших достоинств»

Глава 3. Конкурсы красоты как двигатель эволюции

Часть II. Соперники дарвинизма

Глава 4. Ламаркизм

Август Вейсман против векового опыта человечества

Эпигенетика и эпигонство, или Злоприобретенные признаки

«…Что любое движенье направо начинается с левой ноги»

И все-таки они наследуются. Но…

Навязчивая идея

Глава 5. Номогенез. Исповедимы ли пути эволюции?

Глава 6. Мутационизм. «Давно ли были мы врагами?..»

Глава 7. Нейтрализм. Последняя альтернатива

Глава 8. «Кто не верит в СТЭ — тот креационист!»

В поисках метадарвинизма

Глава 9. За пределами науки. Современный креационизм

Может ли дарвинист верить в бога, или Чарльз Дарвин в роли Перри Мейсона

Глава 10. Современный катастрофизм. Падения и совпадения

Глава 11. В ожидании объяснения

Часть III. Главная теория биологии

Глава 12. В начале было… что?

Интерлюдия или сюита? Или Легенда о Золотом веке

Глава 13. Развитие развития. Дарвинизм и эмбриология

Глава 14. Эволюция в плотной среде. Дарвинизм и экология

Глава 15. Микро и макро

Часть IV. Дарвинизм в широком контексте

Глава 16. Демон Дарвина на отхожих промыслах

Провал теории успеха

Поведение методом тыка

Условия отбора

Глава 17. Дарвинизм, вероятность и термодинамика

Откуда берутся новые гены?

Эволюция и энтропия

Глава 18. Прогрессивное броуновское движение

Три волшебных слова, или Великие в колыбели

Глава 19. «Этот безнравственный дарвинизм»

Глава 20. Парадоксы опровержимости, или Считать ли дарвинизм научной теорией?

Часть V. Эволюция и мы

Глава 21. Судьба человека

Человек произошел от обезьяны!

Краткий курс выхода в люди

Сапиенс, где брат твой неандерталец?

Глава 22. Стоп-кадр эволюции

Грядущий головастик и другие химеры

Дурак — венец творения?

Заключение

Слова благодарности

Рекомендуемая литература

Примечания