Река, выходящая из Эдема: Жизнь с точки зрения дарвиниста

У каждой родившейся на свет особи имеются ровно одна мать и один отец. Следовательно, измеряемый количеством дальних потомков общий репродуктивный успех всех живущих самцов должен быть в точности равен общему репродуктивному успеху всех живущих самок. Речь здесь идет не о любых самце и самке, ибо очевидно, что одни индивидуумы добиваются большего успеха, нежели другие, и это существенный момент. Сравниваются только общая совокупность самцов с общей совокупностью самок. Весь их вклад в потомство будет разделен, хоть и не поровну, между конкретными самцами и самками. Репродуктивный пирог, поделенный между всеми самцами, не больше и не меньше аналогичного пирога, доставшегося всем самкам. Таким образом, если, скажем, самцов в популяции больше, чем самок, то в среднем на одного самца приходится меньший кусок пирога, чем на одну самку. Отсюда следует, что средний репродуктивный успех (то есть ожидаемое количество потомков) самца, будучи оцениваем относительно среднего репродуктивного успеха самки, определяется исключительно соотношением полов. Репродуктивный успех среднестатистического представителя более малочисленного пола выше, чем у среднестатистического представителя того пола, что пребывает в большинстве. Только при равном соотношении полов, когда ни один из них не уступает другому в численности, репродуктивный успех самцов и самок одинаков. Этот замечательно простой вывод является результатом чистейшей диванной логики. Он не нуждается в подтверждении какими бы то ни было эмпирическими данными, за исключением того основополагающего факта, что у каждого родившегося детеныша один отец и одна мать.

Обычно пол определяется при зачатии, поэтому можно считать, что индивидууму его (или ее — в кои-то веки эта оговорка не просто ритуал, а необходимость) пол неподвластен. Будем, как и Фишер, исходить из того, что родитель способен влиять на пол своего потомства. Разумеется, под «влиянием» мы не имеем в виду осознанно или преднамеренно оказываемое воздействие. Однако мать может быть генетически предрасположена к тому, чтобы химический состав ее вагинальной жидкости был чуть менее благоприятным для сперматозоидов, дающих начало сыновьям, чем для тех, от которых получаются дочери. А отец — к тому, чтобы производить больше сперматозоидов для зачатия дочерей, а не сыновей. Какова бы ни была практическая сторона вопроса, представьте себе, что вы родитель, пытающийся решить, кого он больше хочет: сына или дочь. Повторюсь: речь идет не об осознанных решениях, а об отборе, действующем на многие поколения генов, влияние которых на особь сказывается на том, какого пола окажется ее потомство.

Если бы вы старались максимизировать число своих внуков, кого бы вам следовало произвести — сына или дочь? Мы уже видели, что детеныши должны быть того пола, какой в популяции малочисленнее. Тогда они смогут рассчитывать на относительно большее участие в размножении, а вы — на относительно большее количество внуков. Если же ни один пол не является более редким — другими словами, если соотношение полов уже 50:50, — предпочтение в пользу потомков какого-либо пола не принесет вам выгоды. Сын у вас родится или дочь — значения не имеет. Таким образом, если воспользоваться термином, который ввел в обиход великий британский эволюционист Джон Мэйнард Смит, соотношение полов 50:50 можно назвать эволюционно стабильным. Предвзятость вашего выбора окупается, только когда это соотношение отлично от 50:50. Вряд ли нужно спрашивать, зачем организмам максимизировать число своих внуков и более далеких потомков. Гены, заставляющие индивидуумов плодиться с наибольшей эффективностью, — это именно те гены, существования которых следует ожидать. Все окружающие нас животные унаследовали свои гены от тех, кому удалось стать предками.

Есть соблазн сформулировать теорию Фишера в виде утверждения, что 50:50 — оптимальное соотношение полов, но, строго говоря, это неверно. Оптимальный пол детеныша либо мужской, если самцов меньшинство, либо женский, если в меньшинстве самки. Если ни один пол не малочисленнее другого, то оптимум отсутствует: правильно устроенному родителю должно быть абсолютно все равно, сын у него родится или дочь. Равное соотношение полов называют эволюционно стабильным, поскольку естественный отбор не благоприятствует никакому отклонению от него, а если какое-либо отклонение возникает, он благоприятствует восстановлению равновесия.

Кроме того, Фишеру удалось понять, что в соотношении 50:50 поддерживается не точное поголовье самцов и самок, а то, что он назвал «родительским вкладом» в сыновей и дочерей. Родительский вклад включает в себя всю с трудом добытую пищу, отправленную детенышу в рот, а также все время и всю энергию, потраченные на уход за ним, а не на что-нибудь еще — скажем, на уход за другим детенышем. Предположим, к примеру, что у некоего вида тюленей родители обычно тратят на сына вдвое больше времени и энергии, чем на дочь. Тюленьи самцы настолько массивнее самок, что такое предположение вполне правдоподобно (хотя, возможно, и неверно). Подумайте, что это означает. На самом деле выбор, стоящий перед родителем, оказывается не «Кого мне произвести — сына или дочь?», а «Кого мне произвести — сына или двух дочерей?». Ведь пищи и прочих благ, необходимых для выращивания одного самца, хватило бы на то, чтобы вырастить двух самок. В таком случае эволюционно стабильное соотношение полов, если мерить числом организмов, будет равно двум самкам на одного самца. Однако если мерить количеством родительского вклада (а не числом особей), то это соотношение так и останется 50:50. Фишеровская теория сводится к уравниванию родительских вкладов в самцов и самок. Что на практике зачастую оказывается равносильным уравниванию численности полов.

Как я уже говорил, даже у морских слонов размер родительского вклада в сыновей и дочерей, судя по всему, не слишком различается. Видимо, существенная разница в массе тела накапливается после того, как родительский вклад уже внесен. Так что стоящая перед родителем дилемма все та же: сын или дочь? Пусть даже общая сумма затрат на выращивание сына много больше, чем на выращивание дочери, но для теории Фишера важно только учитывать, ложатся ли эти дополнительные расходы на плечи того, кто принимает решение (то есть родителя).

Фишеровское правило об уравновешивании вкладов остается в силе и в тех случаях, когда один пол более другого подвержен смертности. Предположим, к примеру, что самцы гибнут в детстве чаще самок. Если соотношение полов при зачатии в точности 50:50, то взрослые самки должны численно превосходить самцов. Следовательно, самцы окажутся в меньшинстве, и мы могли бы наивно полагать, что естественный отбор будет благоприятствовать родителям, специализирующимся на производстве сыновей. Фишер ожидал бы того же, но только в определенной — и строго ограниченной — степени. Он не стал бы думать, будто родители начнут производить сыновей в таком избытке, чтобы полностью компенсировать неравномерную детскую смертность и привести популяцию к равному соотношению полов. Вместо этого соотношение полов, устанавливаемое при зачатии, было бы только слегка смещено в пользу самцов — ровно до той точки, где общий родительский вклад в сыновей уравнивается с общим вкладом в дочерей.

И снова самый простой способ рассуждать об этом — поставить себя на место принимающего решение родителя и задаться вопросом: «Кого мне произвести — дочь, которая, скорее всего, выживет, или сына, который может умереть во младенчестве?» Решение обзавестись внуками посредством сыновей чревато той вероятностью, что вам придется тратить больше ресурсов на выращивание дополнительных отпрысков взамен тех, кому суждено погибнуть. Можно представить дело так, будто за каждым сыном тянется шлейф из призраков умерших братьев. Они висят на нем в том смысле, что решение производить внуков по сыновней линии вовлекает родителя в дополнительные расходы, заставляя его растрачивать свой родительский вклад на тех сыновей, что умрут в детстве. Основополагающее правило Фишера по-прежнему верно. Общее количество ресурсов и энергии, инвестируемых в сыновей (в том числе в выкармливание тех из них, кто не доживет до зрелости), будет равным общему объему инвестиций в дочерей.

А что, если у самцов повышена смертность не в детстве, а когда родительский вклад в них уже внесен? В действительности так чаще всего и будет, ведь взрослые самцы постоянно дерутся и ранят друг друга. Подобное положение дел тоже приведет к избытку самок в размножающейся популяции. Следовательно, на первый взгляд может показаться, что обстоятельства складываются в пользу тех родителей, которые специализируются на сыновьях, извлекая таким образом выгоду из малочисленности самцов. Однако подумав получше, вы увидите, что это рассуждение неверно. Выбор, стоящий перед родителем, таков: «Кого мне произвести — сына, который с большой вероятностью будет убит, но, если выживет, подарит мне особенно много дополнительных внуков? Или же дочь, которая принесет среднее количество внуков, но почти наверняка?» Ожидаемое число внуков, полученных благодаря сыну, — то же самое среднее, что вы рассчитываете получить посредством дочери. И плата за выращивание сына — это все та же стоимость кормления и заботы о нем до тех пор, пока он не выйдет из-под родительской опеки. То, что вскоре его, вероятно, убьют, наших расчетов никак не меняет.

В своих умозаключениях Фишер исходил из того, что «принимающей решения стороной» является родитель. Если это кто-то другой, вычисления будут иными. Предположим, например, что особь способна влиять на то, какого она пола. Опять-таки под влиянием я не имею в виду осознанное намерение. Я постулирую наличие генов, которые переключают организм на развитие по женскому или мужскому типу, руководствуясь подсказками из окружающей среды. По нашему обыкновению, я для краткости буду рассуждать так, как если бы индивидуум обдумывал свой выбор — в данном случае выбор пола. Получи животные с системой гаремов, вроде морских слонов, возможность такого гибкого выбора, последствия были бы весьма значительными. Каждая особь стремилась бы стать самцом — обладателем гарема, но те, кому это не удавалось бы, предпочли бы быть самками, а не холостыми самцами. Соотношение полов в популяции значительно сдвинулось бы в пользу самок. К сожалению, морские слоны не способны менять свой пол, но некоторые рыбы это могут. Самцы синеголовой талассомы, крупные и яркоокрашенные, владеют гаремами из невзрачных самок. Одни самки крупнее других, в силу чего формируется иерархия. Если самец гибнет, его место тут же занимает самая крупная самка, вскоре превращающаяся в самца с яркой окраской. Этим рыбам удается быть всегда в выигрыше. Вместо того чтобы прожигать свои холостяцкие жизни, ожидая смерти доминирующего самца, обладающего гаремом, они коротают время ожидания в качестве плодовитых самок. Система регуляции соотношения полов у синеголовой талассомы одна из немногих, где «божественная функция полезности» совпадает с тем, что могло бы показаться благоразумным и экономисту-общественнику.

Итак, мы рассмотрели ситуации, когда пол особи выбирает ее родитель и когда она делает это сама. Кто еще мог бы принимать подобные решения? У общественных насекомых принятие решений о распределении ресурсов в значительной степени зависит от стерильных рабочих, приходящихся выращиваемому молодняку старшими сестрами (а в случае термитов также и братьями). Одно из наиболее хорошо изученных общественных насекомых — медоносная пчела. Имеющиеся среди читателей этой книги пчеловоды уже могли бы заметить, что, на первый взгляд, соотношение полов в улье не совпадает с предсказаниями Фишера. Сразу хочу предупредить, что рабочих не следует считать за самок. Формально говоря, они самки, но поскольку они не размножаются, то, в соответствии с теорией Фишера, численное соотношение полов — это соотношение количества трутней (самцов) и производимых ульем новых маток. В случае пчел и муравьев имеются особые теоретические причины (которые я обсуждаю в «Эгоистичном гене» и не буду снова расписывать здесь) ожидать соотношения полов 3:1 в пользу самок. Но, как известно любому пасечнику, на деле все обстоит совершенно иначе: равновесие сильно смещено в сторону самцов. Благополучный, процветающий улей производит за сезон около полудюжины новых маток и сотни, а то и тысячи, трутней.

Что же тут происходит? Как очень часто бывает в современной науке об эволюции, ответом на этот вопрос мы обязаны Уильяму Дональду Гамильтону, ныне работающему в Оксфордском университете. Его ответ крайне поучителен и подытоживает всю теорию численного соотношения полов, ведущую начало от Фишера. Ключ к загадке соотношения полов у пчел кроется в удивительном феномене роения. Во многих отношениях пчелиный улей можно уподобить единому организму. Он растет до созревания, размножается и в конце концов умирает. Рой — это то, что получается в результате размножения улья. В самый разгар лета, если дела шли благополучно, улей отделяет от себя дочернюю колонию — рой. Для улья производство таких колоний — эквивалент размножения. Если рассматривать улей как фабрику, то рой — конечный продукт производства, несущий в себе драгоценные семейные гены. В его состав входит одна матка и несколько тысяч рабочих. Все они разом покидают родительский улей и образуют плотное скопление на каком-нибудь суку или утесе. Это их временный лагерь, пока они ищут новое постоянное жилище. Через несколько дней они найдут себе пещеру или дупло (или же, что более обычно в наше время, их соберет пчеловод — возможно, прежний хозяин — и разместит в новом улье).

Главная задача процветающего улья — отпочковывание новых роев. Первый шаг в этом деле — производство новой матки. Как правило, выращивается около полудюжины маток, и только одной из них суждено остаться в живых. Первая вылупившаяся матка смертельно жалит всех оставшихся. (Судя по всему, лишние матки нужны исключительно для подстраховки.) Матки генетически ничем не отличаются от рабочих особей, но их выращивают в специальных маточных ячейках, расположенных в нижней части сот, и держат на особо питательной, «королевской» диете. В эту диету входит маточное молочко — субстанция, на счет которой писательница Барбара Картленд романтически относит свое долголетие и королевскую осанку. Рабочие пчелы выращиваются в более мелких ячейках — тех самых, где впоследствии хранится мед. Трутни — иные с генетической точки зрения. Они выходят из неоплодотворенных яиц. Стоит отметить: то, кто выйдет из отложенного яйца — трутень или самка (без различения маток и рабочих), — решает именно матка. Она спаривается лишь однажды — во время единственного брачного полета в начале своей взрослой жизни — и все оставшееся время хранит полученную сперму у себя в теле. Когда яйцо проходит по яйцеводу, она может выделить для оплодотворения небольшую порцию спермы из своего запаса, а может и не выделять. Таким образом, соотношение полов среди откладываемых яиц контролирует матка. Однако далее вся власть уже принадлежит рабочим, ведь обеспечение личинок питанием находится именно под их контролем. Например, им не составило бы труда морить голодом личинок трутней в тех случаях, когда мужских яиц отложено (с их точки зрения) слишком много. Как бы то ни было, кто именно выйдет из женского яйца — рабочая особь или матка, — решают рабочие, поскольку это зависит исключительно от условий выращивания, главным образом от режима питания.

Давайте теперь вернемся к вопросу о численном соотношении полов и посмотрим, что же за решение приходится принимать рабочим. Как мы уже видели, они, в отличие от матки, выбирают между производством не сыновей и дочерей, а братьев (трутней) и сестер (молодых маток). Однако мы по-прежнему стоим перед загадкой. Ведь реально существующее соотношение полов настолько сильно смещено в сторону самцов, что кажется лишенным всякого смысла с точки зрения фишеровских идей. Давайте-ка приглядимся к решению, принимаемому рабочими пчелами, повнимательнее. Как я уже сказал, речь идет о выборе между братьями и сестрами. Но не спешите с выводами. Решение выращивать брата означает на самом деле не что иное, как просто вырастить брата: оно обрекает улей на то, чтобы потратить столько пищи и прочих ресурсов, сколько нужно для развития одного трутня. Решение же выращивать новую матку равносильно решению создавать рой. То небольшое количество маточного молочка и прочего корма, что съедает растущая самка, — лишь малая часть ее истинной стоимости. Львиная доля стоимости новой матки — это затраты на производство тех тысяч рабочих особей, что будут потеряны ульем в результате роения.

Почти наверняка здесь-то и кроется истинное объяснение кажущегося аномальным численного перекоса в пользу трутней. Получается, мы столкнулись с крайней формой закономерности, обсуждавшейся выше. Правило Фишера гласит, что равными должны быть объемы родительских вкладов в сыновей и дочерей, а не поголовная численность самцов и самок. Вклад в новую пчеломатку подразумевает огромные затраты на покидающих улей рабочих. Это похоже на наш гипотетический пример с популяцией тюленей, где выращивание детенышей одного пола обходится вдвое дороже, чем другого, вследствие чего численность первого пола вдвое меньше. У пчел матка стоит в сотни или даже тысячи раз дороже трутня, поскольку она тянет за собой шлейф из всех дополнительных рабочих особей, необходимых для формирования роя. Поэтому матки в сотни раз малочисленнее трутней. Дополнительную пикантность этой занимательной истории придает то, что вместе с роем улей покидает не новая, а прежняя матка. Как бы то ни было, экономических выкладок это не меняет. Решение выращивать новую матку все так же влечет за собой издержки на рой, сопровождающий ее предшественницу к новому жилищу.

Дабы завершить наше обсуждение проблемы численного соотношения полов, давайте вернемся к загадке гаремов, с которой мы начали, — к тому разорительному положению вещей, когда огромное стадо холостых самцов потребляет около половины (а то и больше) всех пищевых ресурсов, не размножаясь и не принося какой-либо иной пользы. Очевидно, что экономическое благосостояние популяции в данном случае не максимизируется. Что же происходит? Попытайтесь снова поставить себя на место того, кто принимает решения, — скажем, на место матери, «выбирающей», сына или дочь ей произвести, чтобы получить как можно больше внуков. На наивный, поверхностный взгляд, выбор здесь неравный: «Кто лучше — сын, который, вероятно, будет холостяком и не оставит никакого потомства, или дочь, которая, скорее всего, окажется в гареме и обеспечит мне достаточное число внуков?» Правильный ответ на вопрос нашей будущей родительницы таков: «Однако, если у тебя родится сын, он может стать хозяином гарема и дать тебе намного больше внуков, чем самая плодовитая дочь». Давайте для простоты предположим, что все самки производят среднее количество потомков, в то время как девять самцов из десяти не размножаются вообще, а один из десяти получает неограниченный доступ к самкам. Если у вас родится дочь, вы можете рассчитывать на среднее число внуков, а если сын — внуков у вас с вероятностью 90 % не будет, зато с вероятностью 10 % их количество окажется в десять раз выше среднего. Среднее ожидаемое число внуков, которых вы получите от сыновей, равно среднему ожидаемому числу внуков, которых вы получите от дочерей. Естественный отбор и в этом случае благоприятствует соотношению полов 50:50, даже если с точки зрения экономических интересов вида это приводит к вопиющей нехватке самок. Фишеровское правило остается в силе.

Все приведенные рассуждения я представлял в виде «решений», принимаемых отдельными животными, но, повторюсь еще раз, это просто условность. В действительности же происходит следующее: «гены максимизации количества внуков» становятся все более многочисленными в генофонде. Мир наполняется генами, успешно прошедшими сквозь века. А как ген может благополучно пройти сквозь века? Только влияя на решения индивидуальных организмов таким образом, чтобы те максимизировали количество своих потомков. Теория Фишера о соотношении полов объясняет нам, как должна происходить подобная максимизация, имеющая мало общего со стремлением к экономическому благоденствию популяции или вида. Функция полезности здесь имеется, но она весьма далека от той функции полезности, какая могла бы прийти на ум человеку с экономическим образом мышления.

Расточительность гаремной экономики можно описать так: самцы, вместо того чтобы посвятить себя полезной деятельности, разбазаривают энергию и силы в бессмысленных стычках друг с другом. Это утверждение будет справедливо, даже если понимать слово «полезный» вполне себе по-дарвиновски: как «связанный с выращиванием потомства». Если бы самцы направляли энергию, растрачиваемую на соревнование друг с другом, в полезное русло, виду в целом удавалось бы вырастить больше детенышей, расходуя на это меньше усилий и еды.

Специалист по организации труда, ознакомившись с устройством жизни морских слонов, пришел бы в ужас. Тут уместно следующее сравнение. Мастерской требуется не больше десяти рабочих, так как в ней всего десять токарных станков. Вместо того чтобы попросту нанять десять человек, руководство мастерской нанимает сотню. Сто человек ежедневно заявляются на работу и получают зарплату. Весь день они проводят в драках за доступ к станкам. Кое-какие изделия на станках все же производятся, но не больше, чем могли бы сделать десять человек, — а вероятно, даже меньше, поскольку сто рабочих так заняты драками, что станки используются неэффективно. Специалисту по организации труда было бы ясно как день: 90 % сотрудников — лишние, их следует формально признать таковыми и уволить.

Самцы различных видов бессмысленно растрачивают усилия не только в физических столкновениях (опять-таки «бессмысленно» с человеческой точки зрения экономиста или организатора производства). У многих животных имеется также конкурс красоты. Это приводит нас к обсуждению еще одной, а именно эстетической, функции полезности, которую мы, люди, способны оценить, пусть даже непосредственного экономического смысла она и не несет. На первый взгляд может показаться, будто «божественная функция полезности» иногда склоняется к чему-то в духе конкурса «Мисс Вселенная» (к счастью, вышедшего из моды), только на подиуме дефилируют самцы. Особенно хорошо это видно на примере так называемых токующих птиц, к коим относятся тетерев и турухтан. Токовище — это участок, из года в год используемый самцами для выступлений перед самками. Последние приходят на токовище понаблюдать за брачными танцами многочисленных выпендривающихся самцов, чтобы затем отдать предпочтение кому-нибудь одному и спариться с ним. Зачастую самцы токующих видов обзаводятся эксцентричными украшениями, которые они выставляют напоказ, сопровождая свою демонстрацию не менее примечательными поклонами, приседаниями и странными звуками. Конечно же, «эксцентричные» — это субъективное оценочное суждение; наверное, токующий самец шалфейного тетерева с его напыщенными танцами под аккомпанемент звуков, напоминающих хлопок вытаскиваемой пробки, не выглядит эксцентрично в глазах самок его собственного вида, а это самое главное. Порой представления птичьих самок о красоте совпадают с нашими — в результате тогда получается павлин или райская птица.

Пение соловьев, хвосты фазанов, огоньки светляков и переливающиеся всеми цветами радуги чешуйки тропических рифовых рыб — все эти явления максимизируют количество красоты, но их эстетика предназначена отнюдь не для услаждения нас с вами, разве только по случайности. Если разворачивающееся на наших глазах представление и доставляет нам удовольствие, то в качестве прибавки, побочного продукта. Гены, делающие самцов привлекательными для самок, автоматически уносятся в будущее цифровой рекой. У всех перечисленных красот есть только одна имеющая смысл функция полезности — та же самая, что объясняет и соотношение полов у морского слона, и кажущуюся бесплодность соревнования между гепардами и антилопами, и кукушек со вшами, и любые органы, будь то глаз, ухо или трахея, и стерильных рабочих муравьев с их сверхплодовитыми царицами. Великая всеобщая Функция Полезности — величина, усердно максимизируемая в каждом закоулке живого мира, — это всегда выживаемость ДНК, отвечающей за тот признак, что мы пытаемся объяснить.

Павлиний наряд столь пышен и громоздок, что серьезно затруднил бы любую попытку сделать что-нибудь полезное, даже если бы жажда подобной деятельности и возникла (впрочем, обычно она павлинам не свойственна). Песни самцов птиц чреваты опасным расходом времени и энергии. Певец подвергает себя риску не только потому, что привлекает хищников, но и потому, что тратит как энергию, так и время, необходимое для пополнения ее запасов. Некий исследователь крапивниковых утверждал, будто один из самцов, за которыми он наблюдал в природе, в буквальном смысле допелся до смерти. Любая функция полезности, заботящаяся о благополучии вида в целом — да хотя бы о благополучии данной конкретной особи, — уменьшила бы продолжительность пения, интенсивность брачных танцев, число драк между самцами. Однако, поскольку подлинно максимизируемый параметр — выживаемость ДНК, ничто не может помешать распространению той ДНК, что не оказывает никакого иного благотворного эффекта, кроме наделения самцов красотой в глазах самок. Сама по себе красота — отнюдь не безоговорочное преимущество. Но ничего не поделать: если некие гены сообщают самцам какие угодно качества, оказывающиеся привлекательными для самок, эти гены, хочешь не хочешь, выживут.

Почему деревья в лесу так высоки? Да просто чтобы перерасти деревья-конкуренты. «Разумная» функция полезности потрудилась бы сделать их все невысокими. Тогда они получали бы ровно то же количество солнечного света, сэкономив на толстых стволах и массивных контрфорсах. Но будь они все низкими, естественный отбор не смог бы не благоприятствовать атипичному дереву, выросшему чуть выше остальных. Стоит лишь одному повысить расходы — и остальным придется следовать его примеру. Ничто не будет в силах остановить начавшуюся эскалацию до тех пор, пока деревья не станут абсурдно и расточительно высокими. Но абсурдно и расточительно это только с точки зрения разумного плановика-экономиста, думающего о максимальной эффективности. А стоит вам осознать истинную функцию полезности — гены максимизируют собственную выживаемость, — как все сразу же встает на свои места. Бытовых аналогий тут уйма. На коктейльной вечеринке вам приходится кричать до хрипоты. Причина в том, что и остальные орут во все горло. Если бы только гости могли прийти к соглашению разговаривать шепотом, они бы слышали друг друга так же хорошо, меньше напрягая голос и расходуя меньше энергии. Но подобные договоренности соблюдаются только при наличии строгого контроля. Кто-нибудь обязательно нарушит соглашение, эгоистично прибавив громкость, а остальные будут вынуждены, один за другим, поступить точно так же. Система придет к устойчивому равновесию, только когда каждый будет кричать настолько громко, насколько хватает физических возможностей, и эта громкость будет намного выше «разумной». Вновь и вновь ограничения, налагаемые сотрудничеством, рушатся из-за присущей им внутренней нестабильности. Наивысшим благом для наибольшего числа индивидуумов неизменно оказывается «божественная функция полезности». А она со всей очевидностью происходит от беспорядочной схватки ради эгоистических выгод.

Люди обладают весьма симпатичным свойством считать по умолчанию, что «благополучие» — это благополучие группы, под «благом» подразумевать благо для общества, для будущего процветания вида или даже экосистемы. К сожалению, «божественная функция полезности», как это следует из наблюдений за механизмами естественного отбора, противоречит подобным утопическим взглядам. Нет, бесспорно, бывают ситуации, когда гены максимизируют свое эгоистическое благоденствие, программируя бескорыстное сотрудничество, а то и самопожертвование, на уровне организмов. Однако польза для группы — это всегда следствие случайного совпадения, а не первоначальная цель. Вот в чем смысл выражения «эгоистичный ген».

Рассмотрим еще один аспект «божественной функции полезности», для начала прибегнув к аналогии. Психолог-дарвинист Николас Хамфри приводит любопытный факт о Генри Форде. Рассказывают, пишет он, будто бы Форд, этот святой покровитель эффективности производства, однажды поручил исследовать свалки автомобилей с целью выяснить, какие детали «Форда» модели T никогда не ломаются. Инспекторы вернулись с отчетами о практически любых мыслимых поломках: оси, тормоза, поршни — все выходило из строя. Но обращало на себя внимание одно важное исключение: шкворни отданных на слом машин неизменно могли бы служить еще долгие годы. Форд рассудил с беспощадной логикой, что шкворни модели T слишком хороши для выполняемой ими задачи, и распорядился в дальнейшем использовать шкворни с менее высокими характеристиками.

Вы, как и я, вероятно, имеете несколько смутное представление о том, что такое шкворни, но не в этом суть. Они то, без чего автомобиль обойтись не может, и приписываемая Форду беспощадность на самом деле совершенно логична. Альтернативным подходом было бы усовершенствовать все прочие детали машины, приведя их к шкворневым стандартам. Но тогда вместо «Форда» модели T производился бы «Роллс-Ройс», а такой задачи не ставилось. И «Роллс-Ройс», и «Форд» модели T — достойные автомобили, и производить их совсем не плохо, вот только цена у них разная. Важно ухитриться так поставить дело, чтобы вся машина производилась по спецификациям либо «Роллс-Ройса», либо «Форда» модели T. Производя некий «гибрид» — с одними деталями качеством как у первого, а с другими — как у второго, — вы оказываетесь в двойном проигрыше, ведь автомобиль будет списан в утиль, когда износятся наименее надежные его части, в то время как высококлассные компоненты не успеют выработать свою стоимость, так что деньги, затраченные на их изготовление, просто вылетят в трубу.

К живым организмам этот фордовский урок применим даже больше, чем к машинам, детали которых можно сколько угодно заменять запчастями. Многие обезьяны живут в кронах деревьев, откуда всегда есть опасность свалиться и переломать себе кости. Представьте себе, будто мы заказали исследование обезьяньих тел с целью выяснить частоту переломов, характерную для каждой из важнейших костей организма. И допустим, оказалось так, что время от времени ломаются все кости, кроме одной — малой берцовой (кость голени, как и параллельно расположенная большая берцовая), неизменно целой и невредимой у всех изученных обезьян. Генри Форд не колеблясь отдал бы указание доработать проект, заменив малую берцовую кость аналогом более низкого класса, и естественный отбор поступил бы точно так же. Мутантные особи с менее качественной малой берцовой костью — то есть мутантные особи, растущие согласно предписаниям, отводящим для этой кости меньше драгоценного кальция, — могли бы использовать сэкономленный материал, чтобы укрепить другие свои кости и достичь идеального соотношения, когда все кости ломаются с равной частотой. Или же эти мутанты могли бы использовать высвободившийся кальций, чтобы произвести больше молока и выкормить больше детенышей. Объем костной ткани, выделяемой на малую берцовую кость, мы вправе безнаказанно сокращать — как минимум до тех пор, пока та не станет ломаться столь же часто, как следующая по прочности деталь скелета. Альтернативное, «роллс-ройсовое» решение проблемы — повышение качества всех компонентов до стандартов малой берцовой кости — осуществить труднее.

В действительности расчеты будут не настолько простыми — ведь одни кости важнее других. Подозреваю, что паукообразной обезьяне проще выжить с переломом пяточной кости, чем плечевой, поэтому не стоит рассчитывать на то, что естественный отбор сделает вероятность перелома всех костей в буквальном смысле одинаковой. Тем не менее основной вывод, извлекаемый нами из этой байки про Генри Форда, несомненно, справедлив. Какая-то деталь строения животного может оказаться чересчур хороша, и тогда следует ожидать, что естественный отбор станет снижать ее качество вплоть до некой точки (но не далее), где оно придет в равновесие с качеством других составных частей организма. А точнее, естественный отбор будет способствовать выравниванию качества всех компонентов тела животного — где-то понижая планку, а где-то повышая, — пока не установится должный баланс.

Этот баланс особенно легко прочувствовать, когда речь идет о его установлении между двумя довольно далекими друг от друга аспектами жизни, например между выживанием павлина и его привлекательностью в глазах самки. Как мы знаем из дарвиновской теории, выживание — всегда только средство, а цель — распространение генов. Но это не мешает нам различать одни части тела — скажем, ноги, — имеющие отношение к выживанию особи, и другие — скажем, пенисы, — связанные с ее размножением. Или же отличать такие детали строения, как рога оленей, предназначенные для борьбы с конкурентами, от таких, как ноги и пенисы, чья важность с наличием конкурентов никак не связана. Биография многих насекомых строго разделена на совершенно непохожие друг на друга стадии. Назначение гусеницы — накопление питательных веществ и рост. Бабочка же, подобно посещаемым ею цветкам, предназначена для размножения. Она не растет, а выпиваемый нектар сжигает сразу, как авиационное топливо. В случае репродуктивного успеха она передает следующему поколению гены, необходимые для того, чтобы быть не только хорошо умеющей летать и размножаться бабочкой, но и эффективно питающейся гусеницей, через стадию которой тоже в свое время прошла. Поденки на стадии нимфы питаются и растут под водой в течение трех лет. Затем они выходят на поверхность в качестве летающих взрослых особей, чья жизнь длится всего несколько часов. Большинство из них съедается рыбами, но, если этого и не происходит, им все равно суждено вскоре погибнуть, так как они не могут питаться — у них даже нет полноценного кишечника (Генри Форд пришел бы от них в восторг). Их задача — летать, пока не найдут партнера для спаривания. После чего, передав свои гены — в том числе необходимые для того, чтобы быть нимфой и успешно питаться под водой три года, — они умирают. Поденка подобна дереву, растущему много лет, чтобы расцвести на один восхитительный день и погибнуть. Взрослая поденка — это цветок, ненадолго распускающийся в конце одной жизни и дающий начало другой.

Молодой лосось сплавляется по течению своей родной реки и основную часть жизни проводит в море, где питается и растет. Достигнув зрелости, он снова разыскивает — вероятно, по запаху — устье своей реки. В грандиозном и многократно прославленном путешествии рыба плывет против течения, перепрыгивая через пороги и стремнины, к верховьям, где появилась на свет целую жизнь назад. Там она выметывает икру, и цикл возобновляется. На этом этапе обычно имеется различие между атлантическим и тихоокеанским лососем. Атлантический лосось может после икрометания вернуться в море и, если повезет, повторить все еще раз. Тихоокеанский же, отнерестившись, гибнет спустя несколько дней от истощения.

Типичный тихоокеанский лосось напоминает поденку, только без ее анатомически четко выраженного разделения на жизненные стадии нимфы и взрослой особи. Усилия, затрачиваемые на миграцию вверх по течению, так велики, что рыбе не по средствам проделать этот путь дважды. Следовательно, естественный отбор благоприятствует таким индивидуумам, которые вкладывают все свои ресурсы до последней капли в единственную «ударную» попытку размножения. Ресурсы, что останутся после, будут бессмысленной тратой, аналогом чрезмерно качественных фордовских шкворней. Тихоокеанский лосось до тех пор эволюционировал в сторону укорачивания своей жизни после размножения, пока не свел эту стадию к нулю, вкладывая все остающиеся ресурсы в икру или в молоки. Атлантического лосося повело по другой дороге. Быть может, оттого что реки, по которым ему приходится подниматься, в целом короче и текут не по столь крутым склонам, особям, оставляющим часть ресурсов про запас для нового репродуктивного цикла, иногда удается на этом выиграть. Цена, которую они платят, состоит в невозможности вложиться в размножение без остатка. Тот или иной компромисс между долголетием и плодовитостью неизбежен, и различные виды лосося отдали предпочтение разным точкам равновесия. Характерная особенность жизненного цикла лососевых рыб заключается в его неизбежной прерывистости, связанной с изнурительной миграционной одиссеей. Не существует легкого постепенного перехода от одного репродуктивного сезона к двум. Решаясь на второй сезон, сильно понижаешь эффективность первого. Тихоокеанский лосось сделал однозначный выбор в пользу первого сезона размножения, и потому типичная особь гибнет сразу же после единственного титанического усилия, предпринимаемого ею ради нереста.

Подобным компромиссом отмечена любая жизнь, но обычно он не столь ярко выражен. Возможно, и наша с вами смерть запрограммирована примерно в том же смысле, что и у лосося, но в менее явной и резкой форме. Несомненно, некий евгенист, задавшись целью, мог бы вывести породу людей, живущих относительно долго. Для этого нужно было бы скрещивать друг с другом особей, вкладывающих больше ресурсов в собственный организм за счет потомства, — например таких, чьи кости мощно укреплены против переломов, что оставляет мало кальция для производства молока. Не так уж трудно прожить чуточку дольше, когда балуешь себя за счет следующего поколения. Наш евгенист мог бы потакать этой тенденции, выбирая соотношения выгод и потерь, ведущие в желанном направлении к увеличению продолжительности жизни. Природа же ничему подобному потакать не станет, поскольку гены, экономящие на потомках, не проникнут в будущее.

Естественная функция полезности никогда не дорожит долголетием как таковым — только ради последующего размножения. Любое животное, размножающееся — подобно нам, но в отличие от тихоокеанского лосося — более одного раза, вынуждено искать компромисс между теперешним детенышем (или пометом) и последующими. Если крольчиха вложит в первый помет всю свою энергию и ресурсы, он, вероятно, будет великолепным. Но ресурсов, чтобы перейти ко второму помету, у нее уже не останется. Гены, обусловливающие склонность сохранять кое-что про запас, будут распространяться в популяции, передаваясь через организмы крольчат из вторых и третьих выводков. Именно такие гены столь явно не сумели распространиться в популяциях тихоокеанских лососей, поскольку там пропасть между одним и двумя сезонами размножения практически непреодолима.

По мере того как мы становимся старше, наши шансы умереть в ближайший год поначалу падают, затем на какое-то время стабилизируются, после чего приступают к долгому неуклонному росту. Что происходит с нами в этот длительный период возрастающей смертности? В сущности, тот же самый процесс, что и с тихоокеанским лососем, только растянутый на многие годы, а не сжатый в скоротечную и неудержимую вакханалию смерти, следующую за вакханалией размножения. Принципы эволюции старения впервые сформулировал в начале 1950-х годов лауреат Нобелевской премии, исследователь в области медицины сэр Питер Медавар, а к доработке его изначальной идеи приложили руку такие выдающиеся дарвинисты, как Джордж Кристофер Уильямс и Уильям Дональд Гамильтон.

В общем виде их аргументация такова. Во-первых, как мы видели в первой главе, действие любого гена обычно включается в какой-то определенный момент жизни организма. Многие гены начинают работать на ранних стадиях эмбрионального развития, но некоторые — например, ген хореи Хантингтона[15], болезни, трагически оборвавшей жизнь поэта и фолк-певца Вуди Гатри, — включаются только в зрелом возрасте. Во-вторых, детали производимого геном эффекта, в том числе и время его включения, могут видоизменяться под действием других генов. Носитель гена хореи Хантингтона обречен умереть от нее, но вот на то, в каком именно возрасте болезнь его убьет — в сорок или в пятьдесят пять (как в случае с Гатри), — другие гены тоже иногда влияют. Отсюда следует, что в ходе эволюции время действия того или иного гена может как откладываться на потом, так и переноситься на более ранний срок жизни благодаря отбору, идущему среди генов-«модификаторов».

Ген, включающийся, подобно гену хореи Хантингтона, у людей в возрасте от тридцати пяти до пятидесяти пяти лет, имеет массу возможностей передаться следующему поколению, прежде чем убьет своего носителя. А вот если бы он начинал действовать уже у двадцатилетних, тогда его распространяли бы лишь те, кто успевал обзавестись детьми довольно рано, и, следовательно, естественный отбор его бы интенсивно элиминировал. Ну а включаясь в десять лет, этот ген практически никогда никому не передавался бы. Отбор тогда благоприятствовал бы любым генам-модификаторам, чье действие увеличивает возраст, в котором включается ген хореи Хантингтона. Согласно теории Медавара — Уильямса, именно в этом-то и состоит причина, почему он активируется только в зрелости. Возможно, когда-то давным-давно он проявлял себя в начале полового созревания, но естественный отбор благоприятствовал тому, чтобы отсрочить его летальный эффект до среднего возраста. Бесспорно, небольшое давление отбора, отодвигающее этот эффект еще дальше, в старость, имеется и сейчас, но оно слишком слабое: ведь очень немногие из жертв умирают прежде, чем размножиться и передать свои гены следующему поколению.

Ген хореи Хантингтона — это особенно яркий образец летального гена. Существует множество других генов, называемых сублетальными, которые, не будучи сами по себе смертоносны, тем не менее повышают шансы умереть от какой-либо иной причины. Время начала их действия может опять-таки зависеть от влияния генов-модификаторов и, следовательно, переноситься естественным отбором на более поздний или более ранний срок. Медавара осенило, что старческие немощи, возможно, представляют собой накопление летальных и сублетальных генных воздействий, отодвигавшихся на все более и более поздние этапы жизненного цикла и сумевших проскочить сквозь репродуктивное сито в следующие поколения просто в силу своей медлительности.

В 1957 году Джордж Кристофер Уильямс, патриарх современного американского дарвинизма, дал развитию этой идеи новый, и очень важный, поворот, возвращающий нас к разговору об экономических компромиссах. Для дальнейшего понимания мне следует сообщить вам кое-какие дополнительные исходные сведения. Обычно ген обладает более чем одним эффектом, нередко действуя на части тела, на поверхностный взгляд довольно различные. И эта так называемая плейотропия — не просто факт, но факт чрезвычайно предсказуемый, если учесть, что гены оказывают влияние на развитие зародыша, а оно — процесс сложный. Итак, любая новая мутация будет, скорее всего, иметь не одно, а несколько различных последствий. И хотя какое-то из них может оказаться благотворным, маловероятно, что таковыми же окажутся и остальные. Дело тут просто-напросто в том, что большинство вызванных мутациями последствий вредны. И этот факт тоже предсказуем из общих соображений: когда у вас уже есть сложный работающий механизм — например, радиоприемник, — ухудшить его можно намного большим числом способов, чем усовершенствовать.

Всякий раз, когда естественный отбор благоприятствует гену, оказывающему полезное действие в раннем возрасте — скажем, делающему молодого самца сексуально привлекательным, — у этого, скорее всего, имеется и оборотная сторона: к примеру, какая-нибудь особенная болезнь в зрелые или поздние годы. Теоретически возрастные эффекты могут быть распределены и в обратном порядке, но, если исходить из логики Медавара, отбор вряд ли будет милостив к юношескому заболеванию ради пользы, приносимой тем же геном в старости. К тому же ничто нам не мешает вспомнить о генах-модификаторах. Время включения любого из нескольких — как хороших, так и плохих — эффектов гена может меняться в ходе эволюции. В соответствии с теорией Медавара, положительные генные воздействия будут иметь тенденцию переноситься на более ранние периоды жизни, а отрицательные — откладываться на более поздние. Кроме того, в некоторых случаях ранние и поздние проявления генной активности будут непосредственно уравновешивать друг друга. Эта мысль уже неявно проскальзывала в нашем разговоре о лососе. Если животному предстоит потратить некий конечный запас ресурсов — скажем, после того как оно станет физически сильным и способным противостоять опасностям, — отбор скорее станет оказывать предпочтение любой склонности расходовать эти ресурсы как можно раньше, нежели сохранять их на потом. Чем позже ты собираешься растрачиваться, тем с большей вероятностью не успеешь этого сделать, будучи уже мертв по каким-то другим причинам. Если сформулировать основную медаваровскую мысль перефразированным языком нашей первой главы, то можно сказать, что каждый происходит от непрерывного ряда предков, из которых все в какой-то момент были молоды, но очень многие никогда не были старыми. Поэтому мы унаследовали все необходимое для благополучной молодости, но совсем не обязательно столь же хорошо экипированы для старости. Гены, обусловливающие смерть в позднем возрасте, достаются нам чаще генов, приводящих к гибели вскоре после рождения.

Возвращаясь к пессимистичному началу настоящей главы, можно сказать, что, когда функция полезности, то есть максимизируемый параметр, — выживаемость ДНК, это совсем не похоже на рецепт счастья. Покуда ДНК передается, не имеет значения, делается ли кому-нибудь больно в процессе ее передачи. Для генов дарвиновской осы-наездника лучше, чтобы поедаемая гусеница оставалась живой — и, следовательно, свежей, — ну а скольких страданий это стоит, неважно. Генам нет дела до страданий, поскольку нет дела ни до чего вообще.

Будь природа доброй, она бы сделала хотя бы ничтожную уступку, обезболивая гусениц перед тем, как их будут заживо поедать изнутри. Но природа не добра и не зла. Она ни против страданий, ни за них. Они никоим образом ее не интересуют, если это не связано с выживанием ДНК. Нетрудно, к примеру, представить себе ген, действующий на газелей перед смертоносным укусом хищника подобно транквилизатору. Станет ли естественный отбор благоприятствовать такому гену? Только в том случае, если данный акт милосердия повысит для гена шансы передаться следующему поколению. Сложно вообразить, каким образом такое было бы возможно, и потому позволительно предположить, что газели испытывают чудовищную боль и страх, перед тем как погибнуть в результате преследования — а это удел большинства из них. Общая сумма ежегодно испытываемых в природе страданий лежит за любой мыслимой гранью. Пока я пишу это предложение, тысячи животных съедаются живьем, тысячи бегут ради спасения своих жизней и визжат от ужаса, тысячи мучаются от выгрызающих им внутренности паразитов, тысячи животных всех видов умирают от голода, жажды и болезней. Так оно и должно быть. Если где-то вдруг случается период изобилия, сам этот факт автоматически приводит к росту популяции, продолжающемуся до тех пор, пока она не вернется в нормальное состояние голода и нужды.

Богословов очень волнует «проблема зла» и сопутствующая ей «проблема страданий». В день, когда я написал первоначальную версию этого абзаца, все британские газеты опубликовали ужасающую новость об автобусе с детьми из католической школы, разбившемся без какой-либо видимой причины, причем ни один из пассажиров не выжил. И церковников стало в очередной раз корежить от теологического вопроса, сформулированного обозревателем одной из лондонских газет (The Sunday Telegraph) следующим образом: «Как вы можете верить в любящего и всемогущего Творца, допустившего подобную трагедию?» Далее в статье приводится ответ некоего священника: «Простое объяснение заключается в том, что мы не знаем, почему должен существовать Бог, позволяющий таким страшным вещам случаться. Но для христианина ужас этой катастрофы подтверждает ту истину, что мы живем в мире подлинных ценностей: добра и зла. Если бы вселенная состояла только из электронов, ни проблемы страданий, ни проблемы зла не существовало бы».

Как раз наоборот: если вселенная образована просто электронами и эгоистичными генами, бессмысленные трагедии вроде случившейся с этими школьниками — именно то, чего и следует ожидать, наряду со столь же бессмысленными удачными происшествиями. Такая вселенная не может иметь ни злых, ни добрых намерений. Она вообще никаких намерений не изъявляет. В мире слепых физических сил и генетических репликаторов одним людям будет больно, другим повезет, и во всем этом вы не найдете ни логики, ни смысла, ни какой-либо справедливости. Вселенная, которую мы видим, обладает в точности теми качествами, каких и стоит ждать в том случае, если в ее основе нет ни замысла, ни цели, ни добра и ни зла, а только слепое, безжалостное равнодушие. Как выразился несчастливый поэт Альфред Эдвард Хаусман,

И знай, что разума и сердца Природа лишена, Ей наши судьбы безразличны И наши имена…[16]

ДНК безразличны наши судьбы и имена. ДНК просто есть.

А мы пляшем под ее дудку.

Глава 5

Репликативная бомба

Горение большинства звезд — и наше Солнце не исключение — держится на постоянном уровне в течение тысяч миллионов лет. Крайне редко где-нибудь в галактике может произойти внешне ничем не предвещаемая внезапная вспышка звезды, превращающейся в сверхновую. За какие-нибудь несколько недель звезда увеличивает свою яркость во много миллиардов раз, после чего угасает, оставляя после себя лишь темный остаток. За те недолгие славные дни, что она проводит в качестве сверхновой, звезда может излучить больше энергии, чем за предшествующие им сто миллионов лет, когда она еще была обычной звездой. Если бы наше Солнце вдруг надумало стать сверхновой, вся Солнечная система тотчас испарилась бы. К счастью, это крайне маловероятно. В нашей Галактике, состоящей из сотни миллиардов звезд, астрономами было зафиксировано всего три[17] взрыва сверхновых: в 1054, 1572 и 1604 годах. Крабовидная туманность — это то, что осталось от наблюдавшегося китайскими астрономами события 1054 года. (Говоря о «событии 1054 года», я, разумеется, имею в виду год, когда известия о событии достигли Земли. Само оно произошло на шесть тысяч лет раньше. А в 1054-м до нас дошел фронт его световой волны.) Все взрывы сверхновых, замеченные после 1604 года, происходили в других галактиках.

Существует и другая разновидность взрыва, какую может претерпеть звезда, если пойдет не по «пути сверхновой», а по «информационному сценарию». Такой взрыв начинается медленнее, и на его распространение уходит неизмеримо больше времени. Это явление можно назвать информационной или же — по соображениям, которые вскоре станут понятны, — репликативной бомбой. В первые несколько миллиардов лет ее формирования репликативную бомбу можно обнаружить, только находясь в непосредственной близости от нее. Со временем едва различимые проявления взрыва начинают просачиваться в более отдаленные области космического пространства, и он — по крайней мере, теоретически — становится заметен с большого расстояния. Нам неизвестно, чем подобные взрывы заканчиваются. По-видимому, в конечном итоге угасают, как и взрывы сверхновых, но мы не знаем, к насколько далеким последствиям приводят они перед этим. Возможно, к жестокой и саморазрушительной катастрофе. Возможно, к более спокойному, регулярно повторяющемуся распространению объектов, движущихся от своей звезды — причем скорее по траектории управляемого полета, нежели просто баллистической, — в глубины космоса, где этот взрыв может заразить другие звездные системы той же самой способностью взрываться.

Причина, почему мы знаем о репликативных бомбах так немного, состоит в том, что нам известен только один пример, а основываясь на одном-единственном примере, ни для какого явления природы общих закономерностей не вывести. И этот единственный известный нам инцидент еще не завершен. Он полным ходом шел на протяжении трех-четырех миллиардов лет и только недавно достиг порога, позволяющего ему распространиться за пределы ближайших окрестностей своей звезды. Звезда, о которой идет речь, — это Sol, желтый карлик, расположенный на краю нашей Галактики, в одном из ее спиральных рукавов. Мы с вами называем эту звезду Солнцем. Строго говоря, взрыв начался на одном из ее спутников, вращающемся по близкой к ней орбите, но вся необходимая для взрыва энергия исходит от Солнца. Под спутником, конечно же, имеется в виду Земля, а длящийся четыре миллиарда лет взрыв — репликативная бомба — называется жизнью. Мы, люди, — чрезвычайно важная составляющая репликативной бомбы, ибо именно благодаря нам, нашему мозгу, нашей культуре символов и нашим технологиям взрыв может перейти в следующую фазу и прогреметь на огромное космическое пространство.

Как я уже сказал, на сегодняшний день наша репликативная бомба — единственная известная нам во Вселенной, но это вовсе не обязательно означает, что события такого рода случаются реже, чем взрывы сверхновых. Конечно, взрывы сверхновых были замечены в нашей Галактике аж трижды, но их, в силу огромного количества высвобождаемой энергии, намного проще увидеть издалека. Еще несколько десятилетий назад, до того как наша планета стала излучать рукотворные радиоволны, вспышка жизни на ней не была бы заметна даже наблюдателям с ближайших планет. Вероятно, вплоть до недавнего времени единственным бросающимся в глаза проявлением бурного всплеска жизни на Земле был Большой Барьерный риф.

Взрыв сверхновой колоссален и внезапен. Любой взрыв начинается, когда некая количественная величина переваливает через критическое значение, после чего ситуация выходит из-под контроля и получающийся результат оказывается намного грандиознее исходного события, послужившего толчком к нему. В случае репликативной бомбы таким пусковым событием является спонтанное возникновение самовоспроизводящихся, но при этом изменчивых объектов. Причина, по которой самовоспроизведение потенциально взрывоопасно, — та же самая, что и для любых других разновидностей взрывов: экспоненциальный рост, когда чем больше чего-либо имеется, тем больше этого становится. Если у вас есть один самовоспроизводящийся объект, то вскоре их будет два. Затем каждый из этих двух снимет с себя копию, и их окажется уже четыре. Потом восемь, потом шестнадцать, тридцать два, шестьдесят четыре… Всего через тридцать поколений такого самокопирования у вас будет более миллиарда удваивающихся объектов. Через пятьдесят поколений их будет тысяча миллионов миллионов. А через двести — миллион миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов. Это в теории. На практике же такое никогда не сможет произойти, потому что указанное число превышает количество атомов во всей Вселенной[18]. Взрывообразному процессу самокопирования суждено будет столкнуться с ограничениями намного раньше, чем он доберется до двухсотого поколения в ходе ничем не сдерживаемого удваивания.

Мы не располагаем никакими прямыми свидетельствами о репликативном событии, положившем начало процессам, развернувшимся на нашей планете. Но из взрыва накопившихся последствий этого события, к коим относимся и мы сами, можно сделать вывод, что оно непременно имело место. Нам точно не известно, на что это исходное решающее событие, начало процесса самовоспроизведения, было похоже, но мы можем высказать догадку о том, какова должна была быть его природа. Она была химической.

Химия — это спектакль, разворачивающийся на всех звездах и всех планетах. В качестве актеров этого спектакля выступают атомы и молекулы. Даже редчайшие из атомов чрезвычайно многочисленны по меркам привычного нам счета. Так, Айзек Азимов вычислил, что в Северной и Южной Америках, вместе взятых, земная кора на десять миль в глубину содержит «всего триллион» атомов редкого элемента астата-215. Эти фундаментальные химические единицы непрерывно обмениваются партнерами, создавая вечно меняющуюся, но неизменно огромную популяцию более крупных единиц — молекул. Молекулы одного и того же вещества, сколь бы многочисленны они ни были, всегда идентичны друг другу и этим отличаются от, скажем, животных одного и того же вида или от скрипок Страдивари. Обусловленный законами химии распорядок атомных танцев приводит к тому, что в мире одни молекулы становятся распространеннее других. Биологом овладевает естественное искушение охарактеризовать более многочисленные молекулы как «успешные». Но незачем. Понятие успеха — в том смысле, в каком оно могло бы пролить свет на что-либо, — появится на более поздних этапах нашей истории.

Так что же это было за роковое событие, приведшее к всплеску жизни? Как я уже сказал, оно состояло в появлении самоудваивающихся объектов, но мы с тем же правом могли бы назвать его возникновением феномена наследственности — процесса, когда «подобное рождает подобное». Обычно молекулам такое не свойственно. Молекулы воды, хотя и образуют огромные кишащие скопления, и близко не выказывают ничего похожего на истинную наследственность. На первый взгляд это утверждение может показаться ошибочным. Совокупность молекул воды (H₂O) возрастает при сжигании водорода (H) вместе с кислородом (O) и уменьшается, когда вода, расщепляясь в процессе электролиза, превращается в пузырьки водорода и кислорода. Но хотя молекулам воды и присуще нечто вроде популяционной динамики, подлинной наследственности у них нет. Минимальным условием наличия последней было бы существование по меньшей мере двух четко отличающихся друг от друга разновидностей молекулы H₂O, каждая из которых производила («порождала») бы свои собственные копии.

Иногда молекулы существуют в двух «зеркальных» вариантах. Таковы, например, молекулы глюкозы, содержащие равное количество атомов, собранных вместе в абсолютно одинаковом порядке, но выглядящие зеркальными отражениями друг друга. То же самое характерно и для молекул других сахаров, и для множества прочих веществ, в том числе таких важных, как аминокислоты. Уж не кроется ли здесь возможность появления химической наследственности — чтобы «подобное рождало подобное»? Не могут ли правосторонние молекулы давать начало дочерним правосторонним молекулам, а левосторонние — порождать молекул-левшей? Давайте в первую очередь ознакомимся кое с какой базовой информацией о таких «зеркальных» молекулах. Это явление открыл великий французский ученый XIX века Луи Пастер, изучавший кристаллы тартратов, то есть солей винной кислоты, важных компонентов вина. Кристаллами называют твердые образования: их видно невооруженным глазом и в некоторых случаях можно носить на шее. Кристалл возникает, когда одинаковые атомы или молекулы упаковываются вместе, формируя твердое вещество. Причем они не просто сваливаются в кучу, а выстраиваются в строгом геометрическом порядке, как гвардейцы одинакового роста и безукоризненной выучки. Молекулы, уже входящие в состав кристалла, служат шаблоном для добавления новых молекул, выпадающих из водного раствора и встраивающихся точно на свое место, так что весь кристалл разрастается в виде геометрически безупречной пространственной решетки. Вот почему кристаллы поваренной соли имеют форму куба, а кристаллы алмаза — тетраэдрическую («бриллиантовидную») форму. Когда некая форма служит матрицей для постройки еще одной, подобной ей, формы, где-то неподалеку начинает маячить возможность такого явления, как самокопирование.

Вернемся теперь к кристаллам тартрата. Пастер заметил, что, если растворить тартрат в воде, из раствора возникают два типа кристаллов — во всем идентичные, но выглядящие словно зеркальные отражения друг друга. Он тщательно рассортировал их. А заново растворив кристаллы каждого типа по отдельности, получил два различных раствора — две разновидности разведенного тартрата. И хотя во многих отношениях эти два раствора были одинаковыми, Пастер обнаружил, что они вращают поляризованный свет в противоположных направлениях. Отсюда общепринятые названия таких молекул — лево- и правовращающие, поскольку первые поворачивают плоскость поляризации света против часовой стрелки, а вторые — по часовой стрелке. Как вы, должно быть, догадываетесь, когда оба раствора снова кристаллизовали, каждый дал начало кристаллам только одного типа, которые были как будто зеркальным отражением кристаллов, полученных из другого раствора.

Эти «зеркальные» молекулы в самом деле различаются в той же степени, как левый и правый ботинок: сколько ни старайся, нельзя развернуть их таким образом, чтобы они могли заменить друг друга. Во взятом Пастером исходном растворе содержалась смесь из обеих разновидностей, и при кристаллизации каждая молекула стремилась пристроиться к молекулам своего собственного типа. Существование двух (или более) четко различимых вариантов некоего явления — условие, для наличия подлинной наследственности необходимое, но не достаточное. Чтобы обзавестись настоящей наследственностью, кристаллам, дорастающим до некоего критического размера, следовало бы расщепляться надвое и каждой половинке — служить матрицей для формирования нового полноразмерного кристалла. Будь оно так, у нас действительно была бы растущая популяция, представленная двумя соперничающими типами кристаллов, и применительно к ней правомерно было бы говорить об «успехе» — ведь раз обе разновидности молекул конкурируют за одни и те же составляющие их атомы, одна из них могла бы стать более многочисленной за счет другой, в силу «лучшего» умения создавать копии самой себя. К сожалению, подавляющее большинство молекул таким замечательным свойством — наследственностью — не обладает.

Я сказал «к сожалению», потому что химики, которым в медицинских целях бывает необходимо синтезировать, скажем, только левовращающие молекулы, дорого бы дали за возможность «размножать» их. Но если какие молекулы и служат шаблонами для образования других молекул, то производят они обычно не подобную самим себе форму, а свое зеркальное отражение. Это затрудняет задачу, поскольку, имея изначально левовращающую форму, в итоге вы получаете смесь из лево- и правовращающих молекул, представленных в равных количествах. Химики, специализирующиеся в данной области, всячески стараются «обмануть» молекулы, заставляя их «плодить» дочерние молекулы той же самой пространственной ориентации. И такая уловка осуществима с большим трудом.

Как бы то ни было, нечто подобное этой уловке произошло естественно и самопроизвольно четыре тысячи миллионов лет назад, когда мир был молод, — с того-то момента и берет свое начало взрыв жизни и информации. (Возможно, впрочем, что наследуемым признаком тогда была не лево- и правосторонняя конфигурация молекул, а что-то другое.) Но для нормального протекания такого взрыва требуется нечто большее, чем просто наследственность. Даже если левовращающая и правовращающая формы некой молекулы действительно обладают способностью передавать свои свойства потомству, последствия их конкуренции не будут особенно интересными, поскольку разновидностей только две. Как только кто-то — к примеру, левши — одержит победу в соревновании, на этом вся история и закончится. Никакого дальнейшего развития не будет.

Более крупные молекулы могут обладать право- и левосторонней ориентацией в различных участках своей структуры. Так, у молекулы антибиотика монензина семнадцать центров асимметрии, каждый из которых имеет либо левовращающую, либо правовращающую конфигурацию. Двойка, помноженная на саму себя 17 раз, дает число 131 072 — следовательно, существует именно столько четко различимых форм данной молекулы. Если бы эти 131 072 разновидности обладали таким свойством, как подлинная наследственность, то есть если бы каждая молекула могла порождать себе подобные, вышло бы весьма замысловатое соревнование, где представители наиболее успешной разновидности из 131 072 постепенно становились бы все многочисленнее. Но даже такой вариант наследственности был бы неполноценным, поскольку 131 072 — число хоть и большое, но конечное. Чтобы взрыв жизни заслуживал своего названия, требуется не только наследственность, но и бесконечная, неограниченная изменчивость.

В том, что касается наследования «зеркальных» особенностей, пример с монензином завел нас в тупик. Но альтернатива левого вращения правому — не единственное различие, какое могло бы передаваться по наследству при копировании. К числу химиков, дерзнувших всерьез взяться за сложную задачу создать самовоспроизводящиеся молекулы, принадлежит Джулиус Ребек, а также его коллеги, работающие вместе с ним в Массачусетском технологическом институте. Вариабельность, с которой они имеют дело, никак не связана с право- и левосторонностью. Ребек и его сотрудники использовали две небольшие молекулы, чьи точные названия несущественны — назовем их просто А и Б. Будучи смешаны в растворе, А и Б соединяются, образуя третье вещество под названием — совершенно верно! — В. Каждая молекула В служит матрицей, литейной формой. В эту форму попадают свободно плавающие в растворе молекулы А и Б. Одна молекула А и одна Б сталкиваются там в таком положении, что оказываются идеально подогнанными друг к другу для получения новой молекулы В — точно такой же, как предыдущая. Новая и старая молекулы В не склеиваются, чтобы сформировать кристалл, а расходятся. Теперь они обе годятся в качестве матриц для производства молекул В, чье количество в результате растет по экспоненте.

В том виде, как я пока что описываю эту систему, истинная наследственность ей не свойственна, но смотрите, что будет дальше. Молекула Б представлена множеством разновидностей, каждая из которых сочетается с А, образуя свой вариант молекулы В. Таким образом, у нас получаются В1, В2, В3 и так далее. Каждая разновидность молекулы В действует в качестве матрицы для синтеза новых молекул В того же самого типа. Следовательно, популяция В оказывается разнородной. Кроме того, у различных вариантов В производство дочерних молекул идет с разной эффективностью. Итак, в популяции молекулы В существует конкуренция между ее соперничающими разновидностями. Но что еще интереснее, удалось вызвать «спонтанную мутацию» В при помощи ультрафиолетового излучения. И этот новый мутантный тип оказался способен к «подлинному размножению», то есть к производству точно таких же дочерних молекул. Ко всеобщему удовлетворению, новая разновидность вытеснила исходную, стремительно захватив мир той пробирки, где эти протосущества обитали. Система А/Б/В — не единственный набор молекул, ведущий себя подобным образом. В числе прочих назову лишь сходную тройку Г/Д/Е. Группе под руководством Ребека даже удалось получить самореплицирующиеся гибриды, образованные составными элементами из наборов А/Б/В и Г/Д/Е.

Потенциал изменчивости встречающихся в природе настоящих самокопирующихся молекул — нуклеиновых кислот ДНК и РНК — несопоставимо богаче. Если репликатор, созданный Ребеком, представляет собой цепочку всего из двух звеньев, то молекула ДНК — это протяженная цепь неограниченной длины, и сотни составляющих ее звеньев бывают четырех разновидностей. Когда же некий участок цепи служит матрицей для образования новой молекулы ДНК, каждая из четырех разновидностей звеньев служит шаблоном для другой, строго определенной их разновидности. Эти четыре типа звеньев, называемые азотистыми основаниями, — вещества аденин, тимин, цитозин и гуанин, которые принято обозначать как А, Т, Ц и Г. Основание А всегда служит матрицей для Т, и наоборот. Г всегда выполняет роль шаблона для Ц, и наоборот. Любая мыслимая последовательность из А, Т, Ц и Г может существовать и будет в точности скопирована. Более того, поскольку длина цепочек ДНК неограниченна, количество возможных вариантов фактически бесконечно. Вот вам потенциальный рецепт информационного взрыва, чьи отголоски способны в конечном итоге покинуть пределы родной планеты и достигнуть звезд.

На протяжении большей части тех четырех миллиардов лет, что прошли с тех пор, как в Солнечной системе начался репликативный взрыв, его влияние было ограничено породившей его планетой. Только в последний миллион лет возникла нервная система, способная изобрести технологию передачи радиосигналов. И всего несколько десятилетий назад она ее действительно изобрела. Теперь планета, где все это произошло, окружена расширяющейся со скоростью света оболочкой из богатых информацией радиоволн.

Я сказал «богатых информацией», потому что немалое количество радиоволн и без того уже болтается в космосе. Звездное излучение содержит не только частоты, известные нам как видимый свет, но и радиочастоты. Некий фоновый шум остался даже от первоначального Большого взрыва, стоявшего у истоков времени и Вселенной. Но шум этот не имеет никакой осмысленной структуры, он беден информацией. Радиоастроном с планеты, вращающейся вокруг Проксимы Центавра, выявил бы то же самое фоновое излучение, что и его земные коллеги, но помимо того заметил бы и более сложный рисунок радиоволн, исходящих от звезды Sol. Он не распознал бы в нем мешанину из телепередач четырехлетней давности, но наверняка обратил бы внимание на то, что этот рисунок неизмеримо более структурирован и богат информацией по сравнению с обычным фоновым шумом. Центаврийские радиоастрономы, горя триумфальным воодушевлением, опубликовали бы сообщение о том, что со звездой Sol произошел информационный эквивалент взрыва сверхновой (они осторожно предположили бы, что на самом деле речь идет о некой вращающейся вокруг Sol планете).

Как мы уже говорили, репликативные бомбы подчиняются более медленной динамике, чем взрывы сверхновых. Нашей репликативной бомбе потребовалось несколько миллиардов лет, чтобы достигнуть радиопорога — момента, когда породивший ее мир переполнился информацией и та полилась через край, затапливая окрестные звездные системы осмысленными импульсами. Судя по всему, информационные взрывы, если только наш взрыв типичен, проходят через последовательный ряд порогов. Радиопорог и предшествующий ему языковой порог — события в биографии репликативной бомбы довольно поздние. Прежде них (по крайней мере, на нашей планете) было пройдено то, что можно было бы назвать нейронным порогом, а еще раньше — порог многоклеточности. Порогом номер один, дедушкой всех прочих, был репликативный порог — начальное событие, без которого никакого взрыва просто не было бы.

Чем так примечательны репликаторы? Каким образом случайное возникновение молекулы, обладающей вроде бы безобидной способностью служить литейной формой для производства других, точно таких же, молекул, может инициировать взрыв, отдаленным последствиям которого под силу преодолевать планетарные масштабы? Как мы уже видели, могущество репликаторов частично проистекает из экспоненциального роста. Для них это явление характерно в особенно отчетливом виде. Типичным примером могут послужить так называемые «магические письма». В своем почтовом ящике вы находите открытку с надписью: «Сделай шесть таких открыток и разошли их шести своим друзьям в течение недели. Если ты ослушаешься, на тебя падет проклятье и не позже чем через месяц ты умрешь в страшных мучениях». Здравомыслящий человек такое послание просто выбросит. Но изрядная часть населения здравомыслящей не является: некоторые, будучи слегка заинтригованы или же напуганы полученной угрозой, разошлют шесть копий открытки другим людям. Предположим, что двое из этих шести согласятся поступить точно так же. Если в среднем треть получателей сообщения последует содержащимся в нем указаниям, то количество циркулирующих по почте копий открытки будет еженедельно удваиваться. Теоретически это означает, что через год число находящихся в обращении открыток составит 2 в 52-й степени, или около четырех тысяч триллионов, — достаточно, чтобы засыпать с головой всех на свете мужчин, женщин и детей.

Не обуздываемый нехваткой ресурсов экспоненциальный рост всегда приводит к поразительно масштабным последствиям за удивительно короткое время. На практике же ресурсы ограниченны, а кроме того, имеются и другие сдерживающие факторы. Так, в нашем выдуманном примере люди, вероятно, поленятся снова переписывать то же самое «магическое письмо», когда оно придет к ним во второй раз. В борьбе за ресурсы могут возникнуть искаженные варианты репликатора, которые окажутся эффективнее в деле воспроизводства самих себя. Более эффективным репликаторам будет свойственно вытеснять своих менее успешных соперников. Важно понимать, что никакой из этих самокопирующихся объектов не имеет осознанной заинтересованности в том, чтобы себя удваивать. Просто само собой получится так, что мир будет заполнен наиболее эффективными репликаторами.

В случае «магических писем» эффективность состоит в том, чтобы подобрать наилучшее сочетание слов на бумаге. Вместо не вполне правдоподобной угрозы «если ты ослушаешься написанного на открытке приказа, то самое позднее через месяц умрешь в страшных мучениях» текст может измениться на «умоляю, пожалуйста, спаси свою и мою душу и, если ты хоть сколько-нибудь колеблешься, не рискуй: выполни содержащиеся в письме указания и разошли его еще шести адресатам». Подобные «мутации» могут случаться вновь и вновь, благодаря чему по почте будет распространяться разношерстная популяция сообщений, происходящих от единого предка-родоначальника, но различающихся конкретными формулировками, а также силой убедительности и характером используемых риторических приемов. Частота встречаемости более успешных вариантов станет возрастать за счет менее удачливых конкурентов. Успех здесь измеряется просто числом имеющих хождение экземпляров. Знаменитым примером такого успеха может служить «Письмо св. Иуды», многократно облетевшее весь мир (попутно, вероятно, увеличиваясь в размерах). Вот каким его вариантом снабдил меня, когда я работал над этой книгой, доктор Оливер Гуденаф из Университета Вермонта (впоследствии мы опубликовали в журнале Nature совместную статью, посвященную «Письму св. Иуды» как одному из «вирусов мозга»):

Для любви все возможно

Этот листок был прислан тебе на счастье. Оригинал его находится в Новой Англии. Он обошел весь мир 9 раз. Тебе прислали Удачу. Она улыбнется тебе в течение 4 дней в надежде, что ты отправишь ее дальше. Удача придет к тебе по почте. Не посылай денег. Перепиши это письмо и отправь тем, кто, на твой взгляд, нуждается в везении. Не посылай денег, поскольку вера бесценна. Не храни это письмо. Обязательно избавься от него в течение 96 ч. Офицер ПВО Джо Эллиотт получил $ 40 000 000. Дж. Уэлч потерял свою жену через 5 дней после получения письма. Тем не менее перед ее смертью он получил $ 75 000. Он не стал распространять письмо. Пожалуйста, разошли копии и посмотри, что произойдет через 4 дня. Эта цепочка началась в Венесуэле, ее записал Сол Энтони Дегнас, миссионер из Ю. Америки. С тех пор копии должны путешествовать по свету. Ты должен сделать 20 копий и отправить их своим друзьям и коллегам, после того как через несколько дней получишь сюрприз. Это несет только любовь, даже если ты не суеверен. Обрати внимание на следующее. Кантонаре Диас получил это письмо в 1903 году. Он попросил свою секретаршу сделать копии и разослать их. Через несколько дней он выиграл в лотерею 20 миллионов долларов. Конторский служащий Карл Доббит получил это письмо и забыл, что от него нужно избавиться в течение 96 ч. Он потерял работу. Когда письмо снова попалось ему на глаза, он сделал 20 копий и разослал их. Через несколько дней он нашел работу еще лучше прежней. Долан Фейрчайлд получил это письмо и, не поверив ему, выбросил. 9 дней спустя он умер. В 1987 году письмо получила одна молодая женщина из Калифорн. Оно было выцветшим и едва разборчивым. Женщина обещала себе перепечатать письмо и разослать, но отложила на потом. Ее стали одолевать всевозможные проблемы, в том числе затратные проблемы с машиной. Она не избавилась от письма в течение 96 ч. В конце концов она распечатала письмо, как обещала, и получила новую машину. Запомни: деньги не слать. Не пренебрегай письмом: оно действует.

Св. Иуда

У этого смехотворного документа налицо все признаки эволюции путем многочисленных мутаций. Он изобилует огрехами и корявостями, также имеют хождение и другие варианты того же текста. После публикации нашей статьи в Nature мне прислали несколько существенно отличающихся друг от друга версий с разных концов земного шара. Например, в одной из таких альтернативных редакций «офицер ПВО» стал «офицером ВВС». «Письмо св. Иуды» хорошо известно почтовой службе США: по ее данным, оно существовало еще до того, как это ведомство стало официально документировать свою деятельность, и с ним происходят регулярные «всплески численности», подобные эпидемиям.

Обратите внимание на то, что список событий, якобы осчастлививших тех, кто согласился переписать письмо, и неудач, обрушившихся на упрямцев, не мог быть составлен самими этими людьми. Как утверждается в письме, удача улыбнулась счастливчикам только после того, как они избавились от него. Потерпевшие же вообще никакого письма не отправляли. Судя по всему, эти истории были просто выдуманы, о чем вообще-то можно догадаться, исходя из одного лишь их неправдоподобия. И здесь мы приходим к главному отличию «магических писем» от природных репликаторов, инициировавших взрыв жизни на Земле. «Магические письма» изначально придуманы человеком, и все изменения их формулировок зарождаются в людских головах. А в начальной точке взрыва жизни не существовало ни разума, ни выдумки, ни намерений. Была одна только химия. И тем не менее, едва лишь самовоспроизводящимся веществам удалось случайно возникнуть, неизбежно должна была установиться тенденция повышения численности более успешных разновидностей за счет менее успешных.

Как и в случае «магических писем», для химических репликаторов успех — просто синоним частоты встречаемости. Но это всего-навсего определение, почти что тавтология. Чтобы добиться успеха, нужны практические умения, а умениями называют нечто конкретное, от тавтологий весьма далекое. Успешным репликатором станет та молекула, которая, в силу тончайших особенностей своего химического устройства, будет обладать всем необходимым для самоудвоения. На практике это может реализовываться множеством различных способов — даже если устройство самого репликатора кажется на удивление однообразным.

ДНК однообразна до такой степени, что представлена исключительно различными сочетаниями выстроенных в ряд четырех букв: А, Т, Ц и Г. Но при этом, как мы уже видели в предыдущих главах, средства, которыми ДНК обеспечивает свою репликацию, ошеломляют многообразием. В числе таких средств — построение более мощных сердец для гиппопотамов, более прыгучих ног для блох, более аэродинамически обтекаемых крыльев для стрижей, более эффективных плавательных пузырей для рыб. Все органы и конечности животных, все корни, листья и цветки растений, глаз, мозг и разум и даже страх и надежда — все это рычаги, используемые успешными молекулами ДНК для попадания в будущее. Разнообразие рычагов практически неисчерпаемо, а вот рецепты их изготовления до нелепого сходны: все те же А, Т, Ц и Г, только каждый раз заново перетасованные.

Возможно, так дело обстояло не всегда. У нас нет никаких доказательств, что исходный код, возникший в самом начале информационного взрыва, был записан алфавитом ДНК. По правде говоря, вся основывающаяся на ДНК и белке информационная технология столь сложна — «хайтек», по выражению химика Грэма Кернса-Смита, — что едва ли можно представить себе ее случайное возникновение на ровном месте, без какой-то другой самореплицирующейся системы-предшественницы. Такой предшественницей могла быть либо РНК, либо что-то подобное простым самовоспроизводящимся молекулам из эксперимента Джулиуса Ребека, либо же что-то совершенно иное. Вышеупомянутый Кернс-Смит (см. его книгу «Семь подсказок о возникновении жизни») высказал захватывающее предположение, подробно рассмотренное мною в «Слепом часовщике», что самыми первыми репликаторами были неорганические кристаллы глины. Вряд ли мы когда-нибудь доподлинно выясним, как было дело.

Что мы можем, так это приблизительно реконструировать общую хронологию взрыва жизни на любой планете, где угодно во Вселенной. Подробности того, как именно он будет протекать, могут зависеть от локальных условий. Система «ДНК — белок» не стала бы функционировать в среде из холодного сжиженного аммиака, но какая-нибудь другая система наследственности и эмбриологии, возможно, сумела бы. Как бы то ни было, именно подобными частностями мне хотелось бы пренебречь, поскольку я собираюсь сосредоточиться на универсальных принципах, не зависящих от конкретной планеты. Перечислю теперь в более систематической манере те пороги, через какие, по идее, должна проходить любая репликативная бомба. Некоторые из них, по-видимому, действительно всеобщие. Другие же могут оказаться специфическими именно для нашей планеты. Пожалуй, не всегда будет легко отличить универсальное от локального, и этот вопрос сам по себе интересен.

Под номером один идет, разумеется, «репликативный порог» как таковой — появление какой-либо самокопирующейся системы с наличием хотя бы зачаточной формы наследственной изменчивости, то есть с совершающимися иногда в процессе копирования случайными ошибками. Вследствие прохождения порога № 1 планета будет содержать некую смешанную популяцию, чьи разнородные представители конкурируют за ресурсы. Ресурсов будет недостаточно — или окажется недостаточно после того, как конкуренция усилится. В борьбе за эти скудные ресурсы некоторые варианты копий окажутся относительно успешными. А некоторые — относительно неудачливыми. Так в элементарном виде появится естественный отбор.

Поначалу об успехе репликаторов можно будет судить напрямую по их собственным свойствам — например по тому, насколько хорошо их молекулярная структура умещается в «литейной форме». Но затем, после многих поколений эволюции, мы подойдем к порогу № 2 — «фенотипическому порогу». Теперь репликаторы будут выживать не благодаря собственным качествам, а в силу своих воздействий на что-либо другое, называемых фенотипом. На нашей планете фенотипы легко распознаются как те части животных и растительных организмов, что находятся под влиянием генов. А это, стало быть, все части тела, вплоть до мельчайших. Представьте себе, будто фенотипы — рычаги власти, которыми успешные репликаторы проталкивают себя в следующее поколение. В более общем виде фенотипы можно определить как результаты деятельности репликаторов, оказывающие влияние на успех этих репликаторов, но к собственной репликации не способные. К примеру, некий конкретный ген какого-нибудь вида улиток, живущих на тихоокеанском острове, регулирует, вправо или влево закручивается у тех раковина. Сами молекулы ДНК не делятся на лево- и правозакрученные, а вот их фенотипические эффекты — другое дело. Может статься, что левозакрученные и правозакрученные раковины не одинаково хорошо справляются с задачей наружной защиты улиточьего организма. А поскольку гены улиток сами находятся внутри тех раковин, на чью форму оказывают влияние, численность генов, производящих удачные раковины, в конечном итоге превысит численность генов, производящих неудачные раковины. Будучи фенотипами, раковины не порождают дочерних раковин. Каждая раковина сделана благодаря ДНК, порождающей новую ДНК.

ДНК-последовательности оказывают влияние на обусловливаемые ими фенотипы (вроде направления закручивания раковины) посредством более или менее сложной цепочки промежуточных событий, объединяемых под рубрикой «эмбриология». На нашей планете первое звено этой цепочки всегда представляет собой синтез молекулы белка. Каждая деталь строения белковой молекулы в точности определяется знаменитым генетическим кодом — последовательностью из четырех различных букв ДНК. Но эти подробности имеют, скорее всего, только местное значение. Говоря же в общем, планета в конце концов окажется населена репликаторами, производящими такие последствия (фенотипы), которые какими угодно способами оказывают благотворный эффект на успех копирования репликаторов. Как только пройден «фенотипический порог», выживание репликаторов становится заботой их заместителей — последствий их влияния на мир. На нашей планете эти последствия обычно ограничены рамками того организма, где ген физически находится. Но строгой закономерности тут нет. Согласно теории расширенного фенотипа (ей я посвятил одноименную книгу), рычаги власти, при помощи которых репликаторы обеспечивают себе долгосрочное существование, не обязательно должны ограничиваться «собственным» организмом репликатора. Гены способны дотягиваться за пределы конкретных тел и влиять на мир в целом, в том числе и на другие организмы.

Не знаю, насколько универсален «фенотипический порог». Подозреваю, что он будет преодолен на всех планетах, где жизнь хоть сколько-нибудь выйдет из зачаточного состояния. Подозреваю также, что это будет справедливо и для следующего порога в моем списке. Речь идет о пороге № 3, «пороге команды репликаторов», который на некоторых планетах может быть пройден прежде «фенотипического порога», а на некоторых — одновременно с ним. В давние времена репликаторы были, вероятно, независимыми единицами, бултыхавшимися голышом вместе с репликаторами-соперниками в верховьях генной реки. Но наша ныне установившаяся на Земле система информационных технологий, основанная на ДНК и белке, устроена так, что никакой ген не может работать в одиночку. Химическое окружение функционирующего гена — отнюдь не внешний мир как он есть. Мир, конечно же, существует в качестве фона, но фона довольно отдаленного. Непосредственно окружающая ДНК-репликатор и жизненно необходимая ему среда представляет собой куда меньший, намного более насыщенный химикатами мешочек — клетку. Впрочем, называть клетку мешочком с химикатами не вполне правильно, потому что во многих клетках имеется сложнейшая система плотно уложенных мембран, на которых, внутри которых и между которыми протекают необходимые для жизни химические реакции. Химический микрокосм клетки создается консорциумом, состоящим из сотен (а в случае наиболее развитых клеток — из сотен тысяч) генов. Каждый ген вносит свой вклад в формирование общей среды, совместно используемой затем ради выживания. Гены работают в командах. Мы уже рассматривали это явление под несколько иным углом в первой главе.

Простейшими автономными системами копирования ДНК на нашей планете являются клетки бактерий: им для производства всего необходимого требуется как минимум пара сотен генов. Клетки, не относящиеся к бактериям, называются эукариотическими. Наши с вами клетки, а также клетки всех животных, растений, грибов и простейших — это эукариотические клетки. Обычно в них содержатся десятки или сотни тысяч генов, работающих как одна команда. Как мы знаем из второй главы, теперь полагают вероятным, что изначально сама эукариотическая клетка была командой примерно из полудюжины объединившихся друг с другом бактерий. Но это рабочий коллектив более высокого порядка, сейчас же речь идет о другом. Просто о том факте, что все гены на свете действуют в химическом окружении, создаваемом совокупностью генов клетки.

Ухватив суть идеи, что гены работают в командах, трудно не поддаться очевидному соблазну и не прийти к убеждению, будто в наши дни дарвиновский отбор представляет собой соревнование между командами генов, будто он поднялся на более высокие уровни организации. Мысль привлекательная, но, на мой взгляд, в корне неверная. Намного ближе к пониманию истины та точка зрения, что отбор по-прежнему идет между соперничающими генами, но благоприятствует тем из них, которые процветают в присутствии других генов — тоже, в свою очередь, выигрывающих от такого соседства. Эта идея уже встречалась нам в первой главе, когда мы говорили о том, что гены, оказавшиеся в одном рукаве цифровой реки, имеют тенденцию становиться «хорошими попутчиками».

По мере того как взрыв репликативной бомбы будет набирать обороты, следующим ключевым порогом для планеты окажется, вероятно, «порог многоклеточности» — № 4 в моем списке. Как мы уже знаем, при характерном для нас устройстве жизни каждая отдельно взятая клетка — это маленькое огороженное море химических веществ с купающейся в нем группой генов. И хотя в клетке содержится весь генный коллектив, создает ее только часть этой команды. Причем сами клетки размножаются делением надвое, а каждая половинка затем снова вырастает до полного размера. Все члены генной команды при этом также удваиваются. Если две получившиеся клетки не расходятся полностью, а остаются соединены друг с другом, то могут воздвигаться громадные здания, где клетки играют роль кирпичиков. Эта способность создавать многоклеточные сооружения имеет, вполне вероятно, важное значение не только в нашем с вами мире, но и в других тоже. Преодоление «порога многоклеточности» открывает путь к возникновению фенотипов, чьи формы и функции могут быть поняты только на шкале размерностей куда более крупной, нежели масштабы отдельной клетки. Рог оленя и лист растения, хрусталик глаза и раковина улитки — все эти строения сложены из клеток, но клетки не являются миниатюрными повторениями возникающей из них макроскопической формы. Иными словами, многоклеточные органы растут не так, как кристаллы. По крайней мере, на нашей планете они растут скорее как дома, чья форма в общем и целом отличается от кирпичей-переростков. Руке присуще особое строение, но она не образована клетками в форме рук, однако, если бы фенотипы росли подобно кристаллам, дело обстояло бы именно так. Многоклеточные органы похожи на здания еще в одном отношении: они приобретают свои очертания и размеры благодаря тому, что слои клеток (кирпичиков) подчиняются правилам, задающим границы их роста. Одни клетки в каком-то смысле должны знать свое местоположение относительно других. Клетки печени ведут себя так, будто им известно не только то, что они — именно клетки печени, но и то, на краю или в центре печеночной доли они находятся. Каким образом им это удается — вопрос сложный и интенсивно изучаемый. Ответы на него, вероятно, специфичны для нашей планеты, и я не стану уделять им здесь внимание. Мы уже слегка коснулись их в первой главе. Каковы бы ни были технические подробности, сам метод отлаживался тем же самым способом, что и все прочие усовершенствования в живой природе: неслучайным выживанием успешных генов, отбиравшихся по оказываемому ими воздействию — в данном случае воздействию на поведение клеток по отношению к своим соседкам.

Следующим важнейшим порогом, который я собираюсь рассмотреть, поскольку подозреваю, что и он может иметь не только местное, ограниченное нашей планетой значение, будет «порог высокоскоростной обработки информации». На Земле этот порог № 5 был преодолен благодаря особому типу клеток — нервным клеткам, или нейронам, и в нашем случае мы можем называть его «нейронным порогом». Какими бы средствами он ни достигался на той или иной конкретной планете, порог этот важен, поскольку после его прохождения становятся возможны действия, предпринимаемые на гораздо более мелкой временно́й шкале, нежели та, к которой имеют прямой доступ репликаторы с их химическими рычагами власти. Хищники могут бросаться на свою добычу, а жертвы — увертываться от хищников, спасая свою шкуру, и используемый для этого нервно-мышечный аппарат действует и реагирует со скоростями, многократно превышающими ту скорость, с какой гены складывают эмбриологическое оригами при создании самого аппарата. Абсолютные значения скорости и времени реагирования могут различаться от одной планеты к другой. Но на любой планете, как только время реагирования построенных репликаторами машин начнет на несколько порядков превосходить скорость эмбриологической деятельности самих репликаторов, будет пересечен очень важный порог. Не столь ясно, будут ли участвующие в этом механизмы непременно похожими на то, что мы на своей планете называем нейронами и мышечными клетками. Но там, где нечто аналогичное «нейронному порогу» окажется пройдено, весьма вероятно, наступят важные последствия, влекущие за собой дальнейшее распространение репликативного взрыва.

В числе таких последствий может возникнуть крупное скопление оперирующих информацией единиц — «мозг», — способное обрабатывать сложные последовательности данных, улавливаемых «органами чувств», и регистрировать их в своей «памяти». Другое, более таинственное и замысловатое, следствие пересечения «нейронного порога» — это самосознание, чье появление я назову порогом № 6. Мы не знаем, сколько раз «порог самосознания» преодолевался на нашей планете. По мнению некоторых философов, он неразрывно связан с языком, возникшим, судя по всему, лишь однажды — у прямоходящих приматов вида Homo sapiens. Независимо от того, требуется сознанию язык или нет, давайте все же отметим «языковой порог» как один из главных — это будет № 7 в нашем списке порогов, которые могут быть, а могут и не быть пройдены планетой. Конкретные особенности устройства языка — например, то, звуками он передается или же при помощи какого-то другого физического посредника, — следует отнести к деталям, имеющим лишь местное значение.

Язык с этой точки зрения — система, объединяющая мозги (как их принято называть на нашей планете) в общую сеть, где происходит взаимообмен информацией, достаточно тесный для того, чтобы сделалось возможным развитие технологий, требующих сотрудничества. Такие технологии, начавшиеся с подражательного усовершенствования каменных орудий, прошедшие через эпохи металлургии, колесных экипажей, паровых двигателей и вступившие теперь в век электроники, сами по себе обладают многими признаками взрыва и потому заслуживают именоваться «порогом скоординированных технологий», или порогом № 8. Ведь вполне возможно, что человеческая цивилизация взрастила совершенно новую репликативную бомбу с особой разновидностью самокопирующихся единиц — мемов, как я назвал их в своей книге «Эгоистичный ген», — которые размножаются и существуют по дарвиновским законам в реке культуры. Быть может, теперь начинается взрыв меметической бомбы — параллельно с породившим ее взрывом бомбы генетической, ранее создавшим головной мозг и необходимую культурную среду. Но это опять-таки предмет для данной главы слишком обширный. Мне следует вернуться к ее основной теме и заметить, что, как только этап требующих сотрудничества технологий оказывается преодолен, с большой вероятностью появляется и возможность воздействий, выходящих за пределы собственной планеты. После того как будет пройден порог № 9 — «радиопорог», — внешние наблюдатели смогут обнаружить, что некая звездная система недавно взорвалась репликативной бомбой.

Мы уже говорили, что первым намеком для сторонних наблюдателей будут, по всей видимости, радиоволны, выплескивающиеся вовне как побочный продукт обмена информацией на планете, ставшей эпицентром взрыва. Затем наследники технологий репликативной бомбы могут и сами осознанно обратиться к звездам. К нашим собственным неумелым шагам в этом направлении относится трансляция в космос сообщений, специально сконструированных для понимания инопланетным разумом. Каким образом конструировать сигналы, адресованные разуму, о чьей природе не имеешь ни малейшего представления? Очевидно, это непросто, и очень может быть, что наши попытки выйти на контакт остались непонятыми.

Главной их целью было не сообщить нечто содержательное, а убедить наблюдателей с других планет в том, что мы вообще существуем. Та же самая задача вставала и перед моим вымышленным профессором Криксоном из первой главы. Он перевел простые числа на язык генетического кода, а аналогичная стратегия с использованием радио могла бы оказаться одним из разумных способов дать знать о себе другим мирам. Еще лучшим средством представителям нашего вида показалась бы, вероятно, музыка, и даже если у потенциальных слушателей не окажется ушей, не исключено, что они все равно оценят ее на свой лад. Знаменитый ученый и писатель Льюис Томас предложил транслировать Баха, только Баха и ничего, кроме Баха, хотя и выразил опасение, что это расценят как бахвальство. Но и музыка не застрахована от неправильного понимания: разум, достаточно чужеродный нашему, может принять ее за ритмичные всплески излучения пульсаров. Пульсарами называют звезды, испускающие периодические импульсы радиоволн с интервалом в несколько секунд или чаще. Их открытие в 1967 году группой радиоастрономов из Кембриджа послужило причиной кратковременного ажиотажа, так как возник вопрос, уж не являются ли эти сигналы посланием из космоса. Но вскоре стало ясно, что более рациональным объяснением будет чрезвычайно быстрое вращение небольших звезд, обводящих окрестности радиолучом, подобно маякам. На сегодняшний день никакие достоверные сообщения извне до нашей планеты не доходили.

После радиоволн единственным следующим шагом, какой мы еще можем вообразить для дальнейшего распространения нашего взрыва, будет физическое перемещение в космосе: порог № 10 — «порог космических полетов». Авторы научно-фантастических произведений грезят о межзвездном расселении дочерних колоний, основанных человеком или созданными им роботами. Эти дочерние колонии можно рассматривать как посев, как затравку для новых очагов самовоспроизводящейся информации — очагов, которые впоследствии смогут сами взорваться новыми репликативными бомбами, распространяя гены и мемы во внешний мир. Если эта фантазия когда-нибудь станет правдой, то, пожалуй, не будет слишком большой самонадеянностью представить себе в будущем нового Кристофера Марло, в свою очередь обращающегося к нашей метафоре цифровой реки и восклицающего: «Вон жизни ток, смотри, струится в небе!»[19]

Пока что мы едва ли сделали первый шаг в направлении от своей планеты. Нам удалось побывать на Луне, но, каким бы внушительным достижением это ни было, Луна, хоть она и не тыква, расположена к нам так близко с точки зрения тех инопланетян, с которыми мы могли бы в конечном итоге пообщаться, что это и путешествием-то не назовешь. Мы отправили в далекий космос несколько беспилотных капсул, чьих путей нам до конца не проследить. Одна из них, по вдохновенному предложению мудрого американского астронома Карла Сагана, несет послание, составленное так, чтобы его сумел расшифровать любой инопланетный разум, какому только доведется с ним столкнуться. Послание украшено изображением представителей отправившего его вида: обнаженных мужчины и женщины.

Может показаться, будто здесь круг замыкается и мы возвращаемся к тем самым прародительским мифам, с которых начиналось наше повествование. Но эти мужчина и женщина — не Адам и Ева, а сообщение, выгравированное под их изящными силуэтами, — во всех отношениях более ценное свидетельство породившего нашу жизнь взрыва, чем какой угодно стих Книги Бытия. Образно-графическим языком, специально разработанным для всеобщего понимания, пластинка объясняет свое собственное бытие, начавшееся на третьей по счету планете от звезды, чье местонахождение в Галактике точно сообщается. Далее мы дополнительно аттестуем себя наглядным изложением фундаментальных законов химии и математики. Если когда-нибудь эту капсулу обнаружат разумные существа, они признают создавшую ее цивилизацию способной на нечто большее, чем суеверия первобытных племен. Им станет известно, что за космической бездной давным-давно произошел еще один взрыв жизни, увенчавшийся возникновением цивилизации, с которой было бы о чем поговорить.

Увы, вероятность того, что наша капсула окажется на расстоянии хотя бы парсека от другой репликативной бомбы, безнадежно мала. Кто-то видит главную ценность этого послания в том, чтобы вдохновлять нас, земных жителей. Фигуры двух обнаженных человеческих существ с поднятыми в мирном приветствии руками, преднамеренно отправленные в бесконечное путешествие к далеким звездам, первый экспортный продукт знаний, обретенных в ходе здешнего взрыва жизни… Размышления об этом, несомненно, могут принести некоторую пользу нашему обычно мелкому, поглощенному своими местечковыми проблемами разуму и стать отголоском того впечатления, какое статуя Ньютона в кембриджском Тринити-колледже произвела на разум (впрочем, великий) Уильяма Вордсворта:

И лунной ночью из окошка спальни, Напротив прямо, ярдах в двадцати, Я созерцал часовню, где стоял Недвижный Ньютон со своею призмой И молчаливо-каменным лицом — Знак неизменный, мраморная память О гении, что вечно бороздит Необозримый мысли океан[20].

Список использованной и рекомендуемой литературы

Я постарался, за несколькими исключениями, ограничить этот список книгами, находящимися в широком доступе, и избегать специальных научных трудов, которые можно отыскать лишь в университетских библиотеках.

Bodmer W. & McKie R. (1995) The Book of Man: The Human Genome Project and the Quest to Discover Our Genetic Heritage. New York: Scribners.