Наука Плоского мира. Книга 3. Часы Дарвина
Шрифт:
Такое описание легко вводит в заблуждение из-за внутренней склонности к «прогрессу», подразумевающему неизменное движение вперед, к лучшему. И даже к более сложному. Многие викторианцы посчитали, что целью эволюции было создание человека. Мы – высшая форма жизни, мы – вершина эволюционного древа. С нашим появлением эволюция добилась своей конечной цели и теперь должна остановиться.
Ерунда. «Более совершенный» – это не абсолютный показатель. Он зависит от контекста, который и сам может меняться. То, что более совершенно сегодня, может и не быть таким через миллион лет – а может, и завтра. Допустим, в какой-то период времени «более совершенными» оказываются длинные и крепкие клювы. Тогда они будут меняться именно в этом направлении. Не потому, что птицы знают,
Коротко говоря, динамика эволюции не предписана наперед: она «эмерджентна» и создает собственный контекст, а потом отталкивается от него. И мы в любую минуту ожидаем, что обнаружим осмысленную направленность эволюционных изменений, которая будет отвечать многим поколениям – и это при том, что вселенная нередко сама узнаёт эту направленность, лишь перепробовав варианты и выяснив, какой из них лучше. За длительный период времени направление само может измениться. Оно как река, бегущая по рельефу, когда тот разрушается: в любую конкретную минуту вода течет в определенном направлении, но со временем река может постепенно изменить свое русло.
Важно понимать и то, что отдельные организмы соревнуются не обособленно, а в определенной среде. Каждое мгновение ведутся миллиарды соревнований, и их исход может зависеть от результатов других. Это не Олимпийские игры, на которых метатели копий вежливо дожидаются, пока пробежит группа марафонцев. Это похоже на такую версию Олимпиады, в которой копейщики пытаются пронзить как можно больше марафонцев, в то время как участники бега с препятствиями отнимают у них копья, чтобы с их помощью, как с шестами, преодолевать барьеры, а марафонцы при этом стремятся выпить воду из бассейна для прыжков прежде, чем бегуны успеют до нее добежать. Это Эволимпийские игры, и все соревнования здесь проходят одновременно.
Эволюционные соревнования, как и их результаты, также зависят от контекста. В частности, важную роль в них играет климат. На Галапагосских островах длина клювов дарвиновых вьюрков зависит от численности обладателей клювов того или иного размера и от того, насколько доступна та или иная пища (семена, насекомые, кактусы) и в каких количествах. Количество и тип пищи зависит от того, какие виды растений и насекомых успешнее выступают в соревновании на выживание – и особенно, кому удается не стать пищей для вьюрка, – и размножаются. Все это происходит на фоне изменений климата – влажного или сухого лета и зимы. Результаты наблюдений Питера и Розмари Грант, опубликованные в 2002 году, показали, что самым непредсказуемым свойством эволюции вьюрков является климат. Если бы мы могли точно его спрогнозировать, то сумели бы и предугадать характер эволюции вьюрков. Но мы не можем предсказывать его должным образом и имеем основания полагать, что никогда не научимся.
Это не значит, что эволюцию нельзя «предсказать», а потому она вполне достойна называться наукой – и ничуть не меньше, чем метеорология. Но эволюционные предсказания зависят от поведения климата. Они сообщают не время, а обстоятельства, при которых произойдет то или иное изменение.
В молодости Дарвин наверняка читал главный труд Пейли и позже вполне мог опираться на него, когда формулировал свои более радикальные и косвенные взгляды. Пейли вкратце описал многие эффективные аргументы против идей Дарвина задолго до того, как тот их выразил. Интеллектуальная честь требовала от Дарвина дать Пейли убедительные ответы. Такими ответами пестрит его знаменитый трактат «Происхождение видов» – хоть имя Пейли в нем и не упоминается.
Так, Дарвин посчитал необходимым рассмотреть щекотливый вопрос устройства глаза. Его ответ состоял в том, что хоть человеческий глаз и кажется идеальным
Подход Дарвина к этому вопросу дополняют результаты компьютерных экспериментов Дэниела Нильсона и Сюзанны Пелгер [13] , опубликованные в 1994 году. Они исследовали простую модель эволюции светочувствительных пятен, чьи формы слегка менялись в каждом «поколении» и обладавших способностью развивать такие приспособления, как линзы. В их модели светочувствительным пятнам потребовалось лишь 100 000 поколений, чтобы превратиться в некое подобие человеческого глаза, оснащенного хрусталиком, чей показатель рефракции меняется в зависимости от условий, чтобы улучшить фокус. Хрусталик человеческого глаза именно таков. Но принципиальное значение здесь имеет то, что способность световосприятия глаза улучшалась на каждом из 100 000 шагов.
13
«Пессимистический расчет времени, необходимого для эволюции глаза» («Труды Лондонского королевского общества», B, том 256 (1994), с. 53–8).
Этот эксперимент недавно раскритиковали за то, что он просто подтверждает свои исходные данные. Он не объясняет, откуда эти светочувствительные клетки взялись с самого начала или как меняется геометрическая форма глаза. И оценивает работу глаза в весьма упрощенном виде. Подобные аргументы имели бы вес, если бы с помощью этой модели пытались доказать, что глаз должен эволюционировать, и в точности описать данный процесс. Однако ни то, ни другое никогда не было целью эксперимента. Основных задач у него было две. Первая – показать, что в упрощенном контексте модели эволюция, стесненная рамками естественного отбора, могла постепенными изменениями создать нечто похожее на настоящий глаз. Она не остановилась бы на полпути, создав какой-нибудь неудачный вариант глаза, который оставалось бы только вырвать, чтобы начать все заново. Вторая задача эксперимента – рассчитать время, которое займет данный процесс (см. название статьи) при условии, что все необходимые составляющие будут доступны.
Некоторые допущения эксперимента, как оказалось, быстро подтвердились. Свет несет энергию, а та воздействует на химические связи – отсюда неудивительно, что столь многие химические вещества реагируют на свет. Эволюция опирается на огромный набор молекул – они содержатся в генах белков и закодированы в цепочках ДНК. Простор для комбинаторики здесь воистину огромен: вселенная не настолько велика и не настолько стара, чтобы молекула любого протеина была такой же сложной, как, скажем, молекула гемоглобина, переносящего кислород в крови. Было бы крайне странно, если бы эволюция не смогла создать хотя бы один светочувствительный пигмент и включить его в состав клеток.
Есть даже кое-какие идеи о том, как это могло случиться. В «Спорах о замысле» Брюс Уэбер и Дэвид Дипью указывают на то, что системы светочувствительных ферментов можно обнаружить в бактериях и они, вероятно, окажутся очень древними. Бактерии используют их не для того, чтобы видеть, а для участия в процессах метаболизма (обмена веществ). Белки хрусталика в человеческом глазе почти не отличаются от метаболических ферментов печени. Выходит, белки, составляющие глаз, сначала не были частью зрительной системы. Они появились где-то в другом месте и выполняли совершенно другие «функции». Их форма и назначение претерпели выборочные изменения, когда оказалось, что их рудиментарные светочувствительные способности могут обеспечить эволюционное преимущество.