Помоги проекту - поделись книгой:
Как обычно, Брюс оказался прав. Геохимики выполняют самую важную и объемную часть работы по исчислению возраста древних пород… и если мы не будем ценить то, что они делают, мы лишимся жизненно важной части истории Земли. Прошло всего чуть более века с тех пор, как французский физик Анри Беккерель совершил открытие радиоактивности, найдя вместе с ним и ключ к загадке глубокого времени. С тех пор физики разработали необычайно успешные модели, демонстрирующие поведение атомов. Атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны, в свою очередь, состоят из кварков. Энергия может появляться и исчезать, а переносят ее фотоны и нейтрины. При тщательном изучении отдельных элементов мы обнаружили, что, например, радиоактивный рубидий (– 87), содержащий 37 протонов (и 50 нейтронов), можно привести к распаду, продуктом которого станет стронций, имеющий 38 протонов. Оба этих элемента могут рассматриваться как самостоятельная радиохимическая система.
Если порода жидкая или почти жидкая, что геологи называют пластиком, то она определенно содержит некое количество рубидия и стронция. Радиохимики могут определить пропорции этой смеси. Представьте себе, что расплавленная порода извергается из вулкана и затвердевает. Глядя на соотношения некоторых элементов, затвердевших вместе с рубидием и стронцием, радиохимики и геохимики могут определить, как давно расплав, как это называется, стал твердым. В случае рубидия и стронция мы знаем, что ровно половина рубидия–87 переходит в стронций–87 (в настоящее время с 49 протонами) за 48,8 млрд лет. Верно, почти за 50 млрд лет. Такова природа радиоактивности. Вы не можете определить, что будет делать один атом, но зато вы можете с умопомрачительной точностью сказать, сколько времени понадобится для того, чтобы материя изменилась, превратившись из одного элемента в другой. Отсюда и происходит выражение – полураспад. К тому же мы можем определить четверть распада, его восьмую, шестнадцатую, тридцать вторую, шестьдесят четвертую, сто двадцать восьмую, двести пятьдесят шестую и т. д.
Слово
Помимо наблюдений за рубидием и стронцием, есть и другие геохимические приемы, которые радиохимики используют для определения возраста Земли. Это пары элементов: уран – свинец, калий – аргон и самарий – неодим. Каждый из этих методов подсчитывает время, используя различные химические элементы, и каждый дает нам неопровержимые доказательства возраста Земли. Вы, возможно, слышали об углеродном датировании или датировании углеродом–14. Это похожий метод, который хорошо подходит для измерения небольших временных масштабов. Он позволяет нам работать с прошлым, определяя, когда живое существо перестало испарять влагу (растения) или дышать (животные). Радиоуглеродный анализ может определить период в несколько десятков тысяч лет, поскольку период полураспада этого типа углерода составляет только 5730 лет. Сравните с парой рубидия – стронция; эти радиохимические часы уходят назад почти в миллион раз дальше. Радиоуглеродный анализ является важным методом изучения человеческой истории, но не очень хорошо подходит для изучения «глубокого времени».
Как только вы понимаете, насколько фантастически стара наша планета, на первый план выходит эволюция. Чтобы представить себе это, попробуйте следующее: посмотрите на карту Северной Америки. Для читателей из других частей мира замечу, что то, что мы часто называем континентальными Штатами, простирается от Атлантики до Тихого океана (как Канада и Мексика). С помощью Американской международной дорожной системы от побережья до побережья можно проехать на автомобиле. Если бы нам понадобилось добраться из окрестностей Сан-Диего на юго-западном побережье США, скажем, в Бостон на северо-восточном побережье, нам бы пришлось проехать около 4500 километров. Такой же километраж насчитывает расстояние от Лиссабона до Москвы. Двигаясь по этому пути, нам пришлось бы проехать сквозь восемь разных стран.
Представьте себе временную шкалу, протянувшуюся от побережья до побережья. Давайте предположим, что каждый километр на этой шкале будет равен одному миллиону лет. Тогда каждый метр на ней будет соответствовать одной тысяче лет. В рамках этой очаровательной теоретической модели расстояние от подбородка до вашей вытянутой руки составит тысячу лет. Тысячу лет, представляете?!
Следующий шаг: представьте, что вы решили пройти пешком от Сан-Диего до Бостона. В момент, когда вы только отправились в путь, Земля представляет собой большой раскаленный шар, состоящий из расплавленной породы. Пройдя пару сотен километров, на шестой или седьмой день вашего пути вы увидите указатель, сообщающий вам о том, что именно сейчас начала формироваться Луна. Еще два дня прогулки, и следующий указатель сообщит, что остывшую поверхность планеты покрыло достаточное количество осадков и сформировались океаны; это было 4,4 млрд лет назад. Пройдя пешком целый месяц, вы заметите первые признаки жизни – это около 3,5 млрд лет назад. Две тысячи километров от вашего старта, где-то недалеко от Брокен-Эрроу, Оклахома, и вы обнаружите крохотных микробов – сине-зеленые бактерии. Кстати, до этого момента, идя по маршруту, вы непременно будете задыхаться, потому что кислорода в воздухе еще слишком мало. Кислород на Земле стал побочным продуктом фотосинтеза, происходящего в этих ранних микробах. Сине-зеленая бактерия, наряду с вами и со мной, – единственное существо, способное изменить климат всей планеты.
После двух месяцев вашего похода, где-то недалеко от Литл-Рок, штат Арканзас, сформировался древний суперконтинент Родиния. Еще месяц в пути, и вы можете заметить, что появился более новый суперконтинент – Пангея. Не все, но почти все из живых существ, которых вы встретите, будут обитать в океане. Подождите, но как же вы пойдете, ведь большая часть территории Соединенных Штатов покрыта водой? Здесь расположилось древнее внутриконтинентальное море. Итак, вы плывете вперед, а вокруг вас кишат необычные и, по нашим меркам, довольно пугающие морские существа.
Когда всего 230 километров будет отделять вас от восточного побережья, вы, наконец, встретите древних динозавров. Они явно опоздали на этот праздник жизни! В окружении динозавров вы прошагаете 100 километров. Это займет два или три дня, если двигаться в хорошем темпе. По пути вы увидите растения, которые теперь производят цветы. Половое размножение захватило мир.
Еще пара километров, и Атлантический океан уже окажется в поле зрения. И вот вы встречаете первых людей, а точнее, их раннюю версию, жившую всего 2 млн лет назад. Идите дальше: вы можете встретить наших пещерных предков. На расстоянии пяти метров от кромки воды появляются древние пирамиды. Теперь, всего в 20 сантиметрах (даже между мизинцем и большим пальцем расстояние больше!), Америка становится домом для американцев. Человек высаживается на Луне – до воды всего пара сантиметров. Чуть продвиньте пальцы ног вперед – и вы окажетесь в сегодняшнем дне.
Теперь обернитесь. Посмотрите на бескрайние просторы континента. По мере вашего продвижения на восток большая его часть выглядела бесплодной или заброшенной. Все, что мы знаем об истории, о людях и их делах, все, что вы смогли узнать, – все это произошло в промежуток, равный не более чем одному шагу. Все остальное обширное пространство – это как раз то время, которое позволило жизни зародиться, а эволюции – управлять появлением всех живых существ, когда-либо нам известных.
Обратите внимание, что на протяжении примерно трех четвертей вашего похода живые существа не увеличивали разнообразие, а просто становились более активными. Все это время вокруг вас были сплошные бактерии. А вот растения, которые мы употребляем в пищу, и животные, которых мы выращиваем для питания и удобрения, появились лишь тогда, когда вы уже практически закончили свое путешествие. Большая часть времени здесь, на Земле, была потрачена на медленную эволюцию, ведущую нас от нескольких примитивных самокопирующихся химических соединений к появлению первых настоящих клеток и формированию относительно несложных, но тем не менее вполне конкретных живых существ. И лишь в самом конце нашей шкалы глубокого времени появились такие сложные организмы, как вы, я и моя очаровательная подруга.
Размышляя о последствиях своих открытий, Чарлз Дарвин и Альфред Уоллес, были глубоко обеспокоены тем, что для возникновения жизни и ее развития до состояния настоящего момента требовалось огромное количество времени. Дарвин опубликовал труд «О происхождении видов» в 1859 году. Радиоактивность не была открыта до 1896 года, и по-настоящему ее поняли только спустя много лет с того момента. Та к что даже когда Дарвин разработал свою элегантную теорию, которую он подкрепил дюжиной примечательных, старательно выполненных экспериментов, он не мог найти разумное объяснение тому, откуда эволюция взяла необходимое для своих процессов время. Он не мог объяснить, как Земля могла быть настолько фантастически старой.
Современники Дарвина бросали ему вызов, даже высмеивали его за утверждение, будто для всех живых существ, когда-либо живших на Земле, существует общий предок и что все они появились за такой продолжительный период времени. Как такое могло быть? Как могло пройти так много времени? Все это до сих пор невообразимо для большинства из нас, а уж для современников Дарвина и подавно.
В конце XIX века Уильям Томпсон (который был ирландцем, но вошел в историю под исключительно британским прозвищем Лорд Кельвин) предложил научному сообществу, казалось бы, вполне авторитетные расчеты, из которых следовало, что возраст Земли составляет между 20 и 400 млн лет, но не более.
Судя по всему, эволюции потребовалось в десять или даже в сто раз больше времени. В этом и заключался парадокс. Истинный возраст Земли оставался загадкой на протяжении жизни Уоллеса и Дарвина. До момента открытия радиоактивности у ученых не было ответа на этот вопрос. Кельвин предположил, что Земля охлаждалась с момента своего рождения, и он использовал ее текущую температуру для подсчета ее возраста. Но он не знал того, что радиоактивные элементы в глубинах нашей планеты продолжают выделять тепло. Его расчеты были просто великолепны, но понимание было неверным. На самом деле времени для эволюции было более чем достаточно – ровно столько, сколько представлял себе Дарвин, и даже немного больше.
Я часто размышляю о том, в какое же неординарное время мы живем – начало XXI века. Нам потребовались миллиарды лет, чтобы оказаться в этом моменте. Людям потребовались тысячи лет, чтобы собрать воедино знания о нашем космосе, нашей планете и нас самих. Вы только посмотрите – ведь нам несказанно повезло очутиться во времени, когда мы так много знаем об окружающем мире. Представьте себе, сколько всего нам еще только предстоит открыть. Есть надежда, что глубокие ответы на глубокие вопросы – от природы сознания до происхождения жизни – мы получим уже довольно скоро.
6. К истокам эволюции
Где-то в 1960-е, в то время как все члены моей семьи сидели за обеденным столом и ели цыпленка, мой отец описывал сцену, которая, как мне кажется, была его версией поездки Дарвина на Галапагосские острова – решающее путешествие, в котором ученый осознал, что все живые организмы на планете взаимосвязаны. У моих бабушки и дедушки был довольно большой дом в Вашингтоне, округ Колумбия. Чтобы возобновить свои доходы во время Великой депрессии, моя бабушка начала сдавать комнаты молодым мужчинам, студентам или парням, только начинающим свою карьеру. Один из таких квартирантов частенько сидел за обеденным столом, небрежно роняя замечания о тесном сходстве голени цыпленка и человека, попутно проводя и другие смущающие анатомические параллели.
По легенде, мою бабушку эти наблюдения не смущали, и ее одобрение стало залогом признания ею эволюции и естественного отбора. Она была натуралистом и проводила много времени, изучая полевые цветы. Но мой дед, исправно ходивший в церковь, немало беспокоился на этот счет. Связь между людьми и курами буквально плевала (или клевала) в лицо его воспитанию, связанному с почитанием и посещением церкви. Квартирант других проблем не создавал и за квартиру платил всегда вовремя, но только вот эти его разговоры о курах… Они оказывали определенное влияние и на детей – моего отца, его брата и их друзей. Эти обеды дали моему отцу пищу для размышлений на всю оставшуюся жизнь.
Мой отец вернулся со Второй мировой войны и пошел работать продавцом. Тем не менее он часто называл себя «Нед Най – ученый парень». Моя мама в ту войну была лейтенантом ВМС. Ее пригласили на службу за выдающиеся успехи в математике и науке; позже она продолжила обучение для получения докторской степени. Так что я воспитывался в обстановке глубокого уважения к человеческой способности понимать разные вещи и решать разные проблемы. Я вырос в Вашингтоне и имел неограниченный доступ к библиотеке Смитсоновского института. Меня часто выгоняли… ну то есть отправляли покататься на городском автобусе, поощряли мои походы по музеям и разным достопримечательностям. Как любой ребенок, я был фанатом древних динозавров. Я думал о том, как это было бы здорово встретить одного из них в дикой природе. Можно сказать, эволюция уже была в моем сердце. С самого момента моего появления на свет я уже одной ногой стоял в научной истории жизни на Земле. Неудивительно, что в конечном итоге я пришел к написанию этой книги.
Теперь посмотрим, как все было тогда, в первой половине XIX века, когда Чарлз Дарвин и Альфред Уоллес формулировали свои идеи. Они жили в то время, когда мало кто принимал биологическое значение ископаемых костей всерьез. Никто не знал истинного возраста Земли, и большинство древних существ, о которых мы знаем сегодня, пока еще не были обнаружены. Не было музеев, до краев набитых костями динозавров; скорее всего, не было привычных разговоров за ужином о физиологических параллелях строения человеческих и куриных организмов. Дарвин жил тогда, когда идеи, которые так пленяли меня в детстве, еще только начинали зарождаться в академических кругах.
На протяжении многих веков люди в Европе и других местах благоговейно считали, что мир всегда был примерно таким, каким он был на момент их жизни. Однако в конце XVIII века несколько мыслителей поставили под сомнение эти многовековые верования. Шотландский натуралист Джеймс Хаттон изучал Землю и ее природные процессы. Его принято считать первым геологом на Земле. Он пересмотрел идею о том, что Земля всегда выглядела одинаково. Мне порой нелегко следовать за мыслью в его сочинении, поскольку составлено оно в слишком витиеватой манере – определенно его слог был рассчитан на коллег, судите сами: «Время, служащее мерилом всего в наших фантазиях и часто недостаточное для наших планов, бесконечно для природы и никак иначе…»
Я бы выразил его мысль иначе: «Время участвует во всем, что мы делаем, и зачастую кажется, что нам его не хватает; однако в природе нет никаких ограничений на количество доступного времени…» Это понимание привело Хаттона к осознанию того, что формы рельефа, которые он исследовал, не являются творением Создателя, закончившего свою работу ровно в шесть дней, а затем отправившегося на заслуженный отдых. Изучая и документируя геологические явления, Хаттон пришел к выводу, что все они – результат несчетного количества лет постоянных геологических изменений. Он отвергнул стандартную версию, включающую в себя Всемирный потоп и отводившую на создание всего того, что мы видим сегодня, всего лишь несколько тысячелетий истории. Вместо нее он предложил гипотезу, что медленное и непрерывное изменение поверхности Земли происходило на протяжении веков, тысячелетий, миллионов лет.
Идея Хаттона называется «униформизмом» – она стала одним из решающих оснований, на котором Дарвин построил свою теорию эволюции. Униформизм является воплощением идеи о том, что мир един и соответствует единому набору законов природы; в нем также скрывается еще одна идея, согласно которой законы природы, которые мы имеем на сегодняшний день, – это те же физические законы, что применялись миллионы и миллионы лет назад. Это совершенно не вписывалось в представления современников Хаттона (и нынешних креационистов тоже). Они считали, что Создатель мог легко менять законы природы в соответствии со своими планами или задачами. В этом случае естественные законы и естественная история Земли не могли оставаться постоянными. Для обоих научных парней – Неда Ная и Билла Ная – такая точка зрения была абсолютно необоснованной. Правда, у нас есть преимущество – целое столетие для развития человеческой мысли, – которое влияет на наши рассуждения.
В 1830-х годах британский ученый Чарлз Лайелл конкретизировал работу Хаттона. Я бы сказал, что Лайелл произвел калибровку мира. Он измерил скорость формирования отложений, оценил возраст слоев горных пород. Он задал временные рамки Земли. Лайелл описывал свои наблюдения ясно и с полным осознанием огромных временных масштабов, характерных для этих процессов. В свое знаменитое кругосветное путешествие на борту корабля «Бигль» Чарлз Дарвин брал с собой книгу Лайелла «Принципы геологии». Даже сегодня эта книга стоит на полке у многих геологов, моих знакомых. Труд Лайелла поистине прошел испытание (глубоким) временем.
Хаттон и Лайелл противостояли мощной академической традиции, которая рассматривала мир в совершенно иных, статических условиях. Если вы посетите Смитсоновский музей американской истории сегодня, вы увидите там статую Джорджа Вашингтона работы Горацио Гриноу, церемония открытия которой состоялась в 1841 году. Еще в детстве мне казалось, что статуя выглядит немного странно. Я имею в виду, разве Джордж Вашингтон носил древнегреческую хламиду (ну или тогу)? А вот его статуя носит. Древние греки пользовались таким почитанием, что в их честь люди, праздновавшие день рождения первого президента США, нарядили политика XVIII века в греческое одеяние, характерное для IV века до н. э. При таком отношении идеи Аристотеля о взаимоотношениях живых организмов прекрасно сохранились до времен Хаттона, Лайелла, Уоллеса и Дарвина.
Давайте вернемся в IV век до н. э., когда Аристотель сформулировал постулат о «scala naturae» – лестнице природы. Лестница из этого латинского выражения является отнюдь не приспособлением для лазания. В данном случае речь идет о принципе, согласно которому объекты располагаются или отображаются снизу вверх, будучи организованными по уровню сложности. Здесь никто никуда не спускается и не поднимается; каждое живое существо занимает только свою ступень, подобно книге на полке. Аристотель наблюдал за необыкновенным, даже идеальным балансом природы и пришел к выводу, что Создатель или силы природы сами поместили каждое живое существо на свое место, где каждое и осталось. Все сошлось, как частички пазла. Наряду с такой организацией, однако, также существовала идея, что вещи со временем меняются. Дети растут, чтобы стать, например, ковбоями (или дискоболами). Следуя жизненным циклам, они растут и изменяются. Однако в более широкой перспективе все остаются на отведенных им местах. Все это – части совершенной лестницы природы.
Учитывая это совершенство, Хаттон неоднократно писал, что хотя Земля постоянно и меняется, этот процесс также является частью плана Создателя. Например: «Природа, поистине самый восхитительный и удивительный производитель живых организмов, будучи тщательно организованной в соответствии с физическими, механическими и химическими законами, не дает ни малейшего намека на детали своей работы, зато щедро делится ее плодами, ибо лишь одни они достойны милости всемогущего Господа…»
Представления Хаттона и Лайелла постепенно получали распространение. К концу 1830-х годов люди активно размышляли о философских и научных последствиях, вытекающих из весьма почтенного возраста Земли. Это выглядело примерно так: если поверхность Земли на протяжении долгих тысячелетий постепенно менялась, значит ли это, что живые существа типа нас также могли меняться с течением времени? В свою очередь, такие рассуждения могли также приводить к выводу, что сейчас, в данный момент, там наверху нет никого – да-да, и даже Бога. Вопреки представлениям античных философов, где все животные и растения, ища совершенства, стремились занять свое законное место на лестнице природы, мы все оказались лишь вспышкой на фоне гигантского временного отрезка, движущегося как в замедленной съемке.
Как и квартирант моей бабушки, многие наблюдательные люди отмечали связи и морфологические соотношения между различными животными и растениями. Так, например, в XVIII веке ботаник Карл фон Линней (или просто Карл Линней) составил схему, отображающую взаимосвязи одного типа организма с другими, которая позднее была названа в его честь. Классификация любого существа в этой иерархии происходила на основе парного выбора. Чтобы поместить объект на очередной уровень схемы, ученому всего лишь надо было выбрать из двух вариантов – это животное или растение? Листья длинные или короткие? Шершавые или гладкие? С рисунком или без? Это как игра в 20 вопросов. Кроме того, система Линнея заставила натуралистов глубоко задуматься об отношениях между живыми существами. Вклад Линнея оказался настолько весомым, что в его честь было основано общество, которое до сих пор процветает.
К 1809 году, когда на свет появился Дарвин, некоторые натуралисты только начинали свои исследования, посвященные поиску взаимосвязей в отличиях живых существ друг от друга и возможным видоизменениям этих отличий, происходящих с течением времени. Земля казалась достаточно старой для таких изменений, но никто не понимал, каким образом один вид мог превратиться в другой, пусть даже времени на эту метаморфозу отводилось предостаточно. Был один исследователь, подошедший невероятно близко к ответу на этот вопрос, но позже исказивший основную идею, – об этом вы узнаете в следующей главе. После него появились Дарвин и Уоллес. И уже потом исследования продолжали такие ученые, как эстонский исследователь Карл Эрнст фон Баэр и философ Иоганн Гёте; еще позже появились Нильс Элдредж, Стивен Джей Гулд и многие другие; каждый из них внес свой вклад в историю науки.
Дарвиновская идея эволюции путем естественного отбора вызвала в обществе широкое увлечение идеей конкуренции в мире природы. В 8-й главе моей книги я уделил достаточно внимания этому вопросу. Идея конкуренции вдохновила появление теории «социального дарвинизма», предметом которой стала конкуренция в человеческой популяции (нередко встречаются расистские интерпретации этой теории, не имеющие ни малейшего отношения к тому, о чем на самом деле писал Дарвин). Меж тем Дарвин и сам начал размышлять о популяциях: не только человеческой, но и о популяциях любого вида, наблюдаемого в природе. Он обратил внимание на целый спектр межвидовых вариаций, привносимых в организмы посредством малейших изменений, крошечными шагами. Он понял, что вариации добавляются естественным путем, посредством последующего размножения представителей вида. Он также заключил, что популяции видов конкурируют за ресурсы. И в результате он сделал вывод, что наследуемые особенности, приносящие пользу организму, имеют больше шансов на проявление в потомстве этого организма, являясь той силой, которая приводит к эволюционным изменениям.
Хотя Дарвин и Уоллес пришли к идее эволюции практически одновременно, я понимаю, почему мы связываем теорию эволюции исключительно с именем Дарвина. (шляпу перед Уоллесом я сниму в следующей главе.) Книга Дарвина просто удивительна. «О происхождении видов путем естественного отбора» – ее полное название – включает в себя десятки мельчайших наблюдений и убедительных экспериментов, проведенных Дарвином лично. К тому же она прекрасно написана. Он оставляет читателю возможность сделать свои собственные выводы относительно того, реальна теории эволюции или нет. Вот для примера: «Я не вижу объяснения тому, что каждый вид со всеми его частями в современном состоянии был создан независимо от других. Но на основании того, что группы видов происходят от некоторых других видов и были модифицированы путем естественного отбора, мне кажется, можно пролить некоторый свет на этот вопрос…»
В своей книге Дарвин не берется утверждать о существовании либо отсутствии некоего создателя. Эту идею невозможно доказать или опровергнуть – так было и остается по сей день. Но то, что следует из стройных исследований Дарвина, способствовало формированию нового взгляда на мир, способного оценить и понять его. Возможно, есть некий разум, отвечающий за Вселенную, но теория Дарвина не обнаруживает никаких его признаков и даже не ищет их. Автором изысканного разнообразия и гармонии, царящих в природе, она считает саму природу.
Я знаю, что такая позиция не дает покоя множеству людей. Лично меня это просто ошеломляет и восхищает. Спустя 2400 лет, полных догадок и размышлений, человечество наконец открыло для себя этот фундаментальный аспект природы, найдя свое место среди живых организмов. Просто представьте, сколько еще не менее революционных открытий ожидает нас за следующим поворотом.
7. Ламарк и его ненаследование признаков
К тому времени, когда Дарвин уже довольно далеко продвинулся в своих исследованиях, его окружало множество натуралистов – те, кого мы сегодня, вероятно, назовем биологами, – которые занимались вопросом схожих форм и функций, наблюдаемых у растений и животных. Философы бились над вопросом происхождения жизни с момента расцвета античной Греции. Почти все они размышляли на тему того, как зародилась жизнь и как живые организмы оказались настолько взаимозависимыми. Исследователи наблюдали и записывали природные закономерности. Большая рыбка не может без маленькой. Белки не могут без деревьев. Люди не могут без еды, и природа дает им пропитание. Но как появилось все это огромное разнообразие живых существ; как все мы здесь очутились?
Обычно считалось, что живые существа обладают душой или метафизическими качествами, которые передаются от родителей к ребенку и даже от дерева к желудю. В сознании натуралистов XIX века постоянство было заложено в существование с самого начала, а изменения – нет. Однако они не могли не замечать, что изменения действительно происходят. Как могла природа или божество создать такое множество форм жизни? Неужели каждая из них наделена душой? Выражаясь на языке XIX века: как могло «единообразие» превратиться в «многообразие»? Открытие Дарвином естественного отбора стало результатом не только большого прорыва, сделанного в сознании того времени, но и множества параллельных исследований, в итоге просто не попавших в цель.
Многие предшественники Дарвина цеплялись за отдельные аспекты естественного отбора, не понимая фундаментальных основ этого явления. Наука не знает человека, который провел бы более эффектную работу по смешению истины и заблуждений, чем Жан-Батист де Моне, вошедший в историю под своим благородным наследным французским именем шевалье де Ламарк – или просто Ламарк.
Французский ученый середины XVIII века Ламарк предположил, что, когда животные и растения развивают определенные признаки или органы, те особи, которые используют эти органы чаще и более активно, будут не только улучшать функциональность приобретенных признаков, но и передавать своему потомству тенденцию к улучшению или укреплению этих органов. Видимо, он обратил внимание на мускулистые руки и плечи кузнецов, которые вполне соответствовали их образу жизни, напрямую связанному с молотком и наковальней. Он ожидал, что дети кузнеца должны унаследовать сильные руки и широкие плечи или, как минимум, способность к их развитию. На этом основании он сделал более обширное заключение относительно всего мира природы.
Несложно понять, почему Ламарк размышлял подобным образом. Все мы знакомы с людьми, которые пошли по стопам своей матери или отца. Если ваш отец – кузнец, вы с детства будете знать о работе с металлом куда больше, чем любой среднестатистический человек. Достигнув совершеннолетия и встав перед выбором профессии, логично предположить, что вы будете иметь преимущество над другими потенциальными кузнецами. Такой вывод подкрепил умозаключения Ламарка. На сегодняшний день в Главной лиге бейсбола есть очень много успешных игроков, отцы которых в свою очередь тоже были отличными игроками лиги. Возможно, это как-то связано с постоянным присутствием бейсбольной культуры в быту и детальным знанием правил в дополнение к наследованию телосложения, подходящего для игры; все эти факторы в совокупности могут привести к тому, что сын пойдет по стопам отца. Можно предположить, что чем больше вы что-то делаете – машете битой или долбите молотком по наковальне, – тем больше вы в этом преуспеете. Вместе с тем можно сделать вывод, что дети кузнецов, бочаров или метателей шаров будут, как правило, наследовать способности родителей. Если это справедливо в отношении людей, то в отношении животных это тоже должно работать, не так ли?
Стремясь связать причину и следствие, Ламарк сделал предположение, что эта возможная способность изменять или модифицировать черты, переданные потомству, сформировалась под воздействием
Предположение Ламарка помогало заглянуть в механизм того, каким образом вид мог изменяться. Ученый пытался понять конкретные средства, с помощью которых организм усложнялся и становился более специфичным и эффективным по мере размножения. Для меня знаковым примером является жираф (
Теперь мы знаем, что шея жирафа, как и все его физические атрибуты, контролируется генами, а живые организмы в природе изменять свои гены не могут. Любые организмы – актинии, светлячки, гигантские кальмары, миниатюрные пудели и люди – вынуждены играть теми картами (генами), которые им раздали. Дарвин смог понять то, что Ламарк упустил, а именно – усложнение организма происходит очень медленно, через многие поколения, а не быстро, в пределах одной особи. С учетом вышесказанного следует отметить, что исследователи совсем недавно обнаружили весьма интригующий поворот в науке. При особых условиях и до определенного момента наследование
Не слишком отдаленное будущее сулит возможность другого пути изменения генов. Ученые работают над генной терапией – способностью менять ДНК для устранения или предотвращения заболеваний, корректировки или улучшения генов. Когда-нибудь ученые смогут производить изменения так называемой зародышевой линии, что в свою очередь приведет к появлению у ваших детей новой ДНК. Что это – кошмар или мечта? Бред или спасение? Возможность генетических модификаций немыслима без научно грамотной общественности. Пожалуйста, следите за новостями и голосуйте!
Итак, вернемся к нашим жирафам в их естественной среде обитания. Я не раз бывал в Африке и наблюдал за жирафами в природе – так вот могу сказать, что не нужно быть слишком наблюдательным, чтобы заметить, что жирафы едят листья с ветвей, находящихся довольно высоко от земли. Они используют свои шеи, чтобы достать листья, до которых другим животным добраться намного сложнее. Если бы вы были кошкой, вы могли бы забраться по тем ветвям и начать свою трапезу. Хотя это было бы гораздо сложней. И кстати кошки, как правило, питаются другими животными, а не сочными листьями акации. Жирафы обладают другой весьма примечательной особенностью, о которой я даже не знал, пока мне на нее не указали. У этих животных очень жесткие язык и губы. Они могут ухватиться ртом за толстую ветку акации и просто проехаться губами по всей длине, по пути собирая все растущие на ней листья. Но дело-то вот в чем: африканские акациевые деревья имеют крупные и острые шипы. Мы даже руками не сможем схватиться за эти ветви, не говоря уже о языке – такое даже представить страшно! А вот жирафы смогут.
Рассуждая подобно Ламарку, можно предположить, что жирафы, которых мы видим сегодня, получили свои длинные шеи в результате растягивания соответствующих мышц. Можно подумать, что просто вытягивая шею в поисках еды, жирафы естественным образом делали их длиннее – и это передавалось и их потомству. Но не тут-то было. Правильный ответ на этот вопрос нашел Дарвин: предки наших современных жирафов, шеи которых были длиннее, чем у их современников, могли добираться до чуть более высоких ветвей акаций по сравнению с другими членами жирафового стада. Жирафы с более длинной шеей были успешнее – пусть даже чуточку успешнее – в получении необходимого пропитания. А значит, они оказались успешнее и в вопросе потомства.
Эволюционное давление, в данном случае обусловленное более длинной шеей, вероятно, стало более заметным в условиях, когда запасы продовольствия оскудевали. Представьте себе засуху в саванне – африканский пейзаж, который для европейца или американца будет выглядеть как нечто среднее между лесом и степью. В период засухи листья на деревьях становятся более мелкими и менее сочными по сравнению с периодом дождей. В этой ситуации все животные, которые питаются листьями акации, начинают объедать листья с нижних веток деревьев. И только жирафы, которым повезло с чуть более длинной шеей, могут продолжать питаться листьями с высоких веток, до которых другие, не такие рослые животные их окружения, достать не могут. Поэтому, когда скудный запас листьев с нижних веток подходит к концу, низкие животные начинают голодать, в то время как высокие члены стада получают большее количество пищи вместе с возможностью иметь более здоровое потомство.
Теперь представьте, что такая засуха случается каждый год на протяжении, скажем, десяти лет. Климатические явления Африки, как и Северной Америки, зависят от действия феномена Эль-Ниньо[4] в западной части Тихого океана. Такие явления могут длиться в течение многих лет. На протяжении нескольких сезонов стадо (популяция) жирафов будет испытывать проблемы с пропитанием. В этом случае выжить смогут только высокие особи. Давление отбора станет максимально высоким. Здесь высоким животным не нужно будет стараться быть лучшими, чтобы выжить, – они просто будут единственными, кто выживет в условиях засухи. Более низкие члены стада вымрут всего за несколько лет. И гены их тоже исчезнут.
Эта идея в упрощенном виде показывает, как изменения в окружающей среде удивительно быстро могут произвести отбор подходящих генов. Вы не можете растянуть себе шею, чтобы потом передать эту особенность своим детям. У вас должны быть гены длинной шеи (или более длинной шеи), чтобы они могли отразиться в вашем потомстве. Бедный Ламарк, каким бы умным он ни был, так и не смог понять, как на самом деле работает этот процесс. И тем не менее сегодня мы не можем не отдать должное Ламарку хотя бы за его интерес к этой проблеме, за его размышления на эту тему.
Если уж мы говорим о жирафах, то нам следует отметить еще один замечательный и важный момент, имеющий большое значение для эволюции и выживания «пригодных» особей. Это прискорбное языковое совпадение, что «выживание наиболее приспособленных» звучит так хорошо, поскольку в задачи произвольного естественного варьирования не входит создание идеально или лучше приспособленных особей. Эволюцией движет идея «приспособления к лучшему» или «к достаточно хорошему».
Если взглянуть на анатомическое строение жирафа, можно заметить множество весьма интересных особенностей. Во-первых, несмотря на то что у жирафа очень длинная шея, позвонков у него всего семь, как у вас или у меня. По сути, его шея ничем не отличается от нашей. Это говорит о нашей общей родословной. Когда-то давным-давно на Земле обитали позвоночные (то есть имеющие позвоночник) млекопитающие, которые стали предками как для жирафов, так и для нас с вами. Семь позвонков – не так уж много для такой длинной шеи, как у жирафа. Малое количество позвонков компенсируется их размером, и в результате большие кости значительно ограничивают гибкость самого животного. Но эволюция заставляет всех нас жить с тем, что мы имеем.
И в результате нерв, связывающий ваш мозг с гортанью – возвратный гортанный нерв, – идет от мозга вниз, проходит вдоль самой гортани, словно тротуар вдоль автострады, спускается к сердцу, огибает аорту, а затем возвращается обратно в шею, где наконец соединяется с гортанью. Да, он действительно идет именно так. Такой же нерв есть и у рыбы, но у нее, в связи с отсутствием шеи, он проходит совсем коротким маршрутом. С течением эволюции шеи некоторых животных становились длиннее. Жабры видоизменялись так, что могли получать кислород из атмосферы, а не из воды. При этом нерв сохранил свое положение и свой маршрут – вниз от мозга, вокруг сердечной артерии и обратно к гортани. И это еще одно следствие эволюции: каждое последующее поколение является прямой модификацией того, что было прежде.
У жирафа вообще кошмар: нерв идет от мозга вниз, спускаясь в грудную клетку, такую же, как и у нас с вами, огибает сердце животного и возвращается к его гортани. Можете себе представить длину такого маршрута? По прямой он составляет не более пяти сантиметров! Но раз уж и мы, и жирафы происходим от одного предка с определенным строением нервных соединений, то в конечном счете мы получаем систему, которая на первый взгляд для нашего организма выглядит довольно странно. Хотя, если рассуждать логически, ничего странного в этом нет.
Как и с шеей жирафа, механизм естественного отбора должен работать и в отношении его языка и губ. Язык каждого поколения протожирафа – предка современного жирафа – становился все более жестким. Жесткий язык позволял протожирафу добывать больше листьев с высоких ветвей акаций. В результате появилось поколение жирафов, которые могли питаться самыми верхними и колючими листьями акации.
Чтобы как следует разобраться в этом механизме, попробуйте провести небольшой мысленный эксперимент. Представьте себе велосипед. А теперь представьте двухколесную тележку типа той, с которой покупатели иногда ходят на рынок или в магазин. Вообразите, что эта тележка должна превратиться в велосипед, изменяясь в соответствии с эволюционными принципами, – как будут выглядеть эти изменения? Сначала каркас тележки придется растянуть, придав ему форму параллелограмма или чего-то подобного: колеса при этом должны располагаться друг перед другом, а не параллельно. К тому же колеса нужно увеличить, а шины наполнить воздухом. Возможно, придется как-то изменить ось, чтобы добавить цепь. Вероятно, верхняя жердь ручки должна каким-то образом превратиться в перекладину велосипедной рамы. И вообще, весь каркас тележки должен стать толще, превратившись в велосипедную раму, поскольку ему придется выдерживать вес человека и неравномерную нагрузку, когда тот будет скакать на велосипеде по неровной дороге.
В этой работе необходимо соблюдать важное эволюционное требование: на каждом этапе, после каждого изменения, которое вы вносите, тележка должна оставаться функциональной. Оно должна оставаться на ходу. Она должна годиться для использования в магазине. В противном случае тележка сойдет с дистанции. Если в какой-то момент она перестанет ездить или потеряет возможность управления ей и если не найдётся никакого практического способа удержать ее в равновесии, вам придется отказаться от нее. Вы просто выбросите ее на обочину, где ей не останется ничего иного, как ржаветь в дорожной пыли. А вы будете вынуждены вернуться к одной из предыдущих версий и попробовать все снова. Конечно, вам придется сохранять большую часть оригинального дизайна и вносить изменения посредством приращения. Именно так все и происходит в природе – в ней нет неторопливого конструктора, который сможет разобрать и заново собрать механизм, если он не работает. Вместо этого каждая версия должна быть «пригодной». Каждое поколение стремится выжить и тем самым сохранить свой вид или тип организма в нашем мире.
Вот почему шея жирафа так похожа на нашу шею, на шеи собак и лошадей. Если приглядеться, наша шея похожа и на рыбью. Все мы – потомки общего предка, жившего на Земле в древние-предревние времена. Подобная структура шеи наверняка не устроила бы человека-конструктора или человека-инженера, если бы он заново создавал этот мир. Но как только принять идею, что эволюция работает не так, как работал бы человек, все немедленно встает на свои места.
Эволюция проявляется в тот момент, когда каждое новое поколение взаимодействует с окружающей средой и размножается. По крайней мере, в этом Ламарк оказался прав. Те созданные природой варианты, что выживают, чтобы размножаться, передают свои гены в будущее. Те, что размножаются не так удачно, исчезают; вместе с ними исчезают и их гены. Это выживание в стиле «не отступай или проиграешь».
8. Мой выпускной и половой отбор
Будучи типичным ботаном, я и не предполагал, что пойду на школьный выпускной. И все-таки я туда отправился. Наверное, решиться на это мне помогла умопомрачительная длина ног моей одноклассницы Литы. Конечно, мы не виноваты, что так зациклены на сексе. Это всего лишь наследие наших предков. А еще это очередной распространенный эволюционный признак. Это то, от чего мы не можем освободиться.
В связи с этим мне вспоминается день на пляже в Дэлауэйр, когда я увидел, как загорала кузина моей матери Моник. В то время мне было около семи лет. Моя бабушка родом из Франции, так что двоюродная тетя тоже была француженкой – в ней чувствовался определенный европейский стиль. Было и еще кое-что: Моник тогда было чуть за двадцать, и она носила бикини (я бы с удовольствием проиллюстрировал этот сюжет, но, боюсь, недостаточно опытен в подобных зарисовках). Помню, что взрослые уставились на меня, потому что я уставился на нее. Даже сейчас я вспоминаю, что и сам не понимал тогда – чего я на нее таращусь? Конечно, в тот момент она и сама была еще сущим ребенком. Но в тот момент я определенно не чувствовал того, что ощущал в подобных ситуациях, будучи подростком. Я просто тупо таращился. И это я принимаю за неопровержимое доказательство того, что наш мозг запрограммирован на поддержание или осуществление полового отбора даже без нашего осознания.
После естественного отбора половой отбор является второй фундаментальной идеей в теории эволюции Дарвина. Половой отбор – это процесс, посредством которого организмы одного вида выбирают гены, которые они хотят передать своим последующим поколениям. Это то, чем дни и ночи напролет так активно занимается множество особей на планете.
В широком смысле естественный отбор – это взаимодействие между организмами и окружающей средой. Теперь, спустя столетие после Дарвина, мы могли бы описать этот процесс как взаимодействие между организмами и их экосистемами. Чуть лучше приспособленные организмы вытесняют чуть менее приспособленные. Это происходит тогда, когда случайные процессы производят гены, которым удается отлично вписаться в окружающую среду и экосистему, существующую на тот момент времени. Это было самым крупным озарением Дарвина и до сих пор является краеугольным камнем в современном понимании того, что движет эволюционными изменениями.
Но, наряду с взаимодействием между особями и экосистемами, существует еще одно взаимодействие – между особями и другими особями в пределах вида. Они конкурируют друг с другом ради получения энергии и возможностей, которые позволяют им размножаться. Для растений основными ресурсами являются солнечный свет и питательные вещества в почве. Для маленькой рыбы таким ресурсом может быть зоопланктон или мелкие морские животные. Для крупной – это маленькая рыбка. Для вас и для меня – это еда и вода. Но с эволюционной точки зрения никакое количество солнечного света, удобрений, питательной пищи или уютных одеял никогда не будет достаточным. Организмы должны передавать свои гены, чтобы иметь наследников, – так их гены будут сохраняться в генофонде. Ради этого растения и животные пойдут на все.
В Библии есть знаменитый пассаж, посвященный полевым лилиям. В Евангелии от Матфея говорится о том, что эти прекрасные цветы сами «ни трудятся, ни прядут», а красивы, хоть и недолговечны. Так и последователям Христа не следует беспокоиться о вещах насущных, в частности, о своих одеждах, доверяя этот вопрос своему Создателю.
Каким бы прекрасным ни был этот отрывок из Библии, в нем упущен один важный с точки зрения природы и эволюции момент – половой отбор. На самом деле лилии, как и любой другой организм с половой принадлежностью, изо всех сил работают над вопросом спаривания. Вы только представьте себе, сколько энергии растение вкладывает в создание цветка. В принципе, листья и хвоя нужны зеленым растениям для того, чтобы собирать солнечный свет. А все остальные устройства, такие как стебли, стволы или ножки, так или иначе служат для поддержки этих листьев или хвои. Так что же еще нужно делать растению, кроме того, чтобы впитывать свет? Ответ прост: создавать новые растения, что, в свою очередь, не так уж просто.
Ради размножения растения пойдут на все. На образование цветков лилия тратит большое количество энергии. Для дуба создание тысячи желудей – настоящий подвиг. Кстати, в вопросе размножения эти деревья всерьез рассчитывают на белок, которые забывают, где они припрятали собранные желуди, и в результате рядом вырастают новые молодые дубки. Яблони и апельсиновые деревья выращивают привлекательные плоды, чтобы кто-то типа меня или вас, съев вкусную мякоть фрукта, выплюнул семечку куда-нибудь в подходящее место с влажной и удобренной почвой. Пальмы создают прочные кокосы размером с пушечное ядро, которые при необходимости могут доплывать до других островов, доставляя и туда свое семя. Только представьте, сколько энергии сэкономили бы лилия или кукуруза, если бы им не пришлось заниматься вопросом всех этих семечек и косточек.
И еще кое-что. Организмы не просто выращивают жизнеспособные семена. Организмы выращивают целые структуры – цветы, пестики, тычинки, яйца и пыльцу, – чтобы заложить в семена смесь генов, прежде чем они отправятся в свой путь. И все это напрямую связано с половым вопросом.
Древесные стебли розового куста служат каркасом растения. На стеблях имеются шипы, которые не позволяют животным лазить по кусту или устраивать в нем свои гнезда. Создание таких стеблей требует определенной энергии. Но только представьте себе ресурсы и энергию, которые розовые растения затрачивают на создание своих сложных цветков и плодов с семенами. Привлекательные цветы нужны им не для того, чтобы уберечься от микробов или выстоять в схватке с холодной и суровой зимой; они нужны им для того, чтобы смешать свои гены с генами других особей, отобранных ими по половому признаку. С помощью цветков они привлекают опылителей – пчел или птиц, – которые задерживаются у растения, чтобы набрать немного нектара, а затем, улетая, переносят вместе с собой пыльцу.
Апельсины такие сладкие и яркие, а овечья шерсть такая мягкая и уютная, что совсем несложно представить себе наших предков, верящих в то, что все вокруг создано лишь для них. Но это совсем не так. Экосистемы появляются, сохраняясь на протяжении огромного количества времени. Мы же приходим всего на несколько десятилетий. Наши предки, по крайней мере, те, кто имел отношение к созданию того пассажа из Библии, просто не понимали, что все кажется таким ладным и гармоничным только потому, что в течение эпох развитие шло от простого к сложному. А половое размножение способствовало тому, что все это стало происходить значительно быстрее или даже чуть более эффективно, чем это могло быть или когда-то было.
Появившись, по крайней мере, 1,2 млрд лет назад, половое размножение распространилось среди живых существ: я имею в виду, оно стало повсеместным. Мы можем только предполагать, как оно появилось. Под микроскопом легко можно различить, как бактерии обмениваются друг с другом генной информацией через крошечные отростки, напоминающие микроскопическую трубочку или струну. Эти отростки называются «фимбрии», или «пили» (pilus), от латинского «волос». Несложно представить, как бактерии передают по этим трубочкам крошечные частицы генов. Теперь вообразите, как одна бактерия с большой скоростью переправляет другой малюсенькие фрагменты генов, в то время как вторая отправляет ей более крупные, а значит, более тяжелые частицы с меньшей скоростью. Кажется, будто бактерии делятся друг с другом своими частицами, но на самом деле они взаимодействуют как донор и реципиент. Представьте: первая бактерия через свою фимбрию посылает второй несколько генетических молекул, а через несколько минут бактерия-реципиент разворачивает эти молекулы и посылает другую, уже обработанную генетическую информацию своему донору через свою (уже другую) фимбрию.
Видимо, такой обмен генами, при котором одна бактерия отправляла множество мелких бит информации в обмен на один более тяжелый и крупный бит от другой бактерии, появился в первобытные времена. Судя по всему, такая практика давала преимущество микробам, которые разбились на две группы – доноров и реципиентов. Представители обеих групп были более успешными в сравнении со своими сородичами, которые продолжали практику гермафродитизма, где оба организма находились по одну сторону генетического обмена, заключающегося в пересылке цепочек генетического кода большой или средней длины. По-видимому, специализация способствовала увеличению эффективности. Продолжая в том же духе, эти примитивные обитатели Земли придумали половое размножение. Оглянитесь вокруг, и вы увидите, что этот обмен мелких фрагментов генетического кода на один крупный элемент работает более чем успешно (эта его успешность не настолько очевидна, но об этом позже). Половое размножение дало живым существам преимущество. Иначе ни его, ни нас с вами здесь бы не было.
Разобравшись в вопросе пола, понять механизм полового отбора несложно. Он позволяет особям выбирать партнеров в пределах своего вида, а самим организмам дает возможность конкурировать в естественной среде или открытой экосистеме. Половой отбор также можно рассматривать как еще один фильтр, предшествующий естественному отбору: прежде чем потомство появляется на свет, чтобы убедиться в своей «пригодности» и способности произвести свое собственное потомство и таким образом продвинуть свои гены вперед, в будущее, его родители должны выбрать друг друга. Если они этого не сделают, потомства не будет.
Скорость полового отбора способствует не только поразительному разнообразию, которое мы наблюдаем в природе, но и усложнению организмов. Потомство, скрывающее в себе новые комбинации генов, которые предлагают преимущество их обладателям над сородичами в вопросе эффективного использования ресурсов экосистемы, определенно ожидает успех. Если они будут потреблять окружающие ресурсы, такие как питательные вещества и воду, быстрее или эффективнее, по сравнению с соседями, логично, что их генетические инновации постепенно будут становиться все более сложными, поскольку они смогут поддерживать все более сложные гены.
Так же, как и я, вы, вероятно, зададитесь вопросом: а почему полов только два? Если с точки зрения эволюционного разнообразия, борьбы с паразитами, усложнения вида, конкуренции два пола лучше, чем один, то почему их не может быть три или четыре? Ведь тогда скорость генетических инноваций у всех живых организмов просто зашкаливала бы. На первый взгляд это кажется разумным – по крайней мере, для меня. Но мы должны помнить о том, что с помощью естественного отбора в целом и полового отбора в частности эволюция может позволить организму усложняться, отталкиваясь лишь от конкретного его состояния на момент размножения. Вероятность одновременного взаимодействия нескольких особей из разных поколений, возможно, слишком мала либо предлагает не слишком большие преимущества по сравнению с более быстрой схемой «один на один», и поэтому у нас только два пола. Следующее поколение организма может производить инновации только на основе того уровня сложности, которым обладали его предки. И речь идет не о выживании абсолютно приспособленных поколений «многородительной» схемы, если такую можно себе представить. Речь о выживании «пригодных».
Хотя большинство из нас, землян, чаще всего имеет дело с двумя полами, в мире грибов все обстоит несколько иначе. Конечно, у них происходит одновременное взаимодействие двух особей. Но также у них есть то, что в настоящее время называется типами спаривания. Они могут быть сексуально совместимы со многими организмами, обладающими различными типами спаривания. В этом смысле такой организм, как пластинчатый гриб, имеет 28 тысяч различных полов, то есть 28 тысяч типов спаривания. Для нас, двуполых существ, это удивительно. В целом, кроме грибов с их необычным способом совместного использования генов, другие существа, подобные нам, имеют дело только с двумя полами – мужским и женским.
Несомненно, в вашей жизни не раз были моменты, когда вам очень хотелось создать копии того, что вы сделали сами. Это могли быть штакетины забора, рукописные приглашения на день рождения или навигационные системы лазерного гироскопа для небольших самолетов. Приступая к очередной задаче, вы, вероятно, планируете позже продублировать свой результат. Сделать из одного два. То же самое справедливо и для природы. Предположим, молекулы использовали химическую энергию окружающей среды, чтобы сделать копии самих себя. Они сделали копию, и это всего лишь одна копия. Затем эта копия может сделать еще одну копию и т. д. Мы говорим сейчас о молекулярном уровне. Итак, модель, возникшая миллиарды лет назад – да-да, не миллионы, а миллиарды, – это молекула, которая делится пополам.
Бактерии, генный обмен которых, вероятно, привел к появлению полов, могли делиться своими генами только с одним партнером в конкретный момент времени. Среди них мы не встречали бактерий, которые делились бы генами с несколькими партнерами одновременно. И сегодня мы видим только два пола.
Природа в результате пришла к формированию молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, ДНК. Итак, простое деление стало благоприятной и неотъемлемой частью процесса. А с ним и двоичная комбинация. Это то, что происходит в природных системах без нашего участия. То же самое работает и в отношении человеческих систем. В матчах чемпионата мира по футболу одновременно участвуют две команды. В любом спортивном турнире происходит то же самое. Трудно представить, что такая система может работать иначе. Если на поле окажутся три команды, какое-то время они смогут играть. Но довольно скоро одна команда объединится с другой, и конкуренция превратится в противостояние «один на один».
Конечно, в покере или на скачках у нас может быть больше участников. Но раз уж вся эта «половая» история началась с пары, отменить работу такого механизма будет нелегко. Другими словами, раз уж молекулы начали размножаться путем деления, третьей молекуле или команде конкурировать с двоичной системой было бы нелегко. Не исключено, что на планете, находящейся на орбите какой-нибудь другой звезды – к примеру, на спутнике Юпитера Европе, – существует экосистема с трехполой системой. Айзек Азимов изящно исследовал такую концепцию в своем романе «Сами боги». Хотя двоичное устройство, пожалуй, является результатом самостоятельной работы природы по классификации.
Возвращаясь к двум командам – сколько книг и опер, игр и новостных обзоров было посвящено битве полов. Если бы не эволюция, периодические, а порой даже постоянные сложности с гармонией в отношениях мужчины и женщины до сих пор оставались бы загадкой.
Мы все должны выбирать себе партнера. Те из нас, кто не выберет, не отправит свои гены в будущее. Женщина, по-видимому, вынуждена выбирать себе такого партнера, который сможет обеспечивать ее саму и ее потомство. По крайней мере, такое поведение или мотивация будет соответствовать принципам полового отбора. Человек-мужчина выбирает себе пару, которая, по его расчетам, подойдет для дальнейшего продвижения его генов. Женщина вынуждена делать свои гены более привлекательными, как говорится, «набивая себе цену». Но на самом деле… все хорошо в меру.
Оглядитесь вокруг. Огромная часть того, что происходит в нашем обществе, мотивирована процессом полового отбора. И столько разных незначительных, а порой и весьма значительных деталей влияет на этот процесс: тушь для ресниц. Дорогие часы. Роскошные туфли. Спортивные автомобили, духи, юбки, галстуки, джинсы, сапоги и т. д. Теперь сравним нас с кем-нибудь еще. Под «кем-нибудь еще» я имею в виду собак или кошек, львов или тигров, медведей… или кальмаров и китов. Все животные и все растения вокруг имеют сезоны для спаривания. Мы, люди, судя по всему, – нет. Наши дети появляются на свет круглый год, в любой сезон, в любое время. Почему? Почему у нашего вида такая бешеная половая активность?
Одной из основных версий является предположение о том, что это артефакт. Это результат «пригодности», сформировавшейся в процессе эволюции. Возможно, битва полов настолько очевидна потому, что у всех нас оказался слишком большой мозг (по сравнению с другими животными – и, конечно, моим бывшим начальником). Этот мозг позволяет нам осознать наше место в системе вещей, что каким-то образом приводит к появлению сомнений, проявлению альтруистических порывов, преданности и способности ошибаться. Чтобы не дать нам забыть о размножении, наши сексуальные процессы отбора включены 24 часа 7 дней в неделю. Что бы это ни значило, это работает. И тем не менее, несмотря на наши страдания, разбитые сердца, измены, интриги, семейные проблемы и другие отвлекающие факторы, человеческий вид воспроизводится с огромной скоростью. За десять тысяч лет численность людей на Земле разрослась от нескольких миллионов до более чем семи миллиардов. По-видимому, половой отбор просто выкрутил наш тумблер размножения до отказа.
И оттого я, жертва эволюции, все-таки умудрился пойти на бал. Признаюсь, что это было меркантильно. Моя партнерша тусовалась с ребятами из старших классов, и поэтому когда подошло время выпускного вечера, все они уже были в колледже и не могли составить ей компанию. Вот я и пригласил ее, а она и согласилась. Наверное, каждый из нас просто не мог отказать себе в удовольствии. Недавно я увидел ее на встрече выпускников, и она по-прежнему была, как говорится, очень даже ничего себе. Наверное, все это хранится в белке, который отвечает за воспоминания в моем сексуально увлеченном мозгу.
9. Гипотеза Черной Королевы
В предыдущей главе я рассказал о том, когда произошло половое разделение, проследил его развитие, но, как вы, конечно, заметили, не уделил внимания вопросу «зачем?». Зачем всем нам – я имею в виду, всем организмам – иметь пол? Количество энергии, которое мы вкладываем в его обслуживание, просто сумасшедшее. Мы тратим миллиарды на помады и средства для волос. Примерно каждый третий рекламный ролик в любом масс-медиа посвящен автомобилям, обладающим сексуальной привлекательностью. Мы гладим брюки, ухаживаем за ногтями и стараемся всегда приятно пахнуть – и все это лишь для того, чтобы привлечь партнера, с которым мы сможем заняться половым размножением и создать потомство. Почему мы готовы на все ради привлечения партнера? Почему бы нам просто не расслабиться и не позволить этой жизненно важной задаче решиться самостоятельно? Почему наши губы не могут быть просто губами, а автомобили – просто автомобилями?
Неужели секс – это единственный способ размножения? Почему люди не могут просто делиться пополам – поделиться своими ДНК, костями, мышцами, мозгом и всем остальным, как это делает любая бессознательная или, наоборот, весьма уважающая себя бактерия? Отделяясь, частицы будут образовывать новые мембраны и клеточные стенки. У каждого – я имею в виду, у каждого из двух индивидуумов, получившихся от оригинала, – образуется копия ДНК родителей. Если вам трудно представить себе взрослого человека, подумайте о генетически идентичном ребенке, отпочковавшемся непосредственно от своей матери или отца. Не вижу причин, почему этот принцип не может работать в большем масштабе, но тем не менее вместо этого мы остаемся такими, какие есть, в окружении накачанных ботоксом губ, полированных ногтей, причудливых ароматов, абонементов в тренажерный зал, спортивных автомобилей и всего остального.
И это лишь поверхностные примеры из нашей человеческой жизни. Куда значительнее с планетарной точки зрения усилия миллиардов видов здесь, на Земле, использующих энергию Солнца и почвы, чтобы создать лепестки цветов, пестики и тычинки, соорудить биолюминесцентные отростки, вырастить на ветках сочные плоды, которые какой-нибудь тип вроде меня сможет легко сорвать, взять с собой куда-нибудь, съесть и выплюнуть семечки там, где они могли бы найти благодатную почву для своего потомства. К чему такие сложности?
Лосось плавает себе и плавает. Он проводит большую часть своей жизни, поедая других рыб, а его цель – найти партнершу, с которой он сможет проплыть вверх по течению, устроиться на галечном ложе, оплодотворить ее своей молочной спермой и затем погибнуть. К чему такие сложности? И вот знаете, совсем не смешно, но оплодотворение у слонов – настоящее физическое испытание. А беременная слониха – это вообще кошмар, она же становится просто огромной! Так к чему такие сложности?
Позвольте мне заявить, что на момент написания моей книги никто наверняка не знает, почему такие организмы, как вы, я, броненосцы и деревья, имеют пол и половое размножение. Если говорить в общем, то в результате полового размножения появляется потомство с новым наборов генов, который по сути отличается от генного набора родителей. Это предлагает больше возможностей для инноваций, способных привести к более успешному последующему поколению. Каждый новый набор генов позволяет отсеивать генетические ошибки.
И тем не менее у нас есть замечательная теория полезности полового размножения, теория, которая помещает его в общую картину теории эволюции. Это теория выживания наиболее приспособленных, выживания тех, кто лучше всего приспособлен для этого мира, в частности для конкретной экосистемы. Это конкуренция. И основной конкурент одного вида редко является проблемой для других видов: люди не сильно беспокоятся по поводу соседства со львами, тиграми и медведями. Зато нашими заклятыми врагами являются микробы и паразиты. Это то, что может нас убить или лишить нас возможности производить потомство или заботиться о нем.
Мы не единственные организмы, обеспокоенные вопросом вирусов и паразитов. Всего лишь облизнув свои губы, вы можете собрать языком около миллиона вирусов, которые определенным образом атакуют бактерии. Издавна они называются бактериофагами, или, для краткости, просто фагами. (От греч.
Отличительной чертой фагов является их специфичность. То есть конкретный фаг атакует только определенный тип бактерии. Фаг определяет тип белка конкретной бактерии, а затем прилипает к нему. Основой защиты бактерии против фага может стать какое-либо изменение или перестройка структуры белка на его наружной мембране. Люди не могут изменять себя подобным образом. Вместо этого их потомки могут модифицироваться при копировании ДНК. Случайные изменения могут оказаться полезными или бесполезными в противостоянии фагам. Обратите внимание, мы говорим о бактериях. Они могут и не изменяться от поколения к поколению. Но зато они размножаются как сумасшедшие, численность большинства видов удваивается в течение всего лишь нескольких часов – таким образом бактерии производят почти бесчисленное количество потомков. Среди них многие получат новые конфигурации неидеально скопированных генов, и некоторые из них смогут противостоять фагам, которые еще недавно могли убить их предков, или просто стать для них незаметными.
Именно это быстрое размножение бактерий, вирусов и других не слишком сложных паразитов может причинить большие неприятности нашему организму. Где-то в глубинах нашего тела микробы могут начать размножение и обнаружить идеальные гены с белковыми структурами, которые отлично подходят для нашего заражения. Тем временем крупные организмы, такие как вы, я и секвойи, не могут размножаться в течение нескольких часов. У нас этот процесс занимает долгие месяцы, а для повторного размножения – даже годы. Таким образом, чтобы оставаться на плаву, мы, а точнее наши предки, были вынуждены придумать другую схему, способную защитить нас от фагов, которые только и ждут, как бы завладеть нашим клеточным метаболизмом и настроить его против нас. И нашим далеким предкам действительно это удалось; в противном случае ни вас, ни меня тут бы не было.
Поделиться книгой: