Джон Гриббин, Мэри Гриббин

Происхождение эволюции. Идея естественного отбора до и после Дарвина

Переводчик Ирина Евстигнеева

Научный редактор Яна Шурупова, канд. биол. наук

Редактор Артём Сергеев

Издатель П. Подкосов

Руководитель проекта А. Тарасова

Ассистент редакции М. Короченская

Корректоры Е. Воеводина, Е. Рудницкая

Компьютерная верстка А. Ларионов

Художественное оформление и макет Ю. Буга

Иллюстрация на обложке Shutterstock.com

© John Gribbin and Mary Gribbin, 2020

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2022

* * *

Об эволюции в двух словах

Процесс эволюции путем естественного отбора требует, чтобы живые существа воспроизводились, создавая себе подобных, но так, чтобы это копирование не было идеально точным, а порождало некоторое разнообразие в следующем поколении. Если среди этого разнообразия появляются отпрыски, которые по какой-то причине оказались успешнее остальных в деле выживания и воспроизводства, то признаки, обеспечившие их успешность, передаются следующим поколениям — иначе говоря, проходят отбор.

Но пройти естественный отбор можно, только прожив достаточно долго, чтобы оставить потомство, и чем дольше вы живете и чем успешнее размножаетесь, тем лучше для вас. Иногда теорию Дарвина формулируют в виде короткого афоризма: у мертвого животного меньше шансов размножиться, чем у живого. Или, если угодно: живите долго и процветайте!

Предисловие. Долой миф о Дарвине!

Перенесемся в загородный дом в графстве Кент. За столом сидит человек, который последние 20 лет собирал доказательства для подтверждения своей революционной теории о происхождении жизни. О его работе знают только несколько близких друзей, и он пока не готов объявить о ней всему миру. Слуга приносит почту. Внимание человека привлекает одно письмо. Оно надежно запечатано, но вид у него потрепанный. Письмо явно проделало длинный путь. Человек берет нож для бумаги, вскрывает пакет и начинает читать. Словно в забытьи, он роняет нож на стол; его голова кружится, сердце бешено бьется. Его опередили. Некому неизвестному собирателю ботанических образцов на другом конце света каким-то образом пришла в голову та же самая великолепная идея. Нашему герою не остается ничего, кроме как отказаться от своего первенства и смириться с второстепенной ролью на задворках истории. Надо было уже давно опубликовать свою теорию!

Так, согласно распространенному мифу, Чарльз Дарвин узнал, что Альфред Рассел Уоллес самостоятельно разработал теорию эволюции путем естественного отбора. Но это не совсем так. Этот миф гласит, что Дарвин был гением-одиночкой, который десятилетиями ломал голову над происхождением видов в уединении посреди сельской глуши, пока на него не снизошло озарение и он не обнаружил то, что до него не смог или не осмелился заметить никто, — процесс эволюции видов. На самом деле к 1859 г., когда была опубликована великая книга Дарвина, сам феномен эволюции уже был широко признанным фактом, который серьезно обсуждался в научных кругах на протяжении десятилетий. Особым вкладом Дарвина стало объяснение механизма эволюции — процесса естественного отбора, в ходе которого более приспособленные особи процветают и производят потомство, а менее приспособленные испытывают трудности и оставляют меньше потомства. Но даже это его открытие не было уникальным. Другой натуралист — Альфред Рассел Уоллес — самостоятельно пришел к тем же выводам, и, прочитав его письмо, Дарвин был вынужден обнародовать свою теорию раньше, чем собирался. Это, пожалуй, все, что доподлинно известно. Популярность этого мифа наглядно демонстрирует текст, написанный уважаемым историком науки из Кембриджского университета не далее как в 2009 г.:

Получив письмо от неизвестного коллекционера из Малайзии, Дарвин осознал, что другие люди тоже размышляли о подобной теории. При поддержке своих единомышленников он обезвредил этого потенциального конкурента, поспешив опубликовать книгу «Происхождение видов»{1}.

Но Уоллес был не каким-то неизвестным коллекционером, а настоящим натуралистом. Он собирал коллекции и продавал их, чтобы финансировать свои исследовательские экспедиции, так как, в отличие от Дарвина, ему не посчастливилось унаследовать приличное состояние. Он вел постоянную переписку с Дарвином и публиковал научные статьи о «проблеме видов», а одна из статей, появившаяся в печати в 1855 г., побудила Дарвина написать Уоллесу в письме: «Я отчетливо вижу, что мы с вами размышляли во многом схоже». Когда Дарвин осознал степень схожести их с Уоллесом выводов, его первым порывом было не обезвредить конкурента, а позволить Уоллесу опубликовать свой труд и присвоить все лавры себе. Как мы узнаем из главы 6, идея представить миру теорию естественного отбора в совместной научной статье за подписью обоих ученых, чтобы поделить почести поровну, принадлежала не Дарвину, а его друзьям.

К 1859 г. идея эволюции путем естественного отбора витала в воздухе, и если бы эту теорию не выдвинули Дарвин и Уоллес, то ее очень скоро развил бы кто-нибудь другой, возможно друг Уоллеса Генри Бейтс, о котором мы тоже упомянем. Но как все вышло именно так и почему вся слава в итоге досталась Дарвину, а не Уоллесу? Этому и посвящена наша книга.

Введение

Эволюция — это факт. Ее можно наблюдать в природе (самый известный пример — вьюрки c Галапагосских островов, которых изучал Чарльз Дарвин), в палеонтологической летописи, где отражается история развития жизни на Земле, и в том, как «супербактерии» приобретают устойчивость к антибиотикам. Для объяснения этого факта выдвигаются теории, подобно тому как Исаак Ньютон и Альберт Эйнштейн выдвинули теории гравитации, чтобы объяснить, почему предметы падают вниз, а планеты удерживаются на околосолнечной орбите. Лучшее объяснение гравитации на сегодняшний день — это общая теория относительности Эйнштейна, в том смысле что она хорошо объясняет наблюдаемые факты, хотя в большинстве случаев нам вполне достаточно теории Ньютона. Лучшая теория эволюции на сегодняшний день, в том смысле что она хорошо объясняет наблюдаемые факты, — это теория естественного отбора, хотя она вполне может оказаться не окончательным объяснением эволюции, так же как теория Ньютона не была окончательным объяснением феномена гравитации. Но яблоки не перестали падать с деревьев, когда Эйнштейн усовершенствовал теорию Ньютона, а живые существа не перестанут эволюционировать, когда кто-то усовершенствует теорию Дарвина (что — внимание, спойлер! — уже произошло). Таким образом, эта книга на самом деле посвящена не происхождению эволюции, но истории наших представлений об эволюции, однако подобное название книги не было бы настолько броским.

Как вы уже поняли, теория эволюции путем естественного отбора не родилась в полностью сформированном виде в голове Чарльза Дарвина. Идея эволюции в разных обличьях существовала еще со времен Древней Греции, и даже идею естественного отбора — ключ к дарвиновской теории, пусть смутно, как будто сквозь тусклое стекло, но все же смогли разглядеть некоторые его предшественники и современники, пока Альфред Рассел Уоллес не увидел ее так же ясно, как сам Дарвин. Более того, процесс построения теорий об эволюции не прекратился и после появления того, что Дэниел Деннет назвал «опасной идеей Дарвина». Нашей задачей было рассмотреть эту идею в надлежащем контексте и продемонстрировать, в чем она основывалась на более ранних представлениях и как в XX в. она развивалась за счет понимания генетических и биохимических основ эволюции, превратившись в «синтетическую теорию эволюции», а потом и в еще более недавние теории. Но это ни в коей мере не умаляет достижений самого Дарвина, который сумел понять, как эволюция работает на уровне отдельных особей и целых видов. Истинность этой идеи стала очевидна сразу, как только ее сформулировали. Впервые ознакомившись с этой теорией, «бульдог Дарвина» Томас Генри Гексли признал: «Насколько же глупо было не додуматься до этого!» Как говорится в поговорке, «задним умом всякий силен», но, чтобы додуматься до этого одним из первых, требовалась недюжинная прозорливость. Еще одной важной заслугой Дарвина, в отличие, например, от Уоллеса, было то, что он представил общественности эту теорию в виде книги, написанной доступным языком, понятным простым смертным. Он заслуживает доставшегося ему признания в качестве основного автора идеи естественного отбора, но его вклад, как мы надеемся показать в этой книге, являлся лишь одним звеном в берущей начало еще в античности цепочке идей, новые звенья которой продолжают коваться по сей день. Рассказанная тут история является неполной в том смысле, что мы не пытались описать работы всех, кто задумывался об эволюции, но, сделав акцент на основных действующих лицах, мы надеемся дать вам общее представление о том, как эта история развивалась до и после Дарвина.

Джон Гриббин, Мэри Гриббин

Апрель 2019 г.

Часть 1. Древние времена

Глава 1. Сквозь тусклое стекло

В Европе XIX в. идея эволюции являлась революционной, потому что она опровергла традиционное христианское представление о неизменном мире, в котором все, включая все формы жизни, создано богом. Эта традиция на самом деле зародилась еще до христианства. В Древней Греции философ Платон, его ученик Аристотель и стоики учили, что формы всех живых существ были определены богами. Философия Платона основывалась на понятии «идея». Он утверждал, что идея является совершенной сущностью вещи. Например, существует идеальный, совершенный треугольник, и любой нарисованный нами треугольник является лишь его несовершенным отображением. Точно так же любое растение или животное обладает данной богом идеальной сутью. Существует идеальная лошадь, совершенный представитель своего вида, которая содержит в себе всю совокупность характеристик «лошадиности», но любая лошадь на Земле является только несовершенной материализацией этой идеи, и поэтому все лошади отличаются друг от друга. Но лошадь никогда не сможет стать, скажем, зеброй, а треугольник — квадратом.

Аристотель (384–322 до н. э.) развил эту идею и оказал особенно заметное влияние на последующие поколения христианских мыслителей, потому что значительная часть его сочинений сохранилась. Именно Аристотель подал им идею «великой цепи бытия», или «лестницы существ», на которой все типы живого на Земле расположены в порядке возрастания их сложности (разумеется, с людьми на ее вершине). Он утверждал, что свойства живых существ указывают на то, что у них есть «окончательное предназначение», то есть каждая разновидность была создана с определенной целью. Примечательно, что Аристотель взял на себя труд опровергнуть идеи своего предшественника Эмпедокла (ок. 490–430 до н. э.), который утверждал, что формы живых существ могли возникнуть случайно. Если Эмпедокл удостоился такого упоминания, скорее всего, его идеи были достаточно популярны среди современников. Это не было теорией эволюции, но в некотором смысле тут присутствовала идея естественного отбора. Аристотель описал суть этого процесса, но только чтобы продемонстрировать его абсурдность. Указав на то, что передние зубы острые и приспособлены для откусывания пищи, а коренные зубы широкие и приспособлены для ее перемалывания, он писал, что, «можно сказать», так получилось не вследствие замысла, а потому, что

…совпало [случайно]… Так же и относительно прочих частей, в которых, по-видимому, наличествует «ради чего». Где все [части] сошлись так, как если бы это произошло ради определенной цели, то эти сами собой выгодно составившиеся [существа] сохранились, те же, у которых получилось иначе, погибли и погибают, как… говорит Эмпедокл[1]{2}.

Аристотель заявляет, что это «невозможно» — такие вещи не «образуются случайно или самопроизвольно». Но что он отвергает здесь на самом деле, так это идею, что острые передние и широкие коренные зубы могли появиться внезапно, наряду с другими различными типами зубов, и что только самые «удачные» из них сохранились. Чего не могли понять в древности, так это постепенности эволюции: как небольшие изменения накапливаются на протяжении многих поколений. Это подчеркивает и более детальный анализ учения Эмпедокла.

Идеи Эмпедокла дошли до нас только в сохранившихся фрагментах его сочинений и в упоминаниях о его работах у других авторов. Эти фрагменты в 1908 г. собрал, перевел и издал Уильям Леонард, и они позволяют нам взглянуть на представления Эмпедокла об изначальном происхождении жизни, когда в гротескных комбинациях случайным образом соединились головы, тела, глаза и конечности:

Выросло много голов, затылка лишенных и шеи,

Голые руки блуждали, в плечах не имея приюта,

Очи скитались по свету, одни, безо лбов сиротея.

<…>

одночленные части блуждали

<…>

Стали тогда и они как попало сходиться друг с другом;

Множество также других прирождалося к ним беспрерывно.

<…>

с ногами без сил и с руками без счету

<…>

Множество стало рождаться двуликих существ и двугрудых,

Твари бычачьей породы являлись с лицом человека,

Люди с бычачьими лбами, создания смешанных полов[2].

Но выжили и дали потомство только те формы, которые были наиболее приспособлены для жизни. Хотя, согласно этому сценарию, все это происходило в очень давние времена, тут есть намек на то, что Эмпедокл полагал, что эволюция в некотором виде может продолжаться и в настоящем, так как живые существа пока несовершенны.

Более ранний греческий философ, Анаксимандр (ок. 610–546 до н. э.), считается одним из первых сторонников научного подхода к изучению природы, поскольку он пытался объяснить различные аспекты мира, предполагая, что природой управляют определенные законы. Как и в случае Эмпедокла, до нас дошли лишь очень небольшие фрагменты его сочинений, но об одной особенно значимой его идее нам известно из работ более поздних авторов. Анаксимандр указал, что, поскольку у людей продолжительное детство и в этот период они беспомощны, первые люди не могли появиться на свет беззащитными младенцами. Его решение этой загадки заключалось в том, что до людей в первобытном океане возникли рыбы, а затем внутри рыбоподобных существ каким-то образом зародились люди, как в некой плавающей капсуле, в которой они развивались до тех пор, пока не достигали зрелости, а затем выбирались из капсулы уже взрослыми, способными позаботиться о себе людьми, как бабочки из кокона. Здесь уже присутствует нечто большее, чем просто намек на то, что первые люди появились не полностью сформированными.

Эпикур (341–270 до н. э.) скорее склонялся к версии Эмпедокла, согласно которой первобытный мир населяли чудовища. Он был материалистом и отрицал участие богов. По его мнению, первые живые существа возникли из комбинаций атомов и самые жизнеспособные из них выжили, а остальные нет. Его философию популяризировал и развил римский автор Лукреций (ок. 99–55 до н. э.), который в поэме «О природе вещей» (De rerum natura) суммировал подобные идеи своих греческих предшественников.

Лукреций был атомистом и считал, что мир представляет собой лишь временную структуру из фундаментальных частиц (как мы назвали бы их сегодня). Это был один из его аргументов против существования благонамеренного творца, поскольку такой творец, как он считал, обязательно позаботился бы о том, чтобы его творение существовало вечно. (Стоить заметить, что Платон использовал обратный аргумент, утверждая, что мир был сотворен благонамеренным богом и поэтому должен быть вечным.) Лукреций интересовался, почему мир настолько враждебен по отношению к людям, если он был создан благонамеренным творцом, который устроил все ради нашего блага. Он также рассматривал вопрос о зарождении жизни на Земле. Он считал, что молодая Земля была настолько плодородной, что формы жизни внезапно появились из почвы, обладая всевозможными типами случайного строения. Большинство из них погибли, потому что были неспособны добывать пищу или размножаться, но некоторые выжили, так как обладали силой или ловкостью или были полезными для человека (это свидетельствует о том, что даже Лукреций считал людей особым случаем). Но он также подчеркивал, что выжившие существа должны были обладать способностью размножаться. Здесь явно присутствуют элементы современной идеи эволюции путем естественного отбора. Необходимо разнообразие, на которое может воздействовать отбор, и особи должны уметь успешно размножаться. Но у Лукреция нет и предположения, что в процессе воспроизводства может возникать разнообразие, на которое мог бы воздействовать естественный отбор. И процесс отбора опять же рассматривается как то, что произошло в древние времена и давно прекратилось. У античных мыслителей не было теории эволюции в ее современном виде, но у некоторых из них встречаются как минимум зачатки понимания того, почему разные формы жизни кажутся как бы специально созданными для выполнения своих функций среди множества форм жизни на Земле.

Представления, которые мы можем считать предшественниками эволюционных идей, обсуждались и в других культурах. В Китае Чжуан-цзы (ок. 369–286 до н. э.), один из основателей даосской философии, упоминал о биологических изменениях. В даосизме отвергается существование неизменных биологических видов, говорится о «постоянной трансформации» и практически предложен образ «борьбы за выживание». Этот образ впоследствии независимо повлиял на ход рассуждений как Дарвина, так и Уоллеса. В биологическом мире каждый вид является добычей для другого. Даже животные, находящиеся на вершине пищевой цепочки, например львы, становятся «добычей» болезней. Даосы объясняют такое отсутствие гармонии тем, что если бы существовал вид, на который никто не охотится, то он бы бесконтрольно размножился, истощил бы все доступные ресурсы и обрек бы себя на вымирание. Схожая мысль, но изложенная уже не философом-даосом, а английским священнослужителем, ученым и экономистом XVIII в. Томасом Мальтусом, повлияет на мировоззрение Дарвина и Уоллеса.

Исламские ученые, более близкие нам как в историческом, так и в географическом плане, задумывались о соотношении между одушевленным и неодушевленным мирами, взаимодействии различных форм жизни друг с другом и связи между людьми и животными. В первой половине IX в. труды Аристотеля перевели на арабский язык, а в X в. по поводу того, что сегодня мы называем наукой, разгорелись жаркие споры среди ученых Испании, которая тогда была частью исламского мира. В IX в. аль-Джахиз (776–868) писал в своей «Книге о животных» («Китаб аль-Хаяван»):

Словом, все животные не могут существовать без пищи, и хищное животное тоже является добычей для кого-то еще. Каждое слабое животное пожирает тех, кто слабее его. Сильных животных пожирают те животные, которые сильнее их. В этом плане люди не отличаются от животных в отношении друг к другу, хотя они и не доходят до тех же крайностей. В общем, Бог назначил некоторым людям быть причиной жизни для других и, соответственно, Он постановил последним быть причиной смерти для первых{3}.

Некоторые из этих ученых начинали догадываться, что Земля и жизнь на ней существуют уже на протяжении очень долгого времени. Персидский мыслитель Ибн Сина (Авиценна, ок. 980–1037) писал:

Горы могут возникать по двум причинам. Они образуются либо вследствие поднятия земной коры, которое может происходить при мощном землетрясении, либо вследствие действия воды, которая, прокладывая себе новые пути, размывает долины, при этом слои породы бывают разных видов: одни мягкие, другие твердые. Ветра и воды разрушают первые, но вторые остаются нетронутыми. Большинство возвышенностей на Земле имеют второе происхождение. Чтобы свершились все подобные изменения, требуется очень долгое время, в течение которого сами горы могут немного уменьшаться в размерах{4}.

В XIII в. персидский ученый Насреддин Туси (1201–1274) размышлял о способе приспособления организмов к окружающей среде, используя выражения, которые некоторые трактовали как изложение теории эволюции; однако это скорее является принятием желаемого за действительное. В своей книге «Насирова этика» («Ахлаги Насири») Туси затронул множество биологических тем и описал свой вариант «лестницы жизни». Его рассуждения относительно происхождении жизни перекликаются с выводами Лукреция: история началась с хаоса, после которого все упорядочилось и возникла жизнь, причем некоторые формы жизни преуспели, а другие нет. Вот отрывок, который будоражит людей, ищущих ранние признаки эволюционного мышления:

Организмы, способные быстрее обретать новые свойства, более разнообразны. Вследствие этого они получают преимущества перед другими существами… Тела изменяются в результате внутренних и внешних воздействий.

При этом совсем непонятно, имеет ли Туси в виду то, что эти изменения происходят при смене поколений, или то, что каждая живая особь изменяет свое тело в ответ на вызовы окружающей среды, — эту идею, которая сегодня называется «ламаркизм», мы рассмотрим в главе 4.

Такая же неопределенность присутствует в текстах других исламских мыслителей. В 1377 г. в трактате «Введение» («Мукаддима») Ибн Хальдун (1332–1406) писал:

Животный мир затем расширился, и видам его не было числа, и постепенный процесс творения наконец привел к появлению человека, который мог думать и размышлять. Высшая стадия человека была достигнута из мира обезьян, в которых есть сметливость и способность к пониманию, но которые не достигли стадии настоящего мышления и разумности. Отсюда начинается первая ступень человека. Это все, что нам позволяют видеть наши [физические] наблюдения.

Неясно, говорил ли Ибн Хальдун о том, что человек развился из обезьяны, или просто помещал эти виды на «лестницу творения», но он также упоминает «превращение некоторых существующих вещей в другие».

Этого достаточно, чтобы продемонстрировать, что задолго до Дарвина и далеко за пределами Западной Европы были люди, которые серьезно задумывались о месте человека в природе и о взаимосвязи живых существ друг с другом. Однако дело в том, что в современном виде наше понимание эволюции формировалось в христианском обществе Западной Европы, где сложившаяся религиозная среда определенно не способствовала развитию этого понимания. Но даже в контексте христианской традиции все могло бы сложиться иначе, если бы Церковь уделила больше внимания идеям некоторых ранних христианских мыслителей.

Многие деятели раннего христианства осознавали, что библейское описание сотворения мира в Книге Бытия не следует понимать буквально и что жизнь на Земле должна была каким-то образом развиться из более примитивных форм, пусть даже под руководством бога. Одним из наиболее значимых раннехристианских философов-богословов был Ориген Александрийский (ок. 184–253), который написал огромное количество трудов. В некоторых из них он защищал идею, что библейский сюжет следует считать аллегорией, а не буквальным описанием сотворения мира. За свои воззрения (не только за эту идею) на Александрийском соборе 400 г. Ориген был объявлен еретиком, а в 543 г. император Юстиниан I вновь осудил его и приказал сжечь все его сочинения. Как и в случае опровержения Аристотелем концепции Эмпедокла, тот факт, что Юстиниан счел необходимым предпринять этот шаг спустя почти 300 лет после смерти Оригена, свидетельствует о том, насколько сильным было влияние его идей.

К тому времени, когда Юстиниан задним числом подверг цензуре сочинения Оригена, свой вклад в спор о Книге Бытия внес епископ Аврелий Августин Иппонийский (Блаженный Августин, 354–430). Августин тоже был плодовитым писателем, и его взгляды на разные вопросы со временем менялись, но одной из ключевых его идей являлось то, что если буквальное толкование Библии противоречит логике и разуму (а он считал, что способность рассуждать была дарована людям самим богом, что придавало еще большую значимость этому утверждению), то библейский сюжет следует считать метафорой или аллегорией. Он утверждал, что библейские истории были написаны таким простым языком, чтобы их поняли люди, жившие во время написания Книги Бытия. Эта идея высказана им в пятой книге его грандиозного труда «О Книге Бытия буквально» (De Genesi ad Litteram). Августин пишет, что Книгу Бытия следует толковать так, что животные и растения возникают из воды и земли и «развиваются со временем… каждое в соответствии со своей природой». Он проводит сравнение с тем, как дерево вырастает из семени, пробиваясь из-под земли и превращаясь во взрослое растение. Но он сравнивает это не с развитием, скажем, животного из эмбриона, но с развитием вида из более простого источника. Бог создал потенциальную возможность для живых существ, которые, как им положено, возникли «с течением времени в разные дни, согласно их разновидностям». Это изменения, но не настоящая эволюция, поскольку все было заранее запланировано богом. «В соответствии с теми видами существ, которых Он создал первыми, Бог создает много новых тварей, которых Он не создал тогда… Бог разворачивает поколения, которые Он заложил в творение, когда Он впервые начал его». Развивая аналогию с семенем, Августин пишет:

В [семени] незримо присутствует все, что разовьется в дерево. И таким же образом мы должны представлять себе [происхождение] мира… Это относится не только к Солнцу, Луне и звездам… но также к существам, которых породили вода и земля в их возможности и предназначении, прежде чем они появились с течением времени.

«Растения, птицы и животные несовершенны», замечает Августин, «а созданы в состоянии возможности».

В другом своем труде, «О Книге Бытия» (De Genesi), он пишет: «Полагать, что Бог создал человека из праха телесными руками, очень наивно… Бог не создал человека руками, как и не дышал на него горлом и губами». Несмотря на то что его теология стала одной из основ учения христианской церкви, эти идеи Августина были проигнорированы ради продвижения среди необразованных масс простого библейского сюжета. А что, если бы все пошло иначе? Во второй половине XIX в., уже после публикации книги «Происхождение видов», Генри Осборн поучаствовал в спорах вокруг нее и писал в своем труде «От греков до Дарвина»:

Если бы воззрения Августина остались учением Церкви, то окончательное принятие эволюции произошло бы раньше, чем это случилось, определенно уже в XVIII, а не в XIX веке, и не возникло бы неистовых споров по поводу этой истины Природы… Как бы четко в Книге Бытия ни говорилось о прямом и одномоментном сотворении животных и растений, Августин представляет это в свете учения Аристотеля о первичной причинности и последовательном развитии от несовершенного к совершенному. Этот влиятельнейший учитель церкви тем самым завещал своим последователям взгляды, которые очень схожи с прогрессивными взглядами тех современных богословов, которые приняли теорию эволюции.

Достаточно ли прогрессивными были взгляды этих богословов XIX в., если те рассматривали эволюцию всего лишь с точки зрения учения Аристотеля о первичной причинности и последовательном развитии от несовершенного к совершенному, — уже другой вопрос.

Идеи Аристотеля укоренились в католической церкви к началу XII в., когда ученые-богословы получили доступ к переведенным на латынь исламским источникам, которые, в свою очередь, являлись переводами древнегреческих текстов. Самым влиятельным из этих ученых был еще один святой, Фома Аквинский (1225–1274). Хотя он не соглашался с Августином, что сотворение мира за семь дней следует воспринимать как метафору, и считал буквальной истиной то, что бог создал мир за шесть дней и отдыхал на седьмой, он, судя по всему, соглашался с большинством утверждений Августина, толкуя сюжет Книги Бытия так, что бог перестал создавать новых тварей на седьмой день, в том смысле что все появившиеся позже существа не были первоначальными, потому что у них были предки того же «подобия» — или вида в нашем современном понимании:

Все вещи, которые были созданы с течением времени посредством божественного провидения в творении, управляемом Богом, были созданы в первичном состоянии в соответствии с определенными начальными образцами, как говорит Августин… в тот день, когда Бог сотворил Небо и Землю, Он также сотворил всякое полевое растение, но не в действительности, а таким, каким оно является перед тем, как оно произросло из земли, а именно в возможности.

Это допускает определенное развитие жизни на Земле с течением времени и даже некое совершенствование отдельных видов в их стремлении к аристотелевскому совершенству. Но самое важное, что здесь категорически отвергается идея возникновение новых видов с момента сотворения мира.

Любопытно, что, хотя Фома утверждал, что бог непосредственно создал все человеческие души, ему было нетрудно примирить это с идеей, что люди подчиняются тем же нормам поведения, что и другие животные. Мэтт Россано из Университета Юго-Восточной Луизианы указал на сходство между некоторыми положениями учения Фомы и идеями современной эволюционной психологии (ранее известной как социобиология). В своем труде «Сумма против язычников» (Summa Contra Gentiles) Фома пишет:

Мы наблюдаем, что у тех животных, к примеру собак, у коих самка сама способна вырастить потомство, самец и самка не остаются вместе после совершения полового акта. Но у всех животных, у коих самка не может вырастить потомство сама, самец и самка живут вместе после полового акта столько, сколько потребуется для выращивания и воспитания потомства. Это свойственно птицам, чьи птенцы неспособны добывать себе пропитание сразу после вылупливания… Посему, как и у всех животных, чей самец остается рядом с самкой до тех пор, пока участие отца необходимо для взращивания потомства, для мужчины естественно быть привязанным к обществу одной постоянной женщины в течение длительного, а не краткого времени.

Фома также понимал важность того, что сегодня мы называем «определенностью отцовства», — уверенности самца в том, что именно его гены переданы следующему поколению:

Каждое животное желает свободно получать удовольствие от сексуального союза так же, как и от еды, чему препятствует наличие либо нескольких самцов на одну самку, либо наоборот… Но у мужчин к этому особое отношение, поскольку мужчина естественно желает быть уверенным в своем потомстве… Причина, по которой жене не разрешается иметь более одного мужа единовременно, в том, что в противном случае отцовство было бы неопределенным.

Фома, однако, не задается вопросом, почему отцовство так важно для мужчины, если все предопределено богом. Он считает, что это естественное желание, но тут есть намек — больше чем намек — на основополагающую особенность современной теории эволюции, которая пытается ответить, почему возникли такие «естественные» модели поведения. Теория эволюции объясняет это стремлением каждого отдельного животного максимально повысить шансы на передачу копий своих генов следующему поколению, ведь такое копирование является важнейшим фактором эволюции путем естественного отбора. «Естественное» поведение кажется нам естественным только потому, что оно является успешным с точки зрения эволюции. Ничего не зная о генах, Фома явно распознал причины такого поведения в животном мире, а также понял, что в этом отношении между поведением людей и животных нет никакой разницы. Трудно не прийти к выводу, что, если бы такому проницательному и умному человеку, как Фома, представили доказательства, доступные шесть веков спустя Чарльзу Дарвину, он бы принял идею эволюции путем естественного отбора (или додумался бы до нее сам), даже если бы по-прежнему считал, что бог является создателем человеческих душ. К сожалению, на протяжении этих шести веков большинство людей, определявших учение Церкви, были не такими проницательными и умными, как Фома, и официальная точка зрения сводилась к тому, что окружающий нас мир постоянен, неизменен и создан богом. В том, что касалось жизни, все придерживались образа цепи или лестницы. Все виды имели свое определенное место в качестве звена цепи или ступени лестницы, которая шла от самого бога вниз, к ангелам, людям (по большей части смертным, но с сотворенной из духа душой), животным, растениям и минералам. Этот образ имел огромное влияние на правящие классы следующих после Фомы столетий, поскольку он позволял утверждать, что и в обществе место каждого человека как звена великой цепи бытия предопределено богом. Неважно, был ли ты аристократом или крестьянином, королем или нищим, ты должен был просто принять свою участь, потому что так распорядился бог. Греховным считалось не только опускаться и вести себя как животное, но и в равной мере иметь претензии, не соответствующие твоему положению в обществе, и думать или действовать так, как если бы ты был ровней представителям более привилегированного класса. Поэтому элиты были кровно заинтересованы в поддержке этой идеи.

В этой христианизированной версии мира Платона и Аристотеля ни один вид не мог переместиться с одного места в цепи на другое, потому что свободных звеньев не было и каждое звено или каждая ступень лестницы были заняты определенным видом, причем виды на соседних ступенях были очень похожи друг на друга. Эта идея оставалась основным положением биологической мысли вплоть до XVIII в. Как нигде лучше влияние этих представлений отражено в строках Александра Поупа из поэмы «Опыт о человеке» (An Essay on Man), опубликованной в 1733 г.:

О, цепь существ! Бог — первое звено,

Над нами духи, ниже нас полно

Птиц, рыб, скотов и тех, кто мельче блох,

Тех, кто незрим; начало цепи — Бог,

Конец — ничто; нас к высшему влечет,

А низших к нам, вот правильный расчет.

Одну ступень творения разрушь —

И все падет, вплоть до бессмертных душ;

Хоть пятое, хоть сотое звено

Изъяв, ты цепь разрушишь все равно[3].

Но к тому времени идею биологической эволюции и изменения видов уже вполне четко отстаивал один из величайших гениев XVII в., ключевой деятель научной революции, которая началась в середине предыдущего столетия.

Глава 2. Мнимый рассвет

Пробуждение Западной Европы, известное как Ренессанс, было связано с крахом Восточной Римской империи (Византии) в XV в. и проникновением в Италию и дальше на запад грекоязычных ученых, которые привезли с собой идеи и сочинения, давшие толчок возрождению цивилизации. Свою роль тут сыграли и другие факторы, не в последнюю очередь — разработанная в том же веке Иоганном Гутенбергом технология печати наборными литерами, но каковы бы ни были причины, к началу XVI в. Ренессанс в Европе шел полным ходом.

На старте этого интеллектуального расцвета работы античных мыслителей признавались наилучшим описанием миров живого и неживого; считалось, что древние греки, такие как Аристотель, интеллектуально превосходили своих преемников XVI в., которые всего лишь заново открывали то, что уже было известно. Но вскоре все изменилось. Датой начала научного Ренессанса можно считать 1543 г., когда Николай Коперник опубликовал свой революционный труд «О вращении небесных сфер» (De revolutionibus orbium coelestium), в котором говорилось, что Земля вращается вокруг Солнца, а Андреас Везалий — не менее важный (но менее известный) трактат «О строении человеческого тела» (De humani corporis fabrica), где было представлено первое точное описание человеческого тела по данным препарирования трупов. Людям с незашоренным взглядом отныне было ясно, что Земля — это просто планета, а человек всего лишь животное. Увы, но на протяжении еще нескольких веков воззрения большинства на место человека в природе оставались консервативными. Однако начало было уже положено.

Первые шаги к пониманию того, что эволюция действительно существует, были сделаны благодаря исследованию окаменелостей — ископаемых остатков некогда живых существ, сохранившихся в древних породах. Но это простое утверждение требует расшифровки. Во-первых, людям нужно было осознать, что окаменелости — это остатки живых существ; во-вторых, что породы являются древними. В начале XVII в. ни то ни другое еще не было общепризнанным фактом. Разумеется, к тому времени многие уже знали о существовании окаменелостей. Среди мыслителей, которые ломали голову над их происхождением, был и Леонардо да Винчи (1452–1519). Одной из главных сбивавших с толку загадок было наличие отпечатков, похожих на морские раковины, на камнях, найденных на высокогорьях, вдали от океанов. Во времена Леонардо считалось, что эти отпечатки, часто похожие на разных живых существ, а не только на раковины, были всего лишь узорами, которые сформировались во время образования самих пород, или что они, возможно, продолжают формироваться до сих пор в результате некоего таинственного влияния звезд или Луны. Леонардо отвергал это объяснение. Он не знал, как возникли окаменелости, но был уверен, что их происхождение не было сверхъестественным. В начале XVI в. он отмечал в своей записной книжке:

Мнение о том, что эти раковины были созданы и продолжают непрерывно создаваться в местах, подобных этим, силами местной природы или силой небес… не может возникнуть в мозге, обладающем хоть сколь-нибудь заметной способностью к рассуждению.

Полтора века спустя мозг, в избытке наделенный способностью к рассуждению, разрешил эту головоломку.

Роберта Гука иногда называли «лондонским Леонардо». Как и Леонардо, он был эрудитом: внес значительный вклад в развитие астрономии и микроскопии, вместе с архитектором Кристофером Реном занимался восстановлением Лондона после Великого пожара 1666 г. (многие «церкви Рена» — его работа) и был первым популяризатором науки, чью книгу «Микрография» (Micrographia) Сэмюэл Пипс назвал «самой изощренной книгой, какую ему довелось прочитать в жизни». Но мы сосредоточимся на работах Гука в области биологии и наук о Земле, которые остались практически незамеченными при его жизни.

Гук родился в 1635 г. в городке Фрешуотере на острове Уайт. Место его рождения сыграло важную роль, потому что обнаженные меловые породы высоких прибрежных скал острова изобилуют раковинами; их много даже на утесах, расположенных намного выше уровня моря. Позже Гук вспоминал, как разыгралось его детское любопытство, когда он увидел высоко над водой слой породы, «изобиловавший разнообразными ракушками устриц, морских блюдечек и нескольких типов береговых улиток»{5}. В то время в основном считалось, что это было как-то связано с библейским потопом, но как именно, оставалось неясным.

Отца Гука, священника церкви Всех святых, могла бы вполне устроить библейская версия событий. Именно он занимался обучением маленького Роберта, который считался слишком болезненным, чтобы отправиться в школу-пансион, как его старший брат. Пока Роберт рос, гражданская война опустошила бо́льшую часть основной территории Англии, но остров Уайт остался нетронутым. В 1648 г. отец Гука умер, и тринадцатилетний Роберт переехал в Лондон со скромным наследством, которое позволило ему поступить в Вестминстерскую школу, где он блестяще учился, особенно преуспев в изучении математики. После казни Карла I в январе 1649 г. парламент взял власть в свои руки и восстановил порядок в стране. В 1653 г. восемнадцатилетний Гук поступил в Оксфордский университет. Но экзамен на степень бакалавра он так и не сдал и вместо этого стал помощником в группе «джентльменов-философов», состоявшей из профессоров университета, которые интересовались тем, что мы сегодня называем наукой. Он черпал знания скорее из общения с этими мужами, чем из формальных лекций, и стал более чем просто ассистентом для самого выдающегося ученого из них, Роберта Бойля (1627–1691). Гук фактически выступил в роли партнера Бойля в ряде экспериментов. Когда после реставрации Карла II и окончания всевластия парламента в 1661 г. было основано Лондонское королевское общество, Гук стал там куратором экспериментов именно благодаря этим своим связям. Он быстро превратился в того, кто обеспечивал слаженную работу всей организации — демонстрировал опыты во время регулярных собраний членов Королевского общества (многие из них были теми самыми джентльменами, на которых он работал в Оксфорде), а также проводил собственные эксперименты. Хотя интересы Гука были весьма обширными, поначалу он сосредоточился на исследованиях с использованием недавно изобретенного микроскопа. То, что он сам называл своими «первыми дерзновениями», привело к публикации его великой книги «Микрография» в начале 1665 г. В предисловии Гук недвусмысленно обозначил свою приверженность механистической интерпретации природы, ни разу не упомянув о богах или таинственных духах:

Возможно, мы сможем разобрать все тайные механизмы Природы почти так же, как мы способны разбирать механизмы, которые произведены посредством Искусства [то есть искусности] и управляются колесами, двигателями и пружинами, изобретенными человеческой смекалкой.

К моменту публикации «Микрографии» Гук уже провел исследования различных окаменелостей и пришел к выводу, что эти ископаемые остатки действительно когда-то были живыми, но после своей гибели

…были погружены в некую грязь, или глину, или в способствующую окаменению воду, или в какую-то иную субстанцию, которая с течением временем осела и затвердела в виде таких отпечатков ракушек.

Позже он подробно развил эту идею в серии лекций для Королевского общества, посвященных так называемым «землетрясениям» — этим термином Гук обозначал все виды изменений на поверхности Земли{6}. Он решительно заявлял, что окаменелости являются либо органической материей, которая сама превратилась в камень, либо отпечатками живых существ, и, как Леонардо, презирал всех, кто думал иначе. Идея о том, что они образовались «в результате некоего чудесного небесного воздействия и процессом их формирования управляют свойства и расположение неподвижных звезд и планет», указывал он, «фантастична и безосновательна».

Примерно в то же время (но, что, возможно, немаловажно, после публикации «Микрографии») датский ученый Нильс Стенсен, чаще упоминаемый под латинизированным именем Николас Стено, также пришел к выводу, что окаменелости — это остатки живых существ. Он родился в 1638 г., получил медицинское образование и в 1669 г. опубликовал свою единственную значимую научную работу. Она называлась «Предварительная диссертация о твердом, естественно содержащемся в твердом» (De solido intra solidum naturaliter contento dissertationis prodromus). Твердым, естественно содержащимся в твердом, были окаменелости; он уделил особое внимание так называемым «языковидным камням» и сделал верный вывод, что это окаменевшие зубы акул. Он рассуждал, что породы, в которых их нашли, видимо, находились под водой, и, поскольку такие породы многослойны, должно быть, произошло несколько великих наводнений, последнее из которых можно отождествить с библейским потопом.

Идеи Стено привлекли внимание ученых в Англии, потому что его работу перевел и популяризировал секретарь Королевского общества Генри Ольденбург. Ольденбург не питал симпатий к Гуку и приписал Стено идеи из ранних лекций Гука о землетрясениях. Даже если знание о них всего лишь позволило Стено утвердиться в его взглядах относительно окаменелостей, благодаря активному продвижению Ольденбурга книга датчанина затмила более раннюю и полную работу Гука. Стено не представился шанс ответить на возможную критику со стороны Гука, потому что он бросил науку («диссертация», о которой говорилось в названии его книги, так и не была написана), стал католическим священником и фанатичным аскетом и умер в возрасте 48 лет, отчасти из-за суровых постов и обетов.

Но Гук продвинулся гораздо дальше Стено в понимании причин того, почему морские окаменелости находили так далеко от воды и так высоко над уровнем моря. Описав окаменелости, которые находят на вершинах самых высоких холмов, в недрах самых глубоких шахт и в каменоломнях вдали от моря, он пояснял, что они могли появиться только в том случае, если поверхность Земли со временем «трансформировалась и меняла свое Естество». «Участки, которые прежде были морем, стали сушей, а те, что прежде были сушей, стали морем; многие горы были долинами, а долины — горами».

Он также раскрывал, что подразумевалось им под словами «с течением времени»:

Я полагаю, что все они были образованы не одновременно, а скорее последовательно, одни в одну, другие в иную мировую эпоху, о чем, должно быть, можно отчасти узнать по количеству или толщине покрывающей их почвы или отложений, пригодных для растительности.

Он понял не только то, что Земля должна быть намного старше тех нескольких тысяч лет, которые отводили ей библейские богословы его времени, но и то, что слои горных пород могут быть датированы при измерении глубины их залегания. О значимости открытий Гука в области геологии и определения возраста Земли мы поговорим в следующей главе, но его идеи относительно эволюции были, как ни удивительно, еще более глубокими.

Гук читал лекции о «землетрясениях» на протяжении последних четырех десятилетий XVII в., и после его смерти они были собраны и опубликованы его другом Ричардом Уоллером под названием «Посмертные работы Роберта Гука» (The Posthumous Works of Robert Hooke). Книга вышла в 1705 г., за полтора века до «Происхождения видов», но изложенные в ней революционные идеи относительно развития жизни, судя по всему, остались незамеченными. Гук догадался, что ископаемые аммониты являлись остатками живых существ, а так как таких моллюсков уже не существовало, это означало, что они могли вымереть. Это наблюдение подсказало ему, что с течением времени могут появляться новые виды:

В прошедшие эпохи существовало множество видов существ, которых мы не находим в настоящем, и посему вполне вероятно, что ныне могут существовать разнообразные новые виды, которых не было изначально.

И:

Поскольку мы обнаруживаем, что некоторые типы животных и растений свойственны лишь определенным местам и не встречаются в других местах, то вполне возможно, что, когда такое место поглощается [морем], все эти живые существа уничтожаются вместе с ним.

Как он мог объяснить появление этих новых видов? При помощи изменений окружающей среды:

Многие новые разновидности могли быть порождены одним видом, что было вызвано изменением почвы, в которой это произошло, ибо мы находим, что изменения в климате, почве и питательной среде часто приводят к очень большим изменениям в телах, подверженных их воздействию.

Его обобщающий вывод, пусть и не совсем дарвиновский, определенно замечателен, особенно если учитывать то, что он родился за двести лет до возвращения великого натуралиста из кругосветного путешествия на корабле «Бигль»:

Несомненно, в природе есть множество видов, которых мы никогда не видели, и, возможно, в прошедшие мировые эпохи существовало много таких видов, которых не существует в настоящем, и ныне существует много вариаций видов, которые не существовали в прошлые времена… Кажется абсолютно абсурдным полагать, что с начала времен вещи пребывают в том же состоянии, в котором мы их находим сегодня.

Все это было опубликовано в 1705 г. Гук понял, что история Земли очень продолжительна, что имели место процессы, которые мы сегодня называем массовыми вымираниями, и что после таких вымираний появлялись новые виды. Но это был мнимый рассвет. Оставаясь в полном неведении относительно достижений Гука, ученые XVIII в. должны были самостоятельно прокладывать себе путь к пониманию эволюции.

Прежде чем развить полноценную теорию эволюции, им было нужно четкое понимание концепции видов и их взаимоотношений друг с другом. Первое подробное описание такого рода сделал шведский ботаник Карл Линней в 1750-х гг., но он опирался на более ранние работы Джона Рея, чуть более старшего современника Роберта Гука.

Рей происходил из скромной, но небедной семьи. Он родился в 1627 г. в графстве Эссекс и был сыном кузнеца и «травницы» (своего рода знахарки, лечившей деревенских больных); его родители были уважаемыми членами небольшой сельской общины. Приходской священник обратил внимание на тягу маленького Джона к знаниям и устроил его в школу в соседнем городке Брейнтри, где местный викарий, выпускник кембриджского Тринити-колледжа, взял Рея под свое крыло и в 1644 г. помог ему поступить в Кембридж. Это удалось только потому, что Рей был принят туда в качестве студента, который оплачивал свое обучение, прислуживая ученым мужам. В 1648 г., по окончании курса, он должен был принять духовный сан и стать священником, но в тот момент между университетом и парламентом разгорелся религиозный конфликт, епископат был упразднен, и рукоположение Рея так и не состоялось, однако он получил место в Тринити-колледже. До 1660 г. он довольно успешно занимался педагогической деятельностью и зарабатывал достаточно, чтобы купить своей матери дом в ее родной деревне, когда она овдовела в 1655 г. Работая в Тринити-колледже, он жил в комфортных условиях и имел все возможности для реализации своих научных устремлений, все больше склоняясь к классификации сходств и различий между растениями, в чем ему помогали интересующиеся этой темой студенты. Но после политических изменений конца 1650-х гг. и восстановления монархии все прежние церковные институции, включая епископат, были восстановлены, и Рей был рукоположен, твердо намереваясь стать приходским священником. Затем последовали новые перемены. В рамках усилий по общей реорганизации церкви революционный парламент упразднил епископат законом, предписывавшим всем священнослужителям принести особую клятву, или ковенант. Теперь же Карл II приказал всем священнослужителям формально заявить, что этот акт был незаконным и их клятва является недействительной. Хотя сам Рей не «принимал ковенант», он считал, что такая клятва является обязательством перед Богом и поэтому не может быть нарушена или отменена, и отказался делать подобное заявление. Предвидя реакцию властей, он ушел из колледжа и стал заштатным священником. Будучи священнослужителем, он не мог занимать светских должностей, но и служить в церкви он не мог он из-за неприязни к клятвопреступникам и королю, который подстрекал нарушать клятву.

Эту дилемму ему помог разрешить богатый приятель по Кембриджу Фрэнсис Уиллоби, который был членом его группы коллекционеров ботанических образцов. Уиллоби взял Рея в путешествие по Европе, чтобы изучать животных и растения. Они отправились в путь в апреле 1663 г., а весной 1666 г. Рей вернулся с массой впечатлений, с записными книжками, полными заметок о наблюдениях за природой, и со множеством образцов для последующего внимательного изучения. На следующий год он стал членом Королевского общества, а потом ездил в экспедиции по всей Англии. За эти годы Рей фактически превратился в члена семьи Уиллоби, но в 1672 г. тот умер, а Рей женился и вернулся в Эссекс, где скромно жил на доходы от земли, принадлежавшей его семье. Теперь у него появилось достаточно времени для работы над своим фундаментальным трехтомным трудом «История растений» (History of Plants), последний том которого вышел в 1704 г., за год до его смерти.

Рей писал не только о растениях. Его предыдущие работы были посвящены рыбам и птицам (они были опубликованы под именем Уиллоби, но их автором в основном был Рей), а после его смерти был издан еще один том о «насекомых» — в те времена насекомыми собирательно называли всех животных, которые не относились к птицам, рыбам или зверям. Рей не только в четкой и доступной форме описал огромное количество живых существ, но и разработал систему классификации видов на основе их анатомии, физиологии и морфологии. Это была первая система классификации, благодаря которой ботанические и зоологические исследования стали по-настоящему научными. Несмотря на свои глубокие религиозные убеждения, Рей тоже размышлял о важности окаменелостей и признавал трудность согласования реальных наблюдений с буквальным толкованием Библии. В 1663 г., после исследования ископаемого леса под Брюгге, он писал:

Задолго до появления всех древних летописей эти места были частью твердой суши и покрыты лесом; затем они были поглощены морской стихией и оставались под водой так долго, что реки принесли довольно почвы и ила, чтобы покрыть деревья, засыпать мелководья и вновь обратить их в твердую сушу… Этот стофутовый [30 м] слой пород возник из осадочного вещества, принесенного теми великими реками, что впадали тут в море… Все это странно, если наш мир молод и его возраст, как обычно принято считать, не превышает 5600 лет{7}.

Несмотря на то что система классификации Карла Линнея была более совершенной, он во многом опирался на новаторские идеи Рея, но в своем стремлении показать себя во всей красе (он написал пять самовозвеличивающих автобиографических мемуаров) не стал должным образом упоминать о заслугах предшественника. Это особенно печально, потому что собственные достижения Линнея были настолько огромными, что его репутация не нуждалась в искусственном раздувании, а такие его потуги даже немного ее подпортили.

Линней родился в 1707 г. в семье лютеранского пастора, и отец хотел, чтобы сын пошел по его стопам. Но, так как Карл не проявлял ни склонности, ни способностей к изучению богословия, не говоря уже о том, чтобы стать священником, ему разрешили изучать медицину сначала в Лундском университете, а с 1728 г. — в Уппсальском университете.

Еще в студенческие годы Линнея заинтриговала новая на тот момент идея французского ботаника Себастьяна Вайяна, который в 1717 г. заявил, что растения размножаются половым путем. Вайян определил мужские и женские органы растений, но в то время никто (включая Линнея) не понимал, какую роль в процессе опыления играют насекомые. Линней, чей отец был увлеченным ботаником-любителем, был с детства очарован цветущими растениями, и теперь ему пришла в голову мысль использовать их репродуктивные органы для определения и классификации. В 1729 г., будучи всего лишь студентом второго курса, он написал научную работу о половом размножении растений и стал замещать профессора Улофа Рудбека, читая лекции и проводя демонстрации опытов в университетском ботаническом саду. В 1695 г. Рудбек организовал ботаническую экспедицию в Лапландию, но все собранные им записи и образцы были утрачены во время пожара 1702 г., так что в 1732 г. Линней отправился в аналогичную экспедицию, профинансированную Королевским научным обществом в Уппсале. К тому времени он уже начал разрабатывать свою систему классификации растений, основанную на количестве тычинок и пестиков в цветках. Однажды во время экспедиции он увидел на обочине дороги лошадиную челюсть и, по собственным воспоминаниям, понял: «Если бы я только знал, сколько зубов и зубы какого вида есть у каждого животного, сколько у них сосков и где они расположены, то я, вероятно, сумел бы разработать идеальную систему природной организации всех четвероногих»{8}. Это было естественное устремление для скрупулезного составителя перечней и классификатора Линнея, ведь он все делал строго по часам и в соответствии с правилами (своими правилами). Благодаря этой черте характера, которая в других обстоятельствах была бы серьезным недостатком, он оказался идеальным человеком для избранного им рода деятельности.

К моменту переезда в Нидерланды, куда он отправился, чтобы получить докторскую степень в области медицины — у него уже была почти готова диссертация для Хардервейкского университета, которую он защитил в 1735 г., — Линней завершил работу над своей первой классификацией растений. Она была издана в Нидерландах под названием «Система природы» (Systema Naturae) в том же году, в котором он завершил обучение медицине. Он проработал врачом в Нидерландах до 1738 г., посетил Англию в 1736 г., где встретился с ботаниками в Лондоне и Оксфорде, а по пути в Швецию заехал в Париж, чтобы познакомиться с тамошними коллегами. В июне 1738 г. он вернулся на родину и больше никогда не выезжал за ее пределы. В следующем году он женился на дочери врача Саре Морее и до 1741 г. занимался врачебной практикой в Стокгольме. Затем он получил место профессора медицины в Уппсальском университете, а в 1742 г. возглавил там кафедру ботаники и оставался на этом посту до самой смерти в 1778 г.

В роли профессора ботаники Линней имел возможность полностью реализовать свои педантские таланты организатора. Он брал студентов на однодневные научные экскурсии, расписанные буквально по минутам. Группа, одетая в специальную легкую одежду, разработанную им самим, отправлялась в путь ровно в 7 часов утра. Каждые полчаса Линней демонстрировал разные растения. Ровно в 2 часа дня был обед, а в 4 часа — небольшой привал. Это всепоглощающее внимание к деталям проявлялось и в его научных трудах. Занимая пост профессора ботаники, Линней постоянно писал новые книги и вносил правки в свою «Систему природы». Идея классификации каждого вида с помощью названия из двух слов (которую Линней позаимствовал у Рея и усовершенствовал), впервые была представлена им в книге «Виды растений» (Species Plantarum) в 1753 г., а затем в десятом издании «Системы природы» в 1758 г. Опираясь на собственные исследования и работы предшественников вроде Рея, Линней в общей сложности описал более 7500 видов растений и 4400 видов животных. Каждому из них было присвоено уникальное биноминальное название, определяющее его род и вид; волк, например, назывался Canis lupus. Хотя этот перечень менялся и расширялся на протяжении последующих веков, именно благодаря Линнею биологи могут ссылаться на определенный вид по его названию (например, Canis lupus) и быть уверенными в том, что любой другой биолог будет точно знать, о каком животном или растении идет речь. Классификация шла снизу вверх — от вида к роду, семейству, отряду, классу и царству. В десятом томе «Системы природы» Линней также ввел множество новых терминов, таких как «млекопитающее», «примат» и Homo sapiens, дав нам возможность определить наше собственное место в мире природы. В немного адаптированном к современной терминологии виде оно выглядит так:

Царство: животные

Тип: хордовые

Подтип: позвоночные

Класс: млекопитающие

Отряд: приматы

Семейство: гоминиды

Род: Homo

Вид: sapiens

Линней испытывал большие трудности с классификацией человека. В середине XVIII в. высказать идею, что людей можно отнести к той же категории, что и животных, было немыслимой дерзостью. Тем не менее в 1746 г. в «Фауне Швеции» (Fauna Svecica) Линней признавался, что «пока не обнаружил никаких особенностей, которые позволяли бы в соответствии с научными принципами отличить человека от обезьяны». Годом позже он писал коллеге:

Я прошу вас и весь мир предъявить характерный отличительный признак человека по сравнению обезьяной, который соответствует принципам естественной истории. Я определенно не знаю ни одного… Если бы я назвал человека обезьяной или наоборот, то обрушил бы на свою голову гнев всех богословов. Но, пожалуй, мне все равно следует так поступить в соответствии с нормами науки{9}.

В итоге, чтобы избежать гнева богословов, Линней пошел на компромисс и, немного поступившись правилами науки, поместил наш вид в собственный отдельный род — Homo. Сегодня в этот род включены и другие (вымершие) виды людей, которые, согласно современным исследованиям ДНК, были похожи на нас по внешним признакам; согласно любой рациональной научной классификации, мы должны принадлежать к роду Pan вместе с шимпанзе, а горилла является для нас практически столь же близким родственником. Но важно здесь именно то, что Линней знал об этом более чем за 100 лет до публикации «Происхождения видов» и за 140 лет до того, как Дарвин дерзнул бросить вызов богословам, опубликовав книгу «Происхождение человека». Тем не менее Линней был верующим и не считал, что в природе могут возникать новые виды, хотя и признавал, что время от времени появлялись новые разновидности растений. Забавно, что термин «эволюция» был введен в биологию современником Линнея, швейцарским натуралистом Шарлем Бонне, который верил в постоянство видов и участие Бога в их создании.

Ключевым свойством видов, конечно же, является то, что представители одного вида могут спариваться и давать потомство, которое, в свою очередь, способно спариваться с представителями своего вида. Например, самки и самцы лошадей спариваются и воспроизводят лошадей; то же самое происходит и у ослов. И хотя самец осла и самка лошади могут произвести потомство (мула), оно будет бесплодным, потому что лошади и ослы — разные виды. В мире растений и животных, как в этом примере, появление потомства обычно связано с половым размножением, однако Бонне с удивлением обнаружил доказательство того, что по крайней мере один вид способен размножаться без секса.

Бонне родился в 1720 г. в Женеве, тогда еще независимой республике, и, судя по всему, никогда не выезжал за ее пределы вплоть до своей смерти в 1793 г. По настоянию отца он получил образование в области права и без особого рвения работал адвокатом, но его семья была достаточно обеспеченной, и он имел возможность заниматься любимым делом — изучать мир природы. Наблюдения Бонне были весьма разнообразны: он заметил, что при погружении в воду на листьях растений образуются пузырьки, и сделал вывод, что растения выделяют газ, а изучая гусениц и бабочек, обнаружил, что они дышат через поры, которые он назвал «стигматами». Но самым важным его открытием стало то, что самки тли могли давать потомство без участия самца — посредством процесса, известного сегодня как партеногенез. Бонне заинтересовался размножением насекомых отчасти благодаря переписке со своим дядей Абраамом Трамбле (1710–1784), который служил воспитателем в богатой семье в Нидерландах. Вскоре Трамбле предстояло прославиться благодаря экспериментам с крошечными водными существами — гидрами, которые выглядели как промежуточная форма между растениями и животными: они могли двигаться как животные, но при разрезании напополам каждая из частей превращалась в новое полноценное существо точно так же, как черенки растений. Но в 1740 г., когда Бонне еще был студентом юридического факультета, их переписка отчасти была посвящена особенностям строения тли. Трамбле и его современники не могли найти ни одного самца тли, хотя эти крошечные насекомые, несомненно, размножались и их самки давали потомство; такие неполовозрелые особи называются нимфами. Бонне решил разгадать эту тайну. Он поместил одну новорожденную нимфу на ветку кустарника, положил ее в запечатанную в стеклянную емкость и наблюдал за ней с 20 мая по 24 июня, тщательно следя за герметичностью сосуда. Самка тли родила первую дочь уже 1 июня и до 24 июня произвела на свет еще 94 личинки. В течение нескольких недель результаты наблюдений за «девственным рождением» были подтверждены другими исследователями, включая Трамбле, и в возрасте 20 лет Бонне стал членом-корреспондентом Французской академии наук. В ходе дальнейших экспериментов он вырастил тридцать поколений девственной тли, которые никогда не контактировали с самцами.

Но что все это значило? Хотя в декабре 1740 г. Бонне наконец нашел самца тли, факт оставался фактом: девственная тля могла размножаться без спаривания. У Бонне было достаточно времени, чтобы обдумать это открытие, потому что его зрение резко ухудшилось; лишившись возможности проводить эксперименты, он сосредоточился на философских проблемах и изложил свои воззрения на них в серии довольно популярных книг. Его объяснение партеногенеза заключалось в том, что все особи тли уже были созданы богом в самом начале и помещены друг в друга (как в матрешке) готовыми появиться на свет в надлежащее время.

Эта концепция, которая называется «преформизм», была популярна в то время. Поведение родителей или особенности окружающей среды могут влиять на развитие особи после рождения, но основные индивидуальные черты заложены исключительно богом. Это относилось не только к тле, но и ко всему живому, а самец рассматривался лишь как своего рода спусковой механизм, стимулирующий рост новой особи внутри матери. Именно в этом контексте Бонне в 1762 г. ввел в биологию термин «эволюция» в своей книге «Рассуждение об организованных телах» (Considerations sur les corps organisées). Это слово образовано от латинского evolutionem, что означает «развертывание»: так разворачивают свиток, чтобы прочесть то, что там написано (в данном случае — написано богом). Это значение полностью противоположно современному смыслу этого термина, и именно поэтому Чарльз Дарвин отказался от его употребления (слово «эволюция» ни разу не встречается в книге «Происхождение видов», где он предпочел использовать фразу «происхождение посредством постепенного изменения»), хотя его дед, как мы увидим далее, не вдавался в такие детали. Но еще при жизни Бонне стало ясно, что его версия преформизма была ошибочной. В 1745 г. в своей работе «Научная Венера, или Рассуждения о начале людей и животных» (Vénus physique, ou Une dissertation sur l’origine des hommes, et des animaux) Пьер-Луи Моро де Мопертюи (1698–1759) привел доказательства того, что эмбрион не рождается в виде миниатюрной версии взрослой особи, просто увеличиваясь в размерах, а развивается посредством эпигенеза, когда разные характерные свойства организма появляются одно за другим.

Мопертюи тоже был выходцем из состоятельной семьи, которому не приходилось заботиться о куске хлеба, но он прожил гораздо более увлекательную жизнь, чем Бонне. Он родился в Сен-Мало, получил частное образование и стал кавалерийским офицером, что было очень почетно и дало ему возможность много общаться с дворянами и удовлетворять свой интерес к математике. После увольнения из кавалерии и переезда в Париж в 1723 г. он стал членом Академии наук и одним из первых в континентальной Европе приверженцем идей Исаака Ньютона, к которым во Франции поначалу относились с подозрением, как ко всему английскому. В науке Мопертюи прославился своими работами в области физики и математики; он возглавлял французскую экспедицию 1736 г. в Лапландию, в ходе которой была измерена длина градуса земного меридиана, и выдвинул идею, известную как принцип наименьшего действия, согласно которой природа действует с минимально возможными затратами (примером может послужить факт распространения света по прямой линии), хотя и не подкрепил это предположение надежными математическими выкладками.

Мопертюи также пришлось побыть настоящим солдатом. В 1740 г. по приглашению прусского короля Фридриха II он переехал в Берлин. Когда началась война между Пруссией и Австрией, он предложил королю свои услуги в качестве офицера и в битве при Мольвице (1741) попал в плен к австрийцам. После освобождения из плена он ненадолго вернулся в Берлин, а затем уехал в Париж, где в 1742 г. стал директором Академии наук. Два года спустя Фридрих II вновь убедил его перебраться в Берлин, и в 1746 г. Мопертюи стал президентом Прусской королевской академии наук. Но когда в 1756 г. началась Семилетняя война, в которой Франция и Пруссия были противниками, Мопертюи оказался в трудном положении. Будучи французом, он стал в Берлине персоной нон грата, а во Франции к нему относились с подозрением из-за тесных связей с Фридрихом II. Сначала он уехал на юг Франции, а затем перебрался в Базель, где и умер. Однако в разгар всех этих приключений он нашел время, чтобы в 1745 г. опубликовать «Научную Венеру», где были изложены его идеи об эволюции.

Эти идеи не всегда четко сформулированы, и книге не идет на пользу поддержка сомнительной теории о случайном появлении гротескных форм жизни до начала процесса сортировки. Однако Мопертюи явно согласен с самой концепцией отбора:

Можно сказать, что случайность произвела на свет бесчисленное множество существ; небольшое число из них были созданы таким образом, что все части тела животного позволяли ему удовлетворять свои потребности; в строении же бесконечного множества других не было ни соответствия, ни порядка: все они погибли. Животные безо рта не могли выжить; другие, лишенные репродуктивных органов, не могли оставить потомство{10}.

Это не особенно отличалось от того, что утверждали другие мыслители, начиная с древних греков, но Мопертюи внес существенный вклад в понимание наследственности, тем самым лишив опоры учение о преформизме. Он понял, что зародыш образуется в результате комбинации материала обоих родителей и развивается из такого объединенного семени. Особенно его заинтересовала полидактилия у людей (наличие лишнего пальца на руках или ногах). Согласно учению о преформизме, эта аномалия была заложена богом изначально и «развертывалась» в должное время. Мопертюи же утверждал, что это случайное отклонение от нормы, которое может передаваться будущим поколениям одним из родителей. Но если оба родителя могут передавать признаки своему потомству, то каким образом все поколения, начиная с Евы, могли находиться в заранее сформированном виде внутри своих матерей?

При жизни Мопертюи четче всего формулировал эти идеи в переписке с коллегами; эти письма были включены в посмертное собрание его сочинений, изданное в 1768 г. Однако в «Научной Венере» он ошибочно предположил, что изменения в телах родителей могут оказывать воздействие на материал, из которого образуется комбинированное родительское «семя». Он пришел к выводу, что эти изменения передаются потомству и что в ответ на воздействие внешних факторов у животных даже могут спонтанно развиться новые органы, которые затем наследуются их потомками. Менее радикальная версия этой идеи будет предложена Жан-Батистом Ламарком в начале следующего века.

«Научная Венера» также оказала большое влияние на одного из современников Мопертюи, Дени Дидро, французского вольнодумца и крупнейшего деятеля эпохи Просвещения. Дидро родился в 1713 г. в городке Лангре в провинции Шампань; он жил в Париже и в 1734 г. бросил изучение права, решив стать писателем, чем навлек на себя гнев отца, который порвал с ним все связи. Дидро вел богемный образ жизни, едва сводя концы с концами, а из-за его антиправительственных сочинений у него часто возникали проблемы с властями, и он даже просидел полгода в тюрьме (с июля по декабрь 1749 г.). Трудом всей его жизни стала энциклопедия, вышедшая в итоге в нескольких томах, в которой он изложил знания, призванные вдохновить людей мыслить самостоятельно. Ее первый том вышел в 1751 г., и власти почти сразу же признали этот проект бунтарским, опасаясь, что он окажет негативное влияние на массы. В 1759 г. энциклопедия была формально запрещена, но Дидро продолжил работать над ней подпольно, преодолевая большие трудности. Он завершил проект только в 1772 г. В следующем году Дидро по приглашению Екатерины Великой посетил Россию, где пробыл пять месяцев и впечатлил императрицу настолько, что она подарила ему дорогой перстень и 3000 рублей на покрытие расходов (вдвое больше, чем он просил). Когда в 1784 г. Екатерина узнала, что Дидро тяжело болен, она организовала для него переезд в комфортабельное жилье, где он умер несколько недель спустя.

Энциклопедия была далеко не единственной работой Дидро, но нас интересуют только его размышления об эволюции. Одна фраза из энциклопедии наглядно демонстрирует его проницательность: «Природа развивается посредством осторожных и зачастую незаметных действий». Он понял, что вместо того, чтобы порождать чудовищное многообразие существ и подвергать их отбору, эволюция происходит маленькими шажками. Для второй половины XVIII в. это был значительный интеллектуальный прорыв. Развивая эту тему, Дидро писал:

Может ли быть, что подобно тому, как отдельный организм животного или растительного царства рождается, растет, достигает зрелости, гибнет и исчезает, так и целые виды проходят через схожие стадии развития? Если бы вера не учила нас, что животные вышли из рук Создателя такими же, какими мы их видим сегодня, и если было бы позволено высказывать хотя бы сомнения касательно начала и конца их жизни, то не смог ли бы тогда философ, следуя собственным догадкам, заподозрить, что отдельные элементы мира животных были всегда беспорядочно рассеяны среди массы материи; и что наконец случилось так, что эти элементы соединились — просто потому, что они могли соединиться… и что между каждым таким превращением проходили миллионы лет; и что, возможно, еще произойдут новые превращения, которые пока нам неизвестны… Но религия избавляет нас от многих умственных блужданий и многих трудов. Если бы она не просветила нас о происхождении мира и об универсальной системе существ, то сколько бы различных гипотез мы не соблазнились принять за раскрытие тайн природы?{11}

Дидро был атеистом и выражал такие мысли явно не без иронии. Нетрудно понять, почему его так боялись власти католической Франции за несколько десятилетий до революции.

Но к тому времени уже даже некоторые верующие начали осознавать правду об эволюции. Джеймс Бернетт, более известный как лорд Монбоддо, родился в 1714 г. в имении своего отца Монбоддо-хаус в графстве Кинкардиншир на северо-восточном побережье Шотландии. Он учился в Абердине, Эдинбурге и Гронингене, получил юридическое образование и в 1767 г. стал судьей в Эдинбурге. Но он был еще и философом, на которого оказало огромное влияние учение Аристотеля, и особенно его интересовала проблема происхождения языка. Именно в этой сфере то, что сегодня мы бы назвали его научной проницательностью, вступило в конфликт с его консервативными религиозными взглядами. Результат этой борьбы наглядно демонстрирует, насколько трудно было создать полноценную теорию эволюции, пока не были сброшены религиозные оковы.

Монбоддо, как его обычно называют, занимался изучением языков частей света, расположенных далеко друг от друга, в том числе языков коренных американцев и таитян, а также народов Северной Европы и Ближнего Востока. Он пришел к выводу, что языки развивались постепенно, и это натолкнуло его на мысль, что люди появились в каком-то одном месте и затем расселились по всей Земле. Это была первая научная гипотеза о месте, откуда произошло человечество, хотя она, разумеется, полностью соответствовала библейскому сюжету об Адаме и Еве. Но Монбоддо пошел гораздо дальше: он заметил наличие родства между людьми и приматами и иногда называл обезьян «нашими братьями». В его гипотезе о происхождении языка говорилось, что человеческие органы речи претерпевали физические изменения на протяжении многих поколений по мере того, как люди лучше приспосабливались к окружающей среде, начиная с некой древней формы голосового аппарата, который был больше похож на аппарат наших братьев обезьян. Монбоддо разводил лошадей и прекрасно знал о возможности изменения их внешнего вида при помощи подбора особей для спаривания — например, он всегда скрещивал самых крупных лошадей, чтобы получить более крупных и сильных животных. Процесс искусственного отбора в качестве отправной точки для своих идей использовал и сам Чарльз Дарвин. Монбоддо даже предложил всеобъемлющую модель развития современного человечества, согласно которой все началось с использования орудий, затем появились социальные структуры и, наконец, язык{12}.

Но как можно было согласовать все это с библейским сюжетом о сотворении мира? Монбоддо вполне удовлетворяла идея, что этот сюжет является аллегорией и его не следует понимать буквально, но с не меньшим удовлетворением он признавал и то, что Вселенная была действительно сотворена богом. В попытке примирить непримиримое в своем многотомнике «Происхождение и прогресс языка» (Of the Origin and Progress of Language), изданном в 1770-е гг., Монбоддо утверждал, что люди произошли от обезьян, однако сами обезьяны должны быть объединены в одну группу с людьми и относиться к особой категории творения, отдельной от остального животного царства.

Несмотря на то что идеи Монбоддо не оказали большого влияния на последующие поколения, про него знали такие мыслители-эволюционисты, как Эразм Дарвин, и он был известен даже более широкой аудитории — в романе «Жизнь и приключения Мартина Чезлвита» (The Life and Adventures of Martin Chuzzlewit) Чарльз Диккенс упоминает об учении «Монбоддо насчет того, будто предки человека были когда-то обезьянами»[4]. Этот роман вышел в 1843 г., за 16 лет до публикации «Происхождения видов» и спустя 44 года после смерти Монбоддо.

О том, какая сумятица царила в сфере развития эволюционных идей во второй половине XVIII в., свидетельствует и тот факт, что современник Монбоддо, Жорж-Луи Леклерк, граф де Бюффон, который первым оценил возраст Земли с научной точки зрения и, не упоминая бога, заметил процесс эволюции в живой природе, так и не смог принять идею о том, что люди и обезьяны имеют общее происхождение, и спорил об этом в переписке с Монбоддо. Если бы их концепции были объединены, то еще до наступления XIX в. мог произойти хотя бы небольшой научный прорыв.

Поскольку идеям Гука не придали должного значения, работы Бюффона ознаменовали собой начало подлинно научных исследований происхождения Земли и эволюции жизни на ней — исследований, которые стартовали в его время и непрерывно продолжались до и после Чарльза Дарвина, хотя и со множеством ошибочных отклонений от верного курса. Несмотря на то что при рождении, в 1707 г., ему дали имя Жорж-Луи Леклерк, во избежание путаницы мы везде в книге будем называть его Бюффоном. Он родился недалеко от Дижона, в городке Монбаре, где его отец был чиновником и занимался сбором соляного налога. Имя Жорж было выбрано не случайно: дядя его матери, Жорж Блезо, был гораздо более состоятельным сборщиком налогов, у которого не было собственных детей, и он стал крестным отцом Бюффона. Дядя умер в 1714 г. и завещал мальчику свое большое состояние, которым до его совершеннолетия управляли родители. Отец Бюффона, Бенджамин Франсуа Леклерк, весьма вольно распоряжался наследством: он купил большие участки земли, в том числе деревушку Бюффон, перевез семью в Дижон и стал советником в местном парламенте. Жорж-Луи учился в иезуитском колледже в Дижоне, а затем получил юридическое образование и переехал в Анже, чтобы изучать математику, ботанику и медицину; по всей видимости, параллельно он изучал и астрономию. Но в Анже он познакомился с молодым английским герцогом Кингстоном, который совершал гранд-тур по Европе, и в 1730 г. бросил учебу, чтобы отправиться вместе с ним. В ходе этого путешествия он добавил к своему имени «де Бюффон», не желая выглядеть простолюдином на фоне своего знатного друга. Молодой герцог передвигался в роскошных экипажах со свитой слуг и останавливался в великолепных апартаментах. Жорж-Луи быстро почувствовал вкус к такой жизни, и вскоре у него появились собственные средства, чтобы ее себе позволить.

В августе 1731 г. умерла его мать, а в декабре следующего года его отец женился во второй раз и попытался присвоить себе все семейное имущество. В судебных тяжбах Жорж-Луи отвоевал свое наследство, включая деревню Бюффон, и стал обладателем внушительного состояния, пусть и не такого огромного, как у герцога Кингстона. Он демонстративно отказался от отцовской фамилии Леклерк и с тех пор стал называть себя Жорж-Луи де Бюффон и подписываться просто «Бюффон», как если бы он тоже являлся аристократом. В августе 1732 г. он переехал в Париж, где мог бы провести остаток жизни как богатый бездельник. Но вместо этого он погрузился в изучение наук, общался с ведущими интеллектуалами того времени, в том числе с Вольтером, а также активно и предусмотрительно управлял своим бургундскими владениями. Его невероятная продуктивность в научной сфере на протяжении всей жизни отчасти объясняется его приверженностью к соблюдению режима дня, который он разработал, чтобы побороть свойственную ему, как он считал, от природы лень. Специально нанятый слуга будил Бюффона в пять часов утра и, если требовалось, силой поднимал его с постели. После этого Бюффон немедленно приступал к работе, в девять часов прерывался на завтрак (два бокала вина и булочка), продолжал работать до двух дня, затем обедал, принимал посетителей, затем ненадолго ложился поспать, потом совершал длительную прогулку и снова работал с пяти до семи и в девять, не ужиная, ложился спать.

Сначала Бюффон прославился благодаря достижениям в математике, а конкретно в теории вероятностей, сформулировав проблему, которую в его честь назвали «задача Бюффона о бросании иглы»[5]. В 1734 г. он стал адъюнктом Французской академии наук, для которой провел исследование технических свойств древесины, что было очень важно во времена, когда морское могущество государств опиралось на деревянные корабли. В июне 1739 г. в возрасте 31 года Бюффон стал членом-корреспондентом Французской академии наук. Месяц спустя внезапно скончался суперинтендант Королевского ботанического сада, знаменитого Jardin du Roi, и Бюффон, благодаря своим заслугам (и связям), оказался самым подходящим кандидатом на эту должность. Он получил ее еще и потому, что ему не нужно было платить зарплату; Королевский сад был фактически банкротом, и Бюффон являлся одним из его покровителей, время от времени выделяя деньги на продолжение работы. Приятным дополнением ко всему перечисленному оказалось то, что Бюффон блестяще проявил себя на этом посту, который он в итоге занимал на протяжении 41 года: превратил сад в крупный исследовательский центр, расширил его территорию и приобрел образцы растений и животных со всего земного шара.

Главным научным творением Бюффона, в котором он попытался свести воедино всю историю мира природы, стал его эпический труд «Естественная история» (Histoire naturelle), который вышел в 44 томах между 1749 и 1804 гг. — последние восемь из них были изданы уже после его смерти (кстати говоря, брат Бюффона писал статьи для энциклопедии Дидро). «История» пользовалась авторитетом не только потому, что она была всеобъемлющей, но и потому, что Бюффон написал ее ясным, доступным языком, который был понятен обычному читателю, благодаря чему она стала настоящим бестселлером — ее чтение считалось обязательным для любого образованного человека в Европе. В знак признания его писательского таланта в 1753 г. Бюффон был принят во Французскую академию[6]. За год до этого он женился; в 1769 г. его жена умерла, оставив пятилетнего сына, который, повзрослев, превратился в богатого прожигателя жизни, каким мог бы стать сам Бюффон, и которому (мягко говоря) недоставало ума отца; в 1789 г. он пал жертвой революционного террора. Сам Бюффон скончался в 1788 г., не дожив до Французской революции, но в 1772 г. он успел получить титул графа и наконец обрел законное право именовать себя «де Бюффон».

В 1749 г. вышли первые три тома «Естественной истории», в которых Бюффон изложил свою модель происхождения Земли, даже вскользь не упомянув о библейском сюжете, а также высказал предположения относительно возраста нашей планеты. Бюффон разделял идею Исаака Ньютона, что Земля образовалась из вещества, вырванного из Солнца в результате столкновения с кометой. В то время было принято считать, что Солнце является сияющим шаром расплавленного железа, и в своей книге «Математические начала натуральной философии» (Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica) Ньютон предположил, что раскаленному докрасна железному шару размером с Землю потребовалось бы не менее 50 000 лет, чтобы остыть до нынешнего состояния. Это была смелая попытка увеличить возраст Земли, рассчитанный в 1650 г. по библейской хронологии архиепископом Джеймсом Ашером, который полагал, что мир был сотворен в 4004 г. до н. э., однако, судя по всему, во времена Ньютона особой реакции она не вызвала. Сам Ньютон не пробовал точно измерить время остывания горячих железных шаров, но заметил: «Я был бы рад, если бы истинные соотношения были установлены при помощи экспериментов». Бюффон принял этот вызов.

Бюффон взял железные шары разного размера, нагрел их до температуры плавления, а затем измерил, сколько времени требовалось, чтобы они остыли. Так как в те времена не было точных термометров, он использовал в эксперименте нежные руки дам из высшего общества. На них надевали тончайшие шелковые перчатки и просили определить момент, когда шары становились достаточно холодными, чтобы их можно было держать в руках, не обжигаясь. Как и ожидалось, большие шары остывали дольше. Применив параметры своих расчетов к шару размером с Землю, Буффон выяснил, что планете потребовалось бы 75 000 лет, чтобы охладиться до нынешнего состояния, и указал эти примерные данные в «Естественной истории», хотя и понимал, что действительный возраст Земли должен быть еще больше. На суд общественности он вынес следующие доводы:

Моей целью было определить два момента при остывании: первый, когда шары перестанут обжигать, то есть когда к ним можно будет прикоснуться и удержать в руке в течение секунды без ожога. Второй, когда шары охладятся до комнатной температуры, то есть до температуры на десять градусов выше температуры замерзания. Для определения времени, за которое шары достигли комнатной температуры, мы сравнивали их с другими пушечными ядрами того же диаметра, которые не были нагреты и к которым прикасались одновременно с нагретыми. Посредством такого одновременного и мгновенного прикосновения к двум шарам одной или двумя руками мы могли определить момент, когда оба шара становились одинаково холодными…

Итак, если мы хотим вслед за Ньютоном рассчитать, сколько времени ушло на остывание сферы размером с Землю, то, руководствуясь результатами описанных выше экспериментов, мы обнаружим, что вместо пятидесяти тысяч лет, необходимых, по его оценке, для остывания Земли до нынешней температуры, потребовалось бы сорок две тысячи девятьсот шестьдесят четыре года и двести двадцать один день для остывания до температуры, при которой она перестала бы обжигать, и девяносто шесть тысяч шестьсот семьдесят лет и сто тридцать два дня для остывания до комнатной температуры…

Полагая, как по всей видимости свидетельствуют все наблюдаемые явления, что Земля когда-то была жидкой из-за огня, наши эксперименты показали, что если бы эта сфера полностью состояла из железа или железосодержащей материи, то она бы затвердела до ядра всего за 4026 лет, охладилась бы так, чтобы к ней можно было прикасаться, не обжигая пальцы, за 46 991 год и достигла бы комнатной температуры только через 100 696 лет; но, поскольку Земля, согласно нашим познаниям, видимо, состоит из кремнезема и известняка, которые остывают быстрее железистых веществ, мы, дабы как можно ближе приблизиться к истине, должны учитывать соответствующее время остывания различных материалов, которое мы измерили в опытах, описанных во втором Мемуаре, и соотнести его со временем остывания железа. Предполагая наличие только стекла, песчаника, твердого известняка, мрамора и железа, окажется, что земная сфера затвердела до своего центра примерно за 2905 лет, остыла до температуры прикосновения примерно за 33 911 лет и до комнатной температуры — примерно за 74 047 лет.

Но в рукописях Бюффона мы обнаруживаем, что в действительности он считал, что возраст Земли может составлять более 3 млн лет, так как ему было понятно, что процесс накопления осадочных пород, из которых сформировались горы на поверхности Земли, должен был происходить на протяжении невероятно долгого времени. Бюффон не решился опубликовать эти цифры, вероятно зная, что в них никто не поверит. В силу множества разных причин (включая тот факт, что земная кора выполняет функцию изолирующего поверхностного слоя, удерживающего тепло) даже такие цифры оказались очень неточными, но все же это была первая попытка научным методом вычислить возраст Земли. В начале XIX в. другой француз, Жозеф Фурье, смог скорректировать расчеты Бюффона. Он вывел уравнения, описывающие передачу тепла от более горячего объекта к более холодному, учел эффект изолирующего поверхностного слоя и внес ряд других уточнений. В 1820 г. он опубликовал подробное описание своего метода, но не указал точную цифру, которую давали эти вычисления; ее, воспользовавшись его уравнениями, мог рассчитать любой компетентный математик. Она равнялась 100 миллионам лет. Судя по всему, Фурье, как и Бюффон, боялся последствий публикации настолько огромной цифры, хотя сам наверняка ее знал.

Однако даже этот примерный возраст, вычисленный Фурье, был гораздо меньше минимального возраста Земли, предложенного более ранним и порой недооцененным французским мыслителем.

Бенуа де Майе (1656–1738) был французским аристократом и дипломатом, который с 1692 по 1708 г. служил генеральным консулом в Каире, занимал другие должности за границей и использовал представившиеся ему возможности, чтобы изучать природу разных стран и делать собственные выводы относительно происхождения и эволюции жизни. Свои идеи он изложил в книге, над которой работал на протяжении многих лет, внося множество правок, и которая была опубликована только через десять лет после его смерти в сильно измененном виде, к чему приложил руку ее нерадивый редактор. К счастью, до нас дошло достаточно оригинальных рукописей де Майе, по которым современные историки смогли восстановить подлинный ход его мыслей. В этой книге, сначала изданной как сочинение анонимного автора, якобы описывалась философия таинственного индийского мудреца Теллиамеда (фамилия де Майе, de Maillet, наоборот). Несмотря на множество странных и даже абсурдных идей, в том числе описания русалок и водяных, представленных в виде подлинных наблюдений, в книге «Теллиамед» (Telliamed) содержались крупицы важных научных прозрений.

Наряду с Гуком и Стено, де Майе признавал, что присутствие окаменелостей высоко в горах означало, что породы, в которых сохранились эти окаменелости, должны были какое-то время находиться под водой. Но, в отличие от Гука, он считал постепенный подъем земной тверди невозможным и пришел к выводу, что суша когда-то была полностью погружена в океан, который затем постепенно отступил. Однако де Майе признавал, что этот процесс должен был протекать очень долго, и включил эту идею в рассуждения об эволюции жизни. Его мифический индийский мудрец Теллиамед подсчитал, что Земле несколько миллиардов лет — что в десятки раз больше возраста, который вычислил Фурье в начале следующего века.

Согласно де Майе, жизнь спонтанно зародилась в море, куда была занесена спорами из космоса, и сначала возникла на мелководье в районе горных вершин, которые затем стали первыми островами, поднявшимися из воды. По мере того как вода отступала, жизнь распространялась по суше; водоросли превращались в кусты и деревья, летающие рыбы — в птиц, а рыбы (со временем) — в людей.

Ключевым здесь является словосочетание «со временем». Де Майе заметил, что в разных слоях горных пород содержатся ископаемые остатки разных растений и животных, в том числе тех, которые исчезли с лица Земли. Его по понятным причинам путанные идеи относительно того, как одна форма жизни могла замещаться другой, не стоят детального рассмотрения, но он осознал, что процесс, который мы сегодня называем эволюцией, имел место, что постулируемое им превращение рыбы в человека должно был занять очень много времени и что жизнь менялась под влиянием изменений окружающей среды.

Как, должно быть, предвидел де Майе, реакция на книгу была крайне агрессивной. В 1757 г. французский натуралист Дезалье д’Аржанвиль яростно осудил сумасбродную идею, что «человек вышел из глубин моря»: «Из-за боязни того, что мы окажемся потомками Адама, нашими предками были назначены морские чудища!» Вольтера это оскорбило нисколько не меньше, и он писал, что де Майе «шарлатан… который хотел прикинуться Богом и сотворить мир из слов»{13}. Это было написано в 1772 г., когда Бюффон уже вовсю работал над описанием эволюции жизни на Земле без участия бога.

Хотя Бюффон не мог себе представить временные масштабы, предложенные в «Теллиамеде», ему гораздо лучше, чем де Майе, удалось объяснить, как развивалась жизнь по мере постепенных изменений условий на Земле. Он разделял мнение де Майе, что ранняя Земля была покрыта водой, которая, согласно его модели, выпала в виде дождя в процессе охлаждения земной поверхности и постепенно высохла. Эта идея, кстати говоря, подразумевала, что сама планета не была неизменной и вечной, но со временем «эволюционировала». И он знал, что ископаемая летопись свидетельствует о том, что ранние формы жизни вымерли. Но его модель постепенного остывания планеты дала ему возможность попытаться объяснить, как происходили изменения форм жизни на Земле.

Во времена Бюффона в северных широтах уже были найдены остатки мамонтов. Эти крупные создания были явно похожи на слонов, которые обитают только в теплых регионах земного шара. Бюффон пришел к выводу, что, когда Земля была теплее, слоноподобные животные могли жить на севере, но, когда планета остыла, они мигрировали к экватору. Но он признавал, что современные слоны не идентичны ископаемым остаткам с севера, и изучал сходства и различия между многими видами (для простоты мы привели только один пример), чтобы понять, как они менялись с течением времени. Взгляды Бюффона тоже со временем менялись, как меняются взгляды любого хорошего ученого при поступлении новых данных, и это порой сбивает с толку историков без естественнонаучного образования, пытающихся выяснить, что же Бюффон «на самом деле» думал об эволюции. Тем не менее основы его представлений вполне понятны, если принять во внимание тот факт, что он не выдвигал противоречащие друг другу идеи одновременно, а адаптировал их по мере накопления знаний.

Бюффон не соглашался с Линнеем по ряду вопросов. В частности, он считал предложенную Линнеем систему группировки видов по родам плодом его воображения и результатом стремления искать закономерности там, где их нет. Поначалу Бюффон категорически отвергал и идею близкого родства между людьми и обезьянами. Но это в основном объяснялось тем, что изначально его взгляды относительно видов были скорее даже более радикальными, чем у Линнея. В конце 1740-х гг. Бюффон писал о видах как о единицах, которые не меняются с течением времени. Его представления о видах и их сохранении прочно основывались на его идеях о процессе размножения, в котором Бюффон признавал вклад обоих родителей. Он описал это как смешение материалов от каждого из родителей, в результате чего образовывался эмбрион, развивающийся в соответствии с уникальным для каждого вида шаблоном, который он называл «внутренним лекалом». Он не смог объяснить, чем является это таинственное лекало или как оно функционирует, указав лишь на то, что благодаря ему каждое новое поколение похоже на своих родителей, то есть виды не изменяются.

В 1753 г. в четвертом томе «Естественной истории» он высказал мысль, которая на первый взгляд противоречит идее эволюции видов:

Если мы однажды признаем, что существуют семьи растений и животных, и что осел может принадлежать к той же семье, что и лошадь, и что одно может отличаться от другого в результате перерождения от общего предка, то мы, возможно, будем вынуждены признать, что обезьяна принадлежит к той же семье, что и человек, и что она не что иное, как деградировавший человек, и что у нее и у человека был общий предок, так же как у осла и лошади. Из этого также следовало бы, что каждая семья, животная или растительная, произошла от одной исходной породы, одни из потомков которой после череды поколений возвысились, а другие принизились.

Ключевым оборотом здесь, судя по всему, является «если мы однажды признаем», что перекликается с фразой Дидро «если бы вера не учила нас». Видимо, Бюффон воспользовался тут методом reductio ad absurdum (доведение до абсурда), чтобы показать, что эта нелепая идея не может быть истинной. Но трудно удержаться от соблазна и не задаться вопросом: а что, если это всего лишь дымовая завеса, призванная скрыть то, что он на самом деле уже принял идею эволюции?

Изучая на протяжении 1750-х и большей части 1760-х гг. такие близкородственные виды, как лошадь и осел, Бюффон в самом деле принял идею, что они произошли от общего предка, либо (возможно) захотел публично высказать то, к чему он на самом деле склонялся в 1753 г. Ему удалось сохранить свои более ранние представления о неизменности видов и адаптировать их к новой концепции, представив роды Линнея (genera, которые сегодня называются семействами) как настоящие виды, определяемые их уникальными внутренними лекалами. Например, существовала исходная, архетипическая форма кошки, от которой произошли другие формы (лев, тигр и домашняя кошка), которые следует считать разновидностями, а не самостоятельными видами. Бюффон утверждал, что эти изменения произошли как реакция на изменения окружающей среды и пищи, вследствие чего эти разновидности (наши «виды») разошлись в ходе миграции в разные регионы мира. Но — и это очень важное «но» — он не утверждал, что вся жизнь произошла от общего предка или что люди произошли от рыб. Несмотря на выраженные ранее мысли, Бюффон не мог заставить себя принять идею, что у людей и обезьян может быть общий предок. Внутреннее лекало каждого типа созданий сложилось спонтанно из «органических частиц», когда Земля остыла до определенной температуры, и наше лекало было уникальным.

Однако эти лекала не приводили сразу к «совершенным» существам. Бюффон привел в пример «конструкцию» свиньи, которой бы не помешали улучшения:

Не похоже, что свинья была образована согласно первоначальному особому и совершенному плану, поскольку она представляет собой смесь из других животных; у нее есть явно бесполезные части или, скорее, те, которые она никак не может использовать: пальцы на ногах, все кости которых идеально сформированы, но которые тем не менее ей никак не служат. Природа далека от того, чтобы обременять себя конечными целями при формировании таких существ.

Примечательно, что Бюффон ссылается тут на «природу», а не на «бога».

В своей книге 1778 г. «Эпохи природы» (Les époques de la nature) Бюффон писал, что этот процесс происходил в несколько этапов и новые формы жизни образовывались из органических частиц последовательными волнами по мере остывания Земли[7]. Несмотря на ошибочность этой модели, один ее аспект демонстрирует, что Бюффон отвергал идею, что Земля занимает особое место во Вселенной и населена людьми, которых создал бог. Он считал, что на всех (известных на тот момент) планетах Солнечной системы шел один и тот же процесс и на каждой из них после остывания должны были появиться, если еще не появились, одинаковые формы жизни.

Неудивительно, что сочинения Бюффона вызывали гнев церковных властей и их многократно осуждали с высокой трибуны теологического факультета Сорбонны. Реагировал он всегда одинаково: извинялся, составлял письменное опровержение всех оскорбительных отрывков и обещал опубликовать это опровержение в следующем издании книги. После чего просто не исполнял свои обещания и продолжал печатать свои книги без опровержений. В 1785 г. он писал в письме другу: «Мне не составило труда удовлетворить все их желания: с моей стороны это была всего лишь насмешка, но эти мужи были достаточно глупы, чтобы ей довольствоваться»{14}.

К моменту смерти Бюффона в 1788 г. по крайней мере один английский эволюционист, чья фамилия, кстати, была Дарвин, собирался приступить к публикации серии работ в поддержку идеи, что как минимум все животные произошли от общего предка и что этот процесс занял сотни миллионов лет. Он мог пойти на этот смелый шаг, потому что в год смерти Бюффона вышла книга Джеймса Геттона «Теория Земли» (Theory of the Earth), в которой были представлены убедительные доказательства огромного возраста нашей планеты. Достижения Геттона и его последователей подарили внуку этого Дарвина XVIII в. то, что тот назвал «даром времени», — хронологическую шкалу, достаточно протяженную для того, чтобы эволюция путем естественного отбора успела произойти, двигаясь вперед осторожными и зачастую незаметными шагами. Этот дар настолько важен, что мы ненадолго прервем рассказ о биологической эволюции, чтобы уделить ему должное внимание.

Глава 3. Дар времени

Джеймс Геттон внес настолько важный вклад в наше понимание истории Земли, что его называют «отцом геологии». Но если продолжить это генеалогическое древо, то дедушкой геологии следует считать Роберта Гука, так как между его работой о «землетрясениях» и идеями Геттона можно проследить четкую связь. Именно это проделала Эллен Тан Дрейк в своей книге «Беспокойный гений» (Restless Genius).

Дрейк демонстрирует, что идеи Гука о происхождении и развитии Земли были широко известны в XVIII в. — кстати, более известны, чем сегодня. Одна из самых любопытных подробностей этой истории связана с немцем Рудольфом Эрихом Распе (1736–1794), которого сегодня помнят как автора рассказов о бароне Мюнхгаузене, хотя при жизни он был знаменитым, как бы мы сегодня сказали, геологом, причем настолько авторитетным, что в 1769 г. его избрали членом Лондонского королевского общества.

Это высокое звание он получил благодаря трактату «Введение в естественную историю земного шара» (Specimen historiæ naturalis globi terraquei), в котором изложил «дальнейшее подтверждение гипотезы Гука о Земле, о происхождении гор и окаменелых тел». Также Распе одним из первых понял, что базальтовые породы образовались из застывших потоков лавы. Он использовал любую возможность для продвижения своих (и Гука) идей, в частности перевел для Королевского общества отчеты нескольких натуралистов о путешествиях по Европе. Распе приукрасил их теориями Гука о причинах землетрясений и происхождении вулканов и, так же как его знаменитый персонаж, не стеснялся указывать себя в качестве автора большинства этих идей.

Еще одной важной книгой середины XVIII в. была «История и философия землетрясений, от самых давних времен до наших дней, составленная из сочинений лучших писателей, посвященных этому предмету» (The History and Philosophy of Earthquakes, from the Remotest to the Present Times, Collected from the best Writers on the Subject). Она была издана анонимно в 1757 г., но почти наверняка принадлежала перу английского астронома Джона Бевиса (1695–1771), открывшего в 1771 г. Крабовидную туманность. Эта книга была написана из-за всплеска всеобщей озабоченности после мощного землетрясения 1755 г., которое почти полностью разрушило Лиссабон и унесло десятки тысяч человеческих жизней. Почти треть книги (106 из 334 страниц) была посвящена изложению работ Гука, а на титульном листе даже была приведена его цитата.

Все это важно, потому что популяризатор работ Геттона Джон Плейфер писал, что Геттон «тщательно изучил почти все книги о путешествиях, из которых можно было узнать что-либо о естественной истории Земли». Среди этих книг наверняка были переводы Распе, и Геттон вряд ли мог пропустить книгу Бевиса, которая вышла, когда Геттону исполнился 31 год. Неизвестно, по какой причине, но в собственных сочинениях Геттона имя Гука не упоминается.

Геттон родился 3 июня 1726 г.[8] в Эдинбурге. Его отец Уильям был успешным торговцем и занимал должность городского казначея, а также владел двумя фермами в графстве Бервикшир. Уильям умер, когда Джеймс был еще ребенком, так что мальчика воспитывала мать, и под ее влиянием он избрал карьеру юриста. Но, прослужив недолгое время помощником адвоката, Джеймс понял, что химия интересует его куда больше, чем юриспруденция. В возрасте 18 лет он стал ассистентом врача и начал посещать лекции по медицине в Эдинбургском университете, но не потому, что хотел стать доктором, а потому, что там он мог изучать химию. Затем он учился в Париже и Лейдене, где в сентябре 1749 г. получил степень доктора медицины, однако решил посвятить себя развитию доставшихся ему в наследство фермерских хозяйств, применяя передовые научные методы. Он путешествовал по Восточной Англии и Нидерландам, где изучал новейшие агрономические методы, после чего обосновался на одной из своих ферм и применял на практике то, что изучил в теории. Доставшаяся ему в наследство земля была каменистой и малопригодной для земледелия, и благодаря пытливому уму работа по ее мелиорации пробудила в нем интерес к геологии и метеорологии. Но благодаря своей увлеченности химией он стал больше чем просто богатым фермером, интересовавшимся геологией на любительском уровне.

Геттон вместе со своим другом и коллегой-химиком Джоном Дейви разработал метод получения нашатыря (хлорида аммония) из сажи. Этот химикат, который применялся во многих важных отраслях, в том числе в красильном и печатном деле (а также в качестве «нюхательной соли»), прежде был доступен только как встречающийся в природе минерал и стоил достаточно дорого, так как его везли с Ближнего Востока. Дейви усовершенствовал этот метод для применения в промышленном производстве, и они оба неплохо на нем заработали. В 1764 г. Геттон отправился в геологическую экспедицию по северу Шотландии вместе с Джорджем Максвеллом-Клерком, одним из прадедов Джеймса Клерка Максвелла, величайшего физика XIX столетия. В 1768 г., когда на его банковский счет стали поступать стабильные доходы от производства хлорида аммония, Геттон сдал ферму в аренду и переехал в Эдинбург, чтобы посвятить себя науке. Не прекращая интересоваться сельским хозяйством, к 42 годам Геттон оказался, по сути, полноценным ученым и ведущим деятелем шотландского Просвещения, подружившись с такими светилами науки, как Дэвид Юм, Адам Смит и Джозеф Блэк, и став (в 1793 г.) одним из основателей Эдинбургского королевского общества. Одним из его друзей был чуть менее видный математик Джон Плейфер (1748–1819), благодаря которому работы Геттона получили заслуженное признание.

Идеи Геттона о Земле были основаны на его личных наблюдениях за геологическими особенностями местности во время путешествий по Шотландии и другим местам (а также, разумеется, на информации из множества прочитанных им книг). Его самый волнующий вывод заключался в том, что не существует абсолютно никаких доказательств, что история Земли конечна, не говоря уже о том, что она ограничивается несколькими тысячами лет, как утверждали богословы. В 1788 г. он заявил, что «нет никаких следов начала и никакой перспективы конца» истории Земли. Другими словами, Земля всегда существовала примерно в том же состоянии, в котором она существует сегодня, и продолжит существовать в этом состоянии. Это утверждение было крайней формой учения, которое впоследствии получило название «униформизм», — идеи, что все особенности рельефа планеты в их нынешнем виде возникли в результате тех же естественных процессов, которые протекают в настоящем и продолжат без изменений протекать на протяжении неопределенного времени, а вовсе не в результате некой крупномасштабной катастрофы, которая потрясла Землю и породила все эти особенности разом.

По общепринятым меркам Геттон работал над своими идеями слишком долго, но он не спешил их обнародовать, потому что, как пишет Джон Плейфер, «он был одним из тех, кто наслаждается созерцанием истины гораздо больше, чем похвалой за ее открытие»{15}. Его «Теория Земли» была представлена Эдинбургскому королевскому обществу в двух частях в марте и апреле 1785 г. (незадолго до 59-летия автора) и издана в виде книги с изменениями и дополнениями в 1795 г. В книгу вошли материалы из других его научных статей и брошюр, и хорошим примером его образа мышления является фрагмент из диссертации «О системе Земли, ее возрасте и постоянстве» (Concerning the System of the Earth, its Duration and Stability), зачитанной им во время выступления перед Эдинбургским королевским обществом 4 июля 1785 г.:

Твердые участки современной суши, похоже, в целом были образованы из порождений моря и других материалов, подобных тем, что в наши дни находят на побережьях. Посему у нас есть причины заявить:

во-первых — что суша, на которой мы покоимся, не простая и изначальная, но что она составная и была образована под воздействием вторичных причин;

во-вторых — что до образования современной суши существовал мир, состоявший из моря и суши, где действовали приливы и течения, и на дне моря протекали такие же процессы, которые происходят сегодня;

и наконец — что, когда современная суша формировалась на дне океана, на бывшей тогда суше имелись растения и животные; по крайней мере в море обитали животные, как и в наши дни.

Следовательно, мы приходим к выводу, что большая часть нашей суши, если не вся она, была образована в результате процессов, естественных для всего земного шара; но для того, чтобы эта суша стала неизменной, противостоящей воздействию вод, требовались два условия:

во-первых — сплочение толщ, образованных посредством скоплений сыпучих или непрочных материалов;

во-вторых — подъем этих сплоченных толщ со дна моря, где они накапливались, до положения выше уровня моря, в каком положении они находятся и ныне[9].

Тут описана суша, которая постепенно разрушается эрозией, и образовывающийся материал опускается на морское дно, формируя осадочные слои, которые превращаются в горные породы под весом более верхних слоев, а потом поднимаются, чтобы в результате геологических процессов образовать новые участки суши, и все эти изменения повторяются снова и снова в бесконечном цикле. Этот цикл должен был быть бесконечным, чтобы соответствовать вере Геттона в то, что бог сотворил наш мир таким, чтобы он мог стать вечным домом для человека. Геттон также осознал, что осадконакопление — это только часть картины, когда обнаружил места, где гранитные слои определенным образом проникали в другие породы, указывая на то, что перед тем, как затвердеть, расправленный гранит затекал в зазоры. Но самые веские доказательства этих идей появились в ходе исследований Геттоном несогласного залегания пород, когда параллельные слои, которые изначально явно залегали горизонтально, были смещены в результате воздействия на них неких сил и располагались под углом, иногда почти вертикально. В некоторых вертикальных слоях просматривались следы ряби, что было явным признаком того, что они залегали под водой в горизонтальном положении. Геттон считал, что источником энергии, необходимой для смещения и деформации горных пород, было тепло, исходящее из недр Земли.

Модель Геттона противостояла более популярным в те времена представлениям о Великом потопе, после которого суша поднялась по мере отступления воды. Эта теория называлась «нептунизм». Теория Геттона, получившая название «плутонизм», поначалу не завоевала должного признания — отчасти потому, что она была изложена в книге объемом более 2000 страниц, написанной весьма путанным языком. Несмотря на сложность «Теории Земли», в ней содержатся некоторые ценные прозрения, демонстрирующие читателю масштабы мышления Геттона, который рассуждал не только о земной тверди, но и о жизни на планете. Убедитесь сами:

…если организованное тело не находится в положении и обстоятельствах, лучше всего приспособленных для его существования и размножения, то тогда, порождая бесконечное разнообразие среди представителей данного вида, мы должны быть уверены, что, с одной стороны, те из них, кто отклоняется от наилучшим образом приспособленного устройства, будут являться наиболее подверженными гибели, тогда как, с другой стороны, те организованные тела, которые наиболее приблизятся к наилучшему для данных обстоятельств устройству, будут лучше всего приспособлены для выживания, сохраняя себя и приумножая численность своей расы.

Важно отметить, что здесь он пишет не о происхождении видов, а о том, как разновидности существующих видов приспосабливаются к своей среде обитания. К этому пониманию Геттон пришел благодаря приобретенному на ферме опыту разведения растений и животных (искусственному отбору), однако он считал, что существование таких естественных механизмов было делом рук благонамеренного бога.

Геттон умер в 1797 г., но его идеи продолжил популяризировать его близкий друг Джон Плейфер. В 1802 г. он опубликовал свою книгу «Иллюстрации к геттоновской теории о Земле» (Illustrations of the Huttonian Theory of the Earth), которая отчасти являлась ответом на критику работ Геттона со стороны нептунистов. Она была написана гораздо более доступным языком, чем книга Геттона, и удостоилась внимания более широкой аудитории. Именно благодаря Плейферу идея униформизма впервые получила широкую известность, хотя человеку, который впоследствии подвел под нее прочный научный фундамент и подарил Чарльзу Дарвину заветный «дар времени», на момент публикации книги Плейфера не было еще и пяти лет.

К тому времени основы будущей геологической науки уже были заложены геодезистом и инженером-каналостроителем Уильямом Смитом, который родился в деревушке Черчилль в графстве Оксфордшир в 1769 г. В 1790-х гг. Смит работал в Сомерсетшире на компанию, занимавшуюся сооружением каналов для транспортировки угля, где в перечень его обязанностей входило инспектирование угольных шахт. Он заинтересовался тем, как в шахтах обнажались разные слои горных пород, и пришел к выводу не только о том, что эти слои расположены в определенном порядке, но и о том, что их можно различать по содержащимся в них окаменелостям. Очевидно, более древние породы залегают под более молодыми, но во время работ по прокладыванию каналов была выявлена не только эта закономерность, но и то, что толщи пород были расположены под определенным углом и что из-за эрозии в некоторых местах близко к поверхности залегали древние породы, а совсем неподалеку — молодые. В 1799 г. Смит составил геологическую карту окрестностей города Бат, а в течение следующих 15 лет расширял свои познания о геологии Англии и Уэльса, работая над собственными проектами и инспектируя строительные работы в составе различных комиссий. Плодом его трудов стала первая геологическая карта Британии (она включала и часть Шотландии), которая была опубликована в 1815 г. Она стала первой подробной геологической картой в мире, охватившей такую обширную территорию, и в итоге оказала большое влияние на развитие науки{16}. К сожалению, коммерческие проекты Смита, в том числе его инвестиции в карьер по добыче батского камня (известняка), не увенчались успехом, и в 1819 г. ему пришлось провести какое-то время в лондонской долговой тюрьме. После освобождения он сводил концы с концами, работая землемером, пока в 1824 г. не был назначен управляющим имением сэра Джона Джонстона в Йоркшире. В 1831 г. Лондонское геологическое общество наградило его своим высшим знаком отличия — медалью Волластона, а в 1835 г. Тринити-колледж в Дублине удостоил его почетной ученой степени. Умер он в 1839 г.

Хотя геологическая карта Смита не сразу привлекла внимание научного сообщества, еще до ее публикации идея Смита использовать окаменелости для определения геологических слоев уже была известна в кругу геологов-первопроходцев, среди которых был и Уильям Бакленд. Он родился в 1784 г., с 1813 г. читал в Оксфордском университете лекции по минералогии, а с 1818 г. — по геологии. Летом 1817 г. его лекции заразили энтузиазмом молодого человека по имени Чарльз Лайель, недавно заинтересовавшегося геологией — к большому неудовольствию его отца, который отправил сына в Оксфорд изучать классические дисциплины и планировал, что тот сделает карьеру юриста.

Отец Лайеля, которого тоже звали Чарльз, в свое время выучился на адвоката, но в возрасте 26 лет унаследовал земли в Шотландии и загородный дом в Киннорди, так что ему больше было не нужно заниматься адвокатской практикой. Он женился в 1796 г., в год смерти своего отца, и 14 ноября 1797 г., в год смерти Геттона, в имении Киннорди на свет появился «наш» Чарльз Лайель. Вскоре семья переехала в другое имение неподалеку от Саутгемптона, где младший Чарльз рос в компании двух братьев и семи сестер. Окончив малоизвестную частную школу, в 1816 г. Чарльз поступил в Эксетерский колледж в Оксфорде и, казалось, должен был пойти по стопам отца, в итоге став юристом и землевладельцем. Но в том же году в библиотеке отца он наткнулся на книгу, которая его очень впечатлила. Это был труд Роберта Бейквелла «Введение в геологию» (An Introduction to Geology), и он познакомил его с униформизмом Геттона. Затем Лайель прочитал книгу Плейфера и начал посещать лекции Бакленда в Оксфорде. До этого он никогда даже не слышал о геологии. Хотя он продолжил изучать классические дисциплины, окончил колледж в 1819 г. и в 1821 г. получил степень магистра гуманитарных наук, он стал увлеченным геологом-любителем и членом Геологического общества, для чего было достаточно просто быть джентльменом и платить членские взносы. В 1818 г. его отец организовал для семьи большое путешествие по Европе, во время которого Чарльз смог не только своими глазами увидеть разнообразные типы рельефа, но и познакомиться с коллекцией ископаемых образцов, собранной Жоржем Кювье в парижском Музее естественной истории. Забавно, что сам Кювье (о котором пойдет речь в следующей главе) в то время находился в Англии. В 1821 г. в городе Льюисе, графство Сассекс, Лайель встретился с ведущим палеонтологом Гидеоном Мантеллом. Затем он было продолжил изучение права в Лондоне, которое начал годом ранее, но тут у него начались проблемы со зрением и сильные головные боли. Они усугублялись из-за необходимости часами корпеть над рукописными документами в плохо освещенных помещениях. Хотя Лайель никогда не принимал формального решения оставить юриспруденцию и в мае 1822 г. стал барристером, он никогда всерьез не занимался адвокатской практикой. К 1823 г., когда ему представилась возможность съездить в Париж и встретиться с Кювье, он фактически уже был геологом.

Этот факт подтверждается тем, что с 1823 г. он работал секретарем Геологического общества, затем стал его секретарем по иностранным делам, и в конечном счете — его президентом. В 1825 г. его сосекретарем стал его ровесник Джордж Скруп, который к тому времени уже внес значительный вклад в геологию и писал книгу «Рассуждения о вулканах» (Considerations on Volcanoes), основанную на данных, полученных им в ходе исследований активных и потухших вулканов во время экспедиций по Франции и Италии. Они стали верными друзьями, и вскоре Лайель тоже решил отправиться в большую геологическую экспедицию, намереваясь написать собственную книгу.

Скруп родился 10 марта 1797 г. и до 1821 г. носил имя Джордж Томсон, но сменил фамилию, когда женился на Эмме Скруп, богатой наследнице и дочери последнего графа Уилтшира. Мы будем называть его просто Скрупом. Его отец Джон Томсон был богатым торговцем, чья фирма вела дела с Россией, но о ранних годах жизни Джорджа нам почти ничего не известно. После окончания школы Хэрроу в 1815 г. Джордж поступил в Пембрук-колледж в Оксфорде, но быстро понял, что Оксфорд не лучшее место для изучения естественных наук, и в 1816 г. перешел в колледж Святого Иоанна в Кембридже, который окончил в 1821 г. Одним из его преподавателей в Кембридже был профессор геологии Адам Седжвик, который впоследствии оказал большое влияние на Чарльза Дарвина. Переход из Оксфорда в Кембридж указывает на то, что Скруп не был одним из тех многочисленных праздных молодых джентльменов, которые рассматривали свое пребывание в университете как некую общественную условность. Но он все-таки являлся в некотором роде благородным джентльменом (его отец утверждал, что у семьи аристократические корни, хотя свое состояние он заработал на торговле) и происходил из достаточно богатой семьи, чтобы еще до женитьбы (будучи студентом) позволить себе поездку в Неаполь зимой 1816–17 гг. Там его заинтриговал Везувий, и он вернулся в 1818 г., чтобы изучить вулкан более подробно. Год спустя он посетил вулкан Этна, а в год окончания учебы и женитьбы отправился изучать потухшие вулканы центральной Франции.

Вулканическое происхождение этих гор было открыто в 1750-х гг. французом Жан-Этьеном Геттаром, который обратил внимание на их типичную конусовидную форму, хотя на протяжении всей задокументированной истории в этом регионе не наблюдалось никакой вулканической активности. В 1760-х гг. соотечественник Геттара Николя Демаре составил карту базальтовых пород вокруг Центрального массива на юге Франции и продемонстрировал, что их расположение напоминает потоки лавы. Именно Скруп объединил эти идеи с собственными наблюдениями и систематизировал данные, чтобы объяснить, как сочетание вулканической активности и эрозии привело к формированию такого ландшафта.

В 1822 г. он стал свидетелем мощного извержения Везувия. Плодом его исследований стала книга «Рассуждения о вулканах», изданная в 1825 г., и в 1826 г. он был избран членом Королевского общества. В книге Скрупа содержалось первое структурированное обсуждение вулканов, а также предлагалась первая модель их устройства и роли вулканов в геологической истории Земли. Но в то время эта книга вызвала негативную реакцию, и одним из немногих, кто отозвался о ней с похвалой, был Чарльз Лайель в своей статье для журнала Quarterly Review за 1827 г. (что интересно, это было его первое опубликованное сочинение). Проблема заключалась в том, что модель Скрупа опровергала распространенное в то время учение нептунизма, которое популяризировал немецкий геолог Абраам Вернер, отчего нептунизм иногда еще называют «модель Вернера». По мнению нептунистов, ранняя Земля была покрыта горячим океаном, насыщенным взвесью веществ, которые постепенно осели на дно и сформировали слои горных пород, после чего вода остыла и уменьшилась в объеме, обнажив континенты в их современном виде. Скруп понимал, что вулканы активно влияют на формирование суши в таких местах, как Этна, где горячее вещество, поднимавшееся из недр Земли, образовывало новые горные породы. Это были те же породы, что и в центральной Франции. Было абсолютно невозможно допустить, что такие базальты образовались в ходе описанного Вернером осадконакопления, как и то, что вулканические кратеры и связанные с ними геологические образования могли возникнуть вследствие «проседания земной коры», как утверждали последователи немца. Скруп предположил, что структуры, которые он изучал во Франции, образовались в результате повторяющихся извержений потоков лавы во время вспышек вулканической активности, тогда как в длительные периоды затишья под воздействием эрозии в массивах пород появлялись ложбины. Он не проводил точных расчетов, но было очевидно, что этот процесс протекал на протяжении долгого времени. После того как в 1827 г. Скруп опубликовал свою книгу «Геология и потухшие вулканы Центральной Франции» (Geology and Extinct Volcanoes of Central France)[10], Лайель организовал собственную экспедицию, чтобы собрать новые доказательства и закрыть этот вопрос раз и навсегда. По ее результатам Лайель и написал свой величайший труд, свой подарок Чарльзу Дарвину.

Прежде чем продолжить нашу историю, давайте посмотрим, как сложилась карьера Скрупа. Хотя он оставался активным членом Геологического общества, особенно деятельно продвигая работы своего друга Лайеля, Скруп все больше склонялся к карьере политика и социального реформатора, сначала в местных органах власти, а с 1833 по 1868 г. — в качестве депутата парламента. Он написал много научных статей по геологии и в 1867 г. был награжден медалью Волластона, но основная часть его брошюр и книг были посвящены политэкономии. После смерти жены в 1867 г. семидесятилетний Скруп женился во второй раз на двадцатишестилетней Маргарет Сэвидж. Он умер 19 января 1876 г., через несколько месяцев после Чарльза Лайеля. В его некрологе в журнале Лондонского королевского общества Proceedings of the Royal Society было написано, что Скруп и Лайель превратили геологию «из области беспочвенных рассуждений в обобщающую конкретные данные науку». И если Скруп был инициатором этой трансформации, то Лайель был ее движущей силой.

К старту своей европейской экспедиции 1828 г. Лайель уже имел устойчивую репутацию писателя и с самого начала намеревался использовать эту возможность не только для сбора научных данных, но и для написания общедоступной книги по геологии, которая, как он надеялся, развенчала бы модель Вернера. Он отбыл из Англии в мае 1828 г., доехал до Парижа, где встретился со своим коллегой, шотландским геологом Родериком Мэрчисоном, и они вдвоем отправились через Овернь вдоль южного побережья Франции в Италию. К началу сентября они добрались до Падуи. Затем Мэрчисон вернулся в Англию, а Лайель отправился на Сицилию, в ближайший регион, где наблюдалась вулканическая и сейсмическая активность. В ходе полевых исследований он собрал данные, которые убедили его — и в конечном итоге и все сообщество геологов — в том, что особенности рельефа современной Земли были действительно сформированы теми же процессами, которые протекают и сегодня, и эти процессы шли на протяжении очень долгого времени. Лайелю уже было известно, что в Центральном массиве палеонтологи обнаружили ископаемые остатки в породах, которые когда-то явно являлись речными отложениями, а теперь залегали выше уровня речных долин, но под слоем базальта. В одной из точек на склоне вулкана Этна между слоями застывшей лавы он обнаружил слой со следами рельефа морского дна, который располагался на высоте более 210 м над уровнем моря. В отличие от большинства своих предшественников, Лайель попытался определить, сколько времени могло потребоваться на образование таких отложений, и писал:

Вот очень убедительное свидетельство продолжительности временных интервалов, которые иногда разделяли истечение отдельных лавовых потоков. Слой [окаменелых] устриц, весьма схожих с видом, обычно употребляемым нами в пищу, толщиной не менее двадцати футов [6 м], покоится на толще базальтовой лавы; поверх слоя с устрицами располагается второй слой лавы вместе с туфом или пеперином.

…Невозможно не прийти к высочайшей оценке древности этой горы, если учесть то, что ее основание составляет около девяноста миль [145 км] в окружности; для чего потребовалось бы девяносто потоков лавы, каждый шириной в милю [1,6 км] у своего конца, чтобы поднять современное подножие вулкана на высоту, равную средней толщине одного лавового потока.

…Судя по всему, ничто в нижней части долины Валле-дель-Бове не указывает на то, что потоки лавы далекого прошлого имели объем больший, чем в нынешние времена; и есть множество доказательств тому, что бесчисленные слои твердых пород и вулканических шлаков накапливались в прошлом, как и ныне, один за другим. Следовательно, на основании изложенного выше мы можем заключить, что для образования массы толщиной восемь или девять тысяч футов [2,1–2,4 км], должно быть, потребовалась огромная череда веков, предшествовавших известным историческим периодам; и тем не менее все это следует рассматривать как произошедшее на последнем отрезке относительно недавней плейстоценовой эпохи. Таков, по крайней мере, вывод, который мы делаем из уже изложенных геологических данных, которые указывают на то, что самые старые части горы, если не относятся к периоду, последовавшему после образования морских пород, которые можно наблюдать вокруг ее основания, то как минимум образовались с ними в одно время.

Выделение сделано самим Лайелем. Как свидетельствует этот отрывок, Лайель понял, что даже гора вулканического происхождения вроде Этны постепенно увеличивалась в размерах в результате повторяющихся извержений, а не возникла в результате одного мощного катаклизма, как утверждали сторонники катастрофизма. Этот фрагмент из его книги «Основные начала геологии» (Principles of Geology) также демонстрирует не только его скрупулезное внимание к научным деталям, но и доступный стиль изложения, что в совокупности обеспечило книге огромный успех. Мысль, которую он хотел донести, была понятна читателям: Этна образовалась очень давно по человеческим меркам, однако она покоится на очень молодых по геологическим меркам горных породах, и потому сама Земля должна быть чрезвычайно древней.

Вклад Лайеля в геологию хорошо известен. Менее известно, что он также размышлял о возникновении одних видов из других и задумывался о том, что могло бы произойти, если бы «климат самого высокорасположенного участка лесистой зоны Этны был перенесен на побережье у подножия горы»:

…ни один ботаник не ожидал бы, что оливы, лимонные деревья и опунции смогли бы соперничать с дубом и каштаном, которые начали бы опускаться на нижележащий уровень, или что последние смогли бы устоять против сосны, которая также в течение нескольких лет начала бы занимать нижний уровень.

Лайель рассматривал это как аргумент против переходов между видами, споря с идеями Жан-Батиста Ламарка. Вместо того чтобы превращаться в новые виды, оливы, лимонные деревья и опунции были бы вытеснены видами-захватчиками, уже приспособившимися к новому климату, аналогично тому как — Лайель приводит актуальный для своего времени пример — коренные жители Северной Америки были обречены быть вытесненными европейцами, так что однажды «память об этих племенах сохранится лишь в поэзии и преданиях». Однако любопытно, что Лайель видит тут «смутный образ неизбежной обреченности вида, менее приспособленного к борьбе с каким-либо новым обстоятельством». Приспособленность, в этом смысле, и борьба за выживание в новых условиях, как известно, стали краеугольными камнями теории Чарльза Дарвина. Но Лайель соглашался, что виды вымирали и замещались другими видами, хотя он, судя по всему, склонялся к мысли, что это происходило по воле «постоянно вовлеченного» бога:

Каждый вид мог произойти от единственной пары или от индивидуальной особи, если одной особи было достаточно, и виды могли быть сотворены последовательно в такие времена и в таких местах, которые позволяли им размножаться, существовать в течение назначенного срока и занимать назначенное им место на земном шаре.

Лайель точно предполагал, что виды могли вымирать из-за конкуренции за ресурсы, например за пищу, но новые виды «занимали их место в силу причин, которые практически недоступны нашему пониманию».

Книга Лайеля явилась грандиозным трудом, который суммировал исследования геологов со всей Европы, чтобы дать читателю исчерпывающие сведения о предмете. Он также обсуждал содержание книги, особенно первого тома, со своим другом Скрупом. Название «Основные начала геологии» было сознательной отсылкой к книге Исаака Ньютона «Математические начала натуральной философии», что свидетельствует об амбициозности задач Лайеля. Первый том был опубликован в июле 1830 г. Джоном Мюрреем, издателем журнала Quarterly Review, для которого Лайель много писал. Подзаголовок звучал не менее амбициозно, чем название: «Попытка объяснить прошлые изменения поверхности Земли, ссылаясь на причины, действующие в настоящем». Этой фразой Лайель решительно давал понять, что встал под знамена униформизма — как будто кто-то в этом сомневался.

Хотя книга мгновенно завоевала популярность, выхода второго тома нетерпеливым читателям пришлось подождать. Помимо того что он был занят полевыми исследованиями в Испании, в 1831 г. Лайель был назначен заведующим кафедрой геологии в лондонском Королевском колледже. Эта работа отнимала почти все его время, и второй том «Основных начал геологии» вышел только в январе 1832 г. — в том же году, когда Лайель женился на дочери геолога Мэри Хорнер, которая всецело разделяла его интересы: медовый месяц они провели в геологической экспедиции по Швейцарии и Италии. Преподавательская карьера Лайеля в Королевском колледже складывалась успешно, и он даже прочитал цикл популярных лекций, на которые пускали женщин, что было очень необычно для того времени. Но он получал от отца небольшое содержание, да и приданое Мэри тоже давало скромный доход. Благодаря гонорарам за книги и другие публикации к 1833 г. Лайель обрел финансовую независимость и после выхода третьего тома своего эпического труда уволился из колледжа, чтобы сосредоточиться на написании книг и научной деятельности. Вероятно, он был первым в истории профессиональным автором книг о науке, в том смысле что у него не было других источников дохода.

Книгами, на которых сосредоточился Лайель, были главным образом три тома «Основных начал», которые претерпели множество правок и редакций. Последнее, двенадцатое издание вышло вскоре после его смерти в 1875 г., и он работал над ним до последнего дня. Другой важной работой Лайеля был однотомник «Руководство к геологии» (Elements of Geology), задуманный в качестве справочника для студентов и исследователей. Изначально он был издан в 1838 г. (хотя Лайель, оставаясь Лайелем, постоянно его дорабатывал, чтобы тот соответствовал новейшим данным) и считается первым современным учебником по геологии. Усилия Лайеля не остались незамеченными: в 1848 г. его посвятили в рыцари, в 1864 г. он стал баронетом (по сути, потомственным рыцарем), а теперь его именем названы кратеры на Луне и на Марсе.

Последняя часть жизни Лайеля не имеет прямого отношения к нашей теме, за исключением его отношений с Чарльзом Дарвином, но о ней стоит упомянуть, чтобы продемонстрировать, как менялся мир в XIX в. В 1841 г. Лайель отправился на пароходе в Северную Америку, где стал свидетелем мощи «действующих в настоящем причин» у Ниагарского водопада и собрал новые доказательства древнего возраста Земли. Он много путешествовал по железной дороге и читал публичные лекции, увеличивая продажи своих книг и свои доходы. Лайель еще трижды побывал в Северной Америке, добираясь туда с такой легкостью, о которой нельзя было и мечтать еще полвека назад. Чего уж там, он путешествовал в гораздо лучших условиях, чем начинающий геолог, который взял с собой в кругосветное плавание первый том «Основных начал геологии» всего десятью годами ранее.

Этот молодой человек, Чарльз Дарвин, был последователем Лайеля и в начале карьеры сделал себе имя в науке благодаря геологическим исследованиям, проведенным во время экспедиции на корабле «Бигль», капитаном которого был Роберт Фицрой. Фицрой был выходцем из аристократической семьи и потомком одного из признанных внебрачных сыновей Карла II, которому король даровал титул герцога Графтонского. Роберт, родившийся в 1805 г., был младшим сыном лорда Чарльза Фицроя и не мог рассчитывать на значительное (в понимании его круга) наследство, так что в возрасте 12 лет его отправили учиться в Королевское военно-морское училище в Портсмуте, чтобы он смог обеспечивать себя сам, служа во флоте. Он добился в этом таких успехов, что к 1828 г. уже был лейтенантом и флаг-адъютантом адмирала сэра Роберта Отуэя на корабле «Ганг» в водах Южной Америки. Когда капитан исследовательского судна «Бигль» покончил жизнь самоубийством, измученный тяготами службы и так называемым «одиночеством власти», Фицроя повысили до звания коммандера и назначили его преемником. Будучи всего лишь коммандером, отныне он носил почетное звание капитана.

Фицрой завершил обследование побережья, начатое его предшественником, и осенью 1830 г. вернулся в Англию. Корабль был настолько потрепан, что нуждался в капитальном ремонте, и ближайшее будущее Фицроя было неопределенным. Но вскоре было решено продолжить изучение Южной Америки: Фицрой на отремонтированном «Бигле» должен был отплыть к восточному побережью континента, обогнуть Огненную Землю, пройти вдоль западного побережья и вернуться в Англию через Тихий океан. Экспедиция должна была начаться в конце 1831 г., когда Фицрою было всего 26 лет. Уже испытав на себе тяготы одиночества власти и не желая повторить судьбу своего предшественника (дядя Фицроя тоже покончил с собой во время депрессивного эпизода), Фицрой решил взять с собой в плавание компаньона, который бы соответствовал его социальному и интеллектуальному уровню, разделял бы его интерес к миру природы и в чьем обществе он был бы не связан жесткими требованиями флотской дисциплины. Фицрой обсудил эту идею с гидрографом адмиралтейства капитаном Фрэнсисом Бофортом, который руководил всеми работами по обследованию океанов. Летом 1831 г. Бофорт рассказал об этом своему другу Джорджу Пикоку, профессору математики из Тринити-колледжа в Кембридже, который находился в Лондоне в отпуске. Пикок предложил поучаствовать в экспедиции своему кембриджскому коллеге натуралисту Джону Генслоу. Но Генслоу было уже 35 лет, он недавно женился, и у него как раз родился ребенок, поэтому он решил, что это предложение запоздало на десять лет, и рассказал об этом Леонарду Дженинсу, молодому перспективному кембриджскому ученому. Но и Дженинс отказался, потому что недавно получил место священника в деревне Боттишем в Кембриджшире. Срок отплытия «Бигля» неумолимо приближался, и 24 августа Генслоу в письме одному из ровесников Дженинса, Чарльзу Дарвину, описал это предложение в таких выражениях, что молодой человек вряд ли мог отказаться:

Я надеюсь увидеть вас в ближайшее время, с уверенностью ожидая, что вы охотно примете предложение, которое, весьма вероятно, будет сделано вам, отправиться в путешествие к Огненной Земле с возвращением домой через Ост-Индию. Ко мне обратился Пикок, который прочтет это письмо и перешлет его вам из Лондона, попросив меня порекомендовать ему натуралиста в качестве компаньона для капитана Фицроя, нанятого правительством для обследования южной оконечности Америки. Я заверил его, что считаю вас наиболее компетентным человеком из всех, кого я знаю, кто может согласиться принять участие в таком предприятии, — я утверждаю это не потому, что вы являетесь полностью состоявшимся натуралистом, но потому, что вы вполне компетентны для сбора образцов, наблюдений и описания всего, что достойно описания в естествознании. Пикок волен распоряжаться этим местом, и если он не сумеет найти человека, готового его занять, то эта возможность скорее всего будет упущена. Капитану Ф. (насколько я понимаю) такой человек нужен больше в качестве компаньона, чем просто собирателя образцов, и он не возьмет на борт даже хорошего натуралиста, если его не отрекомендовали ему в качестве джентльмена.

Так кем же был тот молодой человек, который получил это письмо 29 августа 1831 г. по возвращении домой из геологической экспедиции?

Дарвин родился в графстве Шропшир 12 февраля 1809 г. и был сыном врача Роберта Дарвина (а также внуком другого врача, Эразма Дарвина). Он был пятым из шести детей: у него были три старшие сестры, одна младшая и брат Эразм, который был старше его на четыре года. В 1817 г. умерла их мать, и, хотя две старшие сестры Марианна и Кэролайн смогли взять на себя управление домом (при наличии нескольких слуг), Роберт впал в депрессию и с головой погрузился в работу, пытаясь забыть о потере. К тому времени Чарльз уже ходил в местную дневную школу, а в 1818 г. отец перевел его в школу-пансион в Шрусбери, где уже учился его брат. Перемены в семье очень сблизили братьев. В 1822 г. Эразм уехал из Шрусбери в Кембридж изучать медицину, но лекции ему быстро наскучили, и он стал вести разгульный образ жизни. Когда Чарльзу разрешили навестить брата летом 1823 г., он вкусил все прелести жизни богатого студента, включавшей в себя не только пьянство, но и новомодное увлечение — вдыхание веселящего газа. По возвращении в школу Чарльз забросил учебу, увлекся охотой (особенно на птиц) и в основном бездельничал. По этой причине в 1825 г. Роберт забрал сына из школы и сделал его своим ассистентом при приеме больных. Чарльз ответственно относился к новым обязанностям и проявил явный интерес к медицине, так что впечатленный этим Роберт решил отправить сына в Эдинбургский университет учиться на врача. Эразм, который каким-то чудом сумел окончить трехлетний курс обучения в Кембридже, тоже находился в Эдинбурге на годовой стажировке в больнице, и Роберт надеялся, что старший брат будет приглядывать за Чарльзом. Молодые люди весело проводили время и прилагали минимум усилий к формальной учебе, но уделяли много внимания своим неподдельным научным интересам, в том числе собирая образцы на побережье и вдали от моря.

Эразм снова с большим трудом сумел окончить курс обучения. Но все шансы на то, что Чарльз станет врачом, испарились, когда он посетил две хирургические операции, одна из которых проводилась на ребенке. Обезболивающих в те времена не было, и образ кричащего ребенка остался с ним на всю оставшуюся жизнь. В своей «Автобиографии» он писал:

Я сбежал, не дождавшись окончания. Больше я уже никогда не ходил на операции, и вряд ли нашлась бы приманка столь притягательная, чтобы можно было с ее помощью заставить меня сделать это; то было задолго до благословенных дней хлороформа. В течение очень многих лет эти две операции буквально преследовали меня[11].

Не в силах признаться в своем отношении отцу, после отъезда Эразма в октябре 1826 г. Чарльз вернулся в Эдинбург, чтобы якобы продолжить обучение медицине. Но на самом деле он посещал лекции по естественной истории и геологии, попав под сильное влияние Роберта Гранта, шотландского анатома и специалиста по морской фауне. Наконец, в августе 1827 г. ему пришлось вступить в неизбежный конфликт с отцом и признаться, что он не собирается дальше изучать медицину и становиться врачом. Для непутевого младшего сына из респектабельной семьи, не проявлявшего склонности к военной службе, оставался только один вариант. Было решено, что Чарльз поступит в колледж Христа в Кембридже, будет изучать классические дисциплины и станет приходским священником.

Для интересовавшегося естествознанием молодого человека это было не такой уж плохой перспективой. Многие сельские священники были натуралистами-любителями — их ярким представителем был Гилберт Уайт из Селборна, — и Дарвин вполне мог пойти по их стопам. В Кембридже Дарвин (разумеется, пренебрегая официальными занятиями) увлекся трудами ботаника Джона Генслоу и геолога Адама Седжвика. Ему пришлось отчаянно зубрить запущенные дисциплины в самый последний момент, но в 1831 г. Дарвин успешно окончил колледж. Затем он отправился в геологическую экспедицию по Уэльсу, которую наверняка считал последним глотком свободы перед тем, как начать размеренную жизнь сельского священника. Но именно по возвращении из этой экспедиции он получил письмо от Пикока с известием о предложении Фицроя. Можно представить, с каким энтузиазмом Дарвин ухватился за эту возможность, и несмотря на то, что поначалу ему пришлось уговаривать отца отпустить его в это, по мнению последнего, безрассудное путешествие, в конце концов все было улажено, и 27 декабря 1831 г. Дарвин, которому еще не исполнилось и 23 лет, отплыл от берегов Англии на борту ведомого Фицроем «Бигля». С собой он вез тщательно подобранную библиотеку: на корабле было 245 книг, и среди них — первый том «Основных начал геологии» Лайеля, который ему вручил Фицрой в качестве приветственного подарка. Генслоу советовал Дарвину прочитать эту книгу, но «ни в коем случае не соглашаться с изложенными в ней взглядами»{17}. Однако собственные наблюдения Дарвина вскоре убедили его в том, что взгляды Лайеля были верными.

Доказательства этого он обнаружил уже во время первой стоянки «Бигля» — у острова Сантьягу в архипелаге Зеленого Мыса. Внимание Дарвина привлекла полоса белой породы, которая находилась на высоте 9 метров над уровнем моря и явно состояла из остатков кораллов, раздавленных и спрессованных под тяжестью вышележащих слоев. Но такие породы образуются только под водой. Как Дарвин позже написал в своей «Автобиографии», «некогда поток лавы разлился по дну моря, покрытому мелко искрошенными современными раковинами и кораллами, которые спеклись в твердую белую породу»[12]. Означало ли это, что в прошлом уровень моря был как минимум на 9 метров выше, чем сегодня? Или это остров поднялся? Факты подсказывали находившемуся под влиянием Лайеля Дарвину, что остров действительно поднялся из воды; но, так как признаки катаклизма полностью отсутствовали, это должно было означать, что подъем происходил постепенно на протяжении очень длительного времени.

Пока Фицрой и экипаж «Бигля» месяцами осуществляли трудоемкую топографическую съемку южноамериканского побережья, Дарвин проводил бо́льшую часть времени не на корабле, а на суше, занимаясь ботаническими и геологическими наблюдениями, а также сбором образцов, которые он отправлял Генслоу в Кембридж. Среди первой партии были окаменелые кости ранее неизвестного науке огромного млекопитающего. Эти остатки древнего животного, принадлежавшие, как было установлено впоследствии, гигантскому ленивцу, произвели сенсацию среди коллег Генслоу, и в 1834 г. он продемонстрировал их во время ежегодного собрания Британской ассоциации содействия развитию науки. Таким образом, первую известность в научных кругах Чарльз Дарвин приобрел в качестве геолога и палеонтолога.

Куда бы он ни направился, Дарвин везде находил доказательства подъема геологических слоев. К 1835 г., когда «Бигль» обследовал западное побережье Южной Америки, Дарвин начал задаваться вопросом о том, могли ли даже могучие Анды образоваться таким образом. 20 февраля того же года он сам стал свидетелем подобного подъема. Дарвин находился на берегу во время мощного землетрясения, которое разрушило город Вальдивию и его окрестности, а после обнаружил погибшие колонии свежих мидий, которые лежали примерно на метр выше верхней границы прилива. Именно на столько поднялась суша после этого землетрясения. В результате повторяющихся землетрясений такого рода, происходивших на протяжении достаточно длительного времени, Анды действительно могли подняться до их нынешней высоты. Это также подтвердилось в ходе экспедиций Дарвина в горы. Он обнаружил ископаемые остатки рыб намного выше уровня моря, окаменелые леса выше верхней границы лесной зоны и беспорядочные геологические слои, свидетельствовавшие о воздействии на них некой мощной силы.

Но у этой медали была и обратная сторона. Если Анды поднимаются, то тогда, если Лайель прав, в других местах суша должна опускаться. Еще до того, как «Бигль» пошел на запад через Тихий океан, Дарвин уже знал о существовании коралловых островов, окруженных более или менее кольцеобразными коралловыми рифами, и коралловых атоллов, у которых был только кольцевой риф и не было центрального острова. Кораллы растут только на теплом мелководье в условиях обилия солнечного света. До Дарвина было распространено мнение (с которым соглашался даже Лайель), что рифы возникают вокруг недавно образовавшихся островов, в местах, где вулканы поднимаются из моря. Но Дарвин понял, что все происходит с точностью до наоборот. На самом деле кораллы отмечали края островов, которые постепенно погружаются в море, оставляя на поверхности лишь видимый коралловый барьер. Пересекая Тихий океан, Дарвин лично убедился в том, что обитающие у поверхности молодые кораллы вырастают на останках мертвых кораллов по мере их погружения в воду. Хотя сегодня мы знаем, что это не является результатом опускания всего Тихоокеанского бассейна, предложенная Дарвином версия строения коралловых островов, по сути, остается верной и тоже помогла ему получить признание в качестве геолога.

Генслоу настолько впечатлили эти исследования, что еще до возвращения Дарвина домой он издал некоторые из его писем с описанием научных находок в виде брошюры для ограниченного круга читателей. В ноябре 1835 г. Седжвик зачитал в Геологическом обществе отчет об открытиях Дарвина в Южной Америке, а по прибытии в Англию в октябре 1836 г. Дарвин почти сразу был избран его действительным членом (в Зоологическое общество он вступил только в 1839 г.). 4 января 1837 г. Дарвин выступил в Геологическом обществе с докладом, в котором представил доказательства постепенного подъема Южной Америки со скоростью примерно 2,5 см за столетие, а 17 февраля, спустя несколько дней после своего двадцативосьмилетия, был избран в президиум общества. Карьеру молодого геолога можно было считать состоявшейся.

Дарвин продолжил писать научные труды по геологии и в марте 1838 г. выступил с очередным докладом «О вулканических явлениях и поднятии горных цепей» в Геологическом обществе. Детально изложенные им доказательства того, что Анды действительно поднялись под влиянием тех же процессов, которые можно наблюдать (и ощущать!) в этом регионе и сегодня и которые протекали на протяжении огромного периода времени, спровоцировали бурную дискуссию, которая увенчалась консенсусом в его пользу. Именно после этого события Лайель написал:

Меня весьма поразила та разница в тоне, с которым все обсуждали мои постепенные причины… по сравнению с обсуждением четырехлетней давности, [когда о них отзывались] настолько насмешливо, насколько это позволяли нормы вежливости в моем присутствии{18}.

Во многом благодаря исследованиям в Южной Америке 24 января 1839 г., незадолго до его тридцатилетия, Дарвина избрали членом Королевского общества. Краткое описание этих исследований содержалось в книге «Путешествие на корабле „Бигль“»[13], изданной в мае того же года. Ее главная идея была понятна даже тем, кому не нравились авторские выводы. Один из рецензентов, намереваясь раскритиковать книгу, писал, что если Дарвин прав, то «должно было пройти не меньше миллиона лет» с тех пор, как «море омывало подножие Андских Кордильер». Но этот критик был в меньшинстве. В целом широкое признание научным сообществом концепции градуализма и древнего возраста Земли началось с дарвиновского объяснения того, что он увидел в Южной Америке. За одно только это достижение история науки могла бы увековечить его как выдающегося ученого.

К началу 1840-х гг. Дарвин зарекомендовал себя как авторитетный геолог, женился и поселился со своей растущей семьей в загородном доме возле деревни Даун в графстве Кент, где прожил всю оставшуюся жизнь. Однако он уже обдумывал идею эволюции. Впервые он заинтересовался этой темой, прочитав второй том «Основных начал геологии» Лайеля, который ему доставили в Южную Америку. В этом томе автор подробно изложил идеи Жан-Батиста Ламарка, но с целью не поддержать, а опровергнуть их. Благодаря этому Дарвин ознакомился с одной из версий идеи эволюции как раз в тот момент, когда сам изучал разнообразие живого мира и окаменелости, которые свидетельствовали о вымирании видов и замене их другими видами. Однако он не спешил обнародовать свои новые идеи, зная, что они вызовут бурную реакцию, особенно с учетом того факта, что их автором был геолог, никак пока не зарекомендовавший себя в области биологии.

Но, прежде чем рассказать о том, как геолог превратился в эволюционного биолога, давайте вернемся к истории о даре времени. Известная нам протяженность истории Земли превращает в мгновение ока даже миллион лет и обеспечивает более чем достаточно времени для функционирования механизмов эволюции.

Как раз тогда, когда собранные Лайелем и Дарвином доказательства склоняли геологов согласиться с тем, что история Земли в действительности очень продолжительна, физики начали вставлять им палки в колеса. В XIX в. термодинамика — наука о тепле и движении — развивалась параллельно с усовершенствованием паровых двигателей. Практическое использование паровых двигателей двигало вперед науку — развитие науки помогало совершенствовать паровые двигатели. К середине века выяснилось, что, хотя энергия способна преобразовываться из одной формы в другую (как в паровом двигателе, где тепловая энергия преобразуется в кинетическую энергию и приводит в движение машины), такие процессы не являются эффективными на 100 % и энергия постепенно рассеивается обратно во Вселенную. Этот феномен формально описан тем, что известно как Второе начало термодинамики, а неформально — фразой «вещи изнашиваются». Неисчерпаемых источников энергии не существует. В 1840-х гг. несколько человек осознали, что это также касается Солнца, от которого зависит жизнь на поверхности Земли.

Двумя не признанными в то время первопроходцами в этой области были немецкий врач Юлиус фон Майер (1814–1878) и английский инженер и учитель Джон Уотерстон (он родился в 1811 г. и пропал при загадочных обстоятельствах в 1883 г.). Они оба самостоятельно пытались ответить на вопрос, за счет какого вещества продолжает светить Солнце, и независимо друг от друга предположили, что оно «питается» непрерывным потоком метеоров, падающих на его поверхность, преобразуя гравитационную энергию сначала в кинетическую энергию ускоряющихся метеоров, а затем в тепловую энергию в момент столкновения. Но их работы по большому счету остались незамеченными, так что примерно ту же идею выдвинули другой немец и другой британец, которые развили ее гораздо дальше.

Уильям Томсон (он же лорд Кельвин, 1824–1907) довел гипотезу о падении метеоров до логического завершения и связал ее с судьбой Земли. Если само существование Солнца является конечным, то тогда, как писал Томсон в 1852 г.,

определенное время назад Земля, должно быть, была и через определенное время, должно быть, снова будет непригодной для обитания человека в том виде, в котором он существует в настоящем, если только не были или не будут запущены процессы, невозможные согласно законам, которым подчиняются известные нам явления, протекающие в материальном мире в настоящее время{19}.

Год спустя Томсон узнал о гипотезе Уотерстона о падении метеоров и решил рассчитать, сколько энергии может высвободиться в результате такого процесса и как долго она может поддерживать горение Солнца. Он быстро пришел к выводу, что метеоры не справятся с этой задачей, и обратил внимание на планеты. Он обнаружил, что даже если Солнце поглотит одну за другой все планеты Солнечной системы, то высвободившейся энергии хватит всего на несколько тысяч лет.

Примерно в то же время, в феврале 1854 г., немецкий физик Герман фон Гельмгольц (1821–1894) опубликовал свою первую статью, посвященную проблеме солнечной энергии, в которой выдвинул новую блестящую идею. Он предположил, что вся масса Солнца может обеспечивать гравитационную энергию, используемую для выделения тепла, которое заставляет его сиять. Если вся масса Солнца была рассеяна в виде скопления камней с поперечником больше, чем Солнечная система, и эти камни сближались и сталкивались друг с другом, преобразуя гравитационную энергию в тепло, то в результате образовался бы расплавленный огненный шар. В то время Гельмгольц не подсчитал, сколько тепла могло быть выделено в результате такого процесса, но это сделал Томсон, обнаружив, что выделится столько же энергии, сколько излучает Солнце за 10–20 млн лет. Но зачем одномоментно высвобождать всю эту энергию? Сначала Томсон отверг эту идею, но затем подошел к ней с обратной стороны. Если бы эта энергия каким-то образом могла высвобождаться постепенно, то Солнце могло бы светить на протяжении 10 или 20 млн лет. Прикинув, что умножить эти цифры на десять вполне допустимо, в марте 1862 г. Томсон заявил в статье для журнала Macmillan’s Magazine:

Поэтому в целом представляется весьма вероятным, что Солнце освещало Землю не сто миллионов лет и почти наверняка не пятьсот миллионов лет. Что же касается будущего, то мы можем с той же уверенностью сказать, что обитатели Земли не смогут наслаждаться светом и теплом, необходимыми для жизни, на протяжении еще многих миллионов лет, если только в великой сокровищнице творения для нас не заготовлены ресурсы, о которых мы еще не знаем.

Позже Томсон развил эту идею, придав ей окончательную форму. Если бы Солнце сжималось очень медленно, то оно бы до сих пор выделяло энергию, но понемногу, а не всю сразу. Звезда, подобная Солнцу, действительно может светить на протяжении 10 или 20 млн лет только за счет постепенного сжатия и преобразования гравитационной энергии в тепло. Сегодня астрономы знают, что именно это происходит со звездами в начале их жизни, и этот начальный период получил название «тепловое время», или «время Кельвина — Гельмгольца» (а в Германии — «время Гельмгольца — Кельвина»). Но даже ранней версии этой идеи было достаточно, чтобы у Дарвина возникли серьезные проблемы.

Чтобы продемонстрировать древний возраст Земли, основываясь на аргументах униформизма, Дарвин рассчитал, сколько времени должно было пройти, чтобы эрозия сформировала рельеф региона Уилд на юге Англии, проведя измерения, которые показали, что меловые скалы разрушаются со скоростью примерно 2,5 см за столетие. Это были лишь приблизительные расчеты, и возраст получился завышенным по сравнению с современными оценками, но разница была в пределах разумного. Томсон воспринял эту цифру практически с презрением:

Что же тогда мы должны думать о таких геологических подсчетах как триста миллионов лет, потребовавшихся для «эрозии Уилда»? Является ли более вероятным, что физическое состояние материи Солнца в 1000 раз больше, чем велят законы динамики, отличается от состояния материи в наших лабораториях; или что штормовое море, возможно при помощи узконаправленных приливов неистовой силы, дробит меловые скалы в 1000 раз быстрее, чем один дюйм в столетие, как подсчитал господин Дарвин?

Эта проблема мучила Дарвина всю оставшуюся жизнь и заставила его внести в свою теорию некоторые ненужные (и неразумные) поправки, в детали которых мы не будем вдаваться. Проблема солнечной энергии была в итоге решена уже после смерти Дарвина благодаря открытию радиоактивности, специальной теории относительности Эйнштейна, а также пониманию того, что Солнце черпает энергию из преобразования водорода в гелий в своих недрах; если выразиться точнее, то она была решена именно благодаря тем «процессам», которые были «невозможны согласно законам, которым подчиняются известные нам явления, протекающие в материальном мире» на момент заявлений Томсона. Как оказалось, «в великой сокровищнице творения» действительно были заготовлены «ресурсы, о которых мы еще не знаем», и этих ресурсов достаточно для того, чтобы Солнце продолжало светить более-менее так же, как оно светит сегодня, на протяжении 10 млрд лет, из которых к настоящему времени прошла примерно половина. Почти 5 млрд лет свечения Солнца вполне достаточно, чтобы механизмы эволюции сработали именно так, как это описал Дарвин.

Параллельно с развитием представлений об истинном возрасте Солнца и прочих звезд благодаря открытию радиоактивности физики XX в. научились со все большей точностью определять возраст Земли. Все началось с исследований Эрнеста Резерфорда, который родился в Новой Зеландии в 1871 г., но работал в Канаде вместе с англичанином Фредериком Содди (1877–1956) и обнаружил, что радиоактивные ядра ведут себя весьма характерным образом: за определенное время каждое второе радиоактивное ядро определенного типа в любом образце «распадается», превращаясь в нечто другое, — этот отрезок времени Резерфорд назвал «период полураспада»[14]. Неважно, сколько радиоактивного вещества у вас было изначально, за один период полураспада распадется половина таких радиоактивных ядер; за следующий период полураспада распадется половина оставшихся атомов (четверть от исходного количества), и т. д. Период полураспада свой для каждого типа радиоактивных ядер, и продукты, в которые превращаются ядра, также характерны для каждого такого типа.

Радиоактивный уран распадается, образуя свинец, и американец Бертрам Болтвуд (1870–1927) разработал метод определения возраста образцов горных пород путем измерения в них соотношения концентрации свинца и различных типов (изотопов) урана. Студент Королевского колледжа наук в Лондоне Артур Холмс (1890–1965) применил этот метод для определения возраста норвежских горных пород девонского периода, который составил 370 млн лет. К концу первого десятилетия XX в., менее чем через 30 лет после смерти Дарвина, даже студент в рамках своей курсовой работы имел возможность определить возраст горной породы. На протяжении всей своей последующей карьеры Холмс занимался усовершенствованием этого метода и в итоге установил, что возраст самых древних горных пород (а следовательно, возраст самой Земли) составляет 4,5 млрд лет, что хорошо согласуется с возрастом Солнца, рассчитанным совершенно иными способами. Помимо этого, в 1944 г. он опубликовал учебник под названием «Основные начала физической геологии» (Principles of Physical Geology — это преднамеренная отсылка к Лайелю), который на десятилетия вперед стал стандартным университетским пособием. Одним из залогов его успеха являлась ясность: Холмс писал в письме другу, что для того, «чтобы книгу повсеместно читали в англоязычных странах, нужно представить самого глупого из всех студентов и затем подумать, как бы ты объяснил ему этот предмет»{20}. Нам, возможно, не удалось достичь ясности того же уровня, но хочется надеяться, что мы представили достаточно доказательств и вам, в отличие от Дарвина, не придется беспокоиться о хронологической шкале эволюции, когда мы вернемся к нашей основной теме.

Часть 2. Эволюционное средневековье

Глава 4. От Дарвина к Дарвину

Мы прервали наш рассказ об эволюции идеи эволюции на том моменте, когда умер граф де Бюффон и эстафету перенял дед Чарльза Дарвина Эразм. Эразм Дарвин родился 12 декабря 1731 г. в семье отставного адвоката Роберта Дарвина. Он учился в колледже Святого Иоанна в Кембридже и рано прославился как поэт, но ему было нужно чем-то зарабатывать себе на жизнь. Он продолжил обучение (окончив Эдинбургский университет) и стал работать врачом в деревне неподалеку от Бирмингема. Помимо ведения успешной врачебной практики, Дарвин интересовался наукой и публиковал статьи о паровых машинах и процессе формирования облаков. В возрасте 27 лет он женился на Мэри Ховард, и у них родилось пятеро детей. Двое из них, Элизабет и Уильям, умерли в младенчестве; Чарльз, Эразм и Роберт дожили до совершеннолетия (которое Чарльз пережил ненадолго: будучи студентом-медиком в Эдинбурге, он порезал палец во время препарирования трупа и умер от заражения крови в 20 лет). В итоге из всех них женился только родившийся в 1766 г. Роберт, который тоже стал врачом и отцом «нашего» Чарльза Дарвина.

Роберт был самым младшим ребенком в семье, и ему было всего четыре года, когда в 1770 г. умерла его мать. Семнадцатилетняя девушка Мэри Паркер переехала жить в их дом, чтобы заботиться о мальчике, но этим все не ограничилось. Она родила от Эразма двух дочерей, которых он открыто признал и оставил жить у себя даже после того, как Мэри съехала и вышла замуж. В 1781 г. пятидесятилетний Эразм женился на вдове Элизабет Поул и стал отцом еще семерых детей, шестеро из которых дожили до взрослого возраста[15].

Если вы думаете, что насыщенная личная жизнь и процветающая медицинская практика практически не оставляли Эразму Дарвину времени на прочую деятельность, вы ошибаетесь. В 1761 г. он стал членом Королевского общества и был знаком со многими выдающимися учеными, в том числе с Джеймсом Уаттом, Бенджамином Франклином и Джозефом Пристли. Летом 1774 г. к нему в гости приехал Геттон, который жил в его доме, занимаясь геологическими исследованиями близлежащей местности. Эразм стал одним из первых восхищенных читателей его «Теории Земли» в 1788 г., а также одним из первых, кто принял новую кислородную теорию горения; он был основателем Лунного общества — группы ученых, которые собирались раз в месяц в ближайшее к полнолунию воскресенье, когда поздним вечером было достаточно светло, чтобы безопасно добираться до дома верхом. Также он переводил на английский язык труды Линнея. Эразм умело инвестировал в новые разработки в сфере строительства каналов и железообрабатывающей промышленности и был близким другом Джозайи Уэджвуда, основателя знаменитой мануфактуры по производству керамики. В 1796 г. его сын Роберт женился на дочери Уэджвуда Сюзанне, которая за год до этого унаследовала после смерти отца состояние в 25 000 фунтов, что по нынешним меркам равняется нескольким миллионам. Помимо прочего, это означало, что их сыну, Чарльзу Дарвину, в отличие от его деда, никогда не придется беспокоиться о том, как заработать себе на жизнь.

Несмотря на то что он уже являлся очень уважаемым ученым, в возрасте 58 лет Эразм прославился за пределами научных кругов, сначала благодаря публикации в 1789 г. книги под названием «Любовь растений» (The Loves of the Plants). Она была задумана как способ популяризовать труды Линнея в стихотворной форме, и автор в полной мере воспользовался предоставленными Линнеем возможностями применять сексуальные аллюзии и намеки. По меркам конца XVIII в. это были очень откровенные стихи, и у книги было множество восторженных поклонников, среди которых, по словам Десмонда Кинг-Хеле, были поэты Шелли, Китс и Вордсворт; Кольридж определенно встречался с Эразмом в 1796 г. После успеха «Любви растений» в 1792 г. вышла поэма «Экономика растительного царства» (The Economy of Vegetation), а затем и сборник «Ботанический сад» (The Botanic Garden), в который вошли оба сочинения. Сборник состоял из 2440 стихотворных строк, дополненных примечаниями объемом в 80 000 слов, которые сами по себе могли стать полноценной книгой о мире природы.

Все было готово к появлению величайшего труда Эразма Дарвина — прозаической книги «Зоономия, или Законы органической жизни» (Zoonomia, or the Laws of Organic Life). Первый том объемом около 200 000 слов вышел в 1794 г., за ним в 1796 г. последовал второй — объемом 300 000 слов. Хотя основная часть книги была посвящена другим, в основном медицинским темам, в одной из 40 глав первого тома, которой было отведено всего 55 страниц, Эразм Дарвин подробно изложил свои идеи об эволюции, о которых он поверхностно упоминал в поэмах.

Это было опасное время для провозглашения революционных идей, даже в науке. В 1793 г. французского короля казнили на гильотине, и Великобритания находилась в состоянии войны с Францией. Любая угроза сложившемуся порядку вызывала как минимум подозрение, а часто и больше чем подозрение. В 1790 г. дом Джозефа Пристли, активного сторонника либеральных реформ и передового химика, разрушила толпа бунтовщиков, скандировавших лозунг: «Церковь и король навсегда»; Пристли с женой удалось бежать, и впоследствии они уехали в Америку. Идея эволюции воспринималась как откровенно антицерковная, и ее открытая поддержка могла стоить человеку репутации. Но в 1794 г. Эразму Дарвину исполнилось 63 года, и он, вероятно, считал, что уже слишком стар, чтобы беспокоиться о своей репутации, даже если его и тревожила судьба Пристли. Он явно не выбирал выражений (бесспорно, под влиянием Геттона), когда задавал вот такой вопрос:

Если с начала существования Земли прошел огромный отрезок времени, возможно миллионы веков до начала истории человечества, то будет ли излишне дерзким представить, что все теплокровные животные произошли от одной живой частицы, которую ВЕЛИКАЯ ПЕРВОПРИЧИНА наделила животной сутью, способностью обретать новые части, наделенные новыми умениями, направляемую возбуждениями, ощущениями, желаниями и отношениями; и посему обладающей способностью продолжать совершенствоваться посредством характерной для себя деятельности и передавать эти улучшения сквозь поколения своим потомкам, и так без конца?

Но, хотя, скорее всего, он такого не ожидал, эта глава об эволюции с простым названием «Зарождение» осталась незамеченной и не вызвала никакой немедленной реакции со стороны критиков или кого-либо еще. Она так удачно затерялась среди сотен страниц, посвященных вопросам медицины, что, насколько это удалось установить, даже Чарльз Дарвин, внук Эразма, прочел ее только после публикации своей теории эволюции. Однако через пару лет нападки на «Зоономию» и ее автора все-таки воспоследовали. В политических карикатурах Эразма Дарвина даже изображали в образе сторонника революции. Возникла вполне реальная, по крайней мере по его мнению, опасность, что он может оказаться в тюрьме — в 1799 г. его издатель Джозеф Джонсон провел в заключении полгода за то, что являлся «злонамеренным бунтарем с дурными наклонностями, крайне нелояльным по отношению к нашему… повелителю Государю Королю». Но Джонсон на самом деле соответствовал всем этим характеристикам и действительно издавал крамольные книги. «Зоономия» Дарвина была, пожалуй, самой безобидной из всех них, и ее автор никогда всерьез не рисковал оказаться за решеткой.

Предвосхищая работу внука, Эразм в своей книге писал, что осуществляемая людьми селекция привела к появлению новых разновидностей животных и растений, и отмечал, как потомство наследует признаки своих родителей, приводя в пример «породу кошек с дополнительным когтем на каждой лапе». Он даже отмечал, что

некоторые птицы, такие как попугаи, приобрели более прочные клювы, чтобы раскалывать орехи. Другие, такие как воробьи, приобрели клювы, приспособленные для дробления твердых семян. Третьи — для более мягких семян.

Но он не понимал, как виды приобретали характеристики, за счет которых они заняли свои ниши в иерархии жизни. Он предположил, что изменения в телах животных и растений возникали в результате прилагаемых ими усилий получить то, что им нужно, и приобретаемые таким образом характеристики должны были передаваться следующим поколениям. Таким образом, у птицы, которой нужно раскалывать твердые орехи, разовьется более мощный клюв — подобно тому как тяжеловес наращивает мышцы. Птенец этой птицы родится уже с чуть более мощным клювом, чем у его родителей, а дальнейшие «усилия» приведут к тому, что у каждого последующего поколения клювы будут становиться все крепче и крепче. Но один абзац особо примечателен для современного читателя. Обсуждая роль самцов у некоторых видов птиц, Эразм писал:

Самцы птиц, которые не приносят пищу своим птенцам и потому не образуют пар, вооружены шпорами, предназначенными для борьбы за исключительное обладание самками, как мы видим у петухов и перепелов. Очевидно, что это оружие не предназначено для защиты от врагов, потому что самки этих видов не имеют ничего подобного. Конечное предназначение такого состязания между самцами состоит, видимо, в том, что потомство самого сильного и активного животного должно стать самым многочисленным, чтобы затем претерпевать дальнейшие улучшения.

Это потрясающе близко к идее эволюции путем естественного отбора!

В последней книге Эразма Дарвина «Храм природы» (The Temple of Nature), изданной в 1803 г., в стихах рассказывалась история эволюции жизни от первоначальной «живой частицы» до нынешнего разнообразия[16]. Вот пара отрывков:

Земная жизнь в безбрежном лоне вод

Среди пещер жемчужных океана

Возникла, получила свой исход,

Росла и стала развиваться рано;

Сперва в мельчайших формах все росло,

Невидимых и в толстое стекло,

Которые, киша, скрывались в иле

Иль водяную массу бороздили;

Но поколенья множились, цвели,

Усилились и члены обрели;

Восстал растений мир, и средь обилья

Разнообразной жизни в ход пошли

Животных ноги, плавники и крылья.

и,

Все счастье царств почивших оживает

Без убыли иль даже прибывает…

Из плоти формы новые слагает,

И жизни новой утро возжигает[17].

И вновь примечания к ней, в которых описывалось, как жизнь вышла из моря на берег после поднятия суши в результате вулканической активности, были достойны отдельной книги:

После того как острова или континенты поднялись над первозданным океаном, сонмы простейших животных пытались искать себе пропитание на краях или берегах новой суши и могли таким образом постепенно стать земноводными, как нынешняя лягушка, которая превращается из водоплавающего животного в земноводное… Организмы, расположившиеся на суше и окруженные сухим воздухом, могли постепенно приобретать новые способности, поддерживающие их существование; и после бесчисленных последовательных воспроизведений на протяжении тысяч или даже миллионов веков в конце концов могло появиться множество растительных и животных видов, населяющих Землю.

Но за год до выхода книги Дарвин умер в возрасте 70 лет и уже не мог продвигать свои идеи или подвергнуться нападкам за свои взгляды. Отзывы были в основном враждебными. Сэмюэл Тейлор Кольридж писал Уильяму Вордсворту, что ему противна сама мысль о том, что «человек произошел от орангутанга», и что это «противоречит всей истории, всей религии, нет, любой вероятности»{21}. Журнал Edinburgh Review заключал: «Если его славе суждено пережить переменчивую современную моду, то только лишь благодаря его поэтическим заслугам; у его научных грез, вероятно, нет иного шанса быть спасенными от забвения, кроме как в сочетании с его бессмертными стихами».

Эстафету принял француз с пышным именем Жан-Батист Пьер Антуан де Моне, шевалье де Ламарк, который более полно развил похожие идеи, известные под общим названием «ламаркизм». Историки не могут сойтись во мнении, знал ли Ламарк о рассуждениях Эразма Дарвина или пришел к этим выводам самостоятельно (доказательств ни тому, ни другому нет), но он, несомненно, усовершенствовал эти идеи и разработал первое целостное и вполне научное объяснение тому, как нынешнее разнообразие жизни произошло от более ранних форм. Он заслуживает, чтобы эта теория носила его имя, но совершенно не заслуживает тех насмешек, которым иногда подвергают его идеи те, кто не понимают, насколько прогрессивными они были для начала XIX в.

Несмотря на пышный титул (французский шевалье — эквивалент английского рыцаря), Ламарк не родился богачом. Он появился на свет в местечке Базантен в Пикардии 1 августа 1744 г., был одиннадцатым ребенком в семье обедневшего мелкого аристократа и всегда знал, что ему придется пробиваться в жизни самостоятельно. Трое его старших братьев выбрали военную карьеру, а самый старший из них погиб в бою; молодой Жан-Батист хотел пойти по их стопам, но отец настоял, чтобы он поступил в иезуитский колледж в Амьене. После смерти отца в 1760 г. Ламарк бросил учебу и записался в действующую армию, которая участвовала в Померанской войне против Пруссии (одной из кампаний Семилетней войны). Семнадцатилетний доброволец так отличился в боях, что ему присвоили офицерский чин, но, празднуя с товарищами свое повышение, он повредил себе шею, так что был вынужден отправиться в Париж на операцию и восстанавливался после нее целый год. Он получал пенсию в размере всего 400 франков в год и остался на четыре года в Париже, где он работал в банке и одновременно изучал медицину, но бросил ее и переключился на ботанику, которой обучался под руководством авторитетного натуралиста Бернара де Жюссье. Спустя десять лет, в 1778 г., Ламарк выпустил большой трехтомный труд «Французская флора» (Flore française), благодаря которому получил признание в научных кругах и через год при поддержке графа де Бюффона был избран членом Французской академии наук. В 34 года он женился на Мари-Анне Розали Делапор, которая родила ему шестерых детей и умерла в 1792 г. (впоследствии он женился еще дважды, но все его жены умерли раньше него). В 1781 г. Ламарка назначили королевским ботаником, и в последующие годы он много путешествовал, собирая образцы редких растений и минералов.

В 1788 г. Ламарк был назначен хранителем гербария в Королевском ботаническом саду, но ему удалось остаться в стороне от Французской революции и сберечь свое учреждение — именно по мудрому предложению Ламарка в 1790 г. Королевский сад был переименован в Сад растений. В 1793 г. он стал преподавать науку, которая сегодня называется зоологией беспозвоночных (именно Ламарк ввел термин «беспозвоночные»), в Национальном музее естественной истории в Париже. Поначалу Ламарк считал, что виды не меняются, но изучение моллюсков заставило его пересмотреть свое мнение. Впервые он обнародовал раннюю версию своих идей об эволюции во время лекции 11 мая 1800 г., в возрасте 56 лет, а в 1802 г. издал книгу «Гидрогеология» (Hydrogéologie), в которой подробно изложил свою версию геологии Земли. Согласно его модели, Земля является вечной, но постоянно меняется, хотя меняется таким образом, что всегда выглядит примерно одинаково[18]. Ламарк утверждал, что океанические течения движутся с востока на запад, вымывая материал западных оконечностей континентов, и он накапливается на восточных оконечностях континентов по другую сторону океана, в результате чего континенты постепенно перемещаются по земному шару. Plus ça change, plus c’est le même chose — чем больше все меняется, тем больше остается тем же. Это был доведенный до крайности униформизм — абсолютно ошибочный, но книга вошла в историю науки тем, что в ней был впервые использован термин «биология» в его современном смысле, хотя приоритет Ламарка в этом вопросе до сих пор оспаривается многими учеными.

Что более важно — в том же году Ламарк издал еще одну книгу, «Исследования организации живых тел» (Recherches sur l’organisation des Corps Vivants), в которой изложил свою теорию эволюции более полно, чем в лекции 1800 г. По сути, она являлась сопроводительным томом к «Гидрогеологии», причем не только по времени публикации. Ламарк утверждал, что, поскольку Земля постоянно меняется, живые существа тоже постоянно меняются, чтобы приспосабливаться к разным условиям окружающей среды. Он писал:

Повадки животного, его образ жизни и обстоятельства, в которых существовали его отдельные предки, со временем определили форму его тела, число и положение его органов и в итоге — способности, которыми оно наделено.

Идеи Ламарка подверглись нападкам и насмешкам со стороны заслуженных ученых, в частности Жоржа Кювье, профессора из Сада растений, однако приобрели небольшое число последователей среди более молодых коллег. Он продолжил читать лекции, но в 1804 г. ему исполнилось 60, и он в основном избегал участия в публичных конфликтах, предпочитая работать над следующей книгой «Философия зоологии» (Philosophie zoologique, 1809), в которой он подробно изложил свои идеи об эволюции. К тому времени его здоровье ухудшилось, и он начал терять зрение. Несмотря на это, он смог написать грандиозный семитомный труд «Естественная история беспозвоночных» (Histoire naturelle des animal sans vertèbres), который увидел свет с 1815 по 1822 г. В 1818 г. Ламарк ослеп и оказался на попечении своих детей, которые сами с трудом сводили концы с концами. Когда в 1829 г. Ламарк умер, им пришлось занять деньги на его похороны у Академии наук. Но к тому времени его эволюционные идеи уже начали жить собственной жизнью.

Перемены во взглядах Ламарка относительно неизменности видов, видимо, были связаны с его исследованиями просто устроенных существ, например моллюсков. У этих так называемых низших форм жизни не было специализированных органов, и Ламарку показалось, что они достаточно просты, чтобы зарождаться спонтанно в результате воздействия электричества, которое в 1790-х гг. и в начале XIX в. все еще являлось таинственным и малоизученным явлением. Идею о том, что электричество может порождать «силу жизни», всерьез принимали и ученые, и писатели, например автор романа «Франкенштейн» (Frankenstein, 1818) Мэри Шелли. Но Ламарк считал, что необходимо описать какой-нибудь другой способ появления сложных организмов, которые не могли появиться спонтанно, и поэтому ему требовался некий механизм развития сложного из простого. Предложенный им процесс был скорее мистическим, чем научным. В «Естественной истории беспозвоночных» он писал:

Быстро движущиеся жидкости пробьют каналы в нежных тканях. Вскоре их течение начнет меняться, что приведет к появлению определенных органов. Сами жидкости, теперь более сложные, станут еще сложнее, порождая большее разнообразие секреций и субстанций, образующих органы.

Развитие сложного из простого он описал еще в майской лекции 1800 г., хотя тогда Ламарк зачем-то перевернул этот аргумент с ног на голову, заявив, что беспозвоночные

демонстрируют нам намного нагляднее, чем другие организмы, ту поразительную деградацию в организации и прогрессирующее уменьшение количества способностей у животных, которые должны представлять большой интерес для философа-натуралиста. В конце концов, они постепенно подводят нас к окончательной стадии анимализации, то есть к наиболее несовершенным животным, к наиболее просто устроенным, которые едва могут считаться животными. Возможно, они те, с которых началась природа, а всех остальных она породила за счет длительного времени и благоприятствующих обстоятельств{22}.

Последнее предложение говорит нам о том, что Ламарк полагал: простейшие существа возникли спонтанно, а затем развились в более сложные формы жизни посредством эволюции. Упоминание «длительного времени» тоже примечательно. Но это отличается от представлений Эразма Дарвина о механизме эволюции. Ламарк не признавал, что виды вымирали, а только то, что формы жизни, обнаруживаемые в окаменелостях, но не живущие сегодня, превратились в формы, которые существуют по сей день. Он также не верил, что вся жизнь произошла от одного общего предка, от «частицы», о которой говорил Дарвин. Ламарк считал, что новые организмы зарождаются спонтанно и непрерывно, даже сегодня, и со временем развиваются во все более сложные формы. Это, конечно, аргумент в пользу того, что Ламарк не был знаком с работами Эразма Дарвина, хотя бы потому, что он не пытался опровергнуть его идеи.

На самом деле теория Ламарка состояла из двух частей, причем та часть, которую сегодня обычно называют ламаркизмом, была второстепенной. Первостепенным был постулированный им в качестве закона природы принцип, который побуждал, или вынуждал, более простые организмы становиться более сложными — как бы стремиться к совершенству. Как именно это происходило, было второстепенным. Это, по сути, был тот же процесс, который описал Эразм Дарвин: приобретенные в течение жизни характеристики организма передаются следующим поколениям. Но Ламарк также предположил, что органы, которыми организм не пользовался, уменьшались или деградировали, в итоге исчезая. В «Философии зоологии» он писал: «Недостаточное использование органа… постепенно ослабляет этот орган и оканчивается его полным исчезновением». В качестве примера он приводил потерю зрения у кротов.

Представления Ламарка об эволюции лучше всего суммированы в четырех «законах», описанных им в первом томе «Естественной истории беспозвоночных», вышедшем в 1815 г.:

Первый закон. Жизнь своими собственными силами непрерывно стремится увеличивать объем всякого наделенного ею тела и расширять размеры его частей до предела, ею самой установленного.

Второй закон. Образование нового органа в теле животного является результатом новой появившейся потребности, которая продолжает оставаться ощутимой, а также нового движения, порождаемого и поддерживаемого этой потребностью.

Третий закон. Развитие органов и сила их действия всегда соответствуют употреблению этих органов.

Четвертый закон. Все, что было приобретено, запечатлено или изменено в организации индивидуумов в течение их жизни, сохраняется путем воспроизведения и передается новым индивидуумам, которые происходят от индивидуумов, испытавших эти изменения[19].

Четвертый закон и представляет собой то, что в итоге стало называться ламаркизмом. Хотя, возможно, самой дерзкой мыслью Ламарка, которая встала поперек горла многим его современникам и вынудила Чарльза Лайеля отвергнуть его учение, была идея включить человечество в эволюционный процесс. Какими бы сомнительными ни были некоторые нюансы его теории, Ламарк был действительно глубоким мыслителем, который внес значительный вклад в развитие представлений об эволюции, а его определение вида трудно превзойти:

Полезно обозначить словом «вид» всякую группу сходных особей, которые сохраняются из поколения в поколение в неизменном состоянии до тех пор, пока условия их существования не изменятся настолько, чтобы вызвать изменения их привычек, признаков и форм.

Имя Ламарка часто упоминается наряду с именем Этьена Жоффруа Сент-Илера (1772–1844), которого обычно называют просто Сент-Илером. Но это в основном потому, что они оба работали в Саду растений, а вовсе не из-за сходства их идей. Сент-Илер считал, что новые формы жизни могли возникать в результате внезапных изменений при смене поколений, как, например, в случае, когда самая первая птица вылупилась из яйца рептилии. Как демонстрирует этот пример, ученый полагал, что такие скачкообразные изменения (их иногда называют «сальтации», от латинского saltum — «скачок», «прыжок») происходили в эмбрионе и, кроме того, что они были вызваны изменениями окружающей среды. В своей статье 1833 г. Сент-Илер писал, что такие — благоприятные или деструктивные — изменения

…наследуются и влияют на все устройство животного, поскольку если эти изменения приводят к вредоносным последствиям, то животные, которые им подверглись, погибают и замещаются другими, обладающими немного другой формой, измененной, чтобы быть лучше приспособленной к новой окружающей среде.

Таких экстремальных мутантов, как мы назвали бы их сегодня, Сент-Илер называл «перспективными монстрами». В природе, по его представлениям, разнообразные сальтации происходят в расчете на то, что одна или несколько из них позволят лучше приспособиться к определенным условиям окружающей среды. Идея, что наиболее приспособленные из таких монстров выживают, а другие погибают, поразительно близка к концепции естественного отбора, но основана на предположении, что изменения происходят в эмбрионе в результате воздействия атмосферы на легкие родителя. Нет никаких промежуточных форм, и этот процесс протекает быстро (мгновенно, при смене поколений), а не постепенно, даже если присутствует элемент отбора.

Но по крайней мере Сент-Илер считал, что эволюция происходит. Другой парижский коллега Ламарка был ярым противником этих идей, хотя его собственные палеонтологические исследования выявили факт вымирания видов, который сегодня считается доказательством эволюции.

Жорж Кювье родился в городе Монбельяре 23 августа 1769 г. При крещении он получил имя Жан Леопольд Николя Фредерик, но его старший брат Жорж умер в возрасте четырех лет незадолго до его рождения, и маленького Жана всегда называли именем брата. В те времена город относился к герцогству Вюртемберг, входившему в состав Священной Римской империи, но в 1793 г. стал частью Франции. Забавно, что, хотя в итоге они оказались непримиримыми оппонентами, оба — и Ламарк, и Кювье — были правы только наполовину. Ламарк признавал реальность эволюции, но не верил в массовые вымирания. Кювье признавал вымирания, но не верил в эволюцию.

Кювье, чей отец был офицером швейцарской гвардии, заинтересовался естественной историей, когда ему было около десяти лет, а в двенадцать перечитал все тома «Естественной истории» Бюффона из библиотеки своего дяди. Он учился в местной гимназии и затем, благодаря рождению в герцогстве Вюртемберг, в возрасте пятнадцати лет поступил в новую Каролинскую академию в Штутгарте, где был отличником. Не имея источников дохода и влиятельных связей, в 1788 г. Кювье стал личным учителем Ахилла д’Эриси, сына маркиза д’Эриси, в его доме в Кане. Там он мог посещать городской ботанический сад и университетскую библиотеку. Еще одним из преимуществ Нормандии было то, что в первые годы Французской революции она была тихой заводью, но в 1791 г. революционный пожар добрался и туда, и маркиз перевез свою семью вместе с учителем сына в относительно безопасный летний дом в Фикенвилле. Анри Тессье, известный врач и специалист в области сельского хозяйства, бежал в Нормандию под вымышленным именем, спасаясь от революционного террора. Когда Тессье читал лекцию о сельском хозяйстве в городке Вальмоне, Кювье узнал ученого и познакомился с ним. Вскоре они подружились, и Тессье, впечатленный способностями Кювье, написал своему коллеге: «Я нашел жемчужину в куче нормандского навоза».

При якобинцах Кювье служил на административной должности в местной коммуне. Когда террор пошел на спад, о Кювье упомянули в письме парижскому сообществу натуралистов, и он вступил с ними в переписку. В 1795 г., когда на смену якобинцам пришла Директория и обстановка в стране стала достаточно спокойной, Кювье вместе с Ахиллом д’Эриси, которому уже почти исполнилось 18, посетил Париж. Цель визита Ахилла неизвестна, но Кювье смог лично познакомиться со своими парижскими друзьями по переписке, получил приглашение стать ассистентом в Музее естественной истории, в состав которого входил и Сад растений, и приступил к работе незадолго до того, как ему исполнилось 26.

Не прошло и года, как Кювье провел свое первое важное исследование, которое задало направление его карьере. Он изучил скелеты африканских и индийских слонов и сравнил их друг с другом и с ископаемыми остатками мамонтов, а также существа, которое в то время называлось «животное из Огайо» и которое Кювье впоследствии окрестил «мастодонтом». В прочитанной им в 1796 г. лекции, опубликованной позже в виде статьи, Кювье представил доказательства, что африканские и индийские слоны принадлежат к разным видам и оба этих вида отличаются от мамонта, из чего следовало, что у мамонта нет живущих потомков, то есть этот вид вымер. Животное из Огайо отличалось от всех них и являлось еще одним примером вымершего вида. Именно благодаря этому исследованию Кювье факт вымирания был доказан раз и навсегда.

Он сделал еще один важный вклад в науку, тесно связанный с его анализом живых и ископаемых существ, объяснив, что все части тела животного взаимозависимы и обусловлены его образом жизни. Идею «корреляции частей тела» он описал в статье, опубликованной в 1798 г.:

Если зубы животного такие, какими они должны быть, чтобы оно могло питаться мясом, то мы без дальнейшего изучения можем быть уверены, что вся система его пищеварительных органов пригодна для этого вида пищи и что весь его скелет и опорно-двигательные органы и даже органы чувств устроены таким образом, чтобы оно могло ловко преследовать и ловить добычу. Дело в том, что эти условия необходимы для существования животного; если бы это было не так, то оно не смогло бы прокормиться{23}.

Это был, конечно же, бесценный вывод, который помог Кювье и другим ученым реконструировать окаменелости по отдельным фрагментам. В той же статье он писал (немного преувеличивая):

Сравнительная анатомия достигла такой степени совершенства, что, осмотрев одну кость, зачастую можно определить класс, а иногда даже род животного, которому она принадлежала, тем более если это кость черепа или конечности… вплоть до того, что можно определить всю форму по любой кости.

Исследования Кювье в области сравнительной анатомии также вынудили его переосмыслить структуру взаимоотношений в животном мире. Он понял, что невозможно представить всю жизнь на Земле в виде единой «цепи бытия» или «лестницы жизни» с «примитивными» формами внизу и людьми на самом верху. Он разделил животных на четыре основные группы: позвоночные, мягкотелые, членистые и лучистые, — каждая из которых обладала своей особой анатомией. Эта классификация больше не используется, но тот факт, что Кювье разделил животный мир по такой схеме, стал важной вехой в развитии биологической мысли, проложив путь аналогии с разветвленным деревом или кустом жизни, которую использовал Чарльз Дарвин.

Но, несмотря на все эти удачные выводы, Кювье зашел в тупик. Он видел, насколько идеально каждая часть тела животного приспособлена к его образу жизни, и пришел к заключению, что виды не могут меняться, так как любое изменение, даже в самой незначительной части тела животного, пагубно отразится на его жизнеспособности.

Кювье был настолько авторитетной фигурой во французской науке, что его неприятие эволюции затмило работы Ламарка и Сент-Илера. Он стал профессором в Саду растений, иностранным членом многих научных обществ, включая Королевское общество, занимал важные государственные посты (как при Наполеоне, так и после реставрации династии Бурбонов), был награжден орденом Почетного легиона и в итоге получил титул барона. С 1810 г. и до конца своей жизни он, пожалуй, являлся самым влиятельным биологом в мире. Когда Кювье говорил, научное сообщество, особенно во Франции, к нему прислушивалось.

Кювье был катастрофистом. Еще в 1796 г. в статье, посвященной слонам, он писал:

Все эти факты, согласованные между собой и не опровергнутые никакими исследованиями, на мой взгляд, доказывают существование мира, предшествовавшего нашему, который был уничтожен некой катастрофой.

С годами он находил все больше свидетельств вымираний и решил, что в прошлом должна была произойти череда катастроф; основываясь на данных исследований ограниченного числа доступных ему ископаемых остатков, он пришел к выводу, что новые виды появлялись полностью сформированными немедленно после каждой катастрофы и оставались неизменными до тех пор, пока не исчезали во время следующего периода вымирания. Но это не обязательно означало, что после каждого вымирания происходил новый акт творения. Кювье утверждал, что локальные катастрофы могли стирать с лица земли формы жизни в каком-нибудь одном регионе мира, который затем заселялся другими (но не обязательно новыми) видами, мигрировавшими из других областей. Эти идеи были подробно изложены во введении (под названием «Предварительный дискурс») к сборнику его научных работ, вышедшему в 1812 г.; «Дискурс» перепечатывали и переводили на многие языки, обычно пиратским способом, и он пользовался большим спросом. Сам Кювье издал его обновленный вариант в 1826 г. под названием «Рассуждение о революциях на поверхности земного шара» (Discours sur les révolutions de la surface du globe).

На протяжении всей жизни Кювье не переставая спорил об идее эволюции как с Ламарком, так и с Сент-Илером. Но его прощальный выстрел прозвучал посмертно, а точнее, посмертно как для Ламарка, так и для Кювье. Когда в середине декабря 1829 г. умер Ламарк, уже шестидесятилетнего корифея Кювье попросили написать некролог для Академии наук. Но произошла заминка из-за политических событий (в 1830 г. в Париже происходили волнения в ответ на попытку Карла X не допустить движения к демократии) и ожесточенных дебатов между Кювье и Сент-Илером о достоинствах «теории трансформации», которые Кювье выиграл. Он советовал молодым натуралистам, и многие прислушались к его совету, ограничиться описанием природы и не растрачивать время и силы на попытки разработать теории, которые бы объясняли, как природа устроена. Когда Кювье наконец приступил к написанию некролога, у него уже не было желания проявлять великодушие, и он смешал репутацию Ламарка с грязью. В начале 1832 г. Кювье передал текст в Академию наук, а в мае умер во время эпидемии холеры. Некролог был опубликован после его смерти, и, хотя он назывался «Посмертная хвалебная речь о господине де Ламарке», в нем были обобщены взгляды Ламарка на эволюцию и было сказано, что он

…опирался на два произвольных предположения: первое — что структуру зародыша определяют родительские флюиды; второе — что усилия и стремления могут порождать органы. Воздвигнутая на таких основаниях система может позабавить воображение поэта; метафизик может вывести из нее совершенно новую череду систем; но она не выдержит и мгновения проверки со стороны того, кому доводилось препарировать внутренний орган или даже перо.

В этом Кювье был прав, но вместе с ошибочными идеями Ламарка он отверг и факт эволюции. Благодаря весомости научной репутации Кювье, это утверждение затормозило развитие эволюционной мысли во Франции как раз в тот момент, когда она набирала обороты по другую сторону Ла-Манша.

Идея эволюции приживалась там медленно из-за противодействия со стороны консервативного истеблишмента, в том числе церкви; но уже в 1819 г. английский хирург Уильям Лоуренс опубликовал свои эволюционные идеи, которые заметно усовершенствовали теорию Ламарка. Лоуренс родился в 1783 г. и прожил достаточно долго (он умер в 1867 г.), чтобы стать свидетелем публикации великих работ Дарвина. К 1819 г., когда вышел труд, который считается его шедевром, Лоуренс сам уже являлся столпом научного истеблишмента. В 1813 г. его избрали членом Королевского общества, а в 1815 г. он стал профессором анатомии и хирургии Королевского хирургического колледжа. Он был знаком с поэтом Перси Биши Шелли и его женой Мэри, которые являлись его пациентами. Лоуренс был ярым противником витализма (идеи существования особой жизненной силы), и его взгляды, по всей видимости, повлияли на Мэри Шелли, когда она писала свой роман «Франкенштейн».

Материалистические взгляды Лоуренса на природу жизни, в том числе человеческой, были изложены в книге «Лекции по физиологии, зоологии и естественной истории человека» (Lectures on physiology, zoology, and the natural history of man), изданной в 1819 г., когда ему было уже 36 лет и он приближался к пику своей карьеры[20]. Тот факт, что эту книгу обычно называют «Естественная история человека» или просто «Лекции о человеке», указывает на ее основную тему. Лоуренс был знаком с работами Ламарка, но отвергал предложенный им механизм эволюции. Вместо этого он сумел определить два ключевых аспекта этого процесса. Во-первых, «потомство наследует только врожденные качества [своих родителей], а не любые приобретенные ими качества»; во-вторых, различия между разновидностями и видами (он называл их расами) могут быть объяснены только «периодическим появлением потомства с признаками, отличными от признаков родителей, в качестве наследственной разновидности, и распространением таких разновидностей в последующих поколениях». В модели Лоуренса недоставало объяснения механизма, при помощи которого одни разновидности выживают и оставляют потомство, а другие нет. Тем не менее он понял, что географическая удаленность играет важную роль в процессе изменения видов и появления новых разновидностей растений и животных, и знал об эффективности искусственного разведения домашних пород. С помощью достаточно иронического примера он объяснил, почему аристократы красивы:

Могущественные и благородные обычно имели больше возможностей, чем другие люди, выбирать себе в супруги красивых представителей народов, и посему… их сословие отличалось не только положением в обществе, но и элегантными пропорциями человеческого тела.

Хотя этот пример и может показаться нам забавным, он помогает понять, почему его книга вызвала бурю негодования. Лоуренс открыто считал людей представителями животного царства. Он даже посмел заявить, что различия, которые мы наблюдаем среди людей, «нельзя объяснить ни еврейскими священными писаниями, ни другими историческими текстами» и что их нужно изучать, применяя методы зоологии. Он не выбирал выражений, объясняя, что

представления, что все животные предстали перед Адамом после их сотворения, а затем были собраны в ковчеге… невозможны с зоологической точки зрения.

Лоуренс уверенно утверждал это не в последнюю очередь потому, что был знаком с работами Кювье, а также Геттона и других геологов:

Нижние, или более древние, слои содержат остатки, которые сильнее всего отличаются от существующих ныне животных; по мере продвижения к поверхности мы видим постепенное приближение к современным видам.

И:

Вымершие расы животных… эти подлинные памятники живым существам, которые, как мы предполагаем, с большой долей вероятности жили еще до появления человеческой расы.

А для тех, кто верил, что в Библии содержится буквальная истина, он писал:

Как астроном не описывает движение небесных тел и не выводит управляющие ими законы, руководствуясь еврейскими священными писаниями, так и геолог не считает необходимым менять полученные из наблюдений результаты на основании содержания текстов Моисея. Посему я делаю вывод, что предмет [происхождения видов] открыт для обсуждения.

Ключевые идеи из работ Лоуренса обобщил Сирил Дарлингтон:

Физические и психические различия человека передаются по наследству.

Человеческие расы возникли посредством мутаций, которые можно наблюдать в пометах котят.

Половой отбор сделал развитые расы и правящие классы более красивыми.

Разделение рас сохраняет их признаки.

«Отбор и отсев» — это средства изменения и адаптации.

Людей, как и домашний скот, можно улучшить путем селекции. И наоборот, их можно испортить близкородственным кровосмешением, последствия которого можно наблюдать во многих королевских семьях.

Зоологическая наука, отношение к человеку как к животному, является единственной правильной основой для преподавания и исследований в области медицины, морали или даже политики.

Все это, а в особенности отношение к человеку как к объекту зоологических исследований, в то время считалось богохульством. На основании этого после жарких публичных дебатов между сторонниками и противниками Лоуренса в 1822 г. лорд-канцлер аннулировал разрешение на публикацию его книги, и Лоуренса заставили формально изъять ее из оборота. Эта попытка цензуры оказалась тщетной: книга на протяжении десятилетий многократно переиздавалась пиратскими тиражами. Но что касается самого Лоуренса, то из-за этой истории он прекратил участвовать в публичных спорах об эволюции и ее значении для человечества. Столкнувшись с угрозой лишиться карьеры и положения в обществе, Лоуренс занялся медицинскими исследованиями и вскоре реабилитировался в глазах истеблишмента. В 1828 г. его избрали в совет Королевского хирургического колледжа, а позже он стал его президентом и лейб-хирургом королевы Виктории. Он даже получил титул баронета. В 1844 г. один из его гостей писал:

«Лекции о человеке»… некогда очень меня заинтересовали, но они сделали их автора неугодным для духовенства, потому что он осмелился чуть глубже проникнуть в отношения между сознательной и бессознательной жизнью… Похоже, что он позволил себя запугать и сегодня является просто практикующим хирургом, который посещает воскресные службы согласно старой английской традиции и на настоящий момент оставил занятия физиологией и психологией{24}.

Любопытно, что еще до выхода в свет «Лекций о человеке» двое других британских врачей уже обнародовали свои идеи об эволюции применительно к человеку, но не подверглись таким нападкам, как Лоуренс. Однако это были относительно скромные публикации, в первом случае в виде настолько краткого комментария, что случайный читатель мог его даже не заметить. Его написал Джеймс Причард, который родился в городке Росс-он-Уай в графстве Херефордшир в 1786 г. (и умер в 1848 г.). Он учился в Эдинбургском университете, где в 1808 г. защитил диссертацию по теме происхождения разновидностей и рас человека. В 1813 г. он опубликовал двухтомник «Исследование физической истории человека» (Researches into the Physical History of Man), который, по сути, являлся доработанной и расширенной версией его диссертации. Причард считал очевидным тот факт, что все разновидности человека произошли от общего предка:

В целом есть много причин, которые побуждают нас прийти к заключению, что первобытная человеческая популяция, скорее всего, была негроидной, и мне неизвестен ни один аргумент, свидетельствующий об обратном.

На тот случай, если этот тезис показался вам всего лишь скромным предшественником идей Дарвина, отметим, что в том же 1813 г. Уильям Уэллс опубликовал то, что сам Дарвин позже назвал первым признанием принципа естественного отбора[21].

К моменту публикации этой идеи Уэллс уже прожил яркую жизнь. Он родился в Чарльстоне, штат Южная Каролина, в 1757 г. в семье шотландцев, эмигрировавших в Америку в 1753 г. В 1775 г., когда его попытались принудительно рекрутировать в отряды, боровшиеся против британского правления, он предпочел уехать в Великобританию, где изучал медицину в Эдинбурге и Лондоне. В 1779 г. он отправился в Голландию, где служил хирургом в Шотландском полку, но поссорился со своим командиром. Будучи добровольцем, он имел возможность уволиться со службы, после чего незамедлительно вызвал офицера на дуэль, но тот проигнорировал его вызов. Затем Уэллс окончил свое медицинское образование в Лейдене в Нидерландах, после чего вернулся через Лондон в Эдинбург, где в 1780 г. получил степень доктора медицины.

В следующем году Уэллс снова отправился в Чарльстон, чтобы уладить семейные дела. В то время Южная Каролина все еще находилась под контролем британцев, и Уэллс смог не только привести в порядок свои дела, но и позаботиться об интересах друзей семьи, которые вернулись в Англию. Когда в 1782 г. британские войска ушли из штата, Уэллс вместе с ними перебрался во Флориду, а в 1784 г. окончательно вернулся в Англию, где стал практикующим врачом. В 1793 г. его избрали членом Королевского общества, а в 1798 г. он стал врачом-ассистентом в больнице Святого Фомы.

Свои мысли об эволюции Уэллс изложил в докладе, который был зачитан в Королевском обществе в 1813 г. и опубликован в качестве приложения к книге «Два эссе» (Two Essays), изданной пятью годами позже. Но Уэллс умер за год до этого, так что его идеям пришлось пробивать себе дорогу без него. Приложение было озаглавлено «Доклад о женщине белой человеческой расы, чья кожа частично напоминает кожу негра, с некоторыми наблюдениями о причине различий в цвете и форме между белой и негритянской человеческими расами». В пассаже, который позднее одобрил Дарвин, Уэллс сравнивал искусственный отбор (селекцию растений и животных) с отбором в природе, отметив, что то, что селекционеры делают искусственно («при помощи искусства»),

…по всей видимости, делает с равной эффективностью, хотя и медленнее, сама природа при формировании разновидностей людей, приспособленных к стране, которую они населяют. Из случайных разновидностей людей, которые возникли среди первых немногочисленных и рассредоточенных жителей центральных регионов Африки, кто-то мог оказаться лучше других приспособлен к сопротивлению болезням этой местности. Эта раса размножалась, а число других сокращалось… и, поскольку люди с самой темной кожей были лучше всего приспособлены к данному климату, со временем они стали самой распространенной, если не единственной расой в местности, в которой они изначально появились.

Это действительно естественный отбор. Но, как отметил Дарвин, Уэллс «применяет его только по отношению к человеческим расам и то в применении к некоторым только признакам»[22], хотя справедливости ради стоит заметить: прежде чем вдаваться в детали, Уэллс написал, что отбор происходит «среди людей, а также у других животных». Еще более сильное заявление о всеобщей применимости естественного отбора ко всем формам жизни и о роли борьбы за существование было сделано в 1831 г., незадолго до отбытия Дарвина в плавание с Робертом Фицроем. Оно тоже было опубликовано в виде приложения, на этот раз к книге «Корабельная древесина и лесоводство» (On Naval Timber and Arboriculture), и оставалось незамеченным вплоть до 1860 г., когда автор сам указал на его существование через год после публикации Дарвином своего шедевра.

Автором этим был Патрик Мэтью, который родился на ферме недалеко от города Перт в Шотландии в 1790 г. Его мать Агнес Дункан была родственницей британского адмирала Адама Дункана (1731–1804), который одержал знаменитую победу над голландцами в сражении при Кампердауне в 1797 г., за что ему был дарован титул лорда и земли в Шотландии. Семья Мэтью унаследовала одно из поместий Дункана, и после смерти отца в 1807 г. семнадцатилетний Мэтью стал его управляющим. На этих землях выращивали зерно для производства виски, а также имелись большие фруктовые сады. Мэтью много путешествовал по Европе (в 1815 г. ему пришлось прервать визит в Париж, когда Наполеон бежал с острова Эльба) и стал экспертом в области лесоводства. Учитывая связи его семьи, он особенно интересовался древесиной, использовавшейся для постройки кораблей Королевского военно-морского флота, и в итоге написал свою книгу, изданную, когда ему исполнился 41 год.

В то время большинство натуралистов по-прежнему считали, что виды являются постоянными и неизменными, за исключением незначительных вариаций. Эволюция, или трансмутация, обычно обсуждалась в контексте улучшения видов, лучшей адаптации видов к их экологическим нишам, как в работах Эразма Дарвина и Ламарка. Но Мэтью совершил огромный интеллектуальный прорыв, опередив Чарльза Дарвина и Альфреда Рассела Уоллеса: он осознал, что в результате естественного отбора могут появляться новые виды — хотя он, видимо, считал этот факт настолько очевидным, что из-за него вряд ли стоило поднимать шум. Он даже почти изобрел термин «естественный отбор», упомянув в разных главах книги «естественный процесс отбора», «принцип отбора» и «отбор посредством закона природы».

Одной из ключевых тем книги являлась критика практик, которые, по мнению Мэтью, вели к снижению качества коммерчески важных видов деревьев из-за разведения менее приспособленных образцов, но нас здесь интересует его объяснение отбора, которое по своей ясности не уступает идеям Дарвина или Уоллеса[23]:

В природе существует универсальный закон, стремящийся сделать каждое способное размножаться существо наиболее приспособленным к условиям, в которых его разновидность, или организованная материя, находится. Этот закон, судя по всему, предназначен для того, чтобы доводить физические, умственные или инстинктивные способности живого существа до наивысшего совершенства и поддерживать их таковыми. Благодаря этому закону лев обладает силой, заяц быстротой, а лиса хитростью. Поскольку природа, во всем ее разнообразии, способна в более чем достаточном количестве замещать то, что исчезает со временем, те особи, которые не обладают необходимой силой, быстротой, отвагой или хитростью, погибают преждевременно, не размножившись — либо становясь жертвой своих естественных врагов, либо умирая от болезни, обычно вызванной нехваткой пищи. Их место занимают более совершенные представители их вида, которые активно обеспечивают себе средства к существованию.

Мэтью предвидел тут три ключевые составляющие эволюции путем естественного отбора: рост численности вида, приводящий к конкуренции и «борьбе за выживание», наличие изменчивости среди представителей одного вида и наследуемость признаков.

Первую составляющую стоит рассмотреть подробнее, поскольку она оказала влияние не только на Мэтью, но и на более поздних эволюционистов. Наиболее полно эта идея была разработана преподобным Томасом Мальтусом, при этом применительно к человеку. Мальтус родился в 1766 г., учился в Кембридже и был рукоположен в 1788 г. Хотя позже он стал преподавателем истории и политической экономии в колледже Хейлибери в окрестностях города Хартфорда, именно будучи священником в Олбери, графство Суррей, он написал первую версию своей книги «Опыт о законе народонаселения» (Essay on the Principle of Population), изданной в 1798 г. Первое издание вышло анонимно, но все последующие многочисленные издания печатались в XIX в. под именем автора. Мальтус дожил до 1834 г., но, как и большинство его современников, не знал о работе Мэтью.

Мальтус подчеркивал тот факт, что любая популяция, если дать ей такую возможность, растет в геометрической прогрессии. Это означает, что за определенный период времени ее численность удваивается, затем снова удваивается за следующий такой же период и т. д. Это относится как к человеческим популяциям, так и к любым другим видам. Простой пример: если каждая человеческая пара рожает четырех детей, которые выживают и сами становятся родителями, и так происходит в каждом поколении, то у исходной пары будет 16 внуков, 64 правнука и т. д.[24] Но есть одно важное ограничение: «если каждый из детей доживает до того, как сам становится родителем». Размер популяции остается более-менее стабильным, когда «излишек» (термин Мальтуса) погибает, не успев оставить потомство. Мальтус особо отмечал, что, когда он писал книгу, население Северной Америки удваивалось примерно каждые 25 лет, расселяясь по новым землям. При таких темпах роста всего за 16 веков население континента достигло бы 18 000 000 000 000 000 000 человек, что явно невозможно. Рассуждения такого рода верны для любого вида — одуванчиков, слонов, жирафов или пауков.

Мальтус указывал, что рост популяций сдерживают хищники, болезни и особенно количество доступной пищи. На самом деле предельная численность популяции определяется имеющимися ресурсами. Он писал:

Естественная склонность к приумножению повсюду настолько сильна, что ею можно в целом легко объяснить размер популяции в любой стране. Более сложная и более интересная часть исследования заключается в выявлении непосредственных причин, которые останавливают ее дальнейший рост… Что происходит с этой могучей силой… какие ограничения, какие формы преждевременной смерти удерживают численность популяции соразмерной средствам существования?

Мэтью был с этим согласен:

Саморегулирующийся адаптивный характер организованной жизни может отчасти быть объяснен чрезвычайной плодовитостью природы, которая, как уже говорилось ранее, обладает, во всем разнообразии ее форм жизни, способностью к приумножению, намного (во многих случаях тысячекратно) превосходящей ту, что необходима для заполнения мест, освобождающихся вследствие старения и гибели. Поскольку жизненное пространство ограничено и уже занято, только наиболее выносливые, стойкие, лучше приспособленные к обстоятельствам особи способны достичь зрелости, и они обитают только в тех условиях, к которым они более всего приспособлены и где способны расселяться лучше, чем любая другая разновидность; более слабые, менее приспособленные к обстоятельствам, преждевременно погибают.

Мэтью, Дарвин и Уоллес независимо друг от друга пришли к выводу, что этот процесс подразумевает наличие конкуренции за ресурсы между особями и приводит к тому, что наиболее приспособленные к окружающей среде выживают и оставляют потомство, а менее приспособленные сходят с дистанции. Или, как сформулировал Мэтью,

… с такой безмерной растратой ранней и юной жизни достигают зрелости только те, кто преодолел суровые испытания, посредством которых природа проверяет их приспособленность на соответствие своему стандарту совершенства и их пригодность к продолжению рода путем размножения.

Основное отличие Мэтью от этих более поздних авторов состояло в том, что еще до того, как «дар времени» Лайеля получил широкое признание, он был катастрофистом, а они — градуалистами. Мэтью считал, что новые виды не могли появляться посредством отбора в условиях, которые существуют на современной Земле, но возникали только после великих катастроф, что соответствовало имевшимся на тот момент научным знаниям об окаменелостях[25]. И он не верил, что этот процесс может привести к образованию новых сложных органов:

Согласно закону конкурентного отбора, плавники могут превращаться в ноги, ноги — в руки, а руки — в крылья и наоборот, но только при наличии предопределенной способности к этому. Этот закон управляет совершенствованием органов и изменяет их в соответствии с обстоятельствами, если обстоятельства меняются, но он не может создавать новые органы. Никакая версия этого закона не могла привести к образованию полого клыка у змеи, устроенного так, чтобы при укусе происходило надавливание на мешочек с ядом у его корня и яд впрыскивался вглубь раны; то же самое относится и к образованию предупреждающей трещотки на хвосте самой опасной из змей.

По мнению Мэтью, эволюция протекала в соответствии с законами, которые были установлены неким проектировщиком; он писал о «красоте и единстве замысла в этом непрерывном уравновешивании жизни по отношению к обстоятельствам». Но, как отметил Майкл Уил, независимо от того, приемлете вы идею проектировщика или нет, термин «закон» описывает естественный отбор гораздо лучше, чем термин «теория». В общественном сознании закон является неизбежным фактом природы, тогда как теория воспринимается как нечто менее определенное и может меняться при появлении новых данных. В таком случае естественный отбор действительно является законом, и Мэтью это понял, написав, что «в природе существует универсальный закон, стремящийся сделать каждое способное размножаться существо наиболее приспособленным к условиям, в которых его разновидность… находится».

Чарльз Дарвин, что вовсе не удивительно, не знал о труде Мэтью, и поэтому его идеи не повлияли на Дарвина. Если бы воззрения Мэтью не затерялись в книге о корабельной древесине, они могли бы побудить Дарвина опубликовать свою эволюционную теорию намного раньше. Но в 1844 г. вышла книга, которая оказала на Дарвина противоположный эффект. Это было сочинение Роберта Чемберса «Следы естественной истории творения» (Vestiges of the Natural History of Creation), которое убедило Дарвина в том, что еще не время обнародовать свои эволюционные идеи.

Роберт Чемберс родился в расположенном возле границы с Англией шотландском городке Пиблсе в 1802 г. Его отец Джеймс занимался кустарным производством хлопковых тканей и держал ткацкую мастерскую на первом этаже дома, в котором жила семья. У Роберта было двое братьев: старший Уильям и младший Джеймс. Роберт научился читать, писать и считать в местной начальной школе, после чего поступил в старшую школу, где изучал классические дисциплины. Но по большому счету он был самоучкой — очень много читал и за несколько лет изучил все тома «Британской энциклопедии». Когда Роберт был старшеклассником, семья переехала в Эдинбург, где Уильям работал помощником в книжной лавке. Переезд семьи был связан с экономической ситуацией. После внедрения ткацкого станка кустарные ткачи разорились, и Джеймс занялся торговлей тканями. В то время, после наполеоновских войн, возле Пиблса располагалось поселение французских военнопленных, которым Джеймс предоставлял щедрый кредит в своей лавке. Когда пленные внезапно уехали, не оплатив долги, он обанкротился и перебрался в Эдинбург, чтобы найти работу.

В 16 лет Роберт бросил школу и взялся пополнить семейный бюджет, открыв книжный киоск на улице Лейт-уолк. Он начал с торговли старыми отцовскими книгами, но постепенно расширил ассортимент и заработал хорошую репутацию. Тем временем Уильям купил подержанный печатный станок и открыл свое типографское дело, печатая брошюры. В начале 1820-х гг. братья объединили усилия: Роберт писал, а Уильям издавал дешевые журналы и брошюры, которые они продавали по несколько пенни за штуку; затем они издали серию книг, в том числе биографию сэра Вальтера Скотта. В 1830-е г. братья основали издательскую фирму W. & R. Chambers, а Роберт вместе с младшим братом Джеймсом также держал книжный магазин в Эдинбурге. Старшие братья начали издавать журнал Chambers’s Edinburgh Journal («Эдинбургский журнал Чемберсов»), который продавался всего за один пенни и удовлетворял возросший в то время спрос на информацию о новостях науки, истории и искусства; его тираж быстро увеличился до нескольких десятков тысяч экземпляров, и их бизнес процветал. Роберт был автором многих книг, которые издавались в W. & R. Chambers, таких как «Биографический словарь выдающихся шотландцев», «Жизнь и творчество Роберта Бернса» и «Энциклопедия Чемберсов», которая вышла в нескольких томах между 1859 и 1868 гг. Но при жизни имя Роберта Чемберса так и не попало на обложку книги, которая стала его самым знаменитым трудом, и она не была издана братьями Чемберс.

Роберт страстно увлекался геологией, с 1830-х гг. внимательно следил за ее развитием и был знаком с трудами Лайеля. В 1840 г. его избрали членом Эдинбургского королевского общества, а в 1844 г. — членом Лондонского геологического общества. Он общался со многими ведущими учеными того времени и в 1848 г. опубликовал книгу «Древние окраины моря» (Ancient Sea-Margins). Он недавно вернулся из геологических экспедиций по Скандинавии и Канаде и описал в ней свои наблюдения. К тому времени главный труд его жизни уже был издан.

Книга «Следы естественной истории творения» вышла в 1844 г. Ее название являлось преднамеренной отсылкой к словам Геттона, который заявил, что «нет никаких следов начала и никакой перспективы конца» истории Земли. Чемберс утверждал, что у Земли было начало — Земля и жизнь на ней не всегда существовали в том же состоянии, в котором мы находим их сегодня. Он описал умозрительную модель происхождения и эволюции всего, от звезд до человечества, где человечество оказывается кульминацией этого процесса. Помимо всего прочего, это означало, что люди не являлись особым уникальным творением, а развились — эволюционировали — из «низших» животных. Чемберс прекрасно понимал, какой скандал наверняка спровоцирует его идея, и поэтому предпринял неимоверные усилия, чтобы обеспечить свою анонимность. Рукопись переписала его жена, чтобы никто не узнал почерк Чемберса, а лондонскому издателю Джону Черчиллю ее доставил друг семьи журналист Александер Айрленд, живший в Манчестере. Вся корреспонденция и правки передавались тем же путем. Об этом секрете знали только трое: жена Чемберса, Уильям Чемберс и еще один друг семьи, Роберт Кокс. Хотя существовало множество версий относительно авторства книги и Чемберса в разные периоды подозревали в том, что именно он написал «Следы…», официально этот факт был признан только после его смерти в 1871 г.

Чемберс полагал, что простые формы жизни могли зарождаться спонтанно и затем эволюционировать в более сложные формы. Он воспользовался своими познаниями в геологии, чтобы доказать, что палеонтологическая летопись свидетельствует о переходе от более простых к более сложным формам жизни, вплоть до появления человека. И хотя он соглашался с тем, что бог мог положить начало всему и установить законы, которые управляют миром (или мирами, потому что Чемберс не считал Землю единственной обителью жизни), он категорически отвергал мысль, что создатель «вручную» вносит изменения в свои творения:

Ни один из видов существ, которые процветали до третичного периода… ныне не существует; что касается млекопитающих, которые появились в этот период, то многие их формы ныне полностью исчезли, а от других остались только родственные виды. Таким образом, мы видим не только частое пополнение числа ранее существовавших форм, но и частое исчезновение форм, которые, очевидно, стали неуместными, — постоянный сдвиг наравне с развитием; это является столь убедительным фактом, что приковывает к себе внимание. При честном рассмотрении всех этих обстоятельств в нашем разуме не может не зародиться идея органического творения, несколько отличающаяся от той, которая доселе являлась общепринятой.

Другими словами: зачем богу создавать новые виды только для того, чтобы затем их уничтожить? Ответом должно быть то, что бог запустил процесс и позволил ему без своего участия развиваться в соответствии с определенными им принципами:

Как же можно полагать, что величественное существо, которое создало все эти бесчисленные миры, просто установив природный принцип, порожденный его разумом, должно было лично и непосредственно вмешиваться в каждом случае, когда новый моллюск или рептилия появлялись в одном из этих миров? Несомненно, подобная мысль слишком нелепа, чтобы ее можно было принять хотя бы на мгновение.

Однако Чемберс не предложил никакого механизма эволюции, помимо того, что все это было воплощением божьего плана. Что особенно важно, он не считал эволюцию ответом на изменения окружающей среды или других внешних условий. Он также не считал, что эволюция является непрерывным и постепенным процессом; он был убежден, что развитие (как он его понимал) происходит небольшими скачками, сальтациями. Возможно, на его мышление повлияло то, что и Роберт, и Уильям Чемберсы родились с лишними пальцами на руках и ногах, которые им удалили хирургическим путем еще в младенчестве.

Честно говоря, в «Следах…» не было ничего особенно нового, и любой, кто был знаком с работами Эразма Дарвина, Уэллса или Мэтью, не удивился бы содержанию этой книги. Но об их работах знали немногие, и к тому же эти идеи Чемберса являлись главной темой его книги, а не примечаниями к поэме или приложением к труду, посвященному другой теме; вдобавок анонимность помогла придать им ореол таинственности. «Следы…» стали сенсационным бестселлером, и благодаря этой книге эволюцию начали обсуждать в светских кругах. Ее знали Бенджамин Дизраэли и Авраам Линкольн, а принц Альберт читал ее вслух королеве Виктории. Первые рецензии в популярной прессе — и даже в медицинском журнале The Lancet — были положительными. Но затем на книгу с яростной критикой обрушились корифеи науки и богословия.

Самым знаменитым из многочисленных критиков был преподобный Адам Седжвик, один из геологических наставников Чарльза Дарвина, профессор геологии Кембриджского университета и к тому времени уже каноник Нориджского собора. Седжвик был разгневан. В письме Чарльзу Лайелю он называл «Следы…» «мерзкой книгой» и писал: «Я не могу не прийти к мысли, что эта работа принадлежит перу женщины, ведь она настолько нарядна и изящна в наружных проявлениях»{25}. Он даже сочинил желчную рецензию на 85 страниц, опубликованную в журнале Edinburgh Review в июле 1845 г. В ней он выразил озабоченность, что читателям (особенно «нашим славным девицам и матронам») рассказали, что «их Библия — не более чем басня, когда учит их, что они созданы по образу божию, поскольку они являются детьми обезьян». Подобные рецензии обычно публиковали анонимно, но Седжвик проследил, чтобы его авторство было указано.

В свою очередь, сам Седжвик подвергся нападкам сторонников идей, изложенных Чемберсом в «Следах…», и разразившиеся дебаты подтвердили истинность старинной мудрости, что в мире книгоиздания плохой рекламы не бывает: продажи книги возросли. В последующие десятилетия она пережила множество изданий и правок, а кульминацией этого процесса стало вышедшее в 1884 г. двенадцатое издание, подготовленное Александром Айрлендом после смерти Чемберса, где наконец было указано имя автора.

К концу XIX в. «Следы естественной истории творения» разошлись бо́льшим тиражом, чем «Происхождение видов» Дарвина. Отчасти так вышло потому, что Дарвин, обеспокоенный реакцией на «Следы…», воздерживался от публикации своего труда до 1859 г. Однако он был удовлетворен тем, что при детальном критическом разборе Седжвиком общей идеи трансмутации поднимались лишь те вопросы, которые он уже учел и на которые ответил в своей еще не опубликованной работе. Он написал Лайелю, что «очень рад обнаружить», что предвидел возражения Седжвика и «не упустил из виду ни один из аргументов»{26}. Но и это не заставило его поспешить с публикацией своего детища.

Несмотря на то что книга Чемберса заставила Дарвина отгородиться от внешнего мира, другому натуралисту она указала путь, который привел его к формулировке теории — или закона — естественного отбора. Как позже писал этот молодой человек, именно «Следы…» впервые убедили его в том, что трансмутация видов действительно имела место, и побудили его спланировать свою полевую работу таким образом, чтобы найти аргументы в поддержку этой идеи. Молодого человека звали Альфред Рассел Уоллес, и именно благодаря ему Дарвин будет вынужден оставить затворничество и обнародовать свои идеи.

Глава 5. Уоллес и Дарвин

Чарльзу Роберту Дарвину и Альфреду Расселу Уоллесу независимо друг от друга примерно в одно и то же время пришла в голову одна и та же Великая мысль — Великая мысль эволюции. Дарвин обычно занимает почетное первое место при любом упоминании этой идеи, идеи естественного отбора, но история Уоллеса следует сразу за публикацией «Следов…» и является последним звеном в цепи, протянувшейся от древних мыслителей до Дарвина. Будет логично рассказать его историю первой, ведь она не менее увлекательна, чем история его более знаменитого современника.

Уоллес родился 8 января 1823 г. недалеко от городка Аска в валлийском графстве Монмутшир. Но его родители были англичанами и переехали в Уэльс из-за финансовых проблем его отца. Молодость Томаса Вера Уоллеса была похожа на судьбу второстепенного персонажа из романа Джейн Остин. В 1792 г. он получил лицензию адвоката, но, имея доход с капитала в 500 фунтов в год, не стал открывать свою практику и вел праздную жизнь, курсируя между Лондоном и Батом. В 1807 г. он женился на Мэри Энн Гринел, у них родились дети, и Томас решил подзаработать при помощи ряда инвестиций, которые оказались неудачными и привели к обратному результату, вынудив семью переехать в Уэльс в целях экономии. Но, когда Альфреду исполнилось пять лет, их семья снова переехала, на этот раз в Хартфорд, родной город Мэри (примерно в то же время Чарльз Дарвин поступил в Кембридж, чтобы получить степень бакалавра). Поэтому, хотя валлийцы любят называть Уоллеса своим земляком, на самом деле он был англичанином, который родился в Уэльсе. Типичный для того периода «отбор» не обошел стороной семью Уоллесов. Одна из их дочерей умерла в возрасте пяти месяцев; еще две — в возрасте шести и восьми лет. Альфред был пятым из шести детей, доживших до взрослого возраста, включая двух старших братьев, Уильяма и Джона, а также двух старших сестер, Элизабет и Фрэнсис, которую все называли Фанни; еще один его брат, Герберт, родился в 1829 г. Вскоре после переезда в Хартфорд Альфред познакомился с мальчиком по имени Джордж Силк, который на всю жизнь стал его близким другом.

Первое время жизнь в Хартфорде была достаточно комфортной. Несмотря на то что, когда в возрасте 22 лет умерла его сестра Элизабет, Альфреду было девять, в своей автобиографии он пишет, что был слишком мал, чтобы сильно переживать по этому поводу. Ближе всего по возрасту и интересам ему были Джон и Фанни. Зарабатывая частными уроками, Томас поначалу мог оплачивать приличное образование для своих детей. Уильям стал учеником землемера, а позже устроился работать в большую строительную компанию в Лондоне. Джон тоже перебрался в Лондон и работал помощником в другой строительной компании, а Фанни уехала в Лилль, чтобы выучить французский язык и стать учительницей. Альфреда послали пансионером в хартфордскую классическую гимназию. Но затем семья снова скатилась в финансовую яму. Мэри Уоллес унаследовала небольшое состояние, которое было передано в доверительное управление мужу ее сестры, юристу Томасу Уилсону. Уилсон обанкротился, и капитал Мэри, как и доходы от него, были заморожены на несколько лет, пока длились судебные тяжбы. Альфред смог окончить учебный год в гимназии только потому, что вел уроки в младших классах в счет платы за обучение (около 25 гиней в год). Перспектив продолжить образование не было, и на Рождество 1836 г., незадолго до своего четырнадцатилетия, он бросил школу, чтобы выбиться в люди. Его родители переселились в Ходдесдон, в дом поменьше, а Альфред уехал к брату Джону в Лондон. На дворе стоял 1837-й, год восшествия на престол королевы Виктории. Дарвин меньше года назад вернулся в Англию и уже размышлял об эволюции, хотя эссе Томаса Мальтуса он прочтет только в следующем году.

Живя с Джоном, Альфред проводил много вечеров в так называемом «доме науки», который являлся чем-то вроде института механики, где он мог читать книги и журналы, а также общаться с разными людьми. Он уже был хорошо начитанным, и это способствовало формированию его представлений о несправедливости общественного уклада; он начал задумываться, как присутствие в мире зла и бед можно примирить с существованием благонамеренного бога. Но летом эти каникулы закончились, и Альфред стал учеником землемера при брате Уильяме. Это была интересная работа на свежем воздухе, которая давала Альфреду возможность на практике изучать геологию и ботанику, хотя братьям едва удавалось сводить концы с концами. С некоторыми перерывами (во время одного из них Альфред ненадолго стал учеником часовщика, но эта профессия ему не понравилась) это продлилось до начала 1844 г. В тот период Уоллес прочитал «Путешествие на корабле „Бигль“» Дарвина и «Основные начала геологии» Лайеля. Тем временем, Дарвин под впечатлением от работы Мальтуса начал формулировать свои идеи об эволюции в записных книжках, о чем не знал ни Уоллес, ни кто-либо другой. В одной из них он писал:

Можно сказать, что существует сила, которая, подобно сотне тысяч клиньев, пытается втиснуть любую приспособившуюся структуру в зазоры в экономике Природы или скорее создать такие зазоры, вытесняя более слабых. Конечной целью всех таких вклиниваний должны являться отбор подходящей структуры и адаптация ее к изменениям.

А в октябре 1838 г. он суммировал:

Все это могут объяснить три принципа:

1. Потомки похожи на предков.

2. Тенденция к небольшим изменениям, особенно физическим.

3. Высокая плодовитость соразмерна родительской поддержке.

В 1840-х гг. в жизни и Дарвина, и Уоллеса произошли важные перемены. В 1839 г. Дарвин женился на своей кузине Эмме и поселился с семьей в деревне Даун в графстве Кент[26]. Пора путешествий и приключений для него закончилась. Но для Уоллеса все только начиналось. В 1843 г. умер отец Альфреда, и его овдовевшая мать была вынуждена устроиться экономкой. Работы для землемеров не хватало, и к концу года Уильям был вынужден отпустить брата. В свой 21-й день рождения в январе 1844 г. Альфред получил скромное наследство в размере 100 фунтов из размороженного после суда семейного капитала, перебрался к своему брату Джону в Лондон и начал искать работу. В итоге он устроился работать школьным учителем в Лестере, хотя едва ли обладал нужной квалификацией и наклонностями, но зарплаты в 40 фунтов в год вполне хватало на жизнь. Именно в Лестере, в «очень хорошей городской библиотеке», по его словам, он прочитал труд Александра фон Гумбольдта «Путешествие в равноденственные области Нового Света» (Voyage aux regions équinoxiales du Nouveau Continent) и «Опыт» Мальтуса, а также множество других книг. Он также познакомился и подружился с Генри Бейтсом. Бейтс был на два года младше Уоллеса и без энтузиазма работал на семейную чулочную компанию, а в свободное время с гораздо большим энтузиазмом коллекционировал бабочек и жуков. Уоллес писал, что пребывание в Лестере стало для него «поворотным моментом» в равной мере благодаря знакомству с Бейтсом и с идеями Мальтуса.

Учителем Альфред проработал недолго. Следующей зимой его брат Уильям простудился, проведя ночь в открытом вагоне третьего класса; простуда переросла в пневмонию, и в марте 1845 г. он умер. После похорон Уильяма в валлийском Ните Альфред остался там, чтобы довести до конца коммерческие дела покойного, и обнаружил, что бизнес Уильяма был гораздо более успешным, чем он ожидал. Горя желанием уйти из школы, Альфред возглавил землемерную контору брата, которая на фоне железнодорожного бума развивалась настолько хорошо, что в 1846 г. к ней присоединился и Джон. Они сняли большой дом и перевезли к себе мать и младшего брата Герберта; Фанни к тому времени преподавала в США, в городе Мейконе, штат Джорджия.

Братья выполняли землемерные работы для прокладки железнодорожных путей, а также спроектировали и построили несколько зданий, в том числе новое здание Института механики в Ните, которое сохранилось до наших дней. Теперь у Альфреда было достаточно времени для коллекционирования и продолжения самообразования. Он читал публичные лекции о науке, а в апреле 1847 г. написал первую статью для научного журнала Zoologist, где сообщил об отлове жука вида Trichius fasciatus. Но самым значимым событием, которое определило его будущее, было то, что в 1845 г., в промежутке между похоронами Уильяма и переездом Джона в Нит, он впервые прочитал книгу Чемберса «Следы естественной истории творения». Уоллес писал Бейтсу:

Я считаю ее не поспешным обобщением, а скорее гениальным суждением, убедительно подкрепленным некоторыми поразительными фактами и аналогиями, хотя его еще предстоит подтвердить бо́льшим количеством фактов и озарить дополнительным светом понимания, который смогут пролить на этот предмет будущие исследования. Она во всяком случае представляет предмет обсуждения таким образом, что любой исследователь природы обратит на него внимание; каждый наблюдаемый таким исследователем факт должен либо подтверждать, либо опровергать это суждение, и тем самым она побуждает к сбору фактов и задает цель, к которой нужно стремиться при таком сборе.

Он также прочитал «Лекции по психологии, зоологии и естественной истории человека» Лоуренса и в декабре 1845 г. в письме Бейтсу обратил внимание на довод Лоуренса, что «разновидности человеческой расы появились не за счет некой внешней причины, а в результате развития определенных отличительных особенностей у некоторых индивидов, которые затем распространились на всю расу».

В 1845 г. вышло новое, доработанное издание «Путешествия на корабле „Бигль“» Дарвина, в которое были включены дополнительные материалы, в частности о разнообразии вьюрков Галапагосских островов и загадке их происхождения. Уоллес прочел новое издание и наверняка обратил внимание на комментарий Дарвина:

Наблюдая эту постепенность и различие в строении в пределах одной небольшой, связанной тесными узами родства группы птиц, можно действительно представить себе, что вследствие первоначальной малочисленности птиц на этом архипелаге был взят один вид и видоизменен в различных целях[27].

Бейтс к тому времени уже работал клерком в пивоварне в городе Бертон-он-Трент, но приехал с недельным визитом к Уоллесу в Уэльс, где двое друзей впервые задумали, как выразился Уоллес, «довольно безумный план» совместной экспедиции. По словам Уоллеса, «дневник Дарвина… и описание путешествий Гумбольдта» пробудили в нем «решимость посетить тропики в качестве собирателя образцов». Безумный или нет, но осенью 1847 г. этот план уже явно созрел в голове Уоллеса, когда он отправился в Лондон, чтобы встретиться с вернувшейся из Америки сестрой. Он подолгу изучал коллекции в Британском музее, а когда они с Фанни поехали в Париж, он провел еще больше времени в Саду растений. По возвращении домой идея экспедиции уже не казалась ему такой безумной. Теперь, когда Фанни жила дома и у нее завязались отношения с фотографом Томасом Симсом, их мать будет под надежным присмотром. Землемерный бизнес стал менее прибыльным, и Джон решил приобрести молочную ферму. У Уоллеса было 100 фунтов сбережений, и его единственной проблемой было решить, куда поехать. Бейтсу было сложнее: его отец неохотно согласился поддержать их авантюру. Тем не менее они могли надеяться профинансировать свое путешествие только за счет продажи собранных по пути образцов растений и животных, отправляя их агенту в Лондоне, который бы продавал находки от их имени. Пунктом назначения они назначили Амазонку (под впечатлением от книги Уильяма Эдвардса «Путешествие по реке Амазонке», Voyage up the River Amazon, вышедшей в 1847 г.), а своим агентом выбрали Самуэля Стивенса. Кроме того, они посетили директора Королевских ботанических садов Кью Уильяма Гукера, который дал им ценные советы и написал рекомендательное письмо, в котором охарактеризовал их как добросовестных ученых-коллекционеров. 26 апреля 1848 г. они отплыли из Ливерпуля. Уоллесу было 25; Бейтсу — 23. В книге «Моя жизнь» (My Life) Уоллес писал, что еще до старта экспедиции «великая проблема происхождения видов уже отчетливо сложилась в моей голове… Я твердо верил, что полное и тщательное изучение природных фактов в конечном итоге приведет к разгадке этой тайны».

К моменту, когда они начали первый этап путешествия, которое приведет Уоллеса к разгадке этой тайны, закону естественного отбора, Дарвин, по сути, уже завершил работу над своей теорией, но пока не был готов к ее публикации. После возвращения в Англию он был очень занят: писал отчет о своем путешествии и труды по геологии, в том числе книгу о коралловых рифах, женился и обживался на новом месте. Но он всегда скрупулезно записывал свои мысли и хранил все записные книжки, поэтому мы можем проследить, как развивались его идеи. В 1842 г. он записал карандашом краткий «скетч» о своих мыслях относительно эволюции. В 1844 г., осознавая, что пройдет много лет, прежде чем он напишет задуманную книгу на эту тему (он представлял, что это будет труд в трех томах по образцу «Основных начал геологии» Лайеля), Дарвин решил изложить свою теорию в более формальном виде на тот случай, если он умрет раньше, чем закончит книгу. Это было разумной мерой предосторожности для Англии середины XIX в., и судьбы Элизабет Уоллес и Уильяма Уоллеса, а также их младших сестер являются лишним тому подтверждением. Этой более формальной работой стал написанный чернилами «очерк» на 230 страниц, который местный сельский учитель переписал по просьбе Дарвина красивым почерком. Это произошло в июле 1844 г., незадолго до публикации «Следов…». Но реакция общества на книгу Чемберса только укрепила решимость Дарвина не публиковать свою теорию до тех пор, пока он не изложит ее подробно и не подкрепит неопровержимыми доказательствами. Вопреки утверждениям некоторых охотников за сенсациями, в этом не было никакой секретности — даже сосед-учитель знал об идеях Дарвина. Кроме того, Дарвин открыто обсуждал эволюцию и естественный отбор с близкими друзьями и коллегами. И он не хотел, чтобы его идеи были забыты, поэтому оставил жене знаменитое сегодня письмо с инструкциями, как следует поступить с очерком, если случится непоправимое:

Я только что закончил писать очерк о моей теории видов. Если она, как я уверен, в свое время будет признана хотя бы одним компетентным судьей, то станет значительной вехой в науке. Посему я пишу это на случай моей внезапной смерти в качестве моей самой важной и последней просьбы… чтобы ты выделила 400 фунтов на его публикацию… Я желаю, чтобы мой очерк передали какому-нибудь опытному человеку и этой суммой денег вдохновили оного взять на себя труд по его улучшению и расширению…

Как отметил историк Джон ван Вихе, в «очерке» были намеренно оставлены широкие поля и пустые страницы для «улучшений и расширений», и Дарвин явно считал его еще не готовым к публикации черновиком.

Затем Дарвин отложил работу над теорией эволюции и занялся другими делами: завершил описание геологических исследований, проведенных им во время экспедиции на «Бигле», и взялся за новый проект, которому посвятил следующие десять лет, хотя, принимаясь за него, он не ожидал, что это займет столько времени. Это была работа по изучению усоногих раков, которая в итоге внесла огромный вклад в естествознание. И если во время решения этой титанической задачи у Дарвина когда-то и опускались руки, то его мог подбодрить комментарий ботаника Джозефа Гукера[28], сделанный в сентябре 1845 г. при критическом разборе работы некого французского коллеги:

Я не склонен особенно доверять словам того, кто таким образом относится к предмету и не знает, что это такое — быть узкопрофильным натуралистом{27}.

Этот комментарий вполне мог касаться не только французского ботаника, но и автора «Следов…». В 1845 г. Дарвин прекрасно понимал, что известен как геолог, а не как «узкопрофильный натуралист», то есть ученый, который детально изучал отдельные виды[29]. Он писал Гукеру:

Насколько болезненно истинным было (для меня) ваше замечание, что право исследовать вопрос о видах вряд ли есть у того, кто сам подробнейшим образом не описал многие из них.

Итогом подробнейшего описания множества видов усоногих раков Дарвина стал эпический трехтомный трактат, вышедший в 1854 г., который сделал его узкопрофильным натуралистом и дал ему право, если он в таковом нуждался, исследовать вопрос о видах. А пока этот вопрос был временно отложен в сторону. Уоллес отправился на Амазонку в первую очередь потому, что надеялся заработать достаточно денег, чтобы по возвращении в Англию посвятить свою дальнейшую жизнь науке в качестве джентльмена-натуралиста, но он также стремился разгадать загадку происхождения видов, не зная, что Дарвин ее уже разгадал.

Уоллес и Бейтс прибыли в Бразилию в конце мая 1848 г. и некоторое время работали бок о бок: Бейтс сосредоточился на коллекционировании насекомых, а Уоллес собирал образцы растений, в том числе деревьев. Как и их современники, они не задумываясь убивали диких животных ради своих коллекций — но не только ради них. Однажды, убив для изучения молодую обезьянку, Уоллес, вместо того чтобы ее выбросить, «отнес ее в хижину, разделал и зажарил на завтрак»{28}. Сбор образцов шел успешно. Первая отправленная в Англию партия состояла из 3635 образцов насекомых (представителей 1300 различных видов), а также двенадцати ящиков с растениями на продажу для Стивенса и одного ящика с образцами для Уильяма Гукера, который, как надеялся Уоллес, купит их для Ботанических садов Кью. По итогам вылазки на лодке вверх по реке Токантинс они отправили вторую партию, после чего Стивенс разместил в издании Annals and Magazine of Natural History («Анналы и журнал о естественной истории») объявление о получении «двух партий прекрасных образцов… собранных в провинции Пара, в которых содержится множество очень редких и некоторых новых видов… для продажи по частному договору».

Несмотря на успешность их предприятия, примерно через девять месяцев Уоллес и Бейтс расстались и продолжили исследования порознь. Они никогда не объясняли, почему это произошло, и остались друзьями, но похоже, что постоянно находиться рядом оказалось им в тягость. Уоллес к тому времени стал страстным коллекционером птиц и готовился совершить гораздо более длительную экспедицию вверх по реке. В письме домой он предложил младшему брату Герберту присоединиться к нему в Бразилии. Герберт был этому несказанно рад. В Ните у него было мало перспектив; Джон собирался попытать удачу на золотых приисках Калифорнии, а Фанни вышла замуж за Томаса Симса и переехала в город Уэстон-сьюпер-Мэр. Герберт писал ей: «Мы обречены быть разделенной семьей».

7 июня 1849 г. Герберт отплыл в Бразилию, по воле случая на том же корабле, что и натуралист Ричард Спрус (1817–1893), который на всю жизнь стал близким другом Альфреда. Какое-то время Уоллес, Бейтс и Спрус занимались сбором образцов в одном и том же регионе, в котором было предостаточно материала для целой армии натуралистов. Мы не будем вдаваться в подробности приключений Уоллеса в Южной Америке, которые стали прелюдией к главному труду его жизни, потому что в нашей книге «Охотники за цветами» (Flower Hunters) мы рассказали историю Спруса, которому пришлось пережить примерно то же самое, что и Уоллесу.

Братья проработали вместе несколько месяцев и летом 1850 г. прибыли в город Барра (ныне Манаус), где река Риу-Негру впадает в Амазонку. Бейтс и Уоллес договорились, что Уоллес отправится вверх по течению Риу-Негру, возможно до Колумбийских гор, а Бейтс будет исследовать верховья Амазонки. Но Герберт решил, что профессия натуралиста не для него, и отплыл вниз по течению обратно в Пару, чтобы вернуться домой на корабле. Это было роковое решение: в ожидании корабля он заболел лихорадкой и умер; путешествовавший вдоль Риу-Негру Альфред узнал о судьбе брата только через несколько месяцев.

К сентябрю 1850 г., когда Уоллес двинулся вверх по течению Риу-Негру, он пробыл в Южной Америке уже два года и хорошо там освоился. Хотя начал он путешествие в качестве пассажира торгового судна, позже он пересел на каноэ, а дальше пошел пешком (наняв нескольких местных носильщиков) и в конце концов достиг гористого региона, где сходятся границы Колумбии, Венесуэлы и Бразилии. Не сказать, чтобы эти края были совсем незнакомы европейцам, но это была самая дальняя точка, куда добралась экспедиция Гумбольдта полвека назад. Тут проходит водораздел между бассейнами Риу-Негру, текущей в сторону Амазонки, и Ориноко, текущей сначала на север, а затем на восток через Венесуэлу. Когда это было возможно, перед тем как углубиться в эти отдаленные районы, Уоллес отправлял коллекции вниз по реке для их дальнейшей пересылки Стивенсу. Денег от продажи этих партий, а также образцов, которые он собрал на обратном пути в Барру, должно было хватить на то, чтобы реализовать его планы на жизнь по возвращении в Англию.

Уоллес вернулся в Барру в 15 сентября 1851 г., почти через год после начала экспедиции. Там он узнал, что Герберт заболел желтой лихорадкой, — на самом деле тот умер еще 8 июня в возрасте 22 лет, но эта новость еще не достигла города. Примерно в то же время Уоллес тоже переболел — предположительно малярией. На его счастье, в конце 1851-го — начале 1852 гг. в Барре жил Спрус[30], и, пока Уоллес восстанавливался после болезни, они проводили долгие часы в беседах, обсуждая, помимо всего прочего, и эволюцию. После выздоровления Уоллес предпринял последнюю экспедицию вверх по реке и отправился на побережье со своей коллекцией образцов, включая четыре больших ящика, которые должны были отправиться в Англию еще в прошлом году, но были задержаны из-за отсутствия необходимых документов.

В Паре Уоллес погрузился со своим багажом на бриг «Хелен», который отплыл 12 июля 1852 г. Почти сразу он снова заболел лихорадкой и почти не выходил из каюты, медленно поправляясь. Через три недели плавания в трюме корабля, который был загружен в основном каучуком, вспыхнул пожар; экипажу и пассажирам пришлось спешно покинуть судно и из шлюпок наблюдать, как его пожирает огонь. Все коллекции Уоллеса, а на тот момент, по сути, дело всей его жизни, как и планы относительно комфортного будущего, рассеялись как дым. Через десять суток обгоревших на солнце, измученных голодом и жаждой, пребывавших в отчаянии людей подобрал корабль «Джордесон», который оказался медленной дырявой посудиной со скудными запасами еды, которых едва хватало самому экипажу, не говоря уже о спасенных с «Хелен».

Но на этом их беды не закончились. В своей автобиографии Уоллес красочно описал, как 29 сентября на входе в Ла-Манш их корабль едва не затонул во время сильного шторма. Наконец, 1 октября 1852 г., через 80 дней после отплытия из Пары, Уоллес сошел на берег в Диле, имея при себе только то, что было на нем надето, и, как ему тогда казалось, не обладая больше ничем. Однако дело обстояло не так плохо. Стивенс застраховал груз на 200 фунтов. Этой суммы было мало, чтобы реализовать мечту Уоллеса о комфортной жизни, но вполне достаточно, чтобы удержаться на плаву, пока он готовил новую экспедицию. Реализации этого плана помог тот факт, что теперь об Уоллесе пусть и немного, но уже знали представители научного сообщества Лондона и частные коллекционеры.

Ученые узнали о нем благодаря тому, что, следуя распространенной в то время практике, Стивенс публиковал выдержки из писем Уоллеса (и Бейтса) в журналах вроде Zoologist или Annals and Magazine of Natural History. Этому факту предстояло сыграть очень важную роль в истории отношений Уоллеса и Дарвина. Уоллеса избрали членом-корреспондентом Энтомологического общества, и в 1853 г. он выступил с несколькими докладами перед его членами. Чтобы найти деньги на новую экспедицию, ему пришлось остаться в Лондоне. К тому времени в Англию ненадолго приехал его брат Джон, но он женился и вернулся в Калифорнию, а фотографический бизнес Томаса Симса шел ни шатко ни валко. Уоллес снял дом недалеко от Риджентс-парка, перевез туда мать, Фанни и Томаса и обдумывал планы на будущее. Первым делом он написал небольшую брошюру «Пальмы Амазонки и Риу-Негру» (Palms of the Amazon and Rio Negro), которую издал за свой счет, чтобы заработать себе репутацию, а также книгу «Путешествия по Амазонке и Риу-Негру» (Travels on the Amazon and Rio Negro). Ему полагался процент от прибыли при продаже этого издания, но в течение девяти лет оно не приносило никакой прибыли. Он осматривал коллекции и посещал библиотеки Британского музея (где его однажды представили другому посетителю, Чарльзу Дарвину), Линнеевского общества (в то время одного из передовых научных обществ) и Ботанических садов Кью, чтобы освежить свои знания, а в декабре 1852 г. присутствовал на лекции Томаса Генри Гексли в Зоологическом обществе. Его терзал один вопрос: куда ему отправиться, если удастся найти деньги?

На решение Уоллеса выбрать острова Малайского архипелага, судя по всему, повлияли два фактора. Как пишет ван Вихе, Стивенс занимался продажей ценных образцов из этого региона, которые присылала ему замечательная австрийка по имени Ида Лаура Пфайффер, которая родилась в 1797 г., а в 1842 г., после смерти мужа, увлеклась путешествиями. После поездок по Святой земле и Европе в 1846–1848 гг. она совершила кругосветное путешествие и написала об этом книгу. В 1851 г. она отправилась во второе кругосветное путешествие, из которого и присылала образцы насекомых Юго-восточной Азии, часть которых продал для нее Стивенс. В 1854 г. она вернулась в Европу, опубликовала еще одну книгу в 1855 г. и умерла в Вене три года спустя. Стивенс наверняка рассказывал Уоллесу о ее находках. Он также познакомил Уоллеса с богатым коллекционером Уильямом Уилсоном Сондерсом, который обязался купить бо́льшую часть насекомых Уоллеса из следующей экспедиции. Вторым фактором, побудившим Уоллеса отправиться на восток, стало знакомство в начале 1853 г. с еще одной выдающейся личностью — сэром Джеймсом Бруком (1803–1868), «белым раджой Саравака».

Брук был типичным продуктом Британской Индии, где он родился в богатой белой семье. Он унаследовал семейное состояние, купил шхуну и помог султану Брунея подавить восстание. В качестве награды султан даровал Бруку титул раджи Саравака, небольшого района острова Борнео (ныне Калимантан), и тот стал правителем этой местности, которая превратилась в порт свободной торговли наподобие современного Сингапура, хотя номинально была владением султана. Он также служил генеральным консулом Великобритании на Борнео и в 1847 г. был посвящен в рыцари. Основанная им династия просуществовала вплоть до японского вторжения во время Второй мировой войны. Иногда утверждается, что история Брука подсказала Джозефу Конраду сюжет книги «Лорд Джим», а Редьярду Киплингу — сюжет рассказа «Человек, который хотел стать королем» (хотя последнее менее вероятно). Брук посетил Англию весной 1853 г. и перед отъездом в апреле написал Уоллесу, что будет рад видеть его в Сараваке, отправив своим людям указание оказывать Уоллесу всяческое содействие, если тот когда-нибудь прибудет на остров. Оставалось только найти способ подешевле добраться до Борнео.

При поддержке Королевского географического общества, членом которого его избрали 27 февраля 1854 г., Уоллес получил разрешение на проезд в качестве пассажира на корабле Королевского флота «Фролик» и уже погрузился на борт, когда корабль получил приказ отправиться в Черное море, где недавно началась Крымская война. Уоллесу пришлось сойти на берег и ждать. Но ожидание того стоило: президент Географического общества сэр Родерик Мэрчисон организовал для него каюту первого класса — сначала на колесном пароходе «Эвксин» транспортной компании P&O. Это позволило Уоллесу взять с собой помощника, четырнадцатилетнего Чарльза Аллена, который занял более скромную каюту. Они отплыли 4 марта 1854 г. — меньше чем через полтора года после возвращения Уоллеса в Англию.

По нынешним меркам путешествие Уоллеса в Малайзию может показаться мучительным и долгим, но для 1850-х гг. оно было воплощением скорости и (по большей части) комфорта. Всего два десятилетия назад Дарвин обогнул земной шар на небольшом парусном судне в условиях, в которых служили офицеры Нельсона или даже предыдущего столетия. Теперь же, путешествуя со всеми удобствами на «Эвксине», уже 20 марта 1854 г. Уоллес прибыл в Александрию. Там он остановился в хорошем отеле, осмотрел достопримечательности Александрии и Каира, после чего отправился по суше в Суэц. На этом участке пассажиров перевозили в похожих на омнибусы повозках с большими колесами, запряженных четырьмя лошадьми, с частыми остановками для отдыха и смены лошадей (железная дорога между Каиром и Суэцем была открыта через несколько недель, а Суэцкий канал заработал в 1869 г.). В Суэце их ждал большой одновинтовой лайнер «Бенгол» с каютами первого класса для 135 пассажиров. На нем Уоллес и Аллен доплыли до Галле на Цейлоне (современная Шри-Ланка), где пересели на другой колесный пароход, «Поттингер», и прибыли в Сингапур 18 апреля 1854 г., через шесть недель после отбытия из Англии. Это плавание очень отличалось от путешествия Уоллеса домой из Южной Америки. Его тяжелый багаж и оборудование следовали более экономичным и длинным маршрутом вокруг мыса Доброй Надежды и прибыли в июле.

В Сингапуре Уоллес на какое-то время поселился не в центре города, а ближе к джунглям, в районе холма Букит-Тимах, где занялся сбором насекомых. Он находился там в неспокойное время, когда разразились так называемые китайские бунты — столкновения между двумя китайскими общинами острова, в ходе которых было убито несколько сотен человек, но беспорядки, судя по всему, обошли Уоллеса стороной. Затем он посетил Малакку (где в очередной раз заболел лихорадкой и вылечился благодаря огромным дозам хинина), а в сентябре вернулся в Сингапур. Тогда же, в сентябре 1854 г., в Сингапуре находился раджа Брук, который должен был предстать перед комиссией, занимавшейся расследованием его весьма бурной деятельности по борьбе с пиратами (он был оправдан). Хотя Брук был занят этими делами, он обрадовался новой встрече с Уоллесом и вручил ему письмо для своего племянника Джона Брука, который управлял Сараваком в его отсутствие. В письме он просил племянника позаботиться об Уоллесе до своего возвращения. 17 октября 1854 г. Уоллес и его юный помощник (который, судя по письмам Уоллеса домой, оказался очень способным, но очень ленивым) отправились на Борнео на борту брига «Верафф».

Тем временем Дарвин завершил изучение усоногих раков и снова вернулся к проблеме эволюции. Как и всегда в случае Дарвина, мы точно знаем, что и когда он делал. 9 сентября он записал в своем дневнике: «Начал разбирать заметки о теории видов», а в «Автобиографии» он сообщает, что «начиная с сентября 1854 г. … посвящал все свое время приведению в порядок гигантской массы заметок, а также наблюдениям и экспериментам по вопросу о трансмутации видов»[31]. Он заинтересовался разведением голубей как примером искусственного отбора и попросил многочисленных ученых со всего мира, с которыми он переписывался, присылать ему образцы различных видов, что должно было помочь ему систематизировать свои догадки. Одним из таких ученых был Альфред Уоллес.

У нас нет таких же подробных сведений о том, чем конкретно занимался и где был Уоллес, отчасти потому, что некоторые его записные книжки, в том числе та, в которой описывались первые месяцы пребывания в Сараваке, были утеряны, а отчасти потому, что, как мы еще увидим, дошедшие до нас записи отличаются поразительной неточностью в датировках. Однако справедливости ради стоит заметить, что ему, видимо, было трудно следить за датами, находясь вдали от цивилизации по несколько недель или месяцев подряд. Но не стоит думать, что Уоллес и Аллен бродили по непролазным джунглям вдвоем. Уоллес нанимал много местных жителей в качестве сборщиков образцов, а также слуг, которые обеспечивали достаточный уровень комфорта в лагере, хорошо наладил процесс сбора образцов и при первой же возможности отправлял материалы в Лондон.

Книги Уоллеса о его путешествиях увлекательны и написаны простым языком, хотя он явно преувеличил их приключенческую составляющую, чтобы пощекотать нервы своим читателям. В его биографии, написанной Питером Раби, замечательно описана вся его жизнь. Однако, что касается подробностей пребывания Уоллеса на Малайском архипелаге, ничто не сравнится с книгой ван Вихе, в которой тот провел скрупулезное исследование и восстановил подлинные даты и места, связанные с ключевыми событиями.

Первое из этих ключевых событий произошло в Сараваке в феврале 1855 г., когда сбор образцов пришлось прервать из-за сезона дождей; Уоллес использовал это время для чтения и начал делать заметки для своей запланированной книги под рабочим названием «Органический закон изменений». Среди прочитанного им была статья Эдварда Форбса, которая изначально являлась частью его президентской речи перед собранием Геологического общества 17 февраля 1854 г. и которая дошла до Уоллеса почти через год после публикации. Форбс предложил свое решение проблемы божественного творения, в подробности которого мы вдаваться не будем, но оно показалось Уоллесу настолько абсурдным, что он написал ответную статью. Она называлась «О законе, который управлял возникновением новых видов» (On the Law Which Has Regulated the Introduction of New Species) и была опубликована в Annals and Magazine of Natural History в сентябре 1855 г., а отправлена из Саравака через Сингапур либо 10 февраля на корабле «Верафф», либо, вероятнее всего, 6 марта на шхуне «Дидо» со следующей партией образцов для Стивенса.

Форбс отвергал идею о том, что окаменелости свидетельствуют о постепенном процессе, который можно считать доказательством эволюции. Уоллес же утверждал, что современные формы жизни на Земле появились в результате «длительной и непрерывной череды изменений», и отмечал, что ископаемые остатки доказывают «существование мягкотелых и лучистых животных до позвоночных, а также факт перехода от рыб к рептилиям и млекопитающим и от низших млекопитающих к высшим». Он также подчеркивал значение географического распространения видов, когда родственные виды близки друг к другу как в пространстве, так и во времени, и утверждал, что «ни один вид или род нельзя обнаружить в двух очень удаленных друг от друга местах, не обнаружив их в местах, расположенных рядом» и что более поздние виды в геологической летописи очень похожи на более ранние виды, найденные в том же регионе мира. Но этот процесс не всегда происходит линейно; часто «два или более вида возникали независимо друг от друга от одного общего предка». Поэтому эволюцию лучше всего представлять в виде «раздвоенной или сильно разветвленной линии». Дарвин самостоятельно пришел к тому же образу разветвленного дерева жизни.

Но в своей статье Уоллес старательно избегал слова «эволюция». Он писал, что аналогия с ветвящимся деревом демонстрирует «последовательность сотворения» видов, где под сотворением может подразумеваться естественный процесс, а не обязательно божественное вмешательство. И хотя он не уточнял, при помощи какого механизма один вид сменялся другим, он заявлял:

Закон, управляющий заселением Земли животной и растительной жизнью [состоит в том, что]… любое изменение протекает постепенно… ни одно вновь возникшее [живое] существо не отделено резким различием от предсуществующих ему [форм]; процессы творения, как и всё в природе, протекают постепенно и гармонично[32].

Это было колоссальное улучшение идеи сальтаций — и даже мини-сальтаций. Уоллес подытоживал, что

возникновение каждого вида совпадает в пространстве и во времени с предсуществующим близкородственным ему видом.

Это утверждение получило название «саравакский закон», и, хотя Уоллес в своей статье не упомянул об идее происхождения новых видов от старых, в своих заметках и в переписке с Бейтсом он называл это законом последовательности видов или просто последовательностью видов. Несмотря на отсутствие прямого упоминания, эту идею заметили те, кто был на это способен. Одним из таких людей был Чарльз Лайель, которого настолько впечатлила эта статья, что в ноябре 1855 г. он начал вести записную книжку, посвященную проблеме биологических видов, написав в начале первой страницы имя Уоллеса. Он также написал Дарвину, порекомендовав ему прочесть эту статью.

Поначалу Дарвин не очень впечатлился, истолковав термин «сотворение» как указание на божественное вмешательство. На полях публикации он написал: «Если заменить „сотворение“ на „происхождение“, то я вполне соглашусь», используя слово «происхождение» для краткого описания перехода от родителей к потомству. Однако в «Происхождении видов» он напишет: «Теперь из переписки я знаю, что [Уоллес] объясняет это общим происхождением, сопровождаемым модификацией».

Довольно странно, что Дарвин не понял этого, впервые прочитав статью, потому что Уоллес приводил пример, соответствовавший наблюдениям самого Дарвина на Галапагосских островах:

Для [случая] группы островов, на каждом из которых обитает особенный вид… мы можем предположить, что все острова были заселены из одного источника одним-единственным предковым видом, на основе которого на каждом острове независимо были созданы модифицированные дочерние виды, либо, что острова последовательно заселялись путем миграции с одного острова на другой, так что на каждом из них новый вид был создан на основе предсуществующего.

Не требуется много воображения, чтобы понять, что эта «основа» передается от одного поколения к другому, от родителя к потомку, и заодно претерпевает изменения. Уоллес представил свои доводы, как выразился ван Вихе, «таким образом, что это полностью совпадало с эволюционным объяснением», не примкнув к лагерю эволюционистов. Он хотел прощупать почву и посмотреть, какую реакцию вызовут его идеи. И он подавал себя в качестве научного мыслителя, а не только собирателя образцов. Все это было подготовкой к написанию запланированной книги.

К удивлению Уоллеса, эта статья осталась практически незамеченной[33]. Возможно, он просто слишком осторожничал, излагая свои идеи. Но он получил запоздалый отклик на нее от Дарвина в первом дошедшем до нас письме из их переписки. В мае 1857 г. Дарвин послал ему ответ на письмо, которое не сохранилось:

Из вашего письма и еще больше из вашей статьи в «Анналах» примерно годичной давности я могу ясно видеть, что мы с вами мыслили во многом одинаково и до определенной степени пришли к схожим выводам. Что касается статьи в «Анналах», то я согласен с истинностью почти каждого слова в ней; и я осмелюсь предположить, что вы согласитесь со мной, что крайне редко можно настолько полно согласиться с содержанием любой теоретической статьи; ибо прискорбно, насколько разные выводы люди делают из одного и того же факта…

Этим летом исполнится 20 (!) лет с тех пор, как я начал вести свой первый блокнот, посвященный вопросу о том, как и чем виды и разновидности отличаются друг от друга. Сейчас я готовлю свою работу к публикации, но нахожу эту тему настолько обширной, что, хотя я уже написал много глав, полагаю, что не издам ее в ближайшие два года.

Этот отрывок иногда расценивали как предупреждение Уоллесу: Дарвин якобы считал работу над объяснением эволюции своей личной, частной задачей — и молодой неопытный натуралист должен посторониться; но это кажется нам абсолютно неправдоподобным и не соответствующим характеру Дарвина[34]. Уоллес упомянул об этом письме, написав Бейтсу 4 января 1858 г. следующее:

Боюсь, что людям, которые особо не задумывались об этом предмете, моя статья о «последовательности видов» не покажется столь же понятной, как вам. Разумеется, в этой статье теория только заявлена, а не развита. Я уже подготовил план и написал часть труда, охватывающего всю тему… Меня очень порадовало письмо Дарвина, в котором он сообщил, что согласен «почти с каждым словом» в моей статье. Сейчас он готовит большую работу о «видах и разновидностях», материалы для которой он собирал двадцать лет. Он вполне может избавить меня от необходимости описывать вторую часть моей гипотезы, доказав, что в природе нет никакой разницы между происхождением видов и разновидностей; или же он может вынудить меня это сделать, придя к другому выводу; но я в любом случае смогу работать с представленными им фактами.

«Второй частью» своей гипотезы Уоллес явно называл ту идею, которую Дарвин описал как «происхождение»; даже в начале 1858 г. он еще не пришел к идее естественного отбора. Нет смысла искать в письме Дарвина какой-то скрытый подтекст. Оно определенно не вынудило Уоллеса отказаться от развития собственных идей относительно эволюции, хотя в 1855 г. он сам отложил их в сторону, когда дожди прекратились и сбор образцов вновь стал для него приоритетом. Но, прежде чем вернуться к работе, Уоллес записал в одном из своих блокнотов комментарий относительно «баланса видов», упоминаемого Лайелем. Это казалось ему вовсе «не балансом, а борьбой, в которой один часто истребляет другого».

Бо́льшую часть 1855 г., с марта по сентябрь, Уоллес провел, собирая образцы на острове Борнео, где наблюдал за орангутангами — единственным видом человекообразных обезьян (помимо нас самих), обитающим за пределами Африки. Один из его помощников принес ему летающую лягушку, существо с крупными перепончатыми лапами, которые позволяют ему планировать (или как минимум замедлять падение) с деревьев. Это был неизвестный ранее западной науке вид, так что она стала одним из «открытий» Уоллеса, и ее по сей день называют «летающей лягушкой Уоллеса».

Но в самый разгар работ Уоллес повредил ногу и почти весь июль и часть августа провел в доме, пока его помощники продолжали сбор образцов. Это дало ему возможность лучше обдумать проблему видов и перечитать «Общие начала геологии» Лайеля. Уоллес отмечал:

Невозможно сомневаться в том, что нынешнее состояние Земли и ее обитателей является естественным результатом предыдущего состояния, которое изменилось вследствие причин, которые всегда действовали и продолжают действовать до сих пор.

Он также осознал, что новый вид может возникать без вымирания его предшественника:

Теория развития требует только того, чтобы некоторые особи более низкоорганизованной группы появлялись раньше, чем любой из группы более высокоорганизованных организмов.

Даже сегодня находятся те, кто спрашивают: «Если люди произошли от обезьян, то почему тогда обезьяны до сих пор существуют?» Не упоминая о том, что оба вида произошли от общего предка, а не один от другого, в своем комментарии Уоллес развенчивает эту точку зрения как таковую! И он задается вопросом: «Есть ли между ослом, жирафом и зеброй более существенное отличие, чем между двумя разновидностями собак [борзой и бульдогом]?», приходя к заключению, что разновидности собак, кур и прочей домашней живности не считаются отдельными видами, так как нам известно, что они произошли от одной популяции, однако в случае с дикими животными «мы в это не верим». Он дает понять, что эта вера является ошибочной.

Уоллес вернулся в Саравак и провел Рождество с Бруком (который, помимо прочего, тоже страстно увлекался шахматами) и его окружением; в январе 1856 г. он отметил свой 33-й день рождения. Примерно в это же время он получил первое письмо от Дарвина, который попросил прислать ему тушки голубей и других местных птиц. Это было не личное послание, а один из более чем двух дюжин практически идентичных запросов, разосланных Дарвином натуралистам по всему миру. Полученный Уоллесом экземпляр утерян, но во всех сохранившихся копиях есть отрывок, который наверняка присутствовал в письме Уоллесу, и на который тот точно обратил внимание:

На протяжении многих лет я работаю над сложнейшей темой происхождения разновидностей и видов, для чего изучаю эффекты одомашнивания, собирая тушки всех мелких домашних птиц и четвероногих из всех регионов мира.

Это позволяет нам воспринимать письмо Дарвина от мая 1857 г., упомянутое ранее в связи с саравакской статьей Уоллеса, в должном контексте. Дарвин не скрывал, что уже много лет работает над проблемой происхождения видов, и в письме 1857 г. не раскрывал Уоллесу никакой тайны и не планировал его удивить.

Уоллес также тщательно записал свои наблюдения за жуками-скакунами, или тигровыми жуками (которые получили такое название не из-за своего окраса, а потому, что они охотятся за своей добычей), заметив, что они «удивительно совпадают по цвету с белым песком Саравака». Этот факт запал ему в голову и вскоре стал важной отправной точкой для дальнейших размышлений об эволюции.

10 февраля 1857 г. Уоллес покинул Саравак, оставив там Аллена, но взяв с собой слугу Али, который впоследствии стал тем компетентным помощником, в котором он так нуждался. Аллен же попал под опеку местного миссионера и выучился на учителя. Сначала Уоллес направился в Сингапур, чтобы уладить кое-какие дела, а самое главное — получить от Стивенса деньги на продолжение экспедиции. Это заняло гораздо больше времени, чем он ожидал, но дало ему возможность написать пару статей (не по проблеме видов), собрать образцы в сельской местности и познакомиться с ботаником Томасом Лоббом (1817–1894), собиравшим образцы для ботанического питомника Вейча в Англии[35]. В то время как Уоллес занимался делами в Сингапуре, в Англии происходили важные события. Весной 1856 г. Лайель приехал на выходные к Дарвину в Даун-хаус, и хозяин рассказал ему об идее естественного отбора. Лайель, который был одним из немногих, кто оценил значение статьи Уоллеса о саравакском законе, настоятельно рекомендовал Дарвину опубликовать для обеспечения своего приоритета хотя бы обобщающую статью о своей теории, вместо того, чтобы дожидаться завершения работы над книгой. Дарвин частично последовал совету Лайеля. Он не стал публиковать обычную статью, но отложил работу над большой книгой, чтобы написать небольшую, которую всегда называл «очерком» своей теории. 14 мая 1856 г. он записал в дневнике, что «по совету Лайеля начал писать очерк о видах». Работая над книгой, он отмечал в дневнике дату завершения каждой главы.

Пока Дарвин работал над этим текстом, Уоллес снова отправился в путь через Бали на остров Ломбок, где сделал промежуточную остановку в ожидании корабля до Макассара на острове Целебес (ныне Сулавеси). Он добрался до Ломбока 17 июня. Там он провел исследование, которого бы вполне хватило на то, чтобы обеспечить ему место в истории науки. Давно было известно, насколько отличаются друг от друга флора и фауна Австралии и Азии. Один очевидный пример этого — наличие сумчатых млекопитающих в одних местах и плацентарных млекопитающих — в других, хотя обе группы обитают в одинаковых природных условиях. Но до Уоллеса никто не понимал, насколько велика разница между этими континентами. В письме Стивенсу, написанном на острове Ломбок 21 августа 1856 г., Уоллес рассуждал о географическом распределении животных в регионе:

Например, острова Бали и Ломбок, хотя они имеют примерно одинаковые размеры, одинаковую почву, внешний вид, высоту над уровнем моря и климат, а также расположены в пределах видимости друг друга, все же значительно отличаются в плане населяющих их видов и фактически относятся к двум совершенно разным экологическим провинциям, четкие края которых они образуют.

В январе 1857 г. отрывок из этого письма[36] был опубликован Стивенсом в журнале Zoologist, где тот обычно размещал интересные новости из отдаленных мест. В ходе дальнейших путешествий по региону Уоллес продолжил изучать разграничение между двумя «экологическими провинциями», используя свой опыт работы землемером, и в январе 1858 г. в письме Бейтсу упомянул о наличии «рубежной линии» между ними. Но только в 1863 г., после возвращения в Англию, он опубликовал об этом открытии статью, к которой прилагалась карта региона с прочерченной красным цветом границей. Ее называют «линией Уоллеса», хотя ее точное положение позднее немного изменили с учетом данных более поздних исследований.

Уоллес считал, что эти две провинции возникли в результате дробления двух больших континентов, которые погрузились под воду. Теперь мы знаем, что уникальные виды австралийских животных эволюционировали, пока Австралия и Азия находились на гораздо большем расстоянии друг от друга, сближаясь до нынешнего положения в течение миллионов лет за счет медленного процесса тектонического сдвига плит — то есть в результате горизонтального, а не вертикального движения. Линия Уоллеса важна для нашего понимания не только эволюции жизни, но и геологии планеты.

В сентябре Уоллес прибыл в голландское поселение Макассар. Это был вполне цивилизованный городок, но это не защищало его от лихорадки (почти наверняка это была малярия), которой по приезде туда переболели Уоллес и Али. В октябре Уоллес написал несохранившееся письмо Дарвину. Об ответном письме Дарвина от 1 мая 1857 г. мы уже упоминали. Судя по нему, в письме Уоллеса не содержалось ничего особо важного для нашей истории, но мы видим, что между ними уже завязалась личная переписка.

18 декабря Уоллес покинул Макассар и направился на восток, к островам Ару, где пробыл до июля 1857 г. Главной целью этого тысячемильного (1600 км) путешествия было найти и отловить несколько райских птиц, не только из научного интереса, но и потому, что за их тушки в Англии можно было выручить хорошие деньги. Эта цель была достигнута; в письме к Стивенсу Уоллес писал: «Я полагаю, что я единственный англичанин, которому довелось когда-либо подстрелить и разделать (а потом съесть) райских птиц». Но красота этих птиц была для него загадкой, о которой он рассуждал в своей книге «Малайский архипелаг» (The Malay Archipelago):

С одной стороны, кажется печальным, что такие изысканные создания проживают свою жизнь и являют свою прелесть только в этих диких и негостеприимных краях… Но этот факт со всей определенностью говорит нам о том, что все живое не было создано специально для человека.

В июле Уоллес вернулся в Макассар и отправил Стивенсу партию образцов с островов Ару, которые тот в итоге продал почти за тысячу фунтов. Затем он снова взялся за заметки для запланированной книги. В ключевом отрывке говорилось следующее:

Все известные нам разновидности появляются при рождении потомства, которое отличается от своих родителей. Это потомство воспроизводит себе подобных.

Он также записал свои наблюдения за видами, обнаруженными на островах Ару. Но наиболее наглядное представление о развитии его идей по поводу эволюции нам дает его статья «Замечание о теории перманентных и географических разновидностей» (Note on the theory of permanent and geographical varieties), опубликованная в журнале Zoologist в январе 1858 г. В ней он задает вопрос: «Что такое вид?» — и затем пишет:

Вид отличается от разновидности только в степени, а не по сути… Разделяющая их линия настолько тонка, что чрезвычайно трудно доказать ее существование.

Также он плодотворно переписывался с Дарвином. С сентября по ноябрь 1857 г. Уоллес работал в глубине острова Целебес, в верховьях реки Марос. 27 сентября он написал Дарвину письмо, один интригующий фрагмент из которого сохранился, потому что Дарвин вырезал его, чтобы сохранить свою заметку о ягуарах, сделанную на обратной стороне листа. Поблагодарив Дарвина за обнадеживающее письмо от мая того же года, Уоллес признавался, что был разочарован слабой реакцией на свою саравакскую статью, и писал:

…конечно, это было только первым приближением к попытке детального обоснования [моей теории], план для работы над которым я уже составил и которое частично уже написал, но для которого, разумеется, требуется провести гораздо больше исследований в английских библиотеках и коллекциях.

Если у Дарвина и были какие-то опасения по поводу того, что Уоллес опередит его с публикацией своей теории (что кажется весьма маловероятным), то это письмо должно было его успокоить, поскольку из него явственно следовало, что Уоллес, как и сам Дарвин, никуда не спешил и не планировал дописывать свою книгу до возвращения в Англию.

Тем временем в Макассаре Уоллес обнаружил еще одну разновидность жуков-скакунов. Они жили на блестевшем на солнце коричневом грунте и настолько совпадали с ним по цвету, что их можно было заметить только по теням. В Сараваке на белом песке жили белые жуки, в Макассаре на коричневом грунте жили коричневые жуки, и оба вида идеально сливались с фоном. Это открытие очень заинтересовало Уоллеса, но он пока не мог его объяснить.

19 ноября Уоллес покинул Макассар и с промежуточными остановками направился на небольшой остров Тернате в 80 км к северу от экватора, где все части головоломки о видах наконец-то встали на свои места. Он прибыл туда 8 января 1858 г., поселился в арендованном доме, который стал его основной базой на следующие три года, и начал готовиться к экспедиции на соседний остров Джилоло (ныне Хальмахера), но в очередной раз заболел лихорадкой. Хронология дальнейших событий довольно запутанна, потому что даты, указанные Уоллесом в более поздних работах, не всегда совпадают с датами, указанными в дневниках того времени, и некоторые из этих дат не только противоречивы, но и явно ошибочны, например когда вместо «20 февраля» Уоллес писал «20 января». Но ван Вихе по крупицам восстановил ход событий, пролив свет на несколько самых важных недель в жизни Уоллеса.

Сам Уоллес в своей книге «Моя жизнь» подчеркивал важную роль, которую сыграло в его озарении эссе Мальтуса. В начале февраля 1858 г. он страдал от периодических приступов лихорадки и был вынужден отложить поездку на Джилоло до выздоровления:

В один из дней кое-что напомнило мне о «Законе народонаселения» Мальтуса который я прочел около двенадцати лет назад. Я вспомнил его четкое объяснение «положительных сдерживающих факторов роста» — болезней, несчастных случаев, войн и голода, которые удерживают численность диких рас в среднем на гораздо более низком уровне, чем у более цивилизованных народов. Тогда мне пришло в голову, что эти факторы или их аналоги постоянно воздействуют также и на животных; и поскольку животные обычно размножаются гораздо быстрее, чем люди, масштабы гибели от таких причин каждый год должны быть поистине огромными… Я задался вопросом: почему одни умирают, а другие выживают? И очевидным ответом было то, что в целом выживают лучше всего приспособившиеся… Чем больше я думал об этом, тем больше убеждался в том, что после долгих поисков я наконец обнаружил закон природы, который решает проблему происхождения видов.

Записав свои мысли «в тот же вечер», следующие два дня Уоллес посвятил тому, чтобы тщательно изложить свою теорию в форме эссе под названием «О тенденции разновидностей беспредельно удаляться от первоначального типа» (On the Tendency of Varieties to Depart Indefinitely from the Original Type). Позже он вспоминал, что написал его так быстро, чтобы с ближайшей оказией отправить Дарвину, но не с целью узнать его мнение, а для того, чтобы Дарвин передал работу Лайелю, с которым Уоллес не состоял в личной переписке, но чье мнение считал наиболее авторитетным. Это объяснение вызывает некоторые сомнения, и, вероятно, изначально эссе было написано просто потому, что Уоллес хотел зафиксировать свои мысли, пока они были свежи, чтобы затем развить их в запланированной книге. Эссе было подписано «Тернате, февраль 1858 г.», поэтому мы даже не знаем точной даты, когда он его закончил. Но есть куда более интригующий вопрос: что это за «кое-что», которое напомнило Уоллесу о работе Мальтуса?

Наиболее вероятно, что это были его наблюдения за жуками-скакунами. 2 марта, всего через пару недель после завершения своего эссе, Уоллес писал Бейтсу про две группы жуков, которых он изучал:

Это насекомые, живущие на побережье… одни неотличимы по окраске от белого песка Саравака, другие — от темного вулканического песка их среды обитания. Иные предпочитают берега рек… другие… были найдены на блестящем грунте у солоноватых протоков, и они настолько точно совпадают с ним по окраске, что совершенно невидимы, за исключением их теней. Подобные факты долгое время озадачивали меня, но недавно я разработал теорию, которая объясняет это естественным образом.

Последняя фраза явно связывает идею естественного отбора с внешним видом жуков-скакунов. В самом эссе Уоллес писал:

…Своеобразная окраска многих животных, особенно насекомых, которая столь напоминает почву, листья или стволы, на которых они обитают, объясняется по тому же принципу; ибо, хотя на протяжении веков могли появляться разновидности со множеством оттенков, неизбежно выживали дольше всех те, чья окраска была лучше всего приспособлена для того, чтобы прятаться от врагов.

По сути, это и есть эволюция путем естественного отбора. Не случай решает, какие особи в данном поколении умрут, а какие выживут; выживают и оставляют потомство те, кто наилучшим образом приспособлены к окружающим условиям. Если на поверхности определенного цвета жили жуки разных цветов, хищники легко находили и поедали тех из них, которые больше выделялись на окружающем фоне. Выжившие жуки размножались и производили потомство, которое было в целом ближе по окрасу к этому фону, чем предыдущее поколение, и снова погибали те, которые маскировались хуже других. В результате смены множества поколений появились жуки, которые «настолько точно совпадают с [фоном] по окраске, что совершенно невидимы, за исключением их теней».

Как мы убедимся далее, в этом эссе содержалось и нечто большее. Но почему мы должны сомневаться, что изначально оно предназначалось для Дарвина и Лайеля? И когда оно было им отправлено?

Уоллес вернулся с Джилоло 1 марта и восемь дней спустя получил почту из Англии. В ней был ответ Дарвина на письмо Уоллеса от 27 сентября 1857 г., датированный 22 декабря 1857 г., в котором Дарвин заверял Уоллеса, что его статью о «саравакском законе» заметили «достойные люди», включая Лайеля, и добавлял: «Хотя я и согласен с вашим выводом в этой статье, полагаю, что я продвинулся в этом вопросе гораздо дальше, чем вы, но это слишком обширная тема, чтобы углубляться в нее [здесь]». Так Уоллес впервые узнал, что Лайель проявил интерес к его работе. Именно это письмо побудило его ответить Дарвину, приложить свое эссе и, как он написал в книге «Моя жизнь», попросить его, «если он сочтет его достаточно важным, показать его сэру Чарльзу Лайелю, который так высоко оценил предыдущую статью».

Благодаря восстановленной ван Вихе хронологии мы можем проследить путь этого эссе от Малайского архипелага до загородного дома Дарвина в Кенте. 25 марта Уоллес снова отправился в путь, на этот раз в Новую Гвинею, но оставил для Дарвина пакет, который был отправлен с острова Тернате 5 апреля ближайшим пароходом. Затем цепочка почтовых судов доставила пакет через Сурабаю, Батавию и Сингапур в Галле, куда он прибыл 10 мая. Из Галле по морю он был доставлен в Суэц 3 июня, а оттуда по суше в Александрию. Пароход «Коломбо» отплыл из Александрии 5 июня, а 16 июня прибыл в Саутгемптон; 17 июня почта была уже в Лондоне. 18 июня 1858 г. Дарвин записал в своем дневнике, что получил пакет с письмом и эссе от Уоллеса через 75 дней после его отправки с Тернате. Менее чем через две недели, 1 июля, через пять месяцев после того, как оно было написано, эссе было представлено широкому научному сообществу. Эти две недели выдались насыщенными для Дарвина и его друзей.

Глава 6. Дарвин и Уоллес

Когда эссе Уоллеса прибыло в Даун-хаус, Дарвин уже серьезно продвинулся в написании «очерка» о теории эволюции — теории происхождения видов путем естественного отбора. Насколько далеко он продвинулся и насколько шокирующим было для него послание Уоллеса, можно понять, проследив за тем, на какой стадии находилась его работа на тот момент.

После возвращения из путешествия на «Бигле» Дарвин уже был убежден, что эволюция является непреложным фактом. Но ему и другим эволюционистам предстояло решить одну проблему: обнаружить механизм, посредством которого эволюция работает. Он начал вести свою первую записную книжку о «трансформации видов» в 1837 г., а год спустя прочитал эссе Мальтуса. Благодаря этому Дарвин понял, что двигателем эволюции является борьба за выживание в виде конкуренции между представителями одного вида, а не между разными видами. Лев конкурирует не с животными, которыми питается, а с другими львами за возможность поймать добычу, а его добыча конкурирует не со львом, а с другими представителями своего вида за то, чтобы не стать добычей льва. Как верно подмечено в старом анекдоте о двух охотниках, за которыми гонится медведь, ни один из них не может бежать быстрее медведя, но тот, кто бегает быстрее товарища, останется в живых. Дарвин впервые сформулировал эти идеи в документе, который историки датируют 1839 г., а затем — в написанном карандашом коротком скетче 1842 г., превратившемся к 1844 г. в более формальную рукопись.

Но и это еще не все. У нас есть любопытные сведения о том, как в то время Дарвин обдумывал свою великую идею, и о его стремлении, чтобы она не была утеряна, если с ним что-то случится, а также о его естественном желании быть признанным в качестве ее первооткрывателя. И все это благодаря детективному расследованию Говарда Грубера, американского психолога, который увлеченно занимался изучением природы творческого мышления и посвятил отдельное исследование тому, как работал Дарвин{29}. Во втором, вышедшем в 1845 г., издании книги, которая известна нам под названием «Путешествие на корабле „Бигль“», но в действительности озаглавлена «Дневник изысканий…», Дарвин добавил много новых подробностей, как мы уже упоминали, разбросанных по всему тексту. Это обновленное издание вышло через три года после того, как Дарвин набросал карандашом свой «скетч», и всего через год после того, как сельский учитель переписал набело его расширенный очерк. Это издание было закончено непосредственно перед тем, как Дарвин приступил к фундаментальному исследованию усоногих раков. Очевидно, что он хотел привести дела в порядок, прежде чем приступить к этому масштабному проекту, и благодаря Груберу мы можем видеть, что даже переработка «Путешествия на корабле „Бигль“» внесла некий вклад — на самом деле довольно ощутимый — в окончательное оформление Дарвином идеи эволюции, чтобы не отвлекаться на нее, пока он будет заниматься изучением усоногих раков.

Дополнения в издании «Путешествия на корабле „Бигль“» 1845 г. легко обнаружить, если вам уже подсказали, что нужно искать. Сравнив первое и второе издания, можно вычленить и объединить весь новый материал, чтобы, как писал Грубер, «собрав по тайникам и сведя вместе» эти абзацы, составить из них «эссе, которое дает почти полное представление о том, что думал» Дарвин о происхождении видов путем естественного отбора, не формулируя сам закон естественного отбора. Например, в одном из ключевых фрагментов добавлено «очень четкое изложение мальтузианского принципа взаимосвязи между доступностью пищи и ростом населения», который используется для объяснения «снижения распространенности и последующего исчезновения некоторых видов». В другом фрагменте описано разнообразие вьюрков на Галапагосских островах. По крайней мере один человек, Джон Линдли, редактор газеты The Gardeners’ Chronicle («Хроника садовода»), обратил внимание на эти изменения и написал о некоторых из них в своей газете; Дарвин упомянул об этом в письме Лайелю: «Я был очень обрадован тем, что Линдли заметил мои абзацы о вымирании и опубликовал их в полном виде». Дарвина волновал вопрос о приоритете, ему было небезразлично, что будут думать потомки. Если бы кто-то другой предложил аналогичную теорию, то он мог бы предъявить это «скрытое» эссе и доказать, что обдумывал ее первым.

Как мы уже знаем, в мае 1856 г. Дарвин вернулся к работе над теорией эволюции и начал писать «очерк о видах», подгоняемый опасениями Лайеля, что его могут опередить. Это была грандиозная задача. В ноябре 1856 г. он сообщал Лайелю:

Я непрерывно тружусь над своей большой книгой; я счел совершенно невозможным опубликовать какое-либо предварительное эссе или очерк; но я делаю свою работу настолько тщательно, насколько это позволяют имеющиеся материалы, не дожидаясь доведения их до совершенства. Таким значительным ускорением я обязан именно вам.

К июню 1858 г. он дописал десять глав (со скоростью меньше одной главы за два месяца), что составляло около двух третей книги, которая задумывалась как научный труд для специалистов, а не как средство популяризации его идей среди широкой аудитории читателей «Следов…» Чемберса. Все шло к тому, что через год или два Дарвин представит свою теорию научному сообществу. Но тут он получил шокирующее послание от Уоллеса. Первой реакцией Дарвина было рассказать о случившемся Лайелю. Приложив эссе Уоллеса, он писал:

Ваши слова о том, что меня могут опередить, сбылись с лихвой. Вы произнесли их, когда я вкратце изложил вам свои взгляды относительно того, что «естественный отбор» зависит от борьбы за существование. Мне никогда не доводилось видеть более поразительного совпадения; если бы у Уоллеса имелся мой рукописный скетч от 1842 года, то он не смог бы изложить его краткое содержание лучше! Даже его термины теперь присутствуют в заголовках моих глав.

Пожалуйста, верните мне его рукопись, о публикации которой он меня не просит; но я, конечно же, немедленно напишу ему и предложу отправить ее в любой журнал. Посему весь мой приоритет, каким бы он ни был, будет разрушен. Тем не менее моя книга, если она когда-нибудь будет признана хоть сколь-нибудь ценной, не пострадает, поскольку главная трудность состоит в применении теории. Я надеюсь, вам понравится очерк Уоллеса, и я смогу передать ему ваши слова.

Однако Лайель не считал, что Дарвин должен так легко отказываться от своего первенства. Эссе Уоллеса также было показано другу Дарвина Джозефу Гукеру (1817–1911)[37], и Лайель с Гукером обсуждали, что делать дальше; Дарвин в основном наблюдал за этим со стороны, озабоченный болезнью своего сына Чарльза Уоринга Дарвина, который умер от скарлатины 28 июня в возрасте полутора лет. Но его также мучил вопрос, имеет ли он хоть какое-то право претендовать на приоритет. Он писал Лайелю:

Уоллес ничего не говорит о публикации. Но поскольку я не намеревался публиковать никакой краткий очерк, то разве будет порядочным сделать это, когда Уоллес прислал мне изложение своей доктрины? Я скорее сожгу всю свою книгу, чем допущу, чтобы он или кто-либо другой счел мое поведение мелочным.

Похоже, что решение проблемы нашел Гукер, воспользовавшись тем обстоятельством, что собрание Линнеевского общества, которое должно было состояться 17 июня, было перенесено на 1 июля из уважения к его бывшему президенту, который недавно скончался. Весьма вольно распорядившись предоставленными Дарвином материалами и не посвящая его ни в какие детали, Лайель и Гукер представили на этом собрании три документа в надлежащем, на их взгляд, хронологическом порядке: выдержки из очерка Дарвина от 1844 г., фрагмент из письма Дарвина к Эйзе Грею в Бостон от 1857 г., а также эссе Уоллеса. Вклад Дарвина составил около 2800 слов; вклад Уоллеса — примерно 4200. В протоколах Линнеевского общества этот доклад зафиксирован как совместная статья под названием «О предрасположенности видов к образованию разновидностей и о сохранении разновидностей и видов посредством естественного отбора» (On the tendency of species to form varieties; and on the perpetuation of varieties and species by means of natural selection) за авторством Чарльза Дарвина, эсквайра, члена Королевского общества, члена Линнеевского общества и члена Геологического общества, и Альфреда Уоллеса, эсквайра, с докладчиками в лице сэра Чарльза Лайеля, члена Королевского общества, члена Линнеевского общества и доктора права, и Джозефа Гукера, эсквайра, доктора медицины, вице-президента Королевского общества, члена Линнеевского общества и т. д.[38]

«Cовместная статья» не вызвала ажиотажа ни на собрании, ни после ее публикации. В своем отчетном докладе перед Линнеевским обществом в мае 1859 г. его президент Томас Белл, вспоминая прошедший год, сказал, что он «не был отмечен ни одним из поразительных открытий, которые произвели бы, так сказать, мгновенную революцию в области науки, к которой они относятся». В «Автобиографии» Дарвин писал: «Наши изданные совместно работы привлекли очень мало внимания, и единственная заметка о них в печати, которую я могу припомнить, принадлежала профессору Хоутону из Дублина, приговор которого сводился к тому, что все новое в них неверно, а все верное — не ново»[39]. Публикацией, которая вызвала ажиотаж и привлекла внимание широкой общественности к концепции естественного отбора, стала не совместная статья, а книга Дарвина. Все это важно, поскольку иногда возникают вопросы о том, справедливо ли обошлись с Уоллесом, который во время этих событий находился на другом конце света и не мог участвовать в дебатах.

Любители теорий заговора придают большое значение тому факту, что во введении к «совместной статье» Лайель и Гукер заявили, что «оба автора безоговорочно предоставили нам свои работы». Как Уоллес мог дать разрешение на что-либо за две недели, которые прошли между доставкой его эссе в Даун-хаус и собранием в Линнеевском обществе? Но это свидетельствует лишь о непонимании как обычаев той эпохи, так и буквального значения слова «безоговорочно». Как мы видели на примере писем Дарвина из путешествия на «Бигле» и писем Уоллеса из Южной Америки, извлекать из переписки и как можно быстрее публиковать сведения, представлявшие научный интерес, было обычной практикой. Если корреспонденция не предназначалась для широкого распространения или возможной публикации, то автор указывал, что она «частная», или мог оговорить, что тот или иной ее фрагмент не предназначен для посторонних глаз. Хорошим примером тут является письмо Дарвина Эйзе Грею от 1857 г., в котором он просит Грея не разглашать подробности своей теории. Уоллес не сделал такой оговорки, отправляя Дарвину письмо со своим эссе; он послал его «безоговорочно», полностью осознавая, что оно могло быть показано посторонним (на самом деле, он на это надеялся). Он особо не рассчитывал, что оно будет опубликовано, но обрадовался этому. Когда до него дошли новости, он поделился своей радостью в письме матери:

Я получил письма от мистера Дарвина и доктора Гукера, двух самых выдающихся натуралистов Англии, которые меня чрезвычайно порадовали. Я отправил мистеру Дарвину свое эссе по теме, о которой он в настоящее время пишет большую работу. Он показал его доктору Гукеру и сэру Чарльзу Лайелю, которые оценили его столь высоко, что зачитали его перед Линнеевским обществом. Это гарантирует мне знакомство с этими выдающимися людьми по возвращении домой.

Уоллес хорошо понимал, что упоминание его имени в одном ряду с именами Лайеля, Дарвина и Гукера было престижно и привлекало внимание к его работе. 6 октября 1858 г., в тот же день, когда он отослал письмо матери, он написал с острова Тернате и Гукеру:

Прежде всего позвольте мне искренне поблагодарить вас и сэра Чарльза Лайеля за ваши любезные услуги в этом деле и уверить вас в том удовлетворении, которое доставили мне как избранный вами образ действий, так и благосклонные отзывы о моем эссе, которые вы столь любезно выразили. Я не могу не считать себя в этом вопросе облагодетельствованной стороной, поскольку до сих пор в делах подобного рода очень частой практикой было приписывать все заслуги первооткрывателю нового факта или новой теории и почти совсем не признавать заслуг любого другого, кто мог вполне самостоятельно прийти к тому же результату на несколько лет или на несколько часов позже.

Всю оставшуюся жизнь Уоллес не упускал случая выразить свою благодарность; вот один из его типичных комментариев 1903 г.:

Моя связь с Дарвином и его великим трудом помогла обеспечить полное признание прессой и общественностью моих собственных работ по тем же вопросам; однако мои заслуги в создании и утверждении теории естественного отбора обычно преувеличивались[40].

Но даже если бы Уоллес всего лишь подтолкнул Дарвина к написанию «Происхождения видов», одно это могло стать огромной заслугой перед наукой. В книге «Моя жизнь» он писал:

Позже Дарвин отмечал, что многим обязан мне и двум своим друзьям, добавляя: «Я практически убежден, что Лайель оказался бы прав и мне никогда не удалось бы завершить мою большую работу». Поэтому я думаю, что могу быть удовлетворен осознанием того, что, написав свое эссе и отправив его Дарвину, я неумышленно побудил его сосредоточиться на написании того, что он называл «рефератом» задуманной им великой работы, но который в действительности являлся большим и тщательно написанным томом.

Судя по откликам на «совместную статью» (а точнее, по их отсутствию), хотя она и опиралась на авторитет Лайеля и Гукера, а также по отсутствию реакции на более ранние работы Уэллса и Мэтью, теория естественного отбора и дальше прозябала бы на задворках научной мысли, если бы не книга Дарвина. Но даже Дарвин с его обычно основательным и неспешным подходом к работе уже осознал, что настало время действовать быстро и выражаться, по его меркам, кратко.

После похорон маленького Чарльза Уоринга семья Дарвина покинула Даун-хаус, чтобы отгородиться от пережитой трагедии. 17 июля они прибыли в городок Сандаун на острове Уайт. В то время Дарвин собирался подготовить краткий обзор своей теории для публикации в журнале Линнеевского общества, но 13 июля он написал Гукеру: «Я не представляю, как мне удастся уместить хоть что-то в реферате на 30 журнальных страниц». Он быстро понял, что это невозможно, и вместо этого решил превратить материал, собранный для запланированной большой книги, в нечто более краткое и доступное. В переписке Дарвин называл это «малым томом» и по-прежнему рассматривал его как «реферат» всей теории; но этот том и стал книгой «Происхождение видов». «Большая книга» никогда не была издана в первоначально задуманном виде, хотя значительная часть материала, не вошедшего в «Происхождение видов», была использована Дарвином в других работах, в частности в двухтомнике «Изменение животных и растений в домашнем состоянии» (Variation of Plants and Animals Under Domestication), вышедшем в 1868 г. «Происхождение видов» Дарвин дописал 19 марта 1859 г., вскоре после своего пятидесятилетия. В ней было около 155 000 слов — примерно вдвое больше, чем в книге, которую вы сейчас читаете. По совету Лайеля он отправил рукопись издателю Джону Мюррею, и 24 ноября книга появилась в книжных магазинах под впечатляющим названием «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь» (On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life). В большинстве источников указано, что первый тираж в 1250 экземпляров был распродан в день публикации, но это является правдой только в том смысле, что он был выкуплен книжными магазинами для продажи покупателям. Тем не менее книга мгновенно стала популярной, и ее публикация ознаменовала момент, когда идея эволюции путем естественного отбора стала предметом обсуждения как в широких научных кругах, так и в обществе. Пожалуй, реакцию многих современников Дарвина лучше всего демонстрирует знаменитое высказывание Томаса Генри Гексли, который, вспоминая эти события почти тридцать лет спустя, писал:

Я полагаю, что большинство из тех моих современников, кто серьезно обдумывал этот вопрос, пребывали примерно в том же душевном состоянии, что и я. Они желали сказать как последователям Моисея, так и эволюционистам: «Чума на оба ваши дома!» — и отстраниться от их нескончаемых и явно бесплодных споров, чтобы отправиться обрабатывать плодородные поля доказуемых фактов. Поэтому я смею полагать, что публикация статьи Дарвина и Уоллеса в 1858 г. и в еще большей степени публикация «Происхождения видов» в 1859 г. произвела эффект вспышки света, которая внезапно озарила заблудившемуся во тьме ночи человеку дорогу, которая, независимо от того, доведет ли она его прямо до дома или нет, определенно указывает ему верный путь. <…> Книга «Происхождение видов» дала нам рабочую гипотезу, которую мы искали. Более того, она сослужила нам огромную службу, навсегда избавив нас от дилеммы: если вы отказываетесь признавать гипотезу о сотворении мира, то какую теорию можно предложить взамен, чтобы ее принял хоть один осмотрительный мыслитель? В 1857 г. у меня не было готового ответа, и я думаю, что его не было ни у кого. Год спустя мы бранили себя за скудоумие и замешательство в таком вопросе. Когда я впервые осознал центральную идею «Происхождения видов», я подумал: «Насколько же глупо было не додуматься до этого!» <…>…Дарвин и Уоллес рассеяли тьму, и маяк «Происхождения видов» указал путь пребывающим во мраке невежества{30}.

Гексли, который родился в 1825-м и умер в 1895 г., был столпом биологической науки второй половины XIX в.; он стал главным участником дебатов, последовавших за публикацией «Происхождения видов», выступая в защиту теории, когда Дарвин был слишком болен и слишком замкнут, чтобы участвовать в публичных дискуссиях. Он даже получил прозвище «бульдог Дарвина». По сути, выступая от лица Дарвина, Гексли выступал также и от лица Уоллеса, который мог следить за событиями в Англии только с задержкой в несколько недель, когда приходили почтовые пароходы.

Письма Дарвина и Гукера, которые побудили Уоллеса написать матери и Гукеру 6 октября 1858 г., утеряны, но Уоллес переписал в свой блокнот любопытный отрывок из письма Дарвина. Это был список тем 14 глав задуманной Дарвином большой книги с пометкой, что на момент получения эссе с Тернате он завершил работу над десятой главой. Это единственная дошедшая до нас запись о намерениях Дарвина относительно этого труда. Дарвин также отправил Уоллесу один из первых экземпляров «Происхождения видов», а возможно, даже комплект гранок. В свете этого Уоллес безмолвно отказался от планов написать собственную книгу о естественном отборе и до конца своего пребывания на Востоке сосредоточился на сборе образцов.

Тем временем в Англии после выхода книги Дарвина с новой силой разгорелись дебаты об эволюции и выяснилось, что идею естественного отбора не так-то просто отстоять. Проблема заключалась в наследственности: никто не знал, как признаки могли передаваться от одного поколения к другому и как в ходе этого процесса могут происходить едва различимые изменения. По этой причине люди продолжали искать другие механизмы, и даже сам Дарвин в ответ на критику включил в более поздние издания «Происхождения видов» модифицированную версию ламаркизма, так что в наиболее чистом виде его идеи изложены именно в первом издании. Самым пламенным сторонником концепции естественного отбора в последующие два десятилетия был Уоллес, а не Дарвин. Любопытно и то, что одно из самых убедительных доказательств в поддержку естественного отбора представил бывший товарищ Уоллеса по путешествиям Генри Бейтс.

Занимаясь изучением и классификацией бабочек, которых он отловил в бассейне Амазонки, Бейтс обнаружил, что в некоторых случаях бабочки, обладавшие признаками ядовитого вида, не были ядовитыми и являлись представителями другого вида. Подобно тому как хищники как-то научились не поедать ядовитых бабочек, имитаторы как-то приобрели признаки ядовитых видов, которые защищали их от хищников. Сегодня мы знаем, что это «как-то» означает эволюцию путем естественного отбора. Поедающие ядовитых бабочек хищники погибают и не передают свои предпочтения следующим поколениям, а хищники, которые избегают этих бабочек, выживают, и склонность избегать таких насекомых передается дальше. Поэтому у любых похожих на особей ядовитого вида бабочек имеется больше шансов выжить, и после смены множества поколений они становятся все более похожими на вид, который имитируют, аналогично тому, как в ходе эволюции появились виды сливающихся с фоном жуков-скакунов, которые так впечатлили Уоллеса. Этот процесс получил название «бейтсовская мимикрия». Вскоре после возвращения из Южной Америки в Англию Бейтс представил свое открытие на собрании Линнеевского общества 21 ноября 1861 г.; в следующем году в издании общества Transactions была опубликована соответствующая статья; он подробно развил эту тему в своей книге «Натуралист на реке Амазонке» (The Naturalist on the River Amazons), изданной Мюрреем в 1863 г. Но и это открытие Бейтса не изменило баланс мнений в пользу естественного отбора даже среди тех, кто уже признал реальность эволюции.

Дарвин поместил описание естественного отбора в начало книги «Происхождение видов» именно потому, что он знал, что идее эволюции не хватает механизма. Только в последующих главах он предъявил доказательства эволюции и подробно описал географическое распределение современных видов, палеонтологическую летопись, изменчивость при одомашнивании и сведения сравнительной анатомии. Одним из его самых ярких образов стала аналогия с «ветвящимся деревом», которую также применил Уоллес:

Зеленые ветви с распускающимися почками представляют существующие виды, а ветви предшествующих лет соответствуют длинному ряду вымерших видов. В каждый период роста все растущие ветви образуют побеги по всем направлениям, пытаясь обогнать и заглушить соседние побеги и ветви точно так же, как виды и группы видов во все времена одолевали другие виды в продолжительном жизненном столкновении[41].

Дарвин также указал, что «простейшие» виды могли выживать без изменений на протяжении очень долгого времени при условии, что они были хорошо приспособлены к неизменной окружающей среде, в то время как даже более «развитые» организмы вымирали при изменении окружающей среды. Он также описал, что имел в виду под «борьбой за существование»:

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.

Идея, которая стала неудобным предметом для дискуссий на несколько десятилетий вперед, о чем мы уже говорили в главе 3, также была высказана в его комментарии: «Промежуток времени был настолько велик, что совершенно непостижим для человеческого ума».

Однако наиболее важным посланием, проходившим через всю книгу, была идея о том, что все современные виды произошли от некого общего предка: «Вероятно, все органические существа, которые когда-либо жили на этой земле, произошли от какого-то одного первоначального предка». Предлагая в качестве подачки религиозным читателям единственное слово «вдохнули», он подытожил:

Таким образом, из борьбы в природе, из голода и смерти непосредственно вытекает самый высокий результат, какой ум в состоянии себе представить, — образование высших животных. Есть величие в этом воззрении, по которому жизнь с ее различными проявлениями первоначально вдохнули в одну или ограниченное число форм; и между тем как наша планета продолжает вращаться согласно неизменным законам тяготения, из такого простого начала развилось и продолжает развиваться бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм.

После публикации «Происхождения видов» среди ученых продолжали кипеть споры о механизме эволюции. Но сама эволюция стала общепризнанным фактом — хотя и не в одночасье, а примерно за десятилетие. Отныне самые ожесточенные дебаты шли о месте человечества в эволюции, и на эту тему высказались и Дарвин, и Уоллес.

8 февраля 1862 г., вскоре после своего тридцатидевятилетия, Уоллес отплыл из Сингапура и 31 марта прибыл в Англию, уговорив Зоологическое общество оплатить ему каюту первого класса при условии, что он привезет с собой двух живых райских птиц. Его агент грамотно вложил прибыль от экспедиции, и эти инвестиции приносили около 300 фунтов в год, чего было бы вполне достаточно для комфортной жизни одинокого человека без обязательств. К сожалению (с чисто финансовой точки зрения), Уоллес уже не был одинок и у него уже были обязательства. Но об этом немного позже.

Еще до возвращения в Англию, 19 марта, Уоллеса избрали членом Зоологического общества, и его с нетерпением ждали коллеги-натуралисты. По приезде он наконец-то лично познакомился с Чарльзом Лайелем и получил приглашение немедленно приехать к Дарвину, но визит пришлось отложить, потому что у Уоллеса обострились некоторые не особо серьезные недуги, накопившиеся за годы жизни в тяжелых условиях. Зато у него появилось достаточно времени на чтение и подготовку к дебатам об эволюции на основе данных последних исследований. Он выздоравливал в доме своей сестры Фанни и ее мужа, которые переехали в лондонский район Паддингтон, где Томас Симс с братом Эдвардом держали не особо успешное фотоателье. Уоллесу предстояло разобрать огромное количество материалов и продать последние партии образцов, собранных в ходе экспедиции, которые прибыли вслед за ним по более дешевому маршруту через мыс Доброй Надежды. Также он сразу начал финансово поддерживать свою семью. Он отправлял деньги матери, оплачивал Симсам аренду дома, и в течение нескольких лет потратил 700 фунтов на то, чтобы их фотографический бизнес оставался на плаву. Несмотря на успех экспедиции, было очевидно, что рано или поздно ему все равно придется искать новый источник дохода.

Но были и более радостные обстоятельства: он возобновил дружбу с Джорджем Силком, обосновавшимся в Кенсингтоне, и Бейтсом, который вернулся с Амазонки и пользовался большим авторитетом благодаря работе о мимикрии. Живя в Лондоне, Уоллес несколько раз встречался с Дарвином, когда тот приезжал к брату Эразму. В книге «Моя жизнь» Уоллес писал: «По таким случаям мы обычно обедали с ним и его братом, и иногда еще с каким-нибудь гостем, и обсуждали некоторые вопросы, которые его особенно интересовали».

Все это заставило Уоллеса отложить написание книги «Малайский архипелаг», которая вышла только в 1869 г. Но начиная с 1864 г. он опубликовал целый ряд научных работ и статей, основанных на его исследованиях в этом регионе. Также незаметно для окружающих он занялся делами личного характера. Он очень хотел зажить комфортной жизнью оседлого семьянина, которой наслаждались люди вроде Дарвина[42], и ему приглянулась Марион Лесли, взрослая дочь его друга Льюиса Лесли, которой тогда уже было под тридцать. После некоторых колебаний с ее стороны они обручились, но в 1864 г. она передумала и расторгла помолвку. Осенью того же года Уоллес отправился навестить Ричарда Спруса, который к тому времени вернулся в Англию и жил между Лондоном и деревней Херстпирпойнт в Сассексе. Там Уоллес познакомился с другом Спруса, фармацевтом и натуралистом-любителем Уильямом Миттеном, его женой и их четырьмя дочерьми. Полтора года спустя, в апреле 1866 г., Уоллес женился на старшей из них, двадцатилетней Энни. Вскоре она забеременела, что заставило Уоллеса еще больше озаботиться поиском постоянного источника дохода.

Отчасти из финансовой необходимости, но в значительной мере благодаря поддержке жены Уоллес взялся за написание книги. К сожалению, пытаясь увеличить доходы, он также занялся спекуляциями на фондовом рынке, но их результат оказался противоположным его ожиданиям. 22 июня 1867 г. у супругов родился сын Герберт Спенсер Уоллес, и они переехали в Херстпирпойнт, чтобы быть поближе к семье Энни, пока Уоллес работал над книгой. Спрус жил там же, и это, по всей видимости, был один из самых счастливых периодов в жизни Уоллеса. В ноябре 1868 г. (в тот же месяц, когда умерла его мать) его наградили медалью лондонского Королевского общества; 27 января 1869 г. у него родилась дочь Вайолет, а 9 марта в издательстве Macmillan вышла книга «Малайский архипелаг», за которую он получил аванс в размере 100 фунтов; кроме того, ему полагались проценты с каждого экземпляра после продажи первой тысячи. Теперь пришло время найти оплачиваемую должность[43].

Между тем Дарвин тоже был занят писательским трудом. Несмотря на периодические приступы тяжелой болезни, в 1862 г. он опубликовал монографию «О различных приспособлениях, с помощью которых произрастающие в Британии и в других странах орхидеи опыляются насекомыми» (On the Various Contrivances by which British and Foreign Orchids are Fertilised by Insects); в 1868 г. — большую книгу «Изменение животных и растений в домашнем состоянии», в которую была включена большая часть материала, не вошедшего в «Происхождение видов»; а в 1871 г. — книгу «Происхождение человека и половой отбор» (The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex), которая имеет наиболее непосредственное отношение к нашей истории. Эта книга стала бестселлером еще быстрее, чем «Происхождение видов»: за первые два месяца ее тираж составил 4500 экземпляров. Ее значимость можно выразить первой фразой из эссе, написанного Дарвином в 1839 г., за 20 лет до выхода «Происхождения человека», но никогда им не опубликованного:

Если рассматривать человека, как натуралист рассматривает любое другое млекопитающее животное…{31}

Это и была основная идея книги «Происхождение человека», в которой Дарвин действительно рассматривал человека, «как натуралист рассматривает любое другое млекопитающее животное», и отстаивал точку зрения, что мы появились в результате процесса эволюции путем естественного отбора, так же, как и все остальные виды. Это стало поводом для еще одной публичной дискуссии, где в роли главного защитника идеи об особом статусе человечества в творении выступал Сент-Джордж Джексон Майварт (1827–1900), набожный католик и биолог, член Королевского и Линнеевского обществ. Его книга «Об образовании видов» (On the Genesis of Species) тоже вышла в 1871 г. Его основной аргумент против теории Дарвина — Уоллеса заключался в том, что эволюция не могла происходить крошечными шагами, например потому, что у существа с шеей длиннее, чем у оленя, но короче, чем у жирафа, не было бы никаких эволюционных преимуществ, потому что оно не могло объедать листья на верхушках деревьев. Поэтому он утверждал, что эволюция должна была происходить скачками — сальтациями — и у оленя однажды родился жираф, появившийся специально для того, чтобы занять новую экологическую нишу. Этот же аргумент иногда используют и в наши дни, обычно задавая вопрос: «Какая польза от плохого зрения?» В качестве ответа мы рекомендуем книгу Ричарда Докинза «Слепой часовщик» (The Blind Watchmaker){32}. Майварт также утверждал, что человеческую «душу» создали сверхъестественные силы; но не будем обращать внимания на его религиозные возражения, а рассмотрим его довод относительно хронологической шкалы всего процесса. Любой вид по прошествии достаточного времени может быть крошечными шагами превращен в любой другой; однако факт наличия такого достаточного времени был установлен только после революции в физике в XX в.

В 1871 г. Дарвину исполнилось 62 года. Последние десять лет своей жизни он работал над множеством проектов, в том числе вносил правки в книги «Происхождение видов» и «Происхождение человека», издал книги «О выражении эмоций у человека и животных» (The Expression of the Emotions in Man and Animals — она вышла в 1872 г. и стала одной из первых книг с фотографическими иллюстрациями), «Насекомоядные растения» (Insectiverous Plants, 1875), «Действие перекрестного опыления и самоопыления в растительном мире» (The Effects of Cross and Self Fertilisation in the Vegetable Kingdom 1876), существенно расширенную версию книги «Оплодотворение орхидей» (Fertilisation of Orchids, 1877), «Различные формы цветов у растений одного и того же вида» (Different Forms of Flowers on Plants of the Same Species, 1877) и, наконец, но далеко не в последнюю очередь, одну из своих самых увлекательных книг — «Образование почвенного слоя дождевыми червями и наблюдения над их образом жизни» (The Formation of Vegetable Mould, through the Action of Worms, with Observations on their Habits, 1881). Дарвин сумел оставить такое обширное наследие потому, что ему никогда не приходилось беспокоиться о деньгах и он никогда не занимался ежедневной административной деятельностью в организациях типа Линнеевского или Королевского общества: он не любил бюрократию. Он умер в 1882 г., и его гроб несли столько именитых людей, что этому сложно найти аналог в истории: тут было два рыцаря — сэр Джозеф Гукер и сэр Джон Леббок, два герцога — Аргайл и Девоншир, граф Дерби, президент Королевского общества Томас Генри Гексли… и Альфред Рассел Уоллес.

Контраст между последними годами жизни Дарвина и жизнью Уоллеса в тот же период едва ли мог быть более ярким. После публикации книги «Малайский архипелаг», которую он посвятил Чарльзу Дарвину, научная репутация Уоллеса должна была быть уже обеспечена. Но, несмотря на попытки занять какую-нибудь должность, в том числе заместителя секретаря Географического общества, ему это так и не удалось, и он был вынужден полагаться на нестабильные доходы от продажи своих сочинений и подрабатывать, например, проверкой экзаменационных работ. Ему отказывали в том числе и потому, что к концу 1860-х гг. Уоллес стал ярым и откровенным сторонником спиритизма. Хотя в те времена это было чем-то вроде модного увлечения, для серьезного ученого это было явно ненормальным. Парадоксальным образом, именно благодаря знакомству, связанному с увлечением спиритизмом, Уоллес, как мы увидим далее, обеспечил себе относительно безбедную старость. Под влиянием этих убеждений Уоллес пришел к выводу, что человечество эволюционировало не совсем так, как другие биологические виды. В финале «Малайского архипелага» он заявил:

Большинство из нас убеждены, что мы, высшие расы, прогрессировали и продолжаем прогрессировать. Если это так, то должно существовать некое совершенное состояние, некая окончательная цель, которой мы, вероятно, никогда не достигнем, но к которой должен приближать нас весь истинный прогресс.

Это было только первым шагом. В номере журнала Quarterly Review за апрель 1869 г. он писал:

Моральная и высокоинтеллектуальная природа человека — явление настолько же уникальное, как и первое возникновение в мире сознательной жизни, и почти столь же трудно вообразить, что она появилась под действием некоего закона эволюции… Высший разум приглядывал за работой этих законов, управляя их изменениями и определяя их направленность таким образом, чтобы в конечном итоге обеспечить… неограниченное развитие нашей умственной и смертной природы.

В своем экземпляре Quarterly Review Дарвин написал рядом с этим абзацем слово «нет» и трижды его подчеркнул, а в письме Уоллесу признался: «Я крайне не согласен с вами».

В начале 1870 г. Уоллес опубликовал сборник своих статей под названием «Вклад в теорию естественного отбора» (Contributions to the Theory of Natural Selection), который удостоился некоторого одобрения со стороны его коллег. Но примерно в то же время он ввязался в спор, который, хотя и совершенно не по его вине, запятнал его репутацию. Сторонник теории «плоской Земли» по имени Джон Хемпден бросил вызов научному сообществу: он предложил «продемонстрировать выпуклость железной дороги, реки, канала или озера так, чтобы это удовлетворило любого разумного арбитра» и назначил за это приз в 500 фунтов. То ли привлеченный финансовым вознаграждением, то ли желая защитить науку (а может, по обеим причинам сразу), Уоллес принял вызов, хотя сначала из осторожности спросил у Лайеля совета, стоит ли ему это делать. По словам Уоллеса, Лайель одобрил план, поскольку «только наглядная демонстрация сможет остановить этих глупцов»{33}. Уоллес придумал очень простой эксперимент, который провели на десятикилометровом участке Бедфордского канала между двумя шлюзами. Об этом эксперименте стоит рассказать поподробнее, потому что и сегодня находятся «глупцы», которые не верят, что Земля круглая. Воспользовавшись своими навыками землемера, Уоллес установил на обоих концах участка колышки с отметками на одной высоте над уровнем воды. В середине стоял третий колышек с отметкой на той же высоте. Если бы Земля была плоской, средняя отметка находилась бы точно на линии визирования. Но из-за искривленности поверхности Земли она оказалась выше этой линии. Одобренный обеими сторонами спора «разумный арбитр» — редактор журнала The Field — признал доказательства убедительными и опубликовал результаты в своем журнале. Но когда Уоллес потребовал награду, Хемпден отказался платить. Возможно, было бы разумнее оставить все как есть, но Уоллес попытался заставить Хемпдена выполнить свое обещание и ввязался в судебные тяжбы, которые продлились почти двадцать лет и стоили ему немалых денег. Хемпден, находясь явно не в своем уме, принялся писать оскорбительные письма об Уоллесе во все научные общества и даже его жене. Несмотря на то что Уоллес был прав, многие сочли его поведение неподобающим, и это тоже могло повлиять на перспективы его трудоустройства.

Не все было так мрачно: в начале 1870-х гг. Уоллес начал писать большую научную работу — двухтомник «Географическое распространение животных» (The Geographical Distribution of Animals), который вышел в 1876 г. и был хорошо встречен научным сообществом. Но он продолжал спорить с Дарвином о месте человечества в природе и в рецензии на «Происхождение человека» писал, что

…абсолютная вертикальность осанки [человека], завершенность его наготы, гармоничная идеальность его рук, почти бесконечные способности его мозга являются рядом согласованных развитых свойств, слишком значительных для того, чтобы их можно было объяснить борьбой за существование изолированной группы обезьян на ограниченной территории.

30 декабря 1871 г. у Уоллеса родился последний ребенок, Уильям (его первенец Герберт умер в 1874 г. в возрасте шести лет), а в марте 1872 г. его избрали (согласимся, с некоторым запозданием) членом Линнеевского общества. Следующим его проектом стала еще одна большая книга, «Островная жизнь» (Island Life), вышедшая в 1880 г. К тому времени Уоллес находился в отчаянном финансовом положении; его спасло только полезное знакомство по линии спиритизма, чтобы мы ни думали о некоторых его увлечениях.

Уоллес стал близким другом спиритистки Арабеллы Бакли, работавшей помощницей Чарльза Лайеля. И хотя Лайель умер в 1875 г., она лично знала всех выдающихся ученых того времени и была в курсе финансовых проблем Уоллеса. В конце 1879 г. она написала Дарвину и попросила его воспользоваться своим авторитетом, чтобы устроить Уоллеса на любую, пусть даже самую скромную должность. Дарвин согласился и обратился к Гукеру, чтобы заручиться его поддержкой и, возможно, оформить Уоллесу государственную пенсию. Ответ Гукера был едким. По его словам, Уоллес «полностью утратил репутацию» из-за «открытой поддержки спиритизма» и «участия в безумном пари о шарообразности Земли». Кроме того, Уоллес не пребывал «в абсолютной бедности» и поэтому был недостоин пенсии. Ошеломленный Дарвин сообщил Бакли, что ситуация безнадежна. Пребывая в блаженном неведении, Уоллес посвятил книгу «Островная жизнь» Гукеру, «который, более чем любой другой автор, расширил наши познания о географическом распространении растений и особенно об островной флоре», а после ее публикации в ноябре 1880 г. отправил ему экземпляр.

Тем временем Дарвин решил предпринять новую попытку, ведь Гукер не был единственной влиятельной фигурой в научном мире. Дарвин поделился проблемой со своим соседом, антропологом Джоном Леббоком, и с Гексли, который предложил попытаться переубедить Гукера. Он также попросил Бакли собрать сведения о заслугах Уоллеса, чтобы составить убедительное прошение к правительству. На этот раз момент был выбран идеально. Гукера впечатлила «Островная жизнь» (не только из-за посвящения), и он передумал. Благодаря его поддержке они вскоре составили внушительный список сторонников. Прошение — или, как это тогда называли, «мемориал» — подписали такие выдающиеся деятели, как президент Королевского общества, президент Линнеевского общества, директор Геологической службы, Леббок, Бейтс, Гукер, Гексли и Дарвин; его подали премьер-министру Уильяму Гладстону. В результате Уоллесу была назначена государственная пенсия в размере 200 фунтов в год, причем она начислялась задним числом с июля 1880 г. Это известие он получил в свой 58-й день рождения. Хотя этих средств было недостаточно для роскошной жизни, такой стабильный доход гарантировал, что он больше никогда не будет бедствовать.

После смерти Дарвина, если не раньше, Уоллес стал главным защитником и поборником теории эволюции путем естественного отбора, которую он всегда называл «дарвинизмом». Даже Дарвин, обеспокоенный парными доводами о протяженности хронологической шкалы эволюции и отсутствии удовлетворительного объяснения механизма наследственности, отошел от своих первоначальных взглядов вплоть до того, что хотел согласиться с модифицированной формой ламаркизма. Однако Уоллес остался убежденным сторонником естественного отбора, по сути бо́льшим дарвинистом, чем сам Дарвин, что несколько парадоксально, учитывая его несогласие с Дарвином относительно места человека в процессе эволюции. В этом качестве в 1886 и 1887 гг. он совершил успешное десятимесячное турне с лекциями по Соединенным Штатам и Канаде; материалы этих лекций легли в основу его книги «Дарвинизм» (Darwinism), которая вышла в 1889 г. и явилась важным и своевременным обзором теории эволюции в период, когда эта идея подвергалась критике по упомянутым выше причинам. Перечитать ее невредно и сегодня.

К тому времени почти семидесятилетнего Уоллеса признали одним из «великих старцев» викторианской науки. Он умер 7 ноября 1913 г. в возрасте почти 91 года. Уоллес продолжал писать и получил множество наград, в том числе высшую гражданскую награду Великобритании — Орден заслуг — в 1908 г. Но, с нашей точки зрения, гораздо важнее, что он прожил достаточно долго, чтобы увидеть, как наука хотя бы начала отвечать на вопросы, которые так мучили Дарвина, — о хронологической шкале и о механизме наследственности. О решении проблемы времени мы поговорили в главе 3; однако втайне от Дарвина и Уоллеса первые шаги в решении проблемы наследственности были сделаны уже в 1860-е гг., когда Дарвин работал над книгой «Изменение животных и растений в домашнем состоянии», а Уоллес разбирал собранные в экспедиции материалы для «Малайского архипелага». Но дальнейший рассказ об истории эволюции требует от нас сменить и темп, и степень внимания к деталям, уйдя от неспешного и обобщенного подхода викторианской эпохи.

Часть 3. Наше время

Глава 7. От гороха до хромосом

В XX в. научный прогресс ускорился до невиданных ранее темпов, и исследователей эволюции больше стали интересовать не животные и растения в целом, а то, что происходит внутри их клеток. Именно там хранится ключ к пониманию механизма наследственности. Одновременно изучение эволюции, которое ранее основывалось главным образом на наблюдениях за поведением живых существ, перешло в основном в экспериментальную область. Однако иногда значение экспериментов становится понятным не сразу — либо потому, что о них мало кто знает, либо потому, что они не вписываются в рамки современной научной мысли, или по обеим причинам сразу, как в случае проведенных Грегором Менделем исследований наследственных признаков гороха.

Основой понимания эволюции, как догадались Дарвин и Уоллес, являлась идея, что подобное порождает подобное, но не в идеальной форме. У кота и кошки всегда рождаются кошки, а не канарейки, треска или ивы. «Перспективных монстров» не существует. Но ни один из потомков никогда не будет точной копией одного из родителей. Наследственный механизм этого несовершенного копирования сбивал с толку Дарвина, хотя он и пытался разгадать эту загадку в 1860-е и 1870-е гг.

Впервые Дарвин описал свою (ошибочную) модель наследственности в отдельной главе в конце книги «Изменение животных и растений в домашнем состоянии», вышедшей в 1868 г., а затем продолжил развивать ее в других трудах, в том числе в более поздних изданиях «Происхождения видов» (это одна из причин, почему первое издание лучше последующих). Он назвал свою модель «пангенезис», от греческих слов «пан» («все»), так как Дарвин считал, что этот механизм задействует все клетки организма, и «генезис» — в значении «воспроизводство». Суть идеи, которую в книге «Изменение…» он описал как «предварительную гипотезу или рассуждение», заключалась в том, что каждая клетка тела вырабатывает крошечные частицы — «геммулы», которые проникают в половые клетки (яйцеклетки и сперматозоиды) и передаются следующему поколению. В этой идее присутствовал элемент ламаркизма, потому что на производство геммул может оказывать влияние окружающая среда: например, если климат становится холоднее, геммулы изменяются, чтобы стимулировать рост меха у следующих поколений. Но, как и многие его современники, Дарвин также считал, что при наследовании каким-то образом смешиваются признаки обоих родителей. Если выбрать простой пример, такое смешивание приведет к тому, что у детей светловолосого мужчины и темноволосой женщины будут темно-русые волосы. Но это было бы очень неблагоприятно для эволюции, поскольку привело бы к исчезновению различий между особями, при помощи которых действует естественный отбор, — жуки-скакуны Уоллеса, например, в таком случае никогда бы не смогли приобрести окрас, идеального совпадающий с окружающей средой. В действительности дети светловолосого мужчины и темноволосой женщины могут быть блондинами, брюнетами или даже рыжими, совершенно непохожими на своих родителей. Именно объяснению этого аспекта наследования были посвящены эксперименты Менделя, которые он провел и даже опубликовал их результаты еще при жизни Дарвина. Но до начала XX в. о его открытии практически никто ничего не знал.

Мендель появился на свет в 1822 г., на шесть месяцев раньше Уоллеса, и прожил до 1884 г. Он родился в бедной крестьянской семье в Моравии, историческом регионе, в состав которого входили части современной Польши, Германии и Чехии. При крещении его назвали Иоганном. Он блестяще учился в школе, но единственным подходящим занятием для умного молодого человека его происхождения было священство. В 1843 г. он стал послушником в монастыре Августинского ордена в Брюнне (ныне Брно), а при постриге в монахи взял себе имя Грегор. Постепенно поднимаясь по церковной карьерной лестнице, Мендель стал школьным учителем, и настоятель монастыря отправил его в Венский университет, где он проучился с 1851 по 1853 г. Он был не «просто» священником, а еще и ученым. В этом не было ничего необычного: монастырь в Брюнне являлся не только религиозным центром, но и своего рода мини-университетом — среди его монахов были ботаник и астроном. Несмотря на то что Мендель в основном преподавал в местной школе и исполнял обязанности священника, у него оставалось достаточно времени на проведение экспериментов, направленных на изучение принципов наследственности. Он очень заинтересовался тем, как признаки передаются от одного поколения к другому, и сначала разводил мышей, но в 1856 г. занялся ботаникой, что в итоге привело его к знаменитым опытам с горохом.

Изучив несколько других растений, Мендель остановился на горохе по ряду важных причин. Он знал, что горох обладает четко различимыми признаками, которые образовывали чистые линии и которые можно было анализировать методами статистики. Статистический анализ играл ключевую роль в его исследованиях и являлся поистине передовым для того времени. Мендель изучал несколько признаков горошин, в том числе их гладкость или морщинистость, а также их цвета — желтый или зеленый. Его уникальным вкладом в науку являлось то, что он двигал вперед биологию как физик. Он проводил воспроизводимые эксперименты, вел подробные записи и использовал статистические методы для анализа данных. Из 28 000 кустов гороха он отобрал для детального исследования 12 835. Для каждого из растений Мендель составлял своего рода генеалогическое древо, регистрируя всех его потомков. Он знал «дедушек», «прадедушек» и даже более ранних предков каждого нового ростка. Это можно было сделать только благодаря тому, что он вручную опылял каждое из тысяч растений, перенося пыльцу с одного конкретного растения на цветки другого. Ухаживая за растениями, по мере их роста он описывал отличительные признаки каждого из них, а затем точно так же наблюдал за следующими поколениями. Семь лет ушло у Менделя на создание базы данных, которая позволила ему понять, как передаются признаки от одного поколения к другому.

Рассмотрим один пример, который покажет, что обнаружил Мендель, а именно наследование признака морщинистости или гладкости горошин. Мендель выяснил, что в растениях присутствует нечто, что передается от одного поколения к другому и определяет характер потомства. Сегодня мы называем это нечто «ген» или «набор генов»; Мендель не использовал этот термин и вместо этого говорил о «единицах наследственности» или «наследственных факторах», но мы будем использовать современную терминологию. Его статистический анализ показал, что исследуемые им свойства описываются парами признаков. В нашем примере это морщинистость (М) и гладкость (Г) семян. Каждое отдельное растение наследует по одному варианту гена (аллелю) от каждого из родителей, в результате чего потомок может обладать любой (но только одной) комбинацией: ММ, МГ или ГГ. Он передает один из аллелей следующему поколению. Растение ММ или ГГ, соответственно, всегда передает вариант М или Г, а растение МГ передает половине своего потомства вариант М, а другой половине — Г. Мендель выяснил, что у растений ММ всегда морщинистые семена. У растения ГГ всегда гладкие семена. Но скрупулезный статистический анализ показал, что у растений МГ признак М не проявляется и все их семена гладкие.

Мендель обнаружил это при скрещивании растений, которые всегда дают морщинистые семена (ММ), с растениями, которые всегда дают гладкие семена (ГГ). Все потомки в первом поколении имеют гладкие семена (МГ). Только у 25 % потомства во втором поколении (то есть растений, полученных скрещиванием особей первого поколения) были морщинистые семена, а у 75 % семена были гладкие. Мендель нашел этому единственное объяснение: хотя 25 % потомства получают комбинацию ММ, а 25 % — комбинацию ГГ и соответственно дают морщинистые или гладкие семена, остальные две группы получают комбинацию ГМ (25 %) и МГ (25 %), что в сумме составляет 50 %, и обе они дают гладкие семена. Наиболее важным было тут то, что растения МГ и ГМ не дают 50 % морщинистых и 50 % гладких семян, а также не дают семян с промежуточными признаками. Сегодня мы говорим, что аллель Г доминантный, а аллель М рецессивный.

Результаты исследований Менделя были представлены Брюннскому обществу естествознания в феврале 1865 г. и опубликованы в сборнике научных трудов общества в 1866 г., но в то время это было малоизвестное издание, и их важность никто не оценил по достоинству. Сочетание ботаники и математики, столь обыденное сегодня, видимо, сбивало с толку даже тех немногих, кто прочел его статью. В 1868 г. Мендель был назначен настоятелем местного монастыря, и ему стало некогда заниматься научными исследованиями. Только в конце XIX в., когда другие исследователи самостоятельно открыли те же самые законы наследственности, его труды обнаружили заново, и он удостоился заслуженного признания. Вот пять ключевых выводов, к которым он пришел:

Каждому физическому признаку организма соответствует один наследственный фактор.

Факторы существуют парами.

Один, и только один фактор из каждой пары передается каждым родителем своему потомству.

Имеется равная (в строго статистическом смысле) вероятность того, что любой из двух факторов пары передастся любому отдельно взятому потомку.

Некоторые факторы являются доминантными, а некоторые рецессивными.

Открытые Менделем законы наследственности имеют ключевое значение для понимания теории эволюции путем естественного отбора. Во-первых, они объясняют, почему потомство не обладает свойствами, которые являются смесью признаков его родителей. Во-вторых, Мендель показал, что каждый признак наследуется независимо. То, что горошина морщинистая или гладкая, не зависит от того, зеленая она или желтая. Следующий шаг к пониманию механизма эволюции был сделан в начале XX в. Томасом Хантом Морганом (1866–1945). Но, чтобы поместить его достижения в надлежащий контекст, нам нужно ненадолго вернуться назад, к моменту, когда клетки признали простейшими элементами жизни.

Впервые слово «клетка» в биологическом контексте использовал в XVII в. Роберт Гук, чтобы описать структуры, которые он обнаружил, изучая под микроскопом срезы пробкового дерева. Они напомнили ему крошечные комнаты, или целлулы, в которых жили монахи[44]. Структуры, которые мы сегодня называем клетками, даже меньше тех, которые изучал Гук, но, когда биологи в XIX в. рассмотрели устройство живых тканей при помощи более совершенных микроскопов, они продолжили использовать этот термин. Только в 1838 г. немецкий ботаник Маттиас Шлейден (1804–1881) предположил, что все ткани растений состоят из клеток, а год спустя его соотечественник Теодор Шванн (1810–1882) выдвинул гипотезу, что клетки составляют основу всех форм жизни — как растительных, так и животных. В 1840-е гг. они вдвоем развили идею, что клетки являются основными элементами жизни и что в отдельных клетках содержатся все атрибуты жизни, а в основе сложного строения более крупных организмов лежит клеточная структура. Впервые в истории яйцо и семя стали считать отдельными клетками, которые способны размножаться, порождая при помощи деления новые клетки, из которых состоит взрослый организм. Шлейден назвал организм «клеточным государством», где «каждая клетка является гражданином»{34}. До этого жизнь считали неким таинственным свойством всего организма; теперь же она стала свойством, которым обладают даже самые примитивные клетки.

Это привело к еще одному важнейшему открытию. В конце 1850-х гг. другой немец, Рудольф Вирхов (1821–1902), опираясь на работы Роберта Ремака (1815–1865), доказал, что клетки не появляются спонтанно[45]. В 1858 г. (в том же году, когда была опубликована «совместная статья» Дарвина и Уоллеса) он писал, что если есть клетка, то должна была быть и предшествующая ей клетка. Подобно тому как у животных всегда есть родители, а растения вырастают только из семян других растений, клетки появляются только в результате деления других клеток. Жизнь на Земле не может возникать самопроизвольно. Все живые клетки происходят, в непрерывной последовательности, от далекого предка (или предков) из древнего геологического прошлого. Хотя Вирхов не решился заявить, что одна клетка в буквальном смысле является предком всей современной жизни на Земле, сегодня это считается наиболее вероятным объяснением сходства всей земной жизни на молекулярном уровне. Появление первой клетки по-прежнему остается загадкой; но после книги Вирхова источник жизни современных животных и растений загадкой уже не был.

Когда истинность всех этих открытий полностью признали, изучение жизни стало изучением клеток. В основе своей структура всех клеток одинакова; каждая из них является мешочком с густой жидкостью размером от 10 до 100 мкм (микрометров) в поперечнике, окруженным очень тонкой мембраной толщиной менее 0,01 мкм. Для целей этой книги нас больше всего интересуют клетки, из которых состоят животные и растения, и все они имеют центральное темное ядро — впоследствии физики позаимствовали этот термин, чтобы описать сердцевину атома. Хотя изолированные друг от друга клетки, подобно мыльным пузырям, принимают сферическую форму, объединяясь с другими клетками, они могут сжиматься и растягиваться, приобретая различные очертания. Клеточные мембраны сохраняют обособленность каждой клетки, как у кирпичей в кладке, но, в отличие от кирпичей, сквозь мембрану внутрь и наружу клетки могут по мере необходимости поступать определенные химические вещества.

Если рассматривать организм, подобный нашему, то загадка жизни состоит в том, как слияние большой клетки, яйцеклетки, с маленькой клеткой, сперматозоидом, приводит к образованию одной клетки, которая затем многократно делится посредством сложного многоступенчатого процесса, вследствие чего развивается взрослая особь. Изучая эти стадии развития под микроскопом, к середине XIX в. биологи поняли, что развитие живого существа происходит в соответствии с неким генеральным планом — внутри яйцеклетки не прячется миниатюрная версия взрослой особи, готовая просто вырасти в результате воздействия некого стимула. Но что это за генеральный план и в какой части клетки он спрятан? Поиск ответа на этот вопрос в итоге привел к открытию ДНК и признанию ее «молекулой жизни». История этого поиска началась с экспериментов, осуществленных в 1860-х гг. в Тюбингенском университете швейцарским биохимиком Фридрихом Мишером (1844–1895).

В 1866 г. немецкий биолог Эрнст Геккель (1834–1919) предположил, что факторы, которые передают наследственные признаки от родителей потомству, содержатся в клеточном ядре. К тому времени уже было известно, что белки являются самыми важными структурными веществами в организме, — этот факт отражен в их втором названии, «протеины», от греческого «протос», что означает «первичный, важнейший». Белки — это сложные вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов атомных единиц; такая единица равна одной двенадцатой массы атома углерода, что дает некоторое представление об их размере. Белки состоят из более мелких компонентов, аминокислот, которые в основном имеют молекулярную массу чуть больше 100 атомных единиц. Всего двадцать типов аминокислот соединяются друг с другом в сложных сочетаниях, иногда в очень большом числе, образуя разные типы белков, являющихся основой жизни. Сами аминокислоты состоят из атомов углерода, водорода, кислорода и азота (вместе известных как CHON) и реже атомов серы.

Мишер хотел определить, какие белки задействованы в химических процессах внутри клетки, и найти ключ к тайне жизни. Он собирал материал с пропитанных гноем повязок, которыми его снабжала близлежащая хирургическая клиника. Выделяя из гноя белые кровяные тельца, лейкоциты, он обнаружил, что заполняющая клетку густая жидкость действительно богата белками. Но потом он заметил кое-что новое. При обработке клеток слабым щелочным раствором применяемые им химические методы показали наличие другого вещества, которое не являлось белком. Изучая клетки под микроскопом, он увидел, что под воздействием щелочи ядро клетки набухает и лопается, из чего следовало, что обнаруженное им «новое» вещество содержится в ядрах. Ядра состоят не из белка, а из этого другого вещества, которое он назвал «нуклеин» (от слова nucleus, «ядро»). В нуклеине, как и в белке, содержалось много углерода, водорода, кислорода и азота, но также и фосфора, которого нет ни в одном белке. Мишер писал: «Я думаю, что данный анализ, каким бы неполным он ни был, показывает, что мы имеем дело не с какой-то случайной смесью, а… с химическим веществом или смесью очень близкородственных веществ». Но ему не удалось выяснить строение молекул нуклеина. В 1869 г. Мишер завершил первый этап работы, уволился из Тюбингенского университета и подготовил результаты исследования к публикации. Увы, из-за череды чрезвычайных обстоятельств, в том числе Франко-прусской войны, его работа была опубликована только в 1871 г. Во время дальнейших опытов Мишер обнаружил, что в молекулах нуклеина содержатся кислотные группы, и к концу 1880-х гг. для описания этого вещества стал применяться термин «нуклеиновая кислота».

К тому времени, отчасти благодаря этим исследованиям Мишера, произошел еще один важный прорыв в понимании устройства клеток. После того как клетки были признаны простейшими элементами жизни, предстояло разгадать главную загадку: как происходит деление и воспроизведение клеток. Цитологи — ученые, изучающие клетки, — использовали для выявления внутриклеточных структур различные красители. В 1879 г. немецкий биолог Вальтер Флемминг (1843–1905) обнаружил, что определенные красители очень прочно связываются с некими нитевидными структурами внутри клетки, которые особенно четко видны в ходе клеточного деления. Так как они хорошо окрашивались, эти нити получили название «хромосомы» (от древнегреческих слов «хрома» — «цвет», и «сома» — «тело»), а другие связанные с ними детали стали называться «хроматиды» и «хромопласты». Убивая клетки на разных стадиях процесса деления, окрашивая их красителями и изучая под микроскопом, Флемминг описал последовательность событий, происходящих в ходе того, что он назвал «митозом». Чтобы прояснить все подробности, потребовались годы, но общая суть процесса заключается в том, что хромосомы, которые обычно упакованы внутри ядра, копируются с помощью особого клеточного механизма, а затем один набор хромосом перемещается в одну часть клетки, а другой — в другую, после чего клетка делится, образуя две клетки с полным набором хромосом. Ни одна этих клеток не является «материнской» или «дочерней»; обе они — точные копии оригинала. Было ясно, что хромосомы важны для клетки, и вскоре ученые поняли, что именно в них содержится генеральный план или инструкция для работы клетки. Но также было ясно, что это далеко не все: что происходит, когда яйцеклетка и сперматозоид сливаются, чтобы заложить основу для развития нового организма? Почему у оплодотворенной яйцеклетки нет двойного набора хромосом?

На этот вопрос, пусть и в общих чертах, в 1890-х гг. ответил немецкий зоолог Август Вейсман (1834–1914) из Фрайбурга. В 1886 г. Вейсман предположил, что яйцеклетки и сперматозоиды (вместе они называются «половые клетки» или «клетки зародышевой линии») должны обладать неким важнейшим свойством, которое передается от одного поколения следующему. Затем он (верно) предположил, что этот материал наследственности должен содержаться в хромосомах. Он сделал вывод, что «наследственность осуществляется посредством передачи от одного поколения к другому субстанции, обладающей определенным химическим и, прежде всего, молекулярным составом», которая содержится в хромосомах. И он понял, что единственный способ избежать неконтролируемого накопления наследственного материала в клетках последующих поколений — это если бы половые клетки возникали в ходе особого процесса деления, который сегодня называется «мейоз» и который делит наследственный материал пополам. Детали этого процесса были изучены позднее, но имеет смысл упомянуть о них здесь. Сегодня мы знаем, что хромосомы существуют связанными между собой парами. При митозе каждая пара хромосом копируется и передается потомству в виде пары. Но при мейозе пары делятся. Происходит более сложный процесс деления клеток: сначала между членами каждой пары хромосом происходит обмен некоторыми фрагментами материала[46], затем образуются две дочерние клетки, каждая с полным набором только что перетасованных хромосом, после чего эти дочерние клетки еще раз делятся без копирования хромосом — и образуются четыре клетки, каждая из них содержит набор непарных хромосом. Когда яйцеклетка и сперматозоид сливаются, восстанавливается полный набор хромосом и соответствующие одинарные нити из каждой половой клетки объединяются в новые пары, причем, что очень важно, половина хромосом получена от одного родителя, а вторая половина — от другого.

За исключением деталей мейоза, такова была общая картина знаний на момент, когда законы наследственности, открытые Менделем, были обнаружены заново — причем не одним, а тремя действовавшими независимо друг от друга исследователями.

Когда выяснилось, что хромосомы существуют и, возможно, играют важную роль в процессе наследования признаков, ученые, естественно, начали проводить те же эксперименты, которые проводил Мендель, не зная, что он проделал это за четыре десятилетия до них. В конце XIX в. такими опытами занимались сразу несколько исследователей, причем некоторые из них тоже изучали горох — по тем же причинам, что и Мендель. Из этой новой плеяды первым опубликовал результаты своих исследований голландский ботаник Хуго де Фриз (1848–1935). В марте 1900 г. вышли две его статьи. В первой, написанной на французском, было краткое описание результатов экспериментов без упоминаний о Менделе. Во второй, написанной на немецком, был представлен более подробный отчет с упоминанием Менделя. О труде Менделя он писал: «Эта важная монография цитируется столь редко, что сам я ознакомился с ней лишь после того, как провел бо́льшую часть моих экспериментов и самостоятельно пришел к вышеупомянутым выводам», но как именно он узнал о работе Менделя, де Фриз не упомянул{35}. Французская статья де Фриза произвела эффект разорвавшейся бомбы на немецкого ботаника Карла Корренса (1864–1933), который проводил похожие эксперименты, в том числе с горохом. Он, прежде чем опубликовать свои результаты, старательно изучил имеющуюся научную литературу и тоже наткнулся на статью Менделя. И вот, когда его статья была почти готова для печати, его в последний момент опередил де Фриз. С австрийским исследователем Эрихом Чермак-Зейзенеггом (1871–1962) произошло примерно то же самое. В итоге все трое согласились признать Менделя первооткрывателем, чтобы избежать неприятных споров о приоритете. Вскоре значимость их (и Менделя) открытий подтвердили исследования, проведенные в США, Англии и Франции. К концу 1900-х гг. Мендель и его законы наследственности заняли заслуженное место в истории науки.

Исследования, проведенные после уточнения роли хромосом в процессе наследования и признания законов наследственности Менделя, показали, что существует два типа нуклеиновых кислот — ДНК и РНК, о которых, или хотя бы об их названиях, сегодня знают даже люди, не имеющие отношения к науке. Оба эти типа молекул содержат четыре органических соединения, которые называют «азотистыми основаниями». В ДНК это аденин, гуанин, цитозин и тимин, которые обычно обозначаются по первым буквам: А, Г, Ц и Т. В РНК вместо тимина содержится урацил (У). Но, чтобы это выяснить, потребовалось много времени. Над «открытием» молекул жизни ДНК и РНК трудилось множество ученых на протяжении многих лет. Человеком, который придумал названия этим молекулам, был Фибус Левин (1869–1940), американский исследователь российского происхождения из Рокфеллеровского института медицинских исследований.

Левин начал экспериментировать с нуклеиновыми кислотами, которые он выделял из клеток дрожжей, через несколько лет после публикации работ де Фриза, Корренса и Чермака. Получаемое им вещество в примерно равном количестве содержало аденин, гуанин, цитозин и урацил, а также химический фрагмент, известный как фосфатная группа — по сути, атом фосфора, окруженный четырьмя атомами кислорода. В этом веществе также присутствовала углеводная группа — сложное соединение, состоящее из углерода, водорода и кислорода, но на момент начала исследований Левина не было известно, что это за углевод. В 1909 г. он сумел выделить его и идентифицировать как сахар рибозу. Молекулы таких сахаров строятся вокруг пятиугольных колец, каждое из которых состоит из четырех атомов углерода и одного атома кислорода. Эти структуры могут присоединяться к другим молекулам и образовывать более сложные конструкции. Левин установил, что компоненты нуклеиновой кислоты объединены в химические единицы, которые состоят из фосфорной кислоты, рибозы и азотистого основания, и он назвал эти индивидуальные блоки «нуклеотидами». Но никто не знал, как они соединяются друг с другом.

Левин предположил, что молекула нуклеиновой кислоты состоит из цепи последовательно соединенных нуклеотидов, подобно позвонкам в позвоночнике. В 1909 г. он назвал такую молекулу «рибозонуклеиновая кислота», что вскоре стали сокращать до РНК. Поскольку в РНК присутствует равное количество четырех оснований, он предположил, что каждая молекула представляет собой короткую цепочку из четырех нуклеотидов, по одному на каждое из четырех оснований. Если говорить только об основаниях, в результате получается масса идентичных молекул, которые можно описать как А-Ц-У-Г, А-Ц-У-Г, А-Ц-У-Г и т. д. Эта модель получила название «тетрануклеотидная гипотеза». Позже выяснилось, что она была ошибочной, но именно она определяла представления ученых о нуклеиновых кислотах на протяжении нескольких десятилетий. В частности, благодаря ей считалось, что по-настоящему важными «молекулами жизни» являются белки, а нуклеиновые кислоты служат лишь неким каркасом, к которому прикрепляются молекулы белков.

Прошло еще 20 лет, прежде чем в 1929 г. Левин обнаружил, что существует еще один тип нуклеиновых кислот. Выяснилось, что в материале, выделенном из клеток вилочковой железы, содержится другая углеводная группа, а также основание тимин вместо урацила. Поскольку в каждой углеводной группе тут было на один атом кислорода меньше, чем в соответствующей ей рибозе, Левин назвал ее «дезоксирибоза», а содержащую ее нуклеиновую кислоту соответственно «дезоксирибозонуклеиновая кислота», или ДНК. Эти названия теперь обычно немного сокращаются до «рибонуклеиновой» и «дезоксирибонуклеиновой» кислот. Левин по-прежнему полагал, что нуклеотиды в молекуле ДНК должны быть соединены в строго определенном порядке: например, А-Ц-T-Г, A-Ц-T-Г, A-Ц-T-Г и т. д. вместо А-Ц-У-Г и т. д. Но за год до того, как он открыл и назвал молекулу ДНК, уже были обнаружены первые свидетельства того, что нуклеиновые кислоты являются не просто каркасом. Чтобы рассказать об этом, нам нужно снова вернуться на несколько лет назад.

Ключевой шаг к пониманию того, как работает эволюция, сделали Томас Морган и его коллеги из Колумбийского университета во втором десятилетии XX в. Морган работал не с горохом, а с плодовой мушкой дрозофилой, но проводил, по сути, те же эксперименты, что и Мендель. Горох дает потомство только раз в год, а мушки не просто размножаются каждые две недели — их самки откладывают сотни яиц за раз, обеспечивая исследователям огромный массив данных для анализа. Пол особи у дрозофил определяется одной из хромосом, и оказалось, что ее очень легко определить. Существует два типа определяющих пол особи хромосом, которые по их очертаниям называются X и Y. У многих животных клетки самок всегда несут пару XX, а клетки самцов — пару XY. Потомство всегда наследует хромосому X от матери, а хромосому X или Y от отца. Если отпрыск наследует вторую хромосому X, то он будет самкой, а если Y, то самцом. Но Морган обнаружил, что это далеко не все, что определяют эти хромосомы.

Сначала Морган начал исследовать популяцию мух с красными глазами. Но в результате случайной мутации в 1910 г. среди тысяч таких мух был обнаружен самец с белыми глазами. Морган скрестил белоглазого самца с красноглазой самкой, чтобы выяснить, что произойдет. У всех потомков были красные глаза. Морган продолжил изучать их внуков и последующие поколения, как это делал Мендель с горохом. Во втором поколении родились самки с красными глазами, самцы с красными глазами и самцы с белыми глазами, но не было самок с белыми глазами. Проведя тщательный статистический анализ полученных данных, в 1911 г. Морган пришел к выводу, что мутация происходит под воздействием некого фактора, содержащегося в Х-хромосоме. У самок второго поколения, даже если они унаследовали одну Х-хромосому с мутацией белоглазости, информация все равно считывалась со второй, нормальной Х-хромосомы, и у них были красные глаза. Но у самцов не было второй Х-хромосомы, которая могла бы компенсировать эту мутацию. Дальнейшие эксперименты показали, что дрозофилы обладают и другими свойствами, которые также сцеплены с полом и потому должны содержаться в Х-хромосоме. Для обозначения менделевских «наследственных факторов» Морган позаимствовал термин «ген», придуманный датским ботаником Вильгельмом Йогансеном (1857–1927) в 1905 г., и выработал визуальный образ генов как бусин, нанизанных на нитевидные хромосомы.

Важно то, что, хотя каждый индивид наследует по одной копии любого гена от каждого родителя, эти две копии могут вести себя по-разному. Такие разные версии гена называются «аллели». Если обсуждать исследование Менделя, используя современную терминологию, то существует два варианта гена, определяющего цвет горошин: аллель зеленого цвета (обозначим его a) и аллель желтого цвета (A). Этот ген цвета расположен на одной из пар хромосом в клетках гороха, но аллели на каждой из двух нитей в паре не обязательно совпадают. Вот их возможные комбинации: AA, Aa, aA и aa. При комбинации аа все горошины будут зелеными, а при комбинации АА — желтыми. Но при комбинации Aa и aA горошины будут не полосатыми или с желто-зелеными пятнами, а всегда желтыми, потому что аллель A является доминантным. Задействуются только инструкции, заложенные в аллеле A, а инструкции в аллеле a игнорируются. То же самое наблюдается во многих других парах аллелей.

Дальнейшие эксперименты показали, как во время мейоза в результате перетасовки генов в половых клетках получаются новые комбинации. Как было уже сказано выше, парные хромосомы разрываются и обмениваются некоторыми своими участками друг с другом (этот процесс называется «кроссинговер»), а затем снова соединяются (происходит рекомбинация). Чем дальше гены расположены друг от друга на хромосоме, тем выше вероятность, что они будут разделены в ходе кроссинговера и рекомбинации; расположенные близко друг к другу гены, как правило, не разделяются. Благодаря этому факту и титаническим усилиям ученых удалось определить расположение генов на хромосомах некоторых видов. Поворотный момент, который окончательно утвердил менделевскую теорию наследственности и положил начало генетике, настал в 1915 г., когда Морган и его коллеги опубликовали свою знаменитую книгу «Механизм менделевской наследственности» (The Mechanism of Mendelian Heredity). Морган продолжил исследования в этой области, и в 1926 г. вышла его книга «Теория гена» (The Theory of the Gene), а в 1933 г. он получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытия, касающиеся роли хромосом в наследственности». К тому времени уже была заложена основа для слияния закона естественного отбора с законами наследственности. Позже результат этого слияния получил название «синтетическая теория эволюции»; впервые его использовал внук «бульдога Дарвина» Джулиан Хаксли в своей книге «Эволюция: современный синтез» (Evolution: The Modern Synthesis, 1942).

Парадоксально, но повторное открытие законов Менделя в начале XX в. поначалу рассматривалось как удар по теории естественного отбора Дарвина — Уоллеса. Эта теория подразумевает постепенность изменений; но в ходе своих экспериментов такие исследователи, как де Фриз, обнаружили внезапные изменения от поколения к поколению — изменения цвета, морщинистости и т. д. Это объяснялось тем, что Мендель и его последователи намеренно выбирали примеры, где были явно видны скачки от одного поколения к следующему, такие как желтый или зеленый цвет, морщинистая или гладкая поверхность. Большинство характеристик у большинства организмов не наследуются в соответствии с таким простым правилом — «или-или». Люди не просто высокие или низкие; они разного роста и телосложения, и эти разные фенотипы формируются в результате взаимосвязанного воздействия всего набора генов (генотипа). Чтобы изучить влияние нескольких аллелей одного и того же гена на конкретную характеристику организма, шведский генетик Герман Нильсон-Эле (1873–1949) изучал сорта пшеницы, скрещивая их, чтобы получить зерна пяти разных цветов; он обнаружил, что частота появления этих цветов точно описывалась статистическими законами менделевского наследования применительно к одновременной передаче двух пар аллелей, расположенных на двух разных хромосомах. Эдвард Ист (1879–1938) из Гарвардского университета провел похожие эксперименты с короткими и длинными цветками табака.

Все это побудило генетиков обратиться к математике. Они поняли, что в большой популяции особей, такой как популяция людей на Земле, у одного гена может иметься огромное число аллелей, распределенных по разным организмам. Каждая особь является носителем только двух аллелей, отвечающих за конкретный признак, но в клетках других особей присутствует множество других версий данного гена. Теоретически любые два из этих аллелей могут соединиться в следующем поколении. Если в результате каких-либо изменений в окружающей среде один конкретный аллель повышает приспособленность особи, то он быстро распространяется по популяции.

Например, сегодня люди рождаются с глазами разного цвета, и у голубых или карих глаз нет никакого явного эволюционного преимущества. Но если бы солнечное излучение вдруг изменилось таким образом, что голубоглазые люди стали бы лучше видеть и эффективнее находить пищу (не будем учитывать современные технологии), то аллель, отвечающий за голубой цвет глаз, распространился бы по популяции, и голубоглазые люди стали бы рождаться чаще. В 1920-х гг. четверо математиков решили провести расчеты того, насколько эффективно аллели могут распространяться в популяции. Это были Рональд Фишер (1890–1962) и Джон Холдейн (1892–1964) из Англии, Сьюалл Райт (1889–1988) из США и Сергей Четвериков (1880–1959) из СССР. В 1930 г. Фишер опубликовал книгу «Генетическая теория естественного отбора» (The Genetical Theory of Natural Selection), где описал мощь воздействия естественного отбора на виды с большим количеством разных аллелей среди особей. Его расчеты показали, что если новый аллель, появившийся в результате мутации, обеспечивает несущим его животным преимущество всего в 1 % по сравнению с теми, у кого его нет, этот аллель распространится по всей популяции за сто поколений. Это достаточно медленно, чтобы соответствовать геологическим данным, но достаточно быстро, чтобы объяснить идеальный камуфляж жуков-скакунов. Даже самого незначительного индивидуального преимущества, которое практически невозможно обнаружить при изучении популяций животных или растений в дикой природе, достаточно, чтобы гарантировать успех мутировавшему гену. Хотя ученые и продолжали спорить о деталях, фактически синтетическая теория эволюции утвердилась в начале 1930-х гг. Дальше мы сосредоточимся на тех процессах, которые происходят на уровне хромосом, и на открытии роли ДНК в эволюции.

Глава 8. Открытие роли ДНК

Тогда же, когда Томас Морган решал проблему роли генов в передаче наследственной информации, ученые проводили эксперименты в, казалось бы, абсолютно не связанной с генетикой области науки, занимаясь разработкой методов, которые в итоге помогли пролить свет на молекулярный механизм наследственности. Эта глава, помимо прочего, рассказ о том, как новое научное открытие может быстро найти экспериментальное применение и открыть путь ко множеству других открытий.

Рентгеновские лучи были открыты в 1895 г., но поначалу их природа оставалась загадкой. Никто точно не знал, состоят ли они из потока частиц, наподобие электронов, или из электромагнитных волн, как свет, но с гораздо более короткой длиной волны[47]. Важный прорыв произошел в 1912 г., когда группа ученых под руководством Макса фон Лауэ (1879–1960) из Мюнхенского университета открыла дифракцию рентгеновских лучей при прохождении их сквозь кристаллы. Когда свет пропускается через две узкие щели на экране, его волны по другую сторону экрана образуют череду светлых и темных полос, интерференционный узор. Фон Лауэ выяснил, что атомы кристалла сульфида цинка находятся на нужном расстоянии, чтобы обеспечить «щели» подходящего размера для создания сходного эффекта при прохождении рентгеновских лучей. Проведя эксперимент, его команда обнаружила очень сложную дифракционную картину, которую было трудно объяснить, но она явно свидетельствовала о волновой природе рентгеновского излучения. На фотопластинке проявилось множество отдельных пятен, которые были организованы в виде пересекающихся друг с другом кругов, расположенных вокруг центрального пятна от основного луча. В 1914 г. фон Лауэ получил Нобелевскую премию по физике «за открытие дифракции рентгеновских лучей на кристаллах». Тем временем другая команда ученых уже значительно приблизилась к пониманию подробностей этого процесса.

К тому моменту Уильям Генри Брэгг (1862–1942) был всеми уважаемым физиком и работал в Лидском университете. Его сын Уильям Лоуренс Брэгг (1890–1971; его всегда называли Лоуренс) был физиком начинающим и работал в Кембридже. Поначалу Уильям попытался объяснить полученную немецкими коллегами дифракционную картину, считая свет потоком частиц, но вскоре убедился, что она имеет волновое происхождение. Отец с сыном обсудили значение этого открытия и пришли к выводу, что, скорее всего, можно спланировать эксперимент в обратном порядке и определить строение самого кристалла, проанализировав расположения темных и светлых пятен на дифракционной картине. Лоуренс разработал ряд правил, которые определяли местоположение темных и светлых пятен, когда пучок рентгеновских лучей с определенной длиной волны проходил через кристалл с определенным расстоянием между атомами. Это стало называться законом Брэгга. Закон работал в обоих направлениях. Если вы знаете расположение атомов в кристалле, то можете использовать дифракцию для измерения длины волны рентгеновских лучей. Если же вам известна длина волны, то вы можете использовать дифракцию, чтобы определить расположение атомов в кристалле. Лоуренс применил свой закон для интерпретации дифракционных картин, полученных в Мюнхене, но для детальных расчетов ему не хватало информации о длине волны рентгеновских лучей, которые его коллеги использовали в ходе экспериментов. Поэтому Уильям провел собственные опыты и изобрел первый рентгеновский спектрометр, прибор для точного измерения длины волны рентгеновских лучей. К данным этих экспериментов был применен закона Брэгга. Как только было точно доказано, что рентгеновские лучи ведут себя как волны, их можно было использовать для анализа строения кристаллов, и именно поэтому они важны для истории изучения ДНК.

Повести анализ такой сложной структуры, как ДНК, состоящей из множества различных типов атомов, чрезвычайно трудно. Но с менее сложными кристаллами работать проще, и вскоре с помощью этого метода было, например, установлено, что кристаллы хлорида натрия (пищевой соли, NaCl) состоят не из отдельных молекул NaCl, но из трехмерной решетки атомов натрия (Na) и хлора (Cl), регулярно чередующихся друг с другом. Свои исследования Брэгги описали в книге «Рентгеновские лучи и строение кристаллов» (X-rays and Crystal Structure), изданной в 1915 г., когда Лоуренс служил в британской армии во Франции. В том же году они с отцом получили Нобелевскую премию по физике «за заслуги в исследовании кристаллов с помощью рентгеновских лучей». На тот момент Лоуренсу было всего 25 лет, и он стал самым молодым нобелевским лауреатом по физике за всю историю премии. В своей нобелевской лекции он сказал:

Изучение кристаллической структуры с помощью рентгеновских лучей впервые дало нам представление о подлинной организации атомов в твердых телах… Кажется, вряд ли есть такой тип материи, находящейся в состоянии твердого тела, который бы мы не могли попытаться проанализировать с помощью рентгеновского излучения. Нам впервые стало известно точное расположение атомов в твердых телах; мы можем увидеть, на каком расстоянии друг от друга расположены эти атомы и как они сгруппированы.

Именно благодаря этому открытию несколько десятков лет спустя будет изучено строение белков и ДНК. Но сперва надо было установить центральную роль ДНК в процессе наследования признаков, а это начало происходить только в конце 1920-х гг.

Следующим шагом стали эксперименты, которые опять позволили наблюдать за более быстрыми изменениями. Горох Менделя давал только одно поколение в год, что ограничивало его полезность в изучении наследственности. Дрозофилы Моргана давали потомство каждые две недели. В 1928 г. Фредерик Гриффит (1879–1941), английский врач, работавший на Министерство здравоохранения Великобритании в Лондоне, начал работать с бактериями, изменения в которых ученые могли наблюдать в пределах нескольких часов; это также позволило биологам приблизиться к пониманию того, какие молекулы играют ключевую роль в механизме наследственности. Гриффита в первую очередь интересовала не наследственность; он изучал бактерии как возбудителей болезней, а не как модельный объект в области генетики. Но параллельно он сделал открытие, которое оказалось важнейшим для понимания эволюции.

Эпидемия испанки 1918–1920 гг. унесла жизни порядка 50 млн человек — больше, чем погибло на полях сражений Первой мировой войны. После нее правительства многих стран расширили свои программы по исследованию инфекционных заболеваний. Гриффит сконцентрировался на изучении пневмококков (это группа бактерий, вызывающих пневмонию), чтобы разработать вакцину от пневмонии. В начале 1920-х гг. он начал работать с двумя штаммами пневмококков, которые оказывали очень разное воздействие на мышей. Бактерии одного штамма были покрыты гладкой оболочкой из полисахарида, которая придавала их культуре глянцевый вид. Этот штамм назвали «гладким» или S (от англ. smooth). У другого штамма не было такой оболочки, и его колонии выглядели шероховатыми и морщинистыми. Этот штамм назвали «морщинистым» или R (от англ. rough). Штамм S очень активен и вызывает тяжелую форму инфекции, а штамм R малоактивен и вызывает лишь легкое протекание болезни (существует еще третий штамм пневмококков, но Гриффит его не использовал). До Гриффита бактериологи считали, что каждый из трех штаммов пневмококков абсолютно автономен и обладает свойствами, которые не меняются из поколения в поколение. Гриффит знал, что в теле человека (или мыши), пораженном пневмонией, могут одновременно присутствовать разные — смертельные и не смертельные — штаммы пневмококков, и провел эксперименты, чтобы выяснить, как это может повлиять на перспективы разработки вакцины.

Когда организм заражается морщинистым штаммом пневмококка, иммунная система легко распознает бактерии как захватчиков и уничтожает их, прежде чем они успевают причинить серьезный вред. Оболочка гладкого штамма действует как камуфляж, который прячет бактерии от иммунной системы, поэтому они беспрепятственно размножаются и провоцируют тяжелое заболевание и даже смерть. Гриффит продемонстрировал, что зараженные морщинистым штаммом мыши выживали, а мыши, зараженные гладким, погибали. Затем он ввел мышам бактерии штамма S, которые были убиты при помощи тепловой обработки. Мыши выжили, но после этого Гриффит получил поразительный результат, о котором он сообщил в январе 1928 г.

В следующей серии экспериментов Гриффит смешал безвредные мертвые гладкие бактерии с безвредными живыми морщинистыми бактериями и ввел их мышам. Все мыши погибли. Ни одна из этих форм бактерий не могла убить организм, но их смесь оказалась смертельной. Когда он извлек образцы тканей из мертвых мышей, он обнаружил, что они кишат живыми гладкими пневмококками. По выражению Гриффита, живые морщинистые бактерии «трансформировались» в живые гладкие бактерии. Он объяснил это тем, что некий трансформирующий фактор — сегодня мы называем его генетическим материалом — передался от мертвых гладких бактерий живым морщинистым бактериям, за счет чего они «научились» синтезировать гладкую оболочку. В ходе дальнейших экспериментов бактерии после трансформации в мышах переносились в лабораторную посуду; «новые» гладкие бактерии размножались там и образовывали культуру гладких бактерий, несмотря на то, что являлись потомками трансформированных морщинистых бактерий. Как Гриффит писал в статье, в которой он объявил об этом открытии, «штамм R… превратился в штамм S». Но Гриффит не знал, за счет каких молекул происходило это превращение. Это выяснилось только в 1944 г. в результате новых экспериментов, которые провели ученые, вдохновленные наблюдениями Гриффита[48]. К тому времени кристаллография уже начала рассказывать о строении важных биологических молекул.

В 1930-е гг. все еще считалось, что носителями наследственной информации являются белки, и они стали первыми биомолекулами, которые исследовали при помощи рентгеновской кристаллографии. Кристаллография в итоге показала, что ключевой особенностью этих длинных цепочек из аминокислот является то, каким образом они сворачиваются в сложные трехмерные структуры, которые определяют их биологические свойства.

Первые шаги в этом направлении сделали Джон Бернал (1901–1971) и его коллеги по Кембриджу в 1934 г. Бернал, который в 1920-х гг. работал с Уильямом Брэггом, начал с применения рентгеновской кристаллографии для определения строения графита и бронзы. Но когда он попытался применить эти методы для исследования органических молекул, он столкнулся с проблемой. Кристаллы в основном выращивают в концентрированном растворе, известном как «насыщенный». Кристаллы растут по мере испарения жидкости — как в простых школьных опытах с применением обычной поваренной соли (хлорида натрия) или сульфата меди. Отдельные молекулы или атомы выстраиваются в повторяющиеся ряды «элементарных ячеек» определенного типа, образуя кристаллическую решетку. Исследователи рассчитывали, что смогут получить кристаллы белка таким же способом, позволив очищенному белку выпасть из насыщенного белкового раствора. Но когда белки высушивали, перед тем как подвергнуть рентгеновскому облучению, их структура рассыпалась как карточный домик.

В середине 1930-х гг. оксфордский биохимик Джон Филпот, работавший в то время в Уппсале в Швеции, пытался вырастить кристаллы белка пепсина (пепсин — это пищеварительный фермент, который расщепляет белки в нашей пище). Он приготовил насыщенный раствор с кристаллами, поставил емкость в холодильник в своей лаборатории и уехал отдыхать на лыжный курорт. По возвращении он обнаружил, что его кристаллы очень выросли — некоторые до 2 мм в длину. По чистой случайности лабораторию Филпота тогда же навестил Глен Милликен из Кембриджа, который, по легенде, взглянув на получившийся препарат, сказал: «Я знаю человека, который душу продаст за эти кристаллы». Филпот вырастил их с избытком и великодушно отдал Милликену часть кристаллов прямо в пробирке с насыщенным раствором, чтобы тот отвез ее Берналу в Кавендишскую лабораторию.

В то время Бернал сотрудничал с приглашенной исследовательницей из Оксфорда Дороти Кроуфут (1910–1994), которая позже вышла замуж и стала известна как Дороти Ходжкин. Бернал обнаружил, что влажные свежие кристаллы при облучении поляризованным светом обнаруживают свойство, известное как двойное лучепреломление, что свидетельствует об их упорядоченной кристаллической структуре. Бернал и Кроуфут запечатали подаренные Филпотом кристаллы вместе с раствором в тонкостенной стеклянной трубке (капилляре) и затем облучили их рентгеновскими лучами. Так в 1934 г. был получен первый снимок дифракции рентгеновских лучей на одиночных кристаллах пепсина. Метод герметичных капилляров Бернала оставался стандартным способом рентгенографических исследований крупных биомолекул на протяжении следующих 50 лет.

С самого начала было ясно, что такие снимки в принципе могут пролить свет на структуру самих белковых молекул. Когда Бернал и Кроуфут описывали свой эксперимент в журнале Nature, они отметили:

Теперь, когда получены рентгеновские снимки кристаллов белка, понятно, что у нас есть новый инструмент для их исследования. Изучив структуру всех кристаллических белков, мы сможем прийти к гораздо более детальным выводам о строении белка, чем это позволяли сделать прежние физические или химические методы.

На протяжении следующих двух десятилетий Дороти Ходжкин продолжала изучать важные биологические молекулы методом рентгеновской кристаллографии, за что в 1964 г. ей была присуждена Нобелевская премия по химии[49]. В результате многочисленных исследований ряда ученых выяснилось, насколько сложной структурой обладают эти молекулы жизни. Последовательность аминокислот в цепочке является только первичной структурой белка. Эти цепочки могут закручиваться в мотивы вроде спирали, которые являются вторичной структурой. А спирали и другие мотивы вторичной структуры могут образовывать своего рода трехмерный клубок — третичную структуру. Роль белков в биологических процессах определяется не только их химическим составом, но и конкретной формой этого трехмерного клубка, однако установить эту форму до появления высокоскоростных компьютеров было чрезвычайно сложной и трудоемкой задачей. До 1971 г. ученым удалось полностью определить трехмерное строение всего лишь семи белков; сегодня их число превысило 30 000. Тем не менее в 1944 г., когда было установлено, что «трансформирующий фактор» Фредерика Гриффита — это ДНК, молодая наука биомолекулярная кристаллография была почти готова принять следующий вызов.

После того как в 1928 г. были опубликованы результаты опытов Гриффита, другие исследователи попытались выяснить, чем является то, что передается от одного штамма бактерий к другому. Ключевую роль в этих исследованиях сыграл Освальд Эвери (1877–1955), возглавлявший группу ученых в Рокфеллеровском институте в Нью-Йорке. Эвери изучал пневмонию с 1913 г. и поначалу скептически отнесся к открытию Гриффита, которое на первый взгляд противоречило результатам исследований его коллег по определению различных штаммов пневмококков. Но его собственные эксперименты и эксперименты других групп вскоре подтвердили открытие Гриффита и обозначили новое направление поисков.

В 1931 г. группа Эвери обнаружила, что процесс трансформации может происходить даже без участия мышей. Выращивая пневмококки R в чашках Петри (это стандартный плоский лабораторный сосуд), в которых также находились мертвые пневмококки S, ученые смогли превратить живые пневмококки R в живые пневмококки S. Чтобы определить трансформирующий агент, они сначала последовательно замораживали и нагревали колонии бактерий типа S, чтобы разрушить клетки и получить жидкость, в которой их внутреннее содержимое было смешано с фрагментами их оболочек. Эти фрагменты отделили при помощи вращения пробирок со смесью на центрифуге: плотные фрагменты оболочек оседали на дно, а жидкость с внутренним содержимым оставалась наверху. Этой жидкости оказалось достаточно, чтобы трансформировать пневмококки R в пневмококки S.

Выяснение всех этих подробностей заняло немало времени, но к 1935 г. это было сделано. К следующему этапу исследований Эвери привлек еще двух исследователей — сначала уроженца Канады Колина Маклауда (1909–1972), а затем Маклина Маккарти (1911–2005), чтобы они помогли ему тщательно изучить трансформирующую жидкость. На завершение этой работы у них ушло почти десять лет: они по одному выявляли отдельные компоненты клетки, которые не отвечали за трансформацию, пока у них не остался всего один подозреваемый.

Первым кандидатом на роль трансформирующего агента был белок. Поэтому исследователи добавили в полученную из S-бактерий жидкость протеазу — фермент, который расщепляет молекулы белка на составляющие. Но жидкость все равно не утратила свои трансформирующие свойства. Затем они рассмотрели возможность того, что процесс изменения связан с гладкой оболочкой бактерий, состоящей из полисахаридов. Они проверили это предположение, применив другой фермент, который расщеплял полисахариды, но это тоже никак не повлияло на происходящее. Тогда им пришлось при помощи долгой череды химических процессов удалить все следы белков и полисахаридов, а потом провести тщательный химический анализ того, что осталось. Этот анализ показал, что, судя по соотношению углерода, водорода, азота и фосфора, в растворе оставалась нуклеиновая кислота. Последняя серия экспериментов показала, что это ДНК, а не РНК.

Результаты этого открытия были опубликованы в 1944 г., после чего не осталось никаких сомнений, что трансформирующим агентом является ДНК. В своей статье команда Эвери не заявила, что ДНК является тем материалом, из которого состоят гены, но Эвери упоминал об этом в частных беседах, в том числе в письме своему брату Рою, который был бактериологом{36}. Однако идея, что не белок, а ДНК несет наследственную информацию, была настолько шокирующей, что она далеко не сразу получила широкое признание среди биологов. Большинство из них по-прежнему были убеждены, что молекула ДНК слишком проста, чтобы выполнять эту функцию; по мнению многих, скоропалительно было утверждать, что ДНК является активным участником настоящих генетических процессов, только исходя из того, что ДНК отвечает за трансформацию клеток. К тому же новости в то время распространялись достаточно медленно, в том числе и потому, что шла Вторая мировая война. Но, несмотря на сомнения мирового научного сообщества, исследования Эвери, Маклауда и Маккарти вдохновили американских биохимиков продолжить работу в этом направлении. Так появилась наука молекулярная генетика. Но прошло еще несколько лет, прежде чем накопилось достаточно информации о генетическом материале и чаша весов окончательно склонилась в пользу ДНК благодаря другому блестящему эксперименту. Тем временем еще одним из главных героев рассказа о ДНК был разработан новый метод исследования биомолекул.

Эта новая идея была детищем американского химика Лайнуса Полинга (1901–1994), и она пришла ему в голову в 1948 г., когда он изучал дифракционные картины, которые возникали при рентгеновском облучении кристаллов определенных белков.

Мы уже упоминали один тип белков — глобулярные молекулы, которые выполняют всю работу в организме, — вроде белка гемоглобина, который переносит кислород в крови. Но существуют и другие белки, тоже состоящие из длинных цепочек, которые называются полипептидами. В таких фибриллярных белках молекулы не сворачиваются в клубки, а в основном выглядят как тонкая вытянутая цепочка. Они являются важными строительными материалами организма — из них, например, состоят волосы, перья, мышцы, шелковые волокна и рога.

Первые снимки рентгеновской дифракции на фибриллярном белке были получены в 1930-х гг. Уильямом Астбери (1898–1961) из Лидского университета. Этот ученик Уильяма Брэгга изучал кератин — компонент шерсти, волос и ногтей. Снимки были недостаточно четкими для того, чтобы можно было определить точное строение кератина, но на них был виден повторяющийся мотив, из чего было понятно, что строение этого белка является простым. На самом деле он обнаружил два мотива: первый, в ненатянутых волокнах, Астбери назвал альфа-формой; второй, в натянутых волокнах, он назвал бета-формой.

Лайнус Полинг первым вывел правила квантовой химии и подробно описал их в своей эпохальной книге{37}. Его очень интриговала возможность использовать свои познания в химии для определения строения биомолекул, и он позже вспоминал, как «потратил все лето 1937 года на поиски способа скрутить полипептидную цепь в трех измерениях в соответствии с данными, полученными Астбери в ходе экспериментов с рентгеновским излучением»{38}. Сначала он хотел решить эту задачу, выяснив, могут ли атомы за счет своих квантовых свойств сцеплять между собой компоненты молекулы, но эта попытка окончилась неудачей, и поэтому он решил начать с основ и изучить строение аминокислот, которые являются звеньями полипептидной цепи, прежде чем определить, как они укладываются одна к другой. Но это был не единственный проект, которым он занимался в 1940-е гг.; как многим ученым, ему помешала Вторая мировая война, и он завершил его очень нескоро.

Он начал с изучения снимков рентгеновской дифракции отдельных аминокислот. Полинг работал в Калифорнийском технологическом институте вместе с Робертом Кори (1897–1971), и ему очень пригодились познания Кори в области квантовой физики. Многие химические связи позволяют прокручиваться атомам или химическим группам по обе стороны от этой связи. Но Полинг и Кори обнаружили, что пептидная связь между углеродом и азотом (отсюда и название «полипептиды») зафиксирована из-за квантового явления, которое называется «резонанс». Звенья цепочки не могут вращаться вокруг таких связей, и поэтому отдельные части цепочки жестко зафиксированы[50]. Это ограничивает способность всей цепочки изгибаться и сворачиваться. Она состоит из двух гибких звеньев, затем одного жесткого, затем опять двух гибких, затем еще одного жесткого и т. д. Но Полинг все равно не мог придумать, как сложить цепочку так, чтобы она соответствовала фотографиям Астбери, и поэтому отложил эту головоломку в сторону до тех пор, пока в 1948 г. на него не снизошло озарение.

В 1948 г., хотя его основным местом работы являлся Калифорнийский технический институт, Полинг отправился в Англию, в Оксфордский университет. Весной он сильно простудился и был прикован к постели и, когда ему наскучило читать фантастику и детективы, он решил предпринять еще одну попытку определить строение кератина.

Не имея под рукой практически никаких инструментов, Полинг просто нарисовал длинную полипептидную цепочку на длинной полоске бумаги. Он помнил расстояния между ее компонентами и углы, под которыми они располагались относительно друг друга. Но оказалось, что цепочку с этими параметрами невозможно воспроизвести на прямом и плоском листе бумаги. Одно конкретное звено, которое снова и снова повторялось в разных местах на протяжении всей цепи, всегда выглядело неправильно. Положение этого звена, которое должно было располагаться под углом 110 градусов, нельзя было изменить, потому что оно было зафиксировано квантовым резонансом между атомами углерода и азота. Чтобы соответствовать этому углу, цепочка не могла быть прямой. Тогда Полинга озарило, и он смял полоску бумаги, согнув ее в тех местах, где находились эти ключевые звенья, чтобы получить верный угол в 110 градусов. Согнутая полоска бумаги теперь стала похожа на штопор с повторяющимися звеньями, которые располагались в пространстве подобно спирали. Более того, верные углы позволили азотно-водородной группе одной пептидной связи оказаться рядом с атомом кислорода, прикрепленным к углероду, который располагался в цепочке на четыре звена дальше. И так происходило по всей длине цепочки. Атомы кислорода и водорода обладают определенным сродством, вызванным квантовыми эффектами, и притягиваются друг к другу посредством так называемой водородной связи. Эти водородные связи помогают зафиксировать спиралевидную структуру, которую обнаружил Полинг.

После возвращения Полинга в США его команда с помощью рентгеновской дифракции провела дальнейшие исследования, которые подтвердили, что в основе структуры волоса лежит такая однонитевая спираль. Проделав колоссальную работу, Полинг и его коллеги опубликовали в 1951 г. семь научных статей, в которых строение волос, перьев, мышц, шелковых волокон, рогов и других фибриллярных белков было описано с применением того, что Полинг, позаимствовав терминологию Астбери, назвал альфа-спиралью. Но все эти детали менее важны по сравнению с тем, как именно был сделан этот прорыв. Открытие Полинга заставило ученых задуматься о спиралях в контексте биологических молекул, а также продемонстрировало возможности анализа по принципу «от малого к большому», когда создатели моделей могли путем подбора сочетаний простейших строительных блоков биологического материала найти комбинации, соответствующие данным рентгеноструктурного анализа. Всего два года спустя этот подход позволил сорвать главный приз в истории молекулярной биологии — установить структуру ДНК.

Даже в конце 1940-х гг., несмотря на работы Освальда Эвери и его коллег, по-прежнему часто считалось, что носителями генетической информации являются белки, а не ДНК. Но затем были проведены эксперименты, которые убедили даже отъявленных скептиков в том, что ДНК и есть «та самая» молекула жизни.

Почва была подготовлена благодаря анализу ДНК, который провел Эрвин Чаргафф (1905–2002), биохимик австрийского происхождения из Колумбийского университета в США. Под впечатлением от работ Эвери, Маклауда и Маккарти во второй половине 1940-х гг. он сосредоточил усилия своей лаборатории на исследовании ДНК. В молекулах ДНК и РНК содержатся два типа оснований. Первый из них — «пиримидины» — представляет собой единственное кольцо из шести атомов в форме практически правильного шестиугольника, которое может прикрепляться к другим частям молекулы с внешней стороны кольца. К этому типу относятся урацил (У), тимин (T) и цитозин (Ц). Второй тип называется «пурины» и обладает более сложным строением из двух похожих колец, соединенных друг с другом одной из сторон (что-то наподобие восьмерки). К этому семейству относятся аденин (A) и гуанин (Г). В ДНК содержатся основания А, Т, Г, Ц; в РНК — А, У, Г, Ц. Проведя серию точных экспериментов, команда Чаргаффа вывела набор простых правил, определяющих количественные соотношения между видами оснований в молекулах ДНК. Эти правила были изложены в статье 1950 г.: общее количество пуринов в образце ДНК (A + Г) всегда равно общему количеству пиримидинов (T + Ц); кроме того, количество А почти равно количеству Т, а количество Г почти равно количеству Ц. Команда также обнаружила, что соотношение гуанина, цитозина, аденина и тимина у разных живых видов различно[51]. Все это означало, что молекула ДНК не является просто каркасом с бесконечным повторением четырех оснований и должна иметь более сложное строение; это была смерть (совсем не преждевременная) тетрануклеотидной гипотезы. «Правила Чаргаффа» дали исследователям один из ключей к пониманию того, как устроена молекула ДНК, но это понимание пришло только после того, как другая команда убедительно доказала, что генетическая информация содержится именно в ДНК.

К пониманию значения ДНК привел ряд экспериментов, которые проводились со все более мелкими и быстро воспроизводящимся организмами. Грегор Мендель работал с горохом, Томас Хант Морган — с плодовыми мушками, а команда Эвери — с бактериями. Последний шаг на этом пути был сделан благодаря самым крошечным носителями генетического материала — вирусам. Чем меньше организм, тем меньше в нем чего-то, кроме генетического материала, и тем проще изучать этот материал. В вирусах это соотношение выражено в крайней степени.

Вирусы представляют собой просто наполненные генетическим материалом белковые капсулы размером гораздо меньше бактерий. Впервые их сфотографировали в 1940-х гг. с помощью электронного микроскопа. Типичный вирус напоминает головастика с «головой» в виде капсулы, заполненной генетическим материалом, и «хвостиком», который используется для прикрепления. Когда вирус атакует клетку, он проделывает в ее стенке отверстие и впрыскивает внутрь свой генетический материал, а пустая капсула, или оболочка, остается прикрепленной к стенке клетки. Впрыснутое вещество захватывает химическую фабрику клетки, и ее внутренние ресурсы используются для производства копий вируса. Затем клетка лопается, высвобождая новые копии вируса, и процесс повторяется.

Это простейшая форма жизни: вирусы существуют только для того, чтобы воспроизводить самих себя. В начале 1950-х гг. Альфред Херши (1908–1997) и Марта Чейз (1927–2003) из лаборатории Колд-Спринг-Харбор в США провели с вирусами замечательный эксперимент, благодаря которому было получено окончательное доказательство того факта, что именно ДНК содержит инструкции по производству копий вируса в атакованной клетке[52].

Вирусы, с которыми они работали, называются «бактериофаги» (или для краткости просто «фаги», от древнегреческого «фагеин», «пожираю»), так как они «пожирают» бактерии. В основе эксперимента Херши и Чейз лежал простой факт, что фосфор содержится в ДНК, но отсутствует в белках, а сера содержится в белках, но отсутствует в ДНК. Изотопы как фосфора, так и серы легко получить (если, конечно, вы ученый) в радиоактивной форме. Херши и Чейз «скормили» фагам бактерии, которые выращивались в питательной среде с содержанием радиоактивного изотопа либо фосфора (фосфор-32), либо серы (сера-35). Затем полученным радиоактивным фагам дали возможность атаковать колонию нерадиоактивных бактерий. Везде, где ученые обнаруживали радиоактивный фосфор, они прослеживали путь ДНК, а везде, где они обнаруживали радиоактивную серу, они прослеживали путь белка.

К сожалению, после того, как радиоактивные фаги заразили культуру бактерий, исследователи получили массу клеток, до отказа забитых новыми вирусами, но с прикрепленными на их стенках пустыми капсулами фагов, в которых прежде содержался их генетический материал. Оба вида радиоактивных изотопов присутствовали в клеточном бульоне. Чтобы отделить оболочки старых фагов от новых вирусов, которые производились внутри бактерий, ученые использовали обычный кухонный прибор, блендер фирмы Waring; биологам следующих поколений это исследование известно под названием «эксперимент с блендером Waring».

Херши и Чейз использовали блендер на минимальной мощности, чтобы аккуратно отделить оболочки фагов от стенок инфицированных клеток. Затем они поместили бульон в центрифугу, так что бактерии, заполненные новыми вирусами, осели на дно, а оболочки старых фагов остались плавать в растворе. Затем осадок и раствор были проанализированы. Радиоактивные изотопы фосфора, указывающие на присутствие ДНК, были обнаружены внутри клеток (в новом поколении вирусов), а радиоактивные изотопы серы, указывающие на присутствие белка, — в пустых оболочках. Результаты эксперимента были опубликованы в 1952 г. и не оставили места для сомнений: генетическая информация содержится именно в ДНК, а белки являются строительным материалом для живых организмов.

Этот на первый взгляд простой эксперимент был в значительной мере обязан своим успехом навыкам Марты Чейз, хотя официально она была «всего лишь» помощницей Альфреда Херши. Вацлав Шибальски, другой биолог из лаборатории Колд-Спринг-Харбор, позже вспоминал:

Ее вклад в экспериментальную часть был очень велик. Лаборатория Херши была совершенно необычной. В то время они работали только вдвоем: когда вы входили в лабораторию, там царила абсолютная тишина, а Альфред руководил экспериментами, просто указывая Марте пальцем, и почти ничего не говоря. Она идеально подходила для работы с Херши{39}.

С этого момента стало ясно, что белки были строительным материалом бактериофагов, а ДНК — носителем генетической информации. Теперь едва ли хоть один биолог считал, что генетический материал является чем-то иным, кроме ДНК, и все было готово для установления строения самой молекулы ДНК.

Несмотря на то что Херши и Чейз проводили свои эксперименты в США, к открытию структуры ДНК вплотную подошли английские ученые. Впервые основы ее строения стали яснее благодаря экспериментам группы ученых из лаборатории биофизики лондонского Королевского колледжа, хотя в то время по странной прихоти судьбы их заслуги не были признаны. Руководитель этого подразделения Джон Рэндалл (1905–1984) стал одним из первых, кто признал ДНК носителем генетической информации; он был физиком, который в начале карьеры занимался рентгеновской дифракцией под руководством Лоуренса Брэгга, и потому собрал нетипичную для той эпохи группу ученых, в которой вместе с физиками трудились биологи, биохимики и представители других дисциплин.

В 1950 г. уроженец Новой Зеландии Морис Уилкинс (1916–2004) изучал в лаборатории Рэндалла различные виды биологических молекул, включая ДНК, белки и витамин B_12. В мае того же года в Лондон прибыл швейцарский биохимик Рудольф Зигнер (1903–1990), чтобы выступить на собрании Фарадеевского общества с докладом об успешных экспериментах по выделению нуклеиновых кислот из вилочковой железы (тимуса) телят, которые он провел совместно со своим учеником Гансом Швандером. Зигнер передал Уилкинсу образец выделенной им крайне чистой ДНК. На самом деле это не было неожиданностью, так как Зигнер работал с ДНК уже много лет и еще в 1938 г. сообщал в статье в журнале Nature, что то, что он тогда назвал тимонуклеиновой кислотой, должно представлять собой длинную нитевидную молекулу массой от 500 000 до 1 000 000 атомных единиц. Но, как и в случае со многими другими «фундаментальными» исследованиями, их развитие и распространение информации о них задержала Вторая мировая война. Образцы ДНК, с которым начал работать Уилкинс, по консистенции представляли собой гель, и, когда он готовил их для анализа в ультрафиолетовом свете, он заметил кое-то любопытное. Вот как он рассказывал об этом в своей нобелевской лекции:

Каждый раз, когда я касался геля стеклянной палочкой и затем отводил палочку, вслед за ней вытягивалось тонкое, почти невидимое волокно ДНК, похожее на нить паутины. Совершенство и однородность этих волокон указывали на то, что молекулы в них расположены упорядоченным образом. Я сразу подумал, что эти волокна могут быть отличным материалом для рентгеноструктурного анализа. Я отнес их Рэймонду Гослингу, у которого был наш единственный рентгеновский аппарат (собранный из списанных военными компонентов оборудования) и который использовал его для получения дифракционных снимков головок бараньих сперматозоидов.

Гослинг (1926–2015) в то время был аспирантом и работал под руководством Рэндалла. Он хранил нити ДНК во влажном состоянии (помня о работе Бернала с белками) и запечатывал их в капиллярные трубки, заполненные водородом, чтобы атомы углерода и азота из окружающего воздуха не влияли на картину рентгеновской дифракции. Хотя в 1950 г. Гослинг сумел получить дифракционные изображения ДНК, он был ограничен возможностями своего самодельного оборудования[53]. Но в 1951 г. ситуация кардинально изменилась. Рэндалл не только получил новое оборудование, но и нанял еще одного сотрудника, Розалинд Франклин (1920–1958), чтобы решить проблему строения ДНК.

Франклин была экспертом в области рентгеновской кристаллографии и до этого работала в Париже, занимаясь исследованием структуры угля и получаемых из него соединений, однако никогда раньше не изучала биологические молекулы. Ее наняли на три года работать с белками и липидами, но, когда она пришла в Королевский колледж в январе 1951 г., Рэндалл уже решил предложить ей заняться анализом образцов ДНК Зигнера, причем Гослинг должен был стать ее ассистентом. Естественно, что Уилкинс был недоволен таким решением, и в ответ на его возражения Рэндалл разрешил ему заняться собственными исследованиями образцов ДНК, предоставленных Чаргаффом. В мае 1951 г. Уилкинс представил несколько снимков, сделанных совместно с Гослингом, на научной конференции в Неаполе, где они заинтересовали одного из молодых участников — американского биолога Джеймса Уотсона (род. 1928), который недавно защитил диссертацию и в тот год работал в Копенгагене, но вскоре должен был перебраться в Кембридж.

Франклин и Гослинг были слаженной командой. Гослинг умел получать кристаллическую ДНК — он был первым, кому это удалось, — а Франклин знала, как настроить новое оборудование, чтобы выжать из него максимум возможного. Они сделали первые снимки рентгеновской дифракции на кристаллах ДНК и обнаружили, что молекула существует в двух формах. При высокой влажности она выглядит как длинное тонкое волокно, но при высушивании она укорачивается и утолщается. Эти формы они назвали соответственно «B-форма» и «A-форма». Из-за наличия жидкости внутри клеток предполагалось, что В-форма больше походит на ДНК живых организмов.

Из-за соперничества между учеными Королевского колледжа Франклин по указанию Рэндалла занялась А-формой, а Уилкинс — B-формой. Дальнейший анализ показал, что обе формы, вероятно, имеют спиральную структуру, и в ноябре 1951 г. Франклин выступила в Королевском колледже с лекцией. В конспекте ее лекции содержалось следующее утверждение:

Результаты позволяют предположить спиральную структуру (которая должна быть очень плотно упакована), содержащую 2, 3 или 4 закрученных вокруг одной оси цепи нуклеиновых кислот на каждом витке спирали…{40}

Уотсон присутствовал на этой лекции, а также обсуждал ДНК с Уилкинсом — на тот момент спиральная структура для В-формы ДНК была установлена надежнее, чем для А-формы. Но Уотсон всегда настаивал на том, что не помнит этого замечания Франклин. Еще один ученый из Королевского колледжа, Алекс Стоукс (1919–2003), воспользовавшись аналогией Флоренс Белл, предположил существование двойной спирали, в которой торчащие из сахарофосфатного остова основания были уложены друг на друга как «стопка монет» или как игральные карты при рифленой тасовке. Но оставалось еще много неясных деталей; для определения точного строения молекулы ДНК требовалось гораздо больше данных и проведение гораздо более глубокого анализа, что заняло весь 1952 г.

В начале 1953 г., когда стало очевидно, что обе формы ДНК имеют спиральную структуру, Франклин подготовила две научные статьи о том, что A-форма является двойной спиралью. Они были отправлены в журнал Acta Crystallographica, куда прибыли 6 марта. Это стало лебединой песней Франклин в Королевском колледже перед ее уходом в лондонский Биркбек-колледж. Она написала еще одну статью, датированную 17 марта 1953 г., в которой были представлены доказательства в пользу двуспирального строения B-формы ДНК. Но из-за событий в Кембридже эта статья не была опубликована в первоначальном виде, и о ней стало известно только после смерти Франклин. В это же самое время строение B-формы ДНК открыла другая команда ученых, которой Уилкинс, нарушив профессиональную этику, предоставил доступ к данным Франклин без ее ведома; в том числе он передал им один из ее (и Гослинга) лучших дифракционных снимков. Этот известный как «фото 51» снимок, на котором запечатлена рентгенограмма ДНК в самом высоком разрешении, доступном на тот момент, был сделан в мае 1952 г. На снимке четко просматривался крестообразный мотив, который мог отражать только спиральную структуру. Если можно сказать, что какое-то конкретное изображение открыло тайну строения ДНК, то это было фото 51.

Человеком, которому в январе 1953 г. показали эту фотографию и который поспешил с ней обратно в Кембридж, был Джеймс Уотсон. В своей книге «Двойная спираль» (The Double Helix) он писал:

Как только я увидел рентгенограмму, у меня открылся рот и бешено забилось сердце. Распределение рефлексов было неизмеримо проще, чем все, что получали раньше… бросавшийся в глаза черный крест мог быть лишь результатом спиральной структуры[54].

Такая реакция Уотсона объяснялась тем, что в Кембридже он вместе со своим коллегой Фрэнсисом Криком тоже работал над решением загадки строения ДНК. Крик (1916–2004) был физиком, который разочаровался в физике, приняв во время войны участие в создании ядерной бомбы, а потому в 1949 г., в возрасте 33 лет, занялся биологией и ушел писать диссертацию в отдел медицинских исследований Кавендишской лаборатории. Хотя он получил докторскую степень в 1953 г. за исследование белков и полипептидов, это произошло уже после того, как они с Уотсоном прославились благодаря внеурочной работе над строением ДНК.

Уотсон и Крик работали в одном помещении, так что Крик вскоре заразился энтузиазмом Уотсона и начал тайком от остальных исследовать ДНК вместе с ним. По сравнению с учеными из Королевского колледжа, оба они были дилетантами, которые мало знали об истории исследований ДНК, но их сильно впечатлил подход Полинга «от малого к большому». В перерывах между своими официальными исследованиями (Уотсон должен был работать с вирусом табачной мозаики) они пытались построить модель молекулы ДНК, но им мешало их собственное невежество. Прорыв произошел в июне 1952 г., после того как Крик обсудил эту проблему с биохимиком Джоном Гриффитом (1928–1972), племянником Фредерика Гриффита. Крику нравилась идея, что плоские основания с противоположных нитей ДНК могут укладываться друг на друга, как игральные карты при рифленой тасовке, и он спросил Гриффита, может ли тот определить, какие из оснований могут подходить одно к другому в такой стопке. Несколько дней спустя в очереди за чаем в столовой Кавендишской лаборатории Гриффит сказал Крику, что обдумал химические структуры оснований и считает, что аденин естественным образом соединяется с тимином, а гуанин — с цитозином. Крик мгновенно осознал, что это позволит происходить так называемой комплементарной репликации: если разделить нити, разорвав пары АТ и ГЦ, то все основания Ц одной нити соединятся со свободными основаниями Г, основания Т — с основаниями А, и т. д. Гриффит тоже догадался об этом, но благодаря своему знанию химии он понял кое-что еще, до чего Крик дошел не сразу. Обнаруженные Гриффитом свойства не способствовали тому, чтобы основания располагались стопкой одно над другим. Пары АТ и ГЦ могли соединяться друг с другом грань к грани при помощи комбинации водородных связей, причем каждая из этих пар имела одинаковую ширину, так что занимала бы один и тот же промежуток, соединяя две нити ДНК, как ступеньки винтовой лестницы.

Низкий уровень информированности Крика и Уотсона виден и по тому, что на тот момент они еще не слышали о «правилах Чаргаффа»[55]. Но в июле 1952 г. Чаргафф сам приехал в Кембридж, и Крик спросил у него, была ли хоть какая-то польза от анализа химического состава ДНК. Вот как об этом рассказывал сам Крик в своем интервью Роберту Олби в 1968 г.:

Чаргафф слегка настороженно сказал: «Ну разумеется, соотношение один к одному». Я спросил: «Что это?» Он ответил: «Но все это есть в публикациях!» Конечно же, я не читал этих работ, поэтому откуда мне было знать? Когда он мне все рассказал, я был потрясен. Поэтому я и сейчас это помню. Я вдруг подумал: «Господи, но раз есть комплементарные пары, то обязательно должно быть и соотношение один к одному». К тому времени я забыл все, что мне рассказывал Гриффит. Я не помнил, как назывались основания. Потом я пошел к Гриффиту, попросил его перечислить его парные основания и все записал. А потом я забыл, что сказал мне Чаргафф, и поэтому мне пришлось пойти и посмотреть его статьи. К моему изумлению, пары, которые назвал мне Гриффит, были теми же парами, о которых рассказывал Чаргафф.

Вооруженные этой информацией, фото 51 и другими данными из Королевского колледжа, в начале 1953 г. Крик и Уотсон разработали свою знаменитую модель ДНК, в которой все сходилось, если каждая молекула состояла из двух нитей, закрученных одна вокруг другой в виде двойной спирали, во внутреннем объеме которой основания располагались таким образом, чтобы основания одной нити соединялись с основаниями второй. Аденин всегда соединялся с тимином, а цитозин — с гуанином. Поскольку нити являлись зеркальными отражениями друг друга, если они разделялись, каждая достраивала новую двойную спираль путем добавления нужных оснований, чтобы создать нить-партнера.

Кроме всего прочего, такая структура ДНК несет информацию. Основания A, T, Г и Ц могут располагаться вдоль цепи в любом порядке, например AATЦAГTЦAГГЦATT… — как сообщение, написанное четырехбуквенным алфавитом. Даже двоичный компьютерный код, простой двухбуквенный алфавит, может нести любой объем информации (в том числе всю эту книгу), а четыре буквы тем более способны передать всю наследственную информацию при условии, что сообщения достаточно длинные. Крик и Уотсон завершили создание своей модели 7 марта 1953 г. и отправили статью в журнал Nature через день после того, как две статьи Франклин прибыли в редакцию Acta Crystallographica. Когда Уилкинс увидел препринт их статьи (к тому времени Франклин уже перешла в Биркбек-колледж), он предложил, чтобы его команда опубликовала короткую статью параллельно со статьей Крика и Уотсона «с демонстрацией спиральности в общих чертах»{41}, и вскользь заметил, что поскольку Франклин и Гослинг также собирались кое-что опубликовать, то должны быть «как минимум три короткие статьи в Nature».

Эти «три короткие статьи» были опубликованы в номере журнала от 25 апреля 1953 г. Первой шла статья Крика и Уотсона, в которой утверждалось, что их модель была разработана благодаря правилам Чаргаффа и что она была подтверждена данными рентгеноструктурного анализа, тогда как на самом деле модель была разработана благодаря рентгеноструктурным данным и подтверждена правилами Чаргаффа[56]. Следующей шла статья Уилкинса, Стоукса и их коллеги Герберта Уилсона (1929–2008), в которой были суммированы сведения об исследованиях с применением рентгеновского излучения в качестве доказательства общей идеи о спиральной структуре ДНК. Последней шла статья Франклин и Гослинга с тем самым фото 51, которое сыграло ключевую роль в создании модели Уотсона — Крика. Никто, и точно не Франклин, не мог догадаться по содержанию этих статей, что фото 51 было так важно для Уотсона и Крика. Эта третья статья, по сути, являлась слегка измененной версией статьи, дописанной 17 марта, за день до того, как Уилкинс отправил в Кембридж предложение опубликовать «три короткие статьи». В статье приводились подробные сведения о строении двойной спирали, но без яркой идеи о принципе парной организации оснований.

В 1962 г. за эту работу Крик, Уотсон и Уилкинс получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Иногда утверждается, что Франклин стала очередной жертвой сексизма Нобелевского комитета; но в 1958 г. она умерла от рака, которым заболела, скорее всего, из-за работы с рентгеновским излучением. Она бы не смогла получить эту награду, даже если бы комитет премии захотел признать ее заслуги, потому что Нобелевская премия не вручается посмертно. Если кто-то и нуждается в нашем сочувствии, то это, безусловно, Гослинг, чья работа по кристаллизации ДНК и получению дифракционных снимков была очень важна. Нобелевские премии присуждались и за гораздо меньшие заслуги.

Но на открытии того, что ДНК является носителем генетического кода, рассказ о развитии нашего понимания эволюции не заканчивается. Биологам еще предстояло расшифровать этот код и выяснить, как генетическая информация передается от содержащихся в хромосомах молекул ДНК в прочие части клеток. Это привело — и приводит по сей день — к новым открытиям в области эволюции, в том числе довольно неожиданным. Оказалось, что, хотя Ламарк был, мягко говоря, не совсем прав, неправ он тоже был далеко не полностью.

Глава 9. Новый ламаркизм

Как только выяснилось, что в ДНК содержится код жизни — набор инструкций, используемых клеткой для производства белков, которые в действительности и обеспечивают жизнедеятельность организма, а также формируют его части, ученые начали прилагать массу усилий, чтобы «взломать» этот код и выяснить, как работают эти механизмы. На решение этой задачи ушло много лет; над ней трудилось множество групп исследователей, которые проводили сложные биохимические эксперименты, хотя описать их подробно не позволяет формат этой книги. Но мы по крайней мере расскажем о принципах, лежавших в основе этих исследований, и о результатах всей этой работы.

Рассказ о расшифровке ДНК начинается с книги физика, а не биолога. Один из пионеров квантовой теории Эрвин Шредингер (1887–1961) был заинтригован идеей, что квантовые процессы могут играть важную роль при внесении изменений в молекулы, несущие код жизни, — то есть при мутациях. В то время, в 1940-е гг., носителями генетической информации все еще считались белки, но гипотезы Шредингера, опубликованные в 1944 г., не зависели от того, что конкретно это были за молекулы. Он проводил различие между кристаллом такого вещества, как поваренная соль, который состоит из бесконечного повторения одинаковых мотивов из атомов натрия и хлора, и кристаллом, который он назвал апериодическим, чье строение можно сравнить с «рафаэлевским гобеленом, который дает не скучное повторение, но сложный, последовательный и полный значения рисунок»[57], хотя этот рисунок и соткан из нитей ограниченного количества цветов. Информацию, переносимую молекулами жизни, Шредингер называл «шифровальным кодом» и указывал, как с помощью даже ограниченного числа символов (например, отдельных молекулярных групп) информацию можно передавать так же эффективно, как с помощью букв алфавита. Он отмечал, что «не нужно особенно большого количества атомов в такой структуре, чтобы обеспечить почти безграничное число возможных комбинаций» и что в азбуке Морзе два знака (точка и тире), объединенные в группы не более чем по четыре, дают тридцать различных кодирующих групп — достаточно, чтобы охватить весь английский алфавит и некоторые знаки препинания. Немного забегая вперед, скажем, что число перестановок четырех разных знаков равно 24 (4 × 3 × 2 × 1), а 20 разных знаков — приблизительно 24 × 10^17 (24 с 17 нулями). Четырехбуквенного кода достаточно, чтобы описать все двадцать аминокислот в составе белков; 20 разных аминокислот вполне достаточно, чтобы описать все разнообразие белков в живых организмах.

Книга Шредингера «Что такое жизнь?» (What is Life?) оказала огромное влияние как на биологов, так и на физиков, которые во время Второй мировой войны насмотрелись на смерть и хотели исследовать жизнь. Среди тех, кто позже особо отмечал влияние идей Шредингера, были Морис Уилкинс, Эрвин Чаргафф, Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон. А сразу после публикации первых статей Уотсона и Крика о ДНК этой темой заинтересовался еще один физик, Георгий Гамов (1904–1968).

Его внимание привлекла скорее вторая статья кембриджской группы о ДНК, опубликованная в журнале Nature 30 мая 1953 г.{42} В то время он находился с визитом в Калифорнийском университете в Беркли, куда приехал из Вашингтона, где тогда работал. Позже он вспоминал:

Я шел по коридору радиационной лаборатории и наткнулся на Луиса Альвареса с журналом Nature в руках… Он сказал: «Взгляните, какую чудесную статью написали Уотсон и Крик». Так я ее впервые и увидел. А затем я вернулся в Вашингтон и начал размышлять о ней[58].

Плоды этих размышлений были опубликованы в журнале Nature в феврале 1954 г. Гамов ухватился за открытие, что ДНК состоит из четырех типов оснований, апериодически распределенных по ее нити, и подчеркнул, что молекулы белка могут строиться из цепочек аминокислот, удерживаемых рядом с ДНК так, что каждая аминокислота расположена напротив определенной кодирующей группы оснований ДНК. Детали предложенного им механизма были ошибочны, однако он объяснял:

Наследственные свойства любого конкретного организма можно выразить в виде длинного числа, записанного с использованием четырехзначной системы. С другой стороны, ферменты, чей состав должен полностью определяться молекулой дезоксирибонуклеиновой кислоты, являются длинными пептидными цепочками, образованными примерно двадцатью различными аминокислотами, и их можно считать длинными «словами», записанными 20-буквенным алфавитом.

В результате кропотливой работы, последовавшей за этим предположением, были установлены два ключевых факта. Во-первых, цепочки аминокислот не строятся непосредственно на ДНК. Когда клетке нужен конкретный белок (а как она «узнает», когда он ей нужен, до сих пор во многом остается загадкой), необходимый фрагмент ДНК высвобождается из двойной спирали одной из хромосом, используется как шаблон при синтезе цепочки РНК, а затем снова скручивается в спираль и упаковывается обратно в хромосому. Получившаяся цепочка РНК используется как шаблон для синтеза белка, после чего расщепляется для повторного использования ее компонентов. Во-вторых, хотя генетический код содержит четыре буквы, эти буквы используются для образования трехбуквенных слов (кодонов), каждое из которых обозначает конкретную аминокислоту или, в некоторых случаях, команды «старт» или «стоп» для строительства новой пептидной цепочки. Поскольку именно РНК, а не ДНК непосредственно участвует в синтезе белков, эти четыре буквы — A, У, Г и Ц. Например, тройка АГУ является кодоном аминокислоты серин, ГГУ — это валин, ЦЦА — пролин, а УАГ означает «стоп». Таким образом, последовательность оснований в молекуле РНК, например УЦЦAГУAГЦГГAЦAГ, следует читать как УЦЦ AГУ AГЦ ГГA ЦAГ.

Чтобы продемонстрировать, как это влияет на эволюцию, мы приведем пример из нашего алфавита. Вот предложение из трехбуквенных слов: КОТ БЫЛ СЫТ ПЕС БЫЛ ЗОЛ. За счет простой мутации, изменившей всего одну букву, в цепочке может появиться бессмысленное слово: КУТ БЫЛ СЫТ ПЕС БЫЛ ЗОЛ, и это может быть, а может и не быть важным для процессов, протекающих в клетке. Или может появиться новое правильное слово («правильное» в том смысле, что оно кодирует другую аминокислоту): КИТ БЫЛ СЫТ ПЕС БЫЛ ЗОЛ. В результате изменения одной аминокислоты в клетке может начаться синтез бесполезного белка. Или иногда может получиться белок даже более эффективный, чем исходный. Более резкие мутации могут менять целые слова — например, слово КОТ может превратиться в ЛЕВ — или вообще удалять слова: КОТ БЫЛ СЫТ БЫЛ ЗОЛ. А пропуск (или добавление) одной буквы может полностью изменить весь текст. Например, если убрать из исходного сообщения первую букву К, то мы получим ОТБ ЫЛС ЫТП ЕСБ ЫЛЗ ОЛ.

Вы можете сами поразвлечься с другими примерами. Для эволюции важно то, что такие ошибки могут возникать в результате сбоев копирования, когда хромосомы перетасовываются, перед тем как попасть в половые клетки, которые передают гены следующему поколению. Могут происходить и более серьезные изменения, например, когда целые участки ДНК неправильно соединяются после кроссинговера или вообще удаляются. В детали этого процесса мы вдаваться не будем. Что здесь действительно важно, так это то, что был открыт источник неидеально точного копирования генетического материала, который является одной из основ эволюции. Учитывая все вышеизложенное, давайте снова вернемся к эволюции на уровне целых организмов и рассмотрим открытия, которые были сделаны во второй половине XX в.

Основы для этих открытий были заложены еще в 1930-е гг., но тогда эти исследования не получили широкого признания. Хотя к тому времени ученые уже в основном изучали все более мелкие формы жизни, одна исследовательница продолжала заниматься крупными организмами, как Грегор Мендель. Ее имя — Барбара Макклинток (1902–1992). Организмом, который она изучала, была кукуруза, которая, как и менделевский горох, давала всего одно поколение в год. Макклинток сближало с Менделем еще и то, что результаты ее работы были оценены в полной мере только через 40 лет, но она, в отличие от Менделя, дожила до этого момента.

Макклинток родилась спустя два года после повторного открытия законов Менделя и училась в Колледже сельского хозяйства и естественных наук при Корнеллском университете в Итаке, штат Нью-Йорк, который окончила в 1923 г. В своей нобелевской лекции, произнесенной в 1983 г., она вспоминала: «Я начала активно заниматься генетикой через 21 год после повторного открытия принципов наследственности Менделя в 1900 г., когда эти принципы еще не были приняты большинством биологов». Она отучилась в аспирантуре Корнеллского университета, в 1927 г. защитила диссертацию, разработав методы анализа хромосом кукурузы, и продолжила работать в этом направлении после получения докторской степени. Для ее исследований не имело значения, из чего состоят хромосомы, поскольку Макклинток и созданную ею группу ученых интересовали хромосомы в целом и гены как участки хромосом, а также их влияние на организм. Кукуруза (маис), которую она изучала, — гораздо более интересный объект для исследований, чем однообразная желтая кукуруза из супермаркета. У дикой кукурузы разноцветные зерна, и они расположены в початке рядами, так что их очень удобно учитывать. Вместо того чтобы рассматривать глаза крошечных мушек или изучать под микроскопом бактерии, все, что вам нужно сделать для выявления изменений (мутаций), это вскрыть початок и изучить узоры из разноцветных зерен, представленные во всей своей красе. Но для изучения генов все равно нужен был микроскоп. Чтобы сделать их видимыми, Макклинток разработала усовершенствованные методы окрашивания хромосом, благодаря чему первой описала морфологию десяти хромосом кукурузы. Самое значимое открытие на раннем этапе исследований Макклинток сделала в 1929 г. с помощью студентки Гарриет Крейтон (1909–2004). У одной линии кукурузы зерна были либо темные, либо светлые, что свидетельствовало о присутствии хромосомы с двумя разными аллелями (такую пару называют «гетерозиготной»). Нечто подобное предполагалось и раньше, в частности во время экспериментов Томаса Моргана с плодовыми мушками. Но тогда существование разных аллелей так и осталось лишь предположением. Макклинток и Крейтон пошли гораздо дальше: окрашивая хромосомы и изучая их под микроскопом, они обнаружили, что эти два типа кукурузы отличаются друг от друга за счет видимого различия между аллелями. У хромосомы растений с темными зернами имелся «бугорок», который отсутствовал в хромосоме растений со светлыми зернами. Это стало первым прямым эмпирическим доказательством того, что физические различия в хромосомах влияют на весь организм — на его фенотип. Когда Морган посетил Корнеллский университет и узнал об этой работе, которая легла в основу диссертации Крейтон, он настоятельно рекомендовал опубликовать ее как можно скорее, и в 1931 г. она вышла в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Всего через два года Морган получил Нобелевскую премию «за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности»[59].

Помимо этого, в тот же ранний период Макклинток показала, как определенные участки хромосом отвечают за передающиеся по наследству сцепленные признаки и как видимая под микроскопом рекомбинация генетического материала выражается в новых признаках. После двух летних стажировок в Университете Миссури у генетика Льюиса Стадлера (1896–1954) в 1931 и 1932 гг. она использовала рентгеновское излучение, чтобы увеличить частоту мутаций у кукурузы, и изучила полученные результаты. В последующие годы она сменила несколько научных учреждений и некоторое время работала в Германии, а в конце 1941 г. ей предложили постоянную должность в отделе генетики лаборатории Колд-Спринг-Харбор. Какими бы впечатляющими ни были ее предыдущие достижения, именно там она провела свои самые важные исследования.

Ключевое открытие было сделано благодаря простому наблюдению: листья у одной разновидности кукурузы иногда были не одноцветными, но имели вкрапления участков другого цвета. У большинства побегов кукурузы они зеленые, но у некоторых встречаются бледно-желтые, а иногда светло-зеленые и даже белые. Но на некоторых светло-зеленых листьях могли, например, присутствовать полосы более темного цвета, или на зеленых листьях — желтые пятна. Это заинтриговало Макклинток, потому что она знала, что каждый лист развивается из одной клетки на стебле растения. Лист формируется за счет многократного деления клеток, происходящих от этой одной. Поэтому появление участков нетипичной окраски можно было объяснить ошибкой в копировании — или мутацией — в хромосоме одной клетки, в результате чего в ее дочерних клетках появлялся немного измененный набор генетических инструкций, который передавался последующим поколениям, что приводило к образованию полос или пятен «неправильного» цвета. Макклинток могла точно определить, в какой конкретной клетке произошла мутация и на каком именно этапе процесса развития и дифференциации организма это случилось.

И это было еще не все. На некоторых разноцветных листьях мутации происходили иначе, чем на других, — быстрее или медленнее в зависимости от конкретного листа. Это тоже объяснялось изменениями в хромосомах одной клетки на ранней стадии процесса дифференциации листьев. Похожие эффекты наблюдались также в початках кукурузы и влияли на частоту появления зерен разного цвета и их расположение.

К началу 1947 г., после многолетних экспериментов, похожих на те, которые проводил Мендель, но усовершенствованных за счет изучения хромосом под микроскопом, Макклинток смогла объяснить, каким образом это происходит. Гены, отвечающие за строение и функционирование организма, не всегда находятся во «включенном» состоянии (например, листья не растут бесконечно): информация переводится в РНК, а затем в белок только тогда, когда это требуется. Это означает, что ими должны управлять другие гены, ответственные за их включение и выключение. Макклинток ничего не знала о роли ДНК и РНК, но само существование контролирующих генов становилось в 1940-х гг. все более очевидным. Она пришла к выводу, что, судя по всему, есть два типа таких генов. Ген первого типа расположен рядом со структурным геном на той же хромосоме, включая или выключая его (или превращая клетку из зеленой в желтую, скажем). Но исследования Макклинток показали, что должен быть еще один тип генов (или «контролирующих элементов», если пользоваться ее терминологией), который регулирует активность гена первого типа, ускоряя или замедляя частоту изменений в контролируемой им системе. Исследования показали, что, хотя контролирующий элемент первого типа всегда расположен на хромосоме рядом с тем геном, которым он управляет, контролирующий ген второго типа (регулятор) может находиться практически где угодно — далеко на той же самой хромосоме или даже на другой хромосоме. В ходе дальнейших исследований к концу 1940-х гг. Макклинток обнаружила, что эти регуляторы не обязательно располагались всегда на одной и той же хромосоме. Они могли прыгать с места на место по хромосоме или даже перепрыгивать на другую хромосому внутри клетки, оказывая влияние на разные структурные и функциональные гены. Сегодня нам известно, что эти регуляторы не в буквальном смысле прыгают с места на место, но копируются клеточным механизмом, а эти копии вставляются в разные места на той же или другой хромосоме. Но термин «прыгающие гены» прижился и стал использоваться для описания этого процесса. Самый важный вывод заключается в том, что даже внутри одной клетки геном может не быть фиксированным и неизменным. Макклинток также выяснила, что клетки с одинаковым геномом могут выполнять в организме разные функции. Стоит еще раз процитировать ее нобелевскую лекцию 1983 г.:

Вскоре стало очевидно, что наблюдалась модификация характера экспрессии генов и что она были сосредоточена на четко определенном участке листа. Таким образом, модифицированная экспрессия, похоже, была связана с событием, которое произошло в предковой клетке, из которой развился этот участок. Именно за счет этого события происходило изменение характера и/или типа экспрессии генов в дочерних клетках, часто через много клеточных поколений после самого события. Также выяснилось, что это событие было связано с неким компонентом клетки, который неравномерно распределялся при митозе. Появлялись рядом расположенные пары участков листа, где характеристики экспрессии генов были противоположными друг другу.

Например, на одном участке могло быть меньше равномерно распределенных тонких зеленых полос на белом фоне по сравнению с изначальным количеством и распределением таких полос на том же листе. С другой стороны, на парном участке таких полос было намного больше. Поскольку эти парные участки располагались рядом друг с другом, предполагалось, что они развились из дочерних клеток после митоза, в ходе которого каждая из них была модифицирована таким образом, что характер экспрессии генов в последующих поколениях дочерних клеток регулировался по-разному. Изучив большое число таких парных участков, я пришла к выводу, что регуляция характера экспрессии генов в таких случаях была связана с событием, происходившим в ходе митоза, в результате которого одна дочерняя клетка приобретала нечто, что теряла другая.

В уверенности, что я наблюдала фундаментальный генетический феномен, далее я сосредоточилась на определении того, что именно приобрела одна дочерняя клетка и потеряла другая.

К началу 1950-х гг. Макклинток была опытным и уважаемым ученым. Но когда она опубликовала статью с результатами своей работы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences в 1950 г., а затем представила свои данные на симпозиуме в лаборатории Колд-Спринг-Харбор летом 1951 г., это не произвело никакого впечатления. Роль генов, как и роль ДНК, в то время еще не была до конца изучена, поэтому рассуждения Макклинток о контролирующих элементах и регуляторах были совершенно непонятны для ее коллег. В некотором роде она опередила свое время; но, как это ни парадоксально, в тот период считалось, что она застряла в прошлом — как запоздавший Мендель, который скрещивает растения, пока передовая наука уже живет в дивном новом мире, изучая эволюцию при помощи бактерий, вирусов и рентгеновской кристаллографии. В результате ее работу фактически проигнорировали. В свою очередь, Макклинток игнорировала всех остальных и продолжала возделывать свой сад. Помимо прочего, она открыла «гены-супрессоры» — контролирующие элементы, которые подавляют активность некоторых функциональных генов. Но после 1953 г. она перестала публиковать свои результаты, за исключением ежегодных отчетов о работе лаборатории Колд-Спринг-Харбор. Как и в случае с Менделем, значение ее открытий было в полной мере признано только после того, как другие ученые самостоятельно добились фактически того же самого, но это хотя бы произошло при ее жизни.

Важнейшие исследования провели французы Жак Моно (1910–1976) и Франсуа Жакоб (1920–2013), работавшие с бактерией E. сoli (кишечной палочкой). Изучая мутировавшие штаммы этих бактерий, в начале 1960-х гг. они открыли ту же модель поведения контролирующих элементов, которую Макклинток обнаружила десятью годами ранее в хромосомах кукурузы. Когда в 1961 г. они опубликовали свои результаты в Journal of Molecular Biology, в статье не упоминалась работа Макклинток, потому что они о ней попросту не знали; но вскоре им указали на это упущение, и по мере того, как исследования контролирующих элементов начали набирать обороты, в том числе благодаря растущему пониманию роли ДНК и РНК, важность открытий Макклинток постепенно была признана. Тем не менее Нобелевскую премию она получила только в 1983 г. в возрасте 81 года, через 18 лет после того, как Моно и Жакоб разделили эту почетную награду с Андре Львовым (1902–1994), еще одним французским микробиологом, проведшим передовые исследования бактериофагов. Понимание того, как фрагменты ДНК могут быть скопированы с одной хромосомы и вставлены в другую, открыло путь для развития генной инженерии, когда собственные механизмы клетки использовались для замены дефектных генов у людей, страдающих определенными заболеваниями, и выведения улучшенных сельскохозяйственных культур.

К началу 1980-х гг. выяснилось, что геномы сложных организмов, вроде нас с вами или дуба, не неизменны, а пребывают в состоянии динамического изменения. В хронологическом масштабе эволюции перестановки генов в хромосомах происходят очень часто, и это является одной из движущих сил эволюции, порождающих то самое разнообразие, на которое воздействует естественный отбор. Все это привело к двум новым открытиям о природе эволюции, которые никоим образом не умаляют и не компрометируют достижения Дарвина и Уоллеса. Естественный отбор работает именно так, как они это описали. Но ни Дарвин, ни Уоллес (ни кто-либо еще в XIX в.) не знали, как именно возникает то разнообразие, на которое воздействует естественный отбор, и эти новые открытия — им посвящены самые современные передовые исследования — были сделаны именно благодаря этому знанию.

В 1981 г. Алек Джеффрис (р. 1950), который позднее прославился как создатель криминалистического метода ДНК-дактилоскопии, потряс своим новым открытием участников семинара в Королевском колледже в Кембридже. К тому времени уже было ясно, что вирусы могут действовать в качестве случайных переносчиков генетической информации. Когда фаг инфицирует бактерию, он задействует клеточные механизмы последней для создания своих копий. В ходе этого процесса фрагмент ДНК бактерии легко может по ошибке скопироваться в «новые» вирусы. Когда эти вирусы захватывают другие клетки, любая пережившая инфекцию клетка может сохранить этот фрагмент ДНК. В подавляющем большинстве случаев такой генетический материал игнорируется. Кроме того, передача фрагмента ДНК между бактериями одного и того же вида не приводит к каким-то значительным изменениям. Но давайте предположим, что скопированная ДНК может передаваться от одного вида другому и задействуется клетками второго вида. Именно об этом Джеффрис рассказал своим коллегам в Кембридже.

Он обратил их внимание на белок леггемоглобин, который содержится в клубеньках бобовых и используется для поглощения и фиксации азота. Это очень важный для жизни на Земле процесс, так как благодаря ему синтезируется аммиак (NH_3), необходимый для производства аминокислот, белков и нуклеиновых кислот. Нужные нам азотосодержащие соединения мы получаем только с пищей; мы не способны производить их сами. Сам процесс связывания азота (азотфиксация) происходит в бактериях, но у бобовых эти бактерии живут в симбиозе с клетками растения. Джеффрис отметил, что, в соответствии с названием, ген, который кодирует леггемоглобин, очень похож на ген, который кодирует гемоглобин — белок, задействованный в транспортировке кислорода в крови животных. Он предположил, что очень давно ген предковой формы животного был перенесен вирусом в предковую форму растения — такой процесс называется «горизонтальный перенос генов» — и этот ген при помощи естественного отбора приспособился к новой роли. Идея горизонтального переноса генов перекликается с работой Гриффита об обмене генетической информацией между пневмококками, и на сегодняшний момент точно установлено, что этот процесс является важным механизмом в эволюции простых организмов. Он оказался решающим фактором при распространении устойчивости к антибиотикам среди бактерий. Но таким способом не может происходить передача функциональных генов, например, от дуба или слона к человеку (или наоборот), потому что наши организмы слишком сложны. Каким бы интригующим ни казалось это открытие, для нас, людей, оно второстепенно. Но вот второе относительно недавнее открытие о природе эволюции непосредственно касается каждого из нас и заодно доводит рассказ о понимании эволюции прямо до сегодняшнего дня.

Одним из самых наглядных примеров того, что в нашей жизни огромную роль играет не только обычное наследование генов, являются однояйцевые близнецы. Внешность таких людей идентична, потому что они развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки, которая разделилась на несколько эмбрионов, и потому наследуют одинаковый генетический багаж. Но еще более интересно то, что однояйцевые близнецы на самом деле не совсем идентичны. Мы не говорим о тех случаях, когда близнецов разлучили в раннем возрасте и они по-разному воспитывались, что позволяет биологам изучать различия между влиянием их генов и влиянием среды, в которой они росли, — между «природой» и «воспитанием». Даже близнецы, которые с рождения жили вместе и подвергались воздействию схожих внешних факторов, вырастают разными. В некоторых случаях это проявляется в виде разной предрасположенности к наследственным заболеваниям — например, если у одного близнеца разовьется диабет I типа, маловероятно, что это произойдет и с другим. Но, поскольку гены у них одинаковые, это означает, что на работу генов влияет что-то, происходящее внутри клеток.

С одной стороны, в этом нет ничего удивительного. В конце концов, так как в каждой клетке вашего тела содержится одинаковая генетическая информация, должно же что-то заставлять, например, клетку печени вести себя как клетка печени, тогда как клетки вашей кожи ведут себя как клетки кожи. У вас на коже не начинает внезапно расти печень, хотя в каждой клетке кожи содержится вся генетическая информация, необходимая и для появления печени. Если у одного из близнецов происходит какой-то сбой в механизме, который заставляет клетки печени быть клетками печени, то у него может развиться диабет, хотя гены близнецов остались такими же. Это не сильно отличается от того, как на листьях кукурузы появляются пятна «неправильного» цвета. Но что может действительно удивить, так это насколько значительная часть ДНК в ваших клетках, судя по всему, задействована в управлении работой генов.

Пары оснований сцепляют две нити ДНК в двойной спирали, как зубчики в застежке-молнии. Благодаря развитию методов биохимических исследований мы теперь можем расшифровать всю ДНК в геноме человека. В каждой клетке вашего тела между нитями ДНК объединены приблизительно 6 млрд пар оснований. Но только порядка 120 млн пар задействованы в производстве белков. Это всего около 2 % от общего числа. Примерно 98 % ДНК в наших клетках не участвует в кодировании белков и потому иногда называется «некодирующая ДНК». Сначала, сразу после открытия этого факта, ее считали абсолютно бесполезной и даже пренебрежительно называли «мусорной ДНК». Но, если немного подумать, становится очевидно, насколько это маловероятно. Конкуренция за ресурсы и эволюция происходят даже на уровне клеток. Клетки, которые тратят основную часть своих ресурсов на бесполезную ДНК, вряд ли выиграют в борьбе за выживание с более эффективными собратьями.

То, что некодирующие участки ДНК важны для жизнедеятельности, можно продемонстрировать, сравнив их количество в простых и более сложных организмах. Той ДНК, которая кодирует белки, конечно же, больше у людей или мышей, чем, например, у бактерий или дрожжей. Но и относительное содержание некодирующих участков ДНК в более сложных организмах тоже выше. У бактерий ДНК, которая не кодирует белки, около 10 %. У плодовой мушки — 82 %. Но в наших клетках, как мы уже сказали, ее 98 %. Чем сложнее организм, тем больше такой ДНК в его клетках.

Разумеется, эта ДНК не бесполезна. Некодирующая ДНК должна выполнять какую-то функцию — явно важную, — даже если она не кодирует белки. Помимо прочего, она может соответствовать нитям РНК, с которых не считываются белки, но которые влияют на работу клетки. Судя по количеству такой ДНК, управлять клеткой гораздо сложнее, чем управлять человеческим телом. Но, чтобы понять, как все это работает, нам нужно более подробно описать, что происходит в ядре клетки, где содержится ДНК.

Диаметр клеточного ядра — всего около 10 мкм (то есть 0,01 мм). В каждой клетке вашего тела общая длина всех молекул ДНК составляет примерно 1,8 м. Все это упаковано в 46 крошечных цилиндров (23 пары хромосом) суммарной длиной 0,2 мм. Другими словами, длина ДНК в упакованном виде составляет примерно одну десятитысячную от ее «действительной» длины.

Происходит это следующим образом. Существует целая группа белков — гистонов, из которых собран каркас, вокруг которого закручивается и компактно упаковывается ДНК. Восемь гистонов соединяются вместе, образуя своего рода бусину (которая называется «нуклеосома»), и нить ДНК дважды обвивается вокруг этой бусины, как веревка вокруг баскетбольного мяча. Еще один гистон садится на нити ДНК сверху и фиксирует положение этих витков. По обеим сторонам бусины короткий разделительный («спейсерный») участок ДНК обеспечивает соединение со следующей нуклеосомой; так как это соединение является гибким, вся цепочка таких бусин-нуклеосом сворачивается в компактную структуру, которая затем в процессе «сверхспирализации» может свернуться в еще более компактную структуру. Это настоящий шедевр упаковочного искусства. Но все это также означает, что, когда клетке требуется получить доступ к определенному фрагменту генетической информации, соответствующий участок ДНК должен распаковаться ровно настолько, чтобы информацию можно было скопировать на матричную РНК, а затем аккуратно запаковаться обратно. Оказалось, что гистоны не просто образуют каркас, но еще и отвечают за то, как происходит распаковка, считывание и обратная запаковка генов. На данный момент выявлено более пятидесяти типов работы гистонов, некоторые из которых сводятся к активации считывания генов, тогда как другие затрудняют его или оказывают менее явное воздействие. Исследования в этой области продолжаются, но для наших целей достаточно знать, что гистоны участвуют в активации и подавлении экспрессии генов.

Еще один клеточный механизм также контролирует активность генов. Он называется «метилирование», потому что в нем задействованы химические фрагменты, известные как метильные группы. Они возникают тогда, когда «метильный радикал» (CH_3) прикрепляется к нитям ДНК в тех местах, где рядом располагаются основания цитозин и гуанин. Метилирование обычно выступает в роли «выключателя» для гена, поэтому во многих случаях ген может активироваться посредством деметилирования[60].

Благодаря метилированию современные ученые смогли объяснить феномен, который в свое время озадачил Линнея. В 1740-х гг. Линней был шокирован, обнаружив разновидность растения, которое выглядело как льнянка обыкновенная, но с совершенно другими цветами. Это особенно взбудоражило Линнея, потому что его система классификации растений основывалась на внешнем виде цветов; он писал, что это было «не менее примечательно, чем если бы корова родила теленка с волчьей головой». В 1990-х гг. ботаник Энрико Коэн обнаружил, что в этих «монструозных» растениях определенный ген, который отвечает за строение цветка, покрыт массой метильных групп и неактивен. Это свойство передается через семена последующим поколениям.

Метилированию могут также подвергаться молекулы РНК, а кроме того, есть немного более загадочный механизм, благодаря которому нити РНК, которые плавают внутри клетки, модифицируют гистоны или влияют на экспрессию генов. Хотя все эти процессы изучены далеко не полностью, очевидно, что геном не всегда активен одинаковым образом, и, несмотря на то что «книга жизни» остается неизменной, то, какие ее фрагменты будут прочитаны и использованы в качестве руководства к действию, зависит от обстоятельств, в которых оказывается клетка, — от окружающей среды. Процесс выбора таких фрагментов называется эпигенетикой[61]; общепринятого определения этого термина на данный момент не существует, но нам это не особо важно.

Один эксперимент с мышами демонстрирует, как может происходить этот процесс. Существует порода мышей с интересным окрасом шерсти, который контролируется одним геном под названием агути, или сокращенно а. У обычных мышей агути шерсть черная у корней, желтая посредине и черная на кончике волосков, потому что ген а активируется только в середине процесса роста шерсти. Но существует мутантная линия, в которой потомство одной пары родителей из одного помета может иметь разный окрас шерсти — иногда полностью желтый, иногда полностью черный, а иногда промежуточных оттенков. Причем доля разных типов окраса среди потомства меняется, когда беременных мышей кормят пищей, богатой источниками метильных групп. Питание матерей напрямую влияет на цвет шерсти детенышей, выключая (целиком или частично) ген а. Такие эксперименты, естественно, нельзя проводить на людях в научных лабораториях. Но пара исторических примеров доказывает не только то, что диета беременных женщин может влиять на работу генов их детей, но и то, что эти эффекты, к огромному удивлению биологов, могут передаваться последующим поколениям, то есть наследоваться. Еще более поразительным открытием стало то, что похожий эффект наблюдается, когда необычное питание получают отцы.

Мрачным примером влияния эпигенетики являются события, произошедшие в конце Второй мировой войны, зимой 1944 г. В ответ на объявленную голландскими железнодорожниками забастовку и преждевременное ликование местных жителей, которые ошибочно посчитали, что их скоро освободят наступающие армии союзников, власти нацистской Германии намеренно создали дефицит продовольствия в оккупированных ими Нидерландах. Ситуацию усугубили необычно суровые морозы. Во время этой так называемой Голодной зимы около 4,5 млн человек получали всего по 580 калорий в день, и более 22 000 из них умерли от голода. Поскольку в Нидерландах была хорошо развита система здравоохранения и медицинского учета, вследствие этого незапланированного «эксперимента» ученые получили доступ к значительному массиву данных и изучили влияние голода на детей, родившихся после него.

Прежде всего выяснилось, что если мать хорошо питалась в первые несколько месяцев после зачатия, но голодала на более поздних стадиях беременности, то ребенок, вероятнее всего, рождался с небольшим весом. Но если она голодала в первые три месяца беременности, а затем питалась нормально, то ребенок рождался с нормальным весом. Эти дети как бы догоняли «нормальное» развитие и быстрее росли в утробе, когда еды становилось достаточно. Эта закономерность сохранялась и после рождения. Дети, родившиеся с низким весом, оставались маленькими, но многие из детей, которые пережили скачок запоздалого роста в утробе матери, в более позднем возрасте страдали ожирением, как если бы их организм по-прежнему пытался компенсировать недоедание на ранней стадии эмбрионального развития. Кроме того, такие люди с избыточным весом также страдали от различных болезней (в том числе от шизофрении), которые реже встречались у людей с недостаточным весом. Явно, что нечто произошедшее на ранних стадиях эмбрионального развития оказало воздействие не на сам генетический код, а на то, как этот код реализовывался. Само по себе это было неудивительно, но действительно удивительным стало то, что этот эффект передался дальше — дети детей с недостаточным весом (внуки матерей, переживших Голодную зиму во второй половине беременности) также имели недостаточный вес, хотя они и их матери хорошо питались. Когда биологи захотели узнать, что происходит, они провели аналогичный эксперимент на червях. Он подтвердил, что такое голодание может сказываться на последующих поколениях — что эпигенетический фактор может передаваться по наследству.

Этот конкретный эффект был связан не с метилированием, а с активностью коротких молекул РНК, которые также влияют на экспрессию генов. Некоторые такие молекулы, которые теперь называются «реагирующие на голод малые РНК», воздействуют на то, как клетки усваивают питательные вещества в условиях нехватки пищи. Если эта ответная реакция была запущена, то она продолжала действовать как минимум в трех поколениях червей, даже если их потомство не голодало. Затем было сделано еще одно потрясающее открытие. Легко понять, что питание женщины влияет на развитие ребенка в ее утробе, даже если и удивительно, что последствия такого влияния передаются последующим поколениям. Но никто не предполагал, что питание отцов влияет на детей аналогичным образом. Тем не менее сегодня это установленный факт. Это подтвердил анализ сведений о другом голоде, или череде голодных лет, в изолированной общине на севере Швеции в конце XIX и в начале XX в. Эта община периодически переживала смену урожайных и неурожайных лет, и ее члены, которые страдали от голода, естественно были склонны переедать в сытые годы.

На этот раз медицинские данные охватывали несколько поколений потомков людей, переживших голодные годы. Оказалось, что существует связь между состоянием здоровья этих потомков и доступностью пищи для их предков мужского пола в предподростковом возрасте, во время так называемого периода медленного роста (ПМР), который является нормальной стадией развития непосредственно перед половым созреванием. Если мальчик недоедал во время ПМР, то его внуки, как правило, были меньше предрасположены к смерти от инсульта, гипертонии и сердечных заболеваний. Но если мальчик обильно питался, особенно мясом и молочными продуктами, и переедал во время ПМР, его внуки гораздо чаще страдали ожирением и диабетом, а их продолжительность жизни была примерно на шесть лет меньше, чем у внуков мальчиков, которые недоедали в предподростковом возрасте. Это было интригующее открытие, но оно опиралось на данные из старых записей о небольшой группе людей. Поэтому ученые, естественно, занялись лабораторными исследованиями, чтобы проверить свои выводы.

Во время одного такого эксперимента самцов крыс-альбиносов стандартной лабораторной породы кормили пищей с высоким содержанием жиров, а затем давали им спариться с самками, которые питались обычной пищей. У потомков был нормальный вес, но наблюдались симптомы диабета. В другом эксперименте самцов мышей кормили пищей с низким содержанием белка, но с повышенным содержанием сахара для компенсации недостатка калорий. Затем их скрещивали с самками, которых кормили обычной пищей. На этот раз исследователи изучали активность генов в печени потомства и снова обнаружили изменения, обычно связанные с диабетом. Оба исследования подтвердили, что условия жизни самцов могут вызывать эпигенетические изменения, которые передаются по крайней мере следующему поколению, а быть может, и дальше. Эти изменения происходят не вследствие особенностей среды во время нахождения плода в утробе. Еще в одном эксперименте самки мышей, которых во время беременности кормили низкокалорийной пищей, дали потомство с недостаточным весом и предрасположенностью к диабету. И несмотря на то, что это потомство кормили нормально, их детеныши тоже рождались с недостаточным весом и повышенным риском развития диабета.

Существуют и другие факторы, которые воздействуют на организм похожим образом, но в качестве примера мы выбрали именно питание, потому что диета связана с большими проблемами со здоровьем в современном обществе. Сегодня многие страны переживают так называемую эпидемию ожирения. Вполне естественно предположить, что дети родителей с избыточным весом сами становятся упитанными, потому что родители их перекармливают. Но может быть, они набирают лишний вес и страдают от таких болезней, как диабет, отчасти потому, что их отцы слишком много ели, когда сами были детьми. Возможно, в привычном оправдании «Я ничего не могу поделать с жиром, это у меня в генах» есть доля истины. Не то чтобы это означало, что люди с избыточным весом не могут попытаться исправить ситуацию при помощи правильной диеты и физических упражнений, но это может помочь обществу разобраться с подобными проблемами. Это всего лишь один из примеров практической пользы понимания эпигенетики, но чтобы рассмотреть эти проблемы более подробно, нам бы пришлось выйти за рамки данной книги.

С нашей точки зрения, вывод из всего описанного должен быть следующим: само научное понимание эволюции продолжает эволюционировать по мере того, как мы вступаем в третье десятилетие XXI в. Дарвин и Уоллес были правы относительно роли естественного отбора, но гибкость, связанная с эпигенетическим регулированием экспрессии генов, дает сложным организмам своего рода пространство для маневра на случай катастрофы. При изменении окружающей среды у организма есть возможность приспособиться, не дожидаясь появления полезной мутации. И если возможность такого маневра позволит виду выживать достаточно долго, появится и больше шансов для возникновения полезных мутаций, которые дадут новой разновидности преуспеть и даже заменить собой предковую форму, а не просто бороться за выживание. Обо всем этом нам предстоит узнать еще немало. В своей нобелевской лекции Барбара Макклинток обратила особое внимание на

…необычные реакции генома на различные стрессовые воздействия, вызванные либо случайными факторами внутри самой клетки, либо внешними факторами, такими как вирусные инфекции, скрещивание видов, различные типы ядов или изменение питательной среды, в которой выращивается культура.

Она также подчеркнула:

Однако мы ничего не знаем о том, как клетка чувствует опасность и запускает ответные реакции, которые часто бывают поистине удивительными.

Судя по всему, это только начало рассказа об эволюции.

Благодарности

Мы благодарим Фонд Альфреда Мангера за финансовую поддержку, а также Сассекский университет, который стал нашим домом на время работы над книгой.

Онлайн-ресурсы и дополнительная литература

Два ключевых онлайн-ресурса для тех, кто интересуется происхождением эволюционной теории:

http://darwin-online.org.uk и http://wallace-online.org.

Оба содержат биографические сведения и огромное количество публикаций, писем и заметок Дарвина и Уоллеса. Многие использованные нами цитаты, особенно в 5-й и 6-й главах, взяты с этих ресурсов.

Elizabeth Agassiz, Louis Agassiz: His Life and Correspondence, Houghton Mifflin, Boston, 1886 (in 2 volumes).

Claude Albritton, The Abyss of Time, Freeman, Cooper & Co., San Francisco, 1980.

Antoine-Joseph Dézallier d’Argenville, L’Histoire Naturelle, первая публикация в 1757 г.; переиздание: Forgotten Books, 2018.

Svante Arrhenius, Worlds in the Making, Harper, New York, 1908. Перевод: Сванте Аррениус. Образование миров. — М.: Типо-литография Т-ва И. Н. Кушнерев и Ко, 1909.

John Baker, Abraham Trembley of Geneva, Edward Arnold, London, 1952.

Nora Barlow, ed., Charles Darwin’s Diary of the Voyage of H. M. S. ‘Beagle’, Cambridge UP, 1933.

Nora Barlow, ed., Charles Darwin and the Voyage of the ‘Beagle’, Philosophical Library, New York, 1946.

Nora Barlow, ed., The Autobiography of Charles Darwin, Norton, New York, 1958.

Barrett, P. H., Gautrey, P. J., Herbert, S., Kohn D. & Smith, S. ed., Charles Darwin’s Notebooks, British Museum, London, 1987.

Henry Walter Bates, The Naturalist on the River Amazons, John Murray, London, 1892. Перевод: Генри Бейтс. Натуралист на реке Амазонка. — М.: Географгиз, 1958.

William Bateson, Mendel’s Principles of Heredity, Cambridge UP, 1909 (включает репринт оригинальной статьи Менделя).

David Beeson, Maupertuis, Oxford UP, 1992.

Jim Bennett, Michael Cooper, Michael Hunter and Lisa Jardine, London’s Leonardo, Oxford UP, 2003.

Wilfrid Blunt, Linnaeus, Frances Lincoln, London, 2004.

Russell Bonduriansky & Troy Day, Extended Heredity, Princeton UP, 2018.

John Bowlby, Charles Darwin, Hutchinson, London, 1990.

Peter Bowler, The Mendelian Revolution, Athlone, London, 1989.

John Langdon Brooks, Just Before the Origin, Columbia UP, New York, 1984.

Janet Browne, Charles Darwin: Voyaging, Cape, London, 1995.

Janet Browne, Charles Darwin: The Power of Place, Cape, London, 2002.

Georges Buffon, Natural History, Strahan and Cadell, London, 1785, trans. by William Smellie; https://archive.org/details/naturalhistoryge02buffuoft/mode/2up.

Georges Buffon, The Epochs of Nature, trans. and ed. by Jan Zalasiewicz, Anne-Sophie Milon and Mateusz Zalasiewicz, University of Chicago Press, 2018.

Frederick Burkhardt and others, ed., The Correspondence of Charles Darwin, Cambridge UP, 1985.

Thomas Burnet, The Sacred History of the Earth; оригинальное издание на латыни в двух томах, 1681 г. и 1689 г.; репринт: Forgotten Books, 2018; https://orange36.com/wp-content/uploads/2013/01/The-Sacred-Theory-of-the-Earth-Books-123-and-4-from-1691-347-pgs.pdf.

James Burnett (Lord Monboddo), Of the Origin and Progress of Language, Balfour & Cadell, Edinburgh (в шести томах, публиковались с 1773 по 1792 г.).

Samuel Butler, Evolution, Old and New, Hardwicke & Bogue, London, 1879.

Nessa Carey, The Epigenetics Revolution, Icon, London, 2011.

Robert Chambers, Vestiges of the Natural History of Creation, Churchill, London, 1844; available as a British Library Historical Print Edition, 2011.

Robert Chambers, Explanations: A Sequel to the ‘Vestiges of the Natural History of Creation’, Churchill, London, 1845.

Teilhard de Chardin, The Phenomenon of Man, English translation, Collins, London, 1959.

Ronald Clark, JBS: The Life and Work of J. B. S. Haldane, Oxford UP, 1984.

E. L. Cloyd, James Burnett, Lord Monboddo, Oxford UP, 1972.

William Coleman, Georges Cuvier, Zoologist, Harvard UP, 1964.

Nathaniel Comfort, The tangled field: Barbara McClintock’s search for the patterns of genetic control, Harvard UP, 2001.

Georges Cuvier, Lessons in Comparative Anatomy; available as ‘Cuvier’s History of the Natural Sciences: twenty-four lessons from Antiquity to the Renaissance’, trans. by Abby S. Simpson, ed. by Theodore Pietsch, Publications scientifiques du Muséum national d’Histoire naturelle, Paris, 2012.

Georges Cuvier, Essay on the Theory of the Earth, Blackwood, Edinburgh, 1813.

Cyril Darlington, Darwin’s Place in History, Blackwell, Oxford, 1959.

Charles Darwin, Journal of Researches, Hafner, New York, 1952 (репринт издания 1839 г.); см. также Nora Barlow. Перевод: Чарльз Дарвин, Путешествие натуралиста вокруг света на корабле «Бигль». — М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1941. https://dlib.rsl.ru/01004377318.

Charles Darwin, On the Origin of Species, John Murray, London, 1859. Первое издание — лучшее из всех. См. факсимиле: The Annotated Origin: A Facsimile of the First Edition of On the Origin of Species, Harvard UP, 2011. «Исторический очерк», включенный в последующие издания, см.: http://oll.libertyfund.org/pages/darwin-s-historical-sketch-on-the-origin-of-species. Перевод: Чарльз Дарвин. О происхождении видов в царствах животном и растительном путем естественного подбора родичей, или о сохранении усовершенствованных пород в борьбе за существование / Пер. с англ. С. А. Рачинского. — СПб.: А. И. Глазунов, 1864.

Charles Darwin, Variation of Animals and Plants under Domestication, John Murray, London, 1868 (in 2 volumes). Перевод: Чарльз Дарвин. Изменение животных и растений в домашнем состоянии. — М.; Л.: ОГИЗ — СЕЛЬХОЗГИЗ, 1941. http://www.sivatherium.narod.ru/library/Darwin/intro.htm.

Charles Darwin, The Descent of Man, John Murray, London, 1871, available as a Penguin Classic, London, 2004. Перевод: Чарльз Дарвин. Происхождение человека и половой подбор. — СПб.: изд. О. Н. Поповой, 1896.

Erasmus Darwin, The Botanic Garden, Johnson, London, 1791. Перевод: Эразм Дарвин. Ботанический сад. — М.: ГДМ, 2016.

Erasmus Darwin, Zoonomia, Johnson, London, in 2 volumes, 1794/1796.

Erasmus Darwin, The Temple of Nature, Johnson, London, 1803. Перевод: Эразм Дарвин. Храм природы. — М.: Издательство Академии наук СССР, 1960.

Francis Darwin, ed., Life and Letters of Charles Darwin, John Murray, London, 1887 (in 3 volumes).

Francis Darwin, ed., Foundations of the Origin of Species, Cambridge UP, 1909.

Francis Darwin and A. C. Seward, ed., More Letters of Charles Darwin, John Murray, London, 1903 (in 2 volumes).

Richard Dawkins, The Selfish Gene, Oxford UP, 1976. Перевод: Ричард Докинз. Эгоистичный ген. — М.: Corpus, 2013.

Richard Dawkins, The Extended Phenotype, Freeman, Oxford, 1982. Перевод: Ричард Докинз. Расширенный фенотип. — М.: Corpus, 2010.

Dennis Dean, James Hutton and the History of Geology, Cornell UP, 1992.

Daniel Dennett, Darwin’s Dangerous Idea, Simon & Schuster, New York, 1995.

Adrian Desmond, Huxley, Penguin, London, 1997.

Theodosius Dobzhansky, Genetics and the Origin of Species, Columbia UP, 1937. Перевод: Феодосий Добжанский. Генетика и происхождение видов. — М.: Регулярная и хаотическая динамика: ИКИ, 2010.

Ellen Tan Drake, Restless Genius: Robert Hooke and His Earthly Thoughts, Oxford UP, 1996.

Lee Alan Dugatkin, Mr. Jefferson and the Giant Moose: Natural History in Early America, University of Chicago Press, 2009.

Loren Eiseley, Darwin’s Century, Doubleday, New York, 1958.

Niles Eldredge, Time Frames, Heinemann, London, 1986.

Georgina Ferry, Dorothy Hodgkin, Bloomsbury, London, 2014.

Martin Fichman, An Elusive Victorian: The Evolution of Alfred Russel Wallace, Chicago UP, 2004.

R. A. Fisher, The Genetical Theory of Natural Selection, Clarendon Press, Oxford, 1930. Перевод: Рональд Фишер. Генетическая теория естественного отбора. — М.: Регулярная и хаотическая динамика: ИКИ, 2011.

Tore Frängsmyr, ed., Linnaeus, University of California Press, Berkeley, 1983.

Francis Galton, Natural Inheritance, Macmillan, London, 1889.

Etienne Geoffroy Saint-Hilaire, Philosophie anatomique; издано в двух томах в 1818–1822 гг., репринт Ulan Press, 2012, доступно на Amazon.

Charles Gillispie, Genesis and Geology, Harvard UP, 1951.

Stephen Jay Gould, Wonderful Life, Hutchinson Radius, London, 1989.

Stephen Jay Gould, The Structure of Evolutionary Theory, Belknap, Harvard, 2002.

John Gribbin, In Search of Schrödinger’s Cat, Bantam, London, 1984. Перевод: Джон Гриббин. В поисках кота Шредингера. — М.: Рипол Классик, 2019.

John Gribbin, Science: A History, Allen Lane, London, 2002.

John Gribbin, The Cosmic Origins of Life, Endeavour Press, 2019.

John Gribbin & Jeremy Cherfas, The First Chimpanzee, Penguin, London, 2001.

Mary Gribbin & John Gribbin, Flower Hunters, Oxford UP, 2008.

Howard Gruber, Darwin on Man, Wildwood House, London, 1974.

Robert Gunther, Further Correspondence of John Ray, Ray Society, London, 1928.

Ernst Haeckel, The History of Creation, Appleton, New York, 1880 (в 2 томах, оригинальное издание на немецком 1868 г.).

Knut Hagberg, Carl Linnaeus, Dutton, New York, 1953.

J. B. S. Haldane, The Causes of Evolution, (первое издание 1932 г., доступно в превосходном издании Princeton UP, 1990).

Robin Henig, A Monk and Two Peas: The Story of Gregor Mendel and the Discovery of Genetics, Phoenix, London, 2001.

Sandra Herbert, Charles Darwin, Geologist, Cornell UP, Ithaca, 2005.

Lewis Hicks, A Critique of Design Arguments, Scribner’s, New York, 1883; https://archive.org/details/critiqueofdesign00hick.

Jonathan Hodge, Before and After Darwin, Routledge, London, 2008.

Jonathan Hodge and Gregory Radick, ed., The Cambridge Companion to Darwin, Cambridge UP, 2009.

Robert Hooke, Micrographia, Royal Society, London, 1665; facsimile edition Dover, New York, 1961.

Robert Hooke, Lectures and Discourses on Earthquakes, reprinted from the Posthumous Works (edited by Richard Waller, 1705) and published by Arno Press, New York, 1978.

Alexander von Humboldt, Personal Narrative of Travels, Longmans, Hurst, Orme, Rees and Brown, London, 1814. Доступно в сокращенной версии от Penguin Classic. Перевод: Александр фон Гумбольдт. Путешествие в равноденственные области Нового Света в 1799–1804 годах. — М.: Государственное издательство Географической литературы, 1963.

Michael Hunter and Simon Schaffer, editors, Robert Hooke: New Studies, Boydell Press, Woodbridge, 1989.

James Hutton, Theory of the Earth, Creech, Edinburgh, 1795 (в трех томах); первое издание в Transactions of the Royal Society of Edinburgh, 1788.

Julian Huxley, Evolution: The Modern Synthesis, Allen & Unwin, London, 1942.

Leonard Huxley, ed., Life and Letters of Thomas Henry Huxley, Macmillan, London, 1913 (in 3 volumes).

Leonard Huxley, Life and Letters of Sir Joseph Dalton Hooker, John Murray, London, 1918 (in 2 volumes).

Thomas Henry Huxley, Evidence as to Man’s Place in Nature, Williams & Norgate, London, 1863; www.gutenberg.org/files/2931/2931-h/2931-h.htm.

Thomas Henry Huxley, Collected Essays, nine volumes; https://archive.org/details/collectedessays00huxl.

Hugo Iltis, Life of Mendel, Norton, New York, 1932.

Stephen Inwood, The Man Who Knew Too Much, Macmillan, London, 2002.

Roland Jackson, The Ascent of John Tyndall, Oxford UP, 2018.

Lisa Jardine, The Curious Life of Robert Hooke, HarperCollins, London, 2003.

Ludmilla Jordanova, Lamarck, Oxford UP, 1984.

Horace Freeland Judson, The Eighth Day of Creation, Cape, London, 1979.

Immanuel Kant, Universal Natural History and Theory of the Heavens (оригинальное издание на немецком, 1755, репринт Scottish Academic Press, Edinburgh, 1981). Перевод: Иммануил Кант. Всеобщая естественная история и теория неба. — М.: Директ-Медиа, 2002.

Evelyn Fox Keller, A Feeling for the Organism, Freeman, San Francisco, 1983.

Paul Kent and Allan Chapman, ed., Robert Hooke and the English Renaissance, Gracewing, Leominster, 2005.

Geoffrey Keynes, A Bibliography of Dr Robert Hooke, Clarendon Press, Oxford, 1966.

Desmond King-Hele, ed., The Essential Erasmus Darwin, McGibbon & Kee, London, 1968.

Desmond King-Hele, Erasmus Darwin, De la Mare, London, 1999.

William Knight, Lord Monboddo, John Murray, London, 1900.

Ernst Krause, Erasmus Darwin, Appleton, New York, 1880.

Jean-Baptiste Lamarck, Zoological Philosophy, оригинальное издание на французском, 1809; на английском: Forgotten Books, London, 2016; https://www.forgottenbooks.com/en.

Nick Lane, Life Ascending, Profile, London, 2010.

Nick Lane, The Vital Question, Profile, London, 2015.

Edwin Lankester, The Correspondence of John Ray, Ray Society, London, 1848; https://archive.org/stream/correspondenceof48rayj#page/n13/mode/2up.

Pierre-Simon Laplace, The System of the World, (первое издание в переводе на английский в 1809 г.; https://archive.org/details/systemworld01laplgoog). Пьер Симон Лаплас. Изложение системы мира. Изложение системы мира. — Л.: Наука, 1982.

William Lawrence, Lectures on physiology, zoology and the natural history of man, Callow, London, 1819.

William Leonard, The Fragments of Empedocles, Open Court, Chicago, 1908.

Cherry Lewis, The Dating Game, Cambridge UP, 2000.

Richard Lewontin, The Genetic Basis of Evolutionary Change, Columbia UP, 1974.

Lucretius, The Nature of Things, Penguin, London, 2007. Перевод: Тит Лукреций Кар. О природе вещей. — М.: Художественная литература, 1937.

Charles Lyell, Principles of Geology; оригинальное издание в трех томах John Murray, London; в настоящее время доступно в одном томе от Penguin, London, 1997.

Charles Lyell, Geological Evidences of the Antiquity of Man, оригинальное издание John Murray, London, 1863; пересмотренное и дополненное издание 1873 г.

Katherine Lyell, ed., Life, Letters and Journals of Sir Charles Lyell, John Murray, London, 1881 (in 2 volumes).

Cherrie Lyons, Thomas Henry Huxley, Prometheus, New York, 1999.

Benoît de Maillet, Telliamed, 1748; trans. Albert Carozzi, University of Illinois Press, Urbana, 1968.

Thomas Malthus, An Essay on the Principles of Population; короткая версия 1798 г., полная версия 1803 г.; Penguin Classic, London, 2015. Перевод: Томас Роберт Мальтус. Опыт закона о народонаселении. — СПб.: издание К. Т. Солдатенкова, 1868.

James Marchant, Alfred Russel Wallace, Harper, New York, 1916.

Lynn Margulis, Symbiosis in Cell Evolution, Freeman, New York, second edition 1993.

Patrick Matthew, On Naval Timber and Arboriculture, Adam Black, Edinburgh, 1831.

Pierre-Louis Moreau de Maupertuis, Ouvres, оригинальное издание в 4 томах, 1768; репринт Olms, Hildesheim, 1968; https://archive.org/details/uvresdemaupertui01maup.

Ernst Mayr, Evolution and the Diversity of Life, Harvard UP, 1976.

Ernst Mayr, The Growth of Biological Thought, Harvard UP, 1981.

Ernst Mayr, What Evolution Is, Basic Books, New York, 2001.

H. L. McKinney, Wallace and Natural Selection, Yale UP, 1972.

Gregor Mendel, Experiments on Plant Hybridization, Harvard UP, 1965.

Milton Millhauser, Just Before Darwin: Robert Chambers and the Vestiges, Wesleyan UP, Middletown, Conn., 1959.

Thomas Hunt Morgan, Evolution and Adaptation, 1903, from Cornell UP, 2009.

Simon Conway Morris, The Crucible of Creation, Oxford UP, 1998.

Robert Olby, The Path to the Double Helix, Macmillan, London, 1974.

Alexander Ivanovich Oparin, The Origin of Life, Macmillan, London, 1938; reprinted by Dover, New York, 1953. Перевод: Александр Иванович Опарин. Происхождение жизни. — М.: Московский рабочий, 1924.

Vitezslav Orel, Gregor Mendel, Oxford UP, 1995.

Henry Fairfield Osborn, From the Greeks to Darwin, Macmillan, London, 1894 (second edition 1902).

Dorinda Outram, Georges Cuvier, Manchester UP, 1984.

Richard Owen, On the Archetype and Homologies of the Vertebrate Skeleton, van Voorst, London, 1848.

Richard Owen, On the Nature of Limbs, van Voorst, London, 1849; University of Chicago Press edition, 2008.

Alpheus Packard, Lamarck, the founder of Evolution, Longmans, New York, 1901.

William Paley, Natural Theology, 1822; Oxford UP Classic, 2006.

John Playfair, Illustrations of the Huttonian Theory of the Earth, 1802; British Library Historical Print Edition, 2011.

John Playfair, The Works of John Playfair, Constable, Edinburgh, 1822.

Roy Porter, The Making of Geology, Cambridge UP, 1977.

Peter Raby, Alfred Russel Wallace, Pimlico, London, 2002.

Charles Raven, John Ray, Cambridge UP, 1942.

John Ray, Miscellaneous Discourses Concerning the Dissolution and Changes of the Earth, originally published by Samuel Smith, London, 1692, reprinted by Olms, Hildesheim, 1968.

Jacques Roger, Buffon, Cornell UP, Ithaca, 1997.

Matt Rossano, Supernatural Selection: How Religion Evolved, Oxford UP, 2010.

Martin Rudwick, Georges Cuvier, University of Chicago Press, 1997.

Anne Sayre, Rosalind Franklin and DNA, Norton, New York, 1975.

Erwin Schrödinger, What is Life?, 1944; Cambridge UP, 1967. Перевод: Эрвин Шредингер. Что такое жизнь с точки зрения физики? — М.: Римис, 2009.

George Scrope, Considerations on Volcanoes, Phillips, London, 1825.

James Secord, Victorian Sensation: The Extraordinary Publication, Reception, and Secret Authorship of Vestiges of the Natural History of Creation, University of Chicago Press, 2000.

George Gaylord Simpson, The Major Features of Evolution, Columbia UP, 1953.

Charles Smith, editor, Alfred Russel Wallace: An Anthology of his Shorter Writings, Oxford UP, 1991.

John Maynard Smith, Evolution and the Theory of Games, Cambridge UP, 1982.

Nicholas Steno, Prodromus (The Prodromus of Nicolaus Steno’s Dissertation Concerning a Solid Body Enclosed by Process of Nature Within a Solid), 1669, trans. by John Winter, University of Michigan Press, 1916.

Jenny Uglow, The Lunar Men: The Friends Who Made the Future 1730–1810, Faber & Faber, London, 2002.

Leonardo da Vinci, The Notebooks of Leonardo da Vinci, trans. by E. MacCurdy, Cape, London, 1938.

Hugo de Vries, Species and Varieties, ed. Daniel MacDougal, Open Court, Chicago, 1905; https://archive.org/details/speciesvarieties00vrieuoft.

Hugo de Vries, The Mutation Theory, Open Court, Chicago, 1910.

Alfred Russel Wallace, A Narrative of Travels on the Amazon and Rio Negro, Reeve, London, 1853.

Alfred Russel Wallace, The Geographical Distribution of Animals, Harper & Brothers, New York, 1876 (электронная версия доступна на Amazon).

Alfred Russel Wallace, Darwinism: An Exposition of the Theory of Natural Selection with Some of Its Applications, Macmillan, London, 1889; https://archive.org/stream/darwinismexposit00walluoft#page/n5/mode/2up.

Alfred Russel Wallace, My Life, Chapman & Hall, London, 1905.

Alfred Russel Wallace, Letters from the Malay Archipelago, ed. by John van Wyhe & Kees Rookmaaker, Oxford UP, 2015.

Richard Waller, ed., The Posthumous Works of Robert Hooke, 1705; https://play.google.com/store/books/details/Robert_Hooke_The_Posthumous_Works_of_Robert_Hooke?id=6xVTAAAAcAAJ.

Jonathan Weiner, The Beak of the Finch, Knopf, New York, 1994.

August Weismann, Essays upon Heredity, Clarendon Press, Oxford, 1891–1892 (in 2 volumes).

August Weismann, On Germline Selection, 1896; in English by Open Court, Chicago, 1902.

August Weismann, The Evolution Theory, Edward Arnold, London, 1904 (in 2 volumes); https://archive.org/details/evolutiontheory02weis_0.

William Wells, Two Essays, Constable, London, 1818.

Alfred North Whitehead, Science and the Modern World, 1925; Cambridge UP, 2011.

George C. Williams, Adaptation and Natural Selection, Princeton UP, 1996.

Arthur Wilson, Diderot, Oxford UP, 1972.

Edward O. Wilson, Sociobiology, Harvard UP, 1975.

Simon Winchester, The Map that Changed the World, HarperCollins, New York, 2001.

Sewall Wright, Evolution: Selected Papers, University of Chicago Press, 1986.

John van Wyhe, Dispelling the Darkness, World Scientific, Singapore, 2013.

Carl Zimmer, Evolution, HarperCollins, London, 2001. Перевод: Карл Циммер. Эволюция. Триумф идеи. — М.: Альпина нон-фикшн, 2011.

Рекомендуем книги по теме

Мифы об эволюции человека

Александр Соколов

Почему люди разные: Научный взгляд на человеческую индивидуальность

Дэвид Линден

Хлопок одной ладонью: Как неживая природа породила человеческий разум

Николай Кукушкин

Наша внутренняя обезьяна: Двойственная природа человека

Франс Де Вааль

Примечания редакции

1

Пер. В. П. Карпова. — Прим. ред.

2

Пер. Г. И. Якубаниса в переработке М. Л. Гаспарова. — Прим. ред.

3

Пер. В. Микушевича. — Прим. ред.

4

Пер. Н. Л. Дарузес. — Прим. ред.

5

Если у нас есть пол, сделанный из параллельных досок одинаковой ширины, и мы будем бросать на пол иглу определенной длины, какова вероятность того, что игла ляжет поперек зазора между двумя досками? — Здесь и далее примечания автора, если не указано иное.

6

Académie Française — в отличие от Французской академии наук, научное общество, занимающееся изучением французского языка и литературы. — Прим. ред.

7

Книга была разделена на семь «эпох», отражающих семь дней сотворения мира из Книги Бытия.

8

До 1752 г. в Британии использовался старый юлианский календарь. По новому стилю он родился 14 июня.

9

Сравните это со словами Гука: «Участки, которые прежде были морем, ныне стали сушей, а те, что прежде были сушей, стали морем; многие горы были долинами, а долины — горами».

10

Это более броское название вышедшей позднее популярной версии, но именно оно обычно используется при упоминании этого труда; изначально книга называлась «Мемуар о геологии Центральной Франции, включая вулканические образования Оверни, Веле и Виваре» (Memoir on the Geology of Central France, including the Volcanic Formations of Auvergne, the Velay and the Vivarais).

11

Пер. В. Н. Сукачева. — Прим. ред.

12

Пер. В. Н. Сукачева. — Прим. ред.

13

Полное название — «Дневник изысканий по естественной истории и геологии стран, посещенных кораблем Ее Величества „Бигль“ под командованием капитана королевского флота Фицроя» (Journal of Researches into the Geology and Natural History of the various Countries Visited by H. M. S. Beagle, under the Command of Captain FitzRoy).

14

В 1907 г. Резерфорд стал профессором физики в Манчестерском университете в Англии; он умер в 1937 г.

15

Интересные подробности жизни Эразма Дарвина изложены в «Предварительной записке» Чарльза Дарвина, которая вошла в книгу Эрнста Краузе, посвященную научной деятельности Эразма.

16

Изначально поэма носила название «Происхождение общества», но ее издатель Джозеф Джонсон предложил заменить его на менее провокационное.

17

Пер. Н. А. Холодковского. — Прим. ред.

18

Даже если Земля не вечна, то ее возраст, по словам Ламарка, «всецело превосходит человеческую способность его вычислить».

19

Здесь и далее пер. А. В. Юдиной. — Прим. ред.

20

В этой книге было впервые использовано слово «биология» на английском языке, хотя Ламарк и другие авторы уже применяли его в книгах на других языках.

21

Дарвин узнал о работе Уэллса только после публикации первого издания «Происхождения видов»; этот комментарий был сделан им в «Историческом наброске», добавленном к последующим изданиям этой книги.

22

Пер. под ред. Я. М. Галла, Я. И. Старобогатова, А. Л. Тахтаджяна. — Прим. ред.

23

В более широком контексте оно анализируется Майклом Уилом, см.: Biological Journal of the Linnean Society, Vol. 115, № 4, 19 April 2015, 1.

24

Тут следует помнить, что у каждого ребенка двое родителей, поэтому общая численность населения растет не так стремительно, как кажется!

25

Сегодня установлено, что происходили оба эти процесса. Действительно, после массовых вымираний появлялись новые виды, но видообразование идет также и в промежутках между такими вымираниями.

26

Позже к названию деревни была добавлена буква «e»; поэтому бывшая резиденция Дарвина теперь называется Даун-хаус (Down House) в деревне Даун (Downe).

27

Пер. С. Л. Соболя. — Прим. ред.

28

Джозеф Гукер (1817–1911) был сыном Уильяма Гукера и считался одним из самых авторитетных натуралистов своего времени.

29

30 ноября 1853 г. Дарвин будет награжден медалью Королевского общества именно за геологические исследования и изучение усоногих раков.

30

Именно Спрус сообщил Уоллесу о смерти Герберта.

31

Пер. В. Н. Сукачева. — Прим. ред.

32

Здесь и далее — пер. М. В. Винарского. — Прим. ред.

33

Но его мысль понял как минимум Бейтс, который писал Уоллесу: «Эта идея подобна самой истине; она настолько проста и очевидна, что любой, кто прочтет и поймет ее, будет поражен ее простотой; и при этом она абсолютно оригинальна». Этот комментарий любопытным образом перекликается с реакцией Гексли на первое знакомство с теорией Дарвина.

34

В наших предыдущих книгах мы тоже ошибочно толковали это письмо как предупреждение Уоллесу, но теперь убедились, что это не так.

35

Лобб — один из персонажей нашей книги «Охотники за цветами».

36

В этом письме, отправленном с партией образцов, содержался и первый в переписке Уоллеса отклик на просьбу Дарвина присылать птиц: «Эта домашняя утка… для мистера Дарвина».

37

Гукер был на восемь лет моложе Дарвина и являлся авторитетным натуралистом; в 1865 г. он сменил своего отца на посту директора Ботанических садов Кью. Он — еще один из персонажей нашей книги «Охотники за цветами».

38

См. Journal of the Proceedings of the Linnean Society, Zoology II, 1858 г., с. 45. К сожалению, после того, как этот выпуск был напечатан, типография выбросила рукописи статей, в том числе эссе Уоллеса с острова Тернате, что в те времена было обычной практикой. У Уоллеса не осталось его копии.

39

Пер. В. Н. Сукачева. — Прим. ред.

40

«Мои отношения с Дарвином в связи с теорией естественного отбора» (My relations with Darwin in reference to the theory of natural selection) // Black and White. 17 января 1903 г.

41

Здесь и далее — пер. под ред. Я. М. Галла, Я. И. Старобогатова, А. Л. Тахтаджяна. — Прим. ред.

42

В своей автобиографии Уоллес писал: «Если бы все средства от продажи моих малайских коллекций были удачно вложены и я бы получал надежный доход в размере 400 или 500 фунтов в год, я думаю, что я, вероятно, не написал бы больше ни одной книги, а переехал бы жить подальше в сельскую местность и наслаждался бы своим садом и оранжереей…»

43

После этого и до конца жизни Уоллес несколько раз менял место жительства, но мы не будем вдаваться в эти подробности.

44

Cellula (лат.) — «каморка», «ячейка», «клетка». Благодаря Гуку от этого слова произошло английское слово cell, «клетка». — Прим. ред.

45

Иногда утверждалось, что Вирхов выдал достижения Ремака за свои, но именно Вирхов популяризировал эту идею в своей книге «Клеточная патология» (Die Cellularpathologie, 1858).

46

Если представить, что пара хромосом состоит из красной и зеленой нитей, во время этого процесса равные части обеих нитей вырезаются и меняются местами, в результате получаются две новые нити с красными и зелеными фрагментами по всей длине. Красному фрагменту на одной нити соответствует зеленый фрагмент на другой, и наоборот.

47

Позднее было установлено, что и свет, и электроны одновременно обладают свойствами волны и частицы, но для нашего рассказа это неважно. Подробнее об этом читайте в книге Джона Гриббина «В поисках кота Шредингера».

48

Гриффит погиб во время авианалета на Лондон в 1941 г. и не дожил до этих открытий.

49

О ее работе и жизни великолепно рассказано в биографии, которую написала Джорджина Ферри.

50

Читатели более старшего поколения, возможно, помнят напоминающую такую цепь игрушку — змейку Рубика.

51

ДНК человека содержит 30,9 % аденина, 29,4 % тимина, 19,9 % гуанина и 19,8 % цитозина.

52

За эту работу Херши в 1969 г. получил Нобелевскую премию, а Чейз осталась без награды, что стало одним из множества примеров вопиющего сексизма со стороны Нобелевского комитета.

53

Астбери получил дифракционные снимки ДНК, свидетельствующие о ее упорядоченной структуре, еще в 1938 г. Снимки эти были недостаточно четкими, чтобы определить саму эту структуру, но в написанной Астбери совместно с Флоренс Белл (1913–2000) статье она описывалась как «стопка монет». Их исследования были прерваны Второй мировой войной, во время которой Белл служила радисткой в Женских вспомогательных силах британских ВВС (WAAF), и не были возобновлены после 1945 г.

54

Пер. А. Д. Иорданского и М. А. Брухнова. — Прим. ред.

55

Во всяком случае, Крик признавался, что не слышал о них. Позже Уотсон утверждал, что говорил о них Крику. Даже если это так, то сначала они явно не осознавали их важность.

56

Но им хватило совести указать в сноске, что им в их работе «помогло общее представление» об исследованиях Франклин и Уилкинса.

57

Здесь и далее — пер. А. А. Малиновского. — Прим. ред.

58

Интервью из Собрания Георгия Гамова в Библиотеке Конгресса.

59

С современной точки зрения удивительно, почему Нобелевский комитет как минимум не разделил эту награду между Морганом и Макклинток. Но в 1983 г. она все же получила Нобелевскую премию «за открытие мобильных генетических элементов».

60

Метилирование сравнивают с тумблером, который «включает и выключает» ген, тогда как гистоны действуют скорее как «регулятор громкости».

61

Это буквально значит «над генетикой», то есть нечто большее, чем сами гены.

Примечания

1

Patricia Fara, Science: A Four Thousand Year History, Oxford UP, 2009, 235.

2

Aristotle, Physics.

3

Conway Zirkle, Natural Selection Before the ‘Origin of the Species’, Proceedings of the American Philosophical Association, volume 84, page 71, 1941.

4

Henry Fairfield Osborn, From the Greeks to Darwin, Macmillan, London, 1894 (second edition 1902).

5

Lisa Jardine, The Curious Life of Robert Hooke, HarperCollins, London, 2002.

6

Ellen Tan Drake, Restless Genius: Robert Hooke and His Earthly Thoughts, Oxford UP, 1996.

7

Charles Raven, John Ray, Cambridge UP, 1942.

8

Wilfrid Blunt, Linnaeus, Frances Lincoln, London, 2004.

9

Tore Frängsmyr, ed., Linnaeus, University of California Press, Berkeley, 1983.

10

http://cogweb.ucla.edu/EarlyModern/Maupertuis_1745.html.

11

Arthur Wilson, Diderot, Oxford UP, 1972.

12

William Knight, Lord Monboddo, John Murray, London, 1900.

13

Voltaire, Les Cabales, 1772; факсимиле см.: Kessinger, 2010.

14

Jacques Roger, Buffon, Cornell UP, Ithaca, 1997.

15

‘Biographical account of the late James Hutton, M. D.’, in Works.

16

Simon Winchester, The Map that Changed the World, HarperCollins, New York, 2001.

17

John Bowlby, Charles Darwin, Hutchinson, London, 1990.

18

Bowlby, Charles Darwin.

19

J. Burchfield, Lord Kelvin and the Age of the Earth, Macmillan, London, 1975. Томсон стал лордом Кельвином в 1892 г.

20

Cherry Lewis, The Dating Game, Cambridge UP, 2000.

21

The Collected Letters of Samuel Taylor Coleridge, Clarendon Press, Oxford.

22

Ludmilla Jordanova, Lamarck, Oxford UP, 1984.

23

Martin Rudwick, Georges Cuvier, University of Chicago Press, 1997.

24

Carl Gustav Carus, The King of Saxony’s Journey Through England and Scotland in the Year 1844, Chapman & Hall, London, 1846.

25

The Life and Letters of the Rev. Adam Sedgwick, Cambridge UP, 1890.

26

Janet Browne, Charles Darwin: The Power of Place, Cape, London, 2002.

27

John van Wyhe, Dispelling the Darkness, World Scientific, Singapore, 2013.

28

Alfred Russel Wallace, A Narrative of Travels on the Amazon and Rio Negro, Reeve, London, 1853.

29

Howard Gruber, Darwin on Man, Wildwood House, London, 1974.

30

Francis Darwin, The Life and Letters of Charles Darwin, John Murray, London, 1887, Vol. II, 197; http://darwin-online.org.uk/content/..

31

Gruber, Darwin on Man.

32

Longman, London, 1986.

33

Alfred Russel Wallace, My Life, Chapman & Hall, London, 1905.

34

Schwann and Schleiden Researches, translated by H. Smith, Sydenham Society, 1847.

35

Hugo Iltis, Life of Mendel, Norton, New York, 1932.

36

Horace Freeland Judson, The Eighth Day of Creation, Cape, London, 1979.

37

Linus Carl Pauling, The Nature of the Chemical Bond, Cornell UP, 1940.

38

Judson, The Eighth Day of Creation.

39

http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/22403/title/Martha-Chase-dies/.

40

Anne Sayre, Rosalind Franklin and DNA, Norton, New York, 1975.

41

Robert Olby, The Path to the Double Helix, Macmillan, London, 1974.

42

Genetical Implications of the Structure of Deoxyribonucleic Acid.

Content

Джон Гриббин, Мэри Гриббин
Происхождение эволюции. Идея естественного отбора до и после Дарвина

Об эволюции в двух словах

Предисловие. Долой миф о Дарвине!

Введение

Часть 1. Древние времена

Глава 1. Сквозь тусклое стекло

Глава 2. Мнимый рассвет

Глава 3. Дар времени

Часть 2. Эволюционное средневековье

Глава 4. От Дарвина к Дарвину

Глава 5. Уоллес и Дарвин

Глава 6. Дарвин и Уоллес

Часть 3. Наше время

Глава 7. От гороха до хромосом

Глава 8. Открытие роли ДНК

Глава 9. Новый ламаркизм

Благодарности

Онлайн-ресурсы и дополнительная литература

Рекомендуем книги по теме

Примечания редакции

Примечания