Народ, придумавший Чебурашку и треугольную гитару, сдавайся!

The Blind Watchmaker

Слепой часовщик

Об авторе

Ричард Докинз родился в Найроби в 1941 году. Он закончил Оксфордский университет, и остался там работать над диссертацией под руководством нобелевского лауреата, этолога Нико Тинбергена. С 1967 по 1969 год он был ассистентом профессора зоологии в Калифорнийском университете в Беркли. С 1970 года он читал лекции по зоологии в Оксфордском университете и был членом совета Нового Колледжа. В 1995 году он стал первым профессором Оксфордского профессората популяризации науки Чарльза Симойи.

Первая книга Ричарда Докинза, "Эгоистичный Ген" (1976; второе издание, 1989), сразу стала международным бестселлером и, как и "Слепой часовщик", была переведена на все главные языки мира. В 1982-м году вышло её продолжение - "Расширенный фенотип". Среди других его бестселлеров - "Бегство из рая" (1995) и "Восхождение на пик невероятности" (1996; Пингвин, 1997).

За "Слепого часовщика" Ричард Докинз получил в 1987 году литературную премию Королевского общества поддержки литературы, и премию газеты "Лос Анжелес Таймс". Телефильм по этой книге, показанный в серии "Горизонт", получил премию за лучшую научную программу в 1987 году. В 1989-м году он также получил году серебряную медаль Лондонского зоологического общества, а в 1990-м премию имени Майкла Фарадея от Королевского общества содействия популяризации науки; в 1994-м - приз Накаямы за науки о человеке, и был удостоен почётного гонорара Д. Литта университетом св. Эндрю и Австралийским национальным университетом в Канберре.

Предисловие

Замысел этой книги исходит из убеждённости в том, что наше собственное существование, некогда представлявшееся Тайной Всех Тайн, более не Тайна. Дарвин и Уоллес её раскрыли для нас, хотя мы и будем какое-то время добавлять примечания к их решению.
Написать эту книгу меня побудило удивление: оказывается, очень много людей, похоже, не только не в курсе наличия изящного и красивого решения этой, самой глубокой из проблем, но, как это ни невероятно, часто не осознающих само наличие проблемы!

Проблема состоит в нашей сложности. Компьютер, на котором я пишу эти слова, обладает памятью для хранения информации ёмкостью около 64 килобайт (один байт используется для хранения одного символа текста). Компьютер был осознанно спроектирован, и осознанно изготовлен. Мозг, с помощью которого вы воспринимаете мои слова - есть совокупность примерно десяти миллионов килонейронов. Почти из каждой из этих миллиардов нервных клеток исходят "электрические провода" (которых может быть несколько тысяч), соединяющие её с другими нейронами. Кроме того, на молекулярно-генетическом уровне каждый из этих многих триллионов нейронов хранит примерно в тысячу раз больше дискретно-кодированной информации, чем весь мой компьютер. Сложность живых организмов сочетается с их изящной эффективностью. Если кто-то полагает, что такой уровень сложности не требует объяснений, то я не возражаю. Нет, конечно, поразмыслив, я возражаю, ибо одна из целей моей книги состоит в том, чтобы поделиться с читателем, которому ещё не знакомо это ощущение, чувством неописуемого изумления сложностью биологических систем. Но вводя вас в мир тайны, я не забываю другую, главную свою цель - снять снова её покров, объясняя, как всё устроено.

Объяснять - непростое искусство. Из какого-нибудь вашего объяснения читатель может разве что понять слова; но можно объяснить то же самое так, что читатель прочувствует вашу мысль до мозга костей. Чтобы достичь последнего, иногда бывает недостаточно беспристрастно выкладывать перед читателем доказательства. Требуется быть адвокатом, используя разные хитрости адвокатского ремесла. Эта книга - не бесстрастный научный трактат. Другие книги по дарвинизму именно таковы; многие из них превосходно информативны и их неплохо читать вместе с этой. Эта книга далеко не беспристрастна! И нужно признать, что отдельные части её написаны со такой страстью, которая, появись она в профессиональном научном журнале, вызывала бы примечание редакции. Конечно, я стремился и информировать, но также я стремился и убеждать, и даже - как без некоторой самонадеянности? - вдохновлять. Я хотел заразить читателя взглядом на наше собственное существование как на жуткую тайну, и в то же время наполнить его восторгом от осознания того факта, что эта тайна имеет изящную разгадку, к тому же лежащую в пределах нашего понимания. Более того, я хочу убедить читателя не только в том, что дарвиновское мировоззрение истинно, но и в том, что это единственная известная теория, способная, в принципе, раскрыть тайну нашего существования. Это делает теорию убедительной вдвойне. Было бы здорово, если б подтвердилось, что дарвинизм верен не только на нашей планете, но и везде во вселенной, где бы удалось найти жизнь. Но выступая в таком духе, я в одном отношении дистанцирую себя от профессиональных адвокатов. Адвокат или политический деятель страстны корыстно, убеждая людей в интересах клиента, или дела, которым они на самом деле могут не верить. Я никогда так не поступал, и никогда не буду. Возможно, я не всегда прав, но я страстно стремлюсь к истине, и никогда не говорю чего-то, в истинность чего я не верю. Однажды меня шокировал один случай, когда я участвовал в университетских дебатах с креационистами. На обеде после дебатов я оказался за одним столиком с молодой женщиной, чья речь в пользу креационизма на этих дебатах была довольно яркой. Она нисколько не была креационистом, и поэтому я попросил её честно сказать, зачем она так сделала. Она спокойно признала, что просто отрабатывала навыки дебатирования, и нашла, что защита позиции, в которую она не верит, будет более эффективным тренингом. Очевидно, что это обычная практика в университетских обществах любителей дебатов - когда выступающий защищает ту сторону, какую ему велят. Его собственная вера здесь не участвует. Я проделал длинный путь, чтобы участвовать в сложном публичном выступлении, потому что я верил в искренность пригласившего меня движения. Когда я обнаружил, что члены общества используют это движение как платформу для игры в дебаты, я принял решение впредь отклонять приглашения от обществ любителей дебатов, поощряющих неискреннюю защиту на заседаниях, когда научная правда находится под угрозой.

По каким-то, не до конца ясным мне причинам, дарвинизм представляется более нуждающимися в защите, чем аналогичные истины в других областях науки. Многие из нас не имеют и понятия о квантовой механике, или о специальной теории относительности Эйнштейна, но это само по себе не приводит нас к оппозиции этим теориям! Критики дарвинизма, в отличие от эйнштейнизма, полагают себя компетентными для его критики при любом уровне их невежества. Я полагаю, что одна из проблем с дарвинизмом проистекает из того, что, как проницательно отметил Жак Монод, всякий полагает, что разбирается в нём. Это действительно замечательно простая теория; даже, как многие полагают, несерьёзная - в сравнении с почти всей физикой и математикой. В сущности, её можно свести просто к идее о том, что упорядоченное воспроизводство, которое допускает вариации, будет иметь далеко идущие последствия, если есть время для их накопления. Однако имеются веские основания полагать, что эта простота может ввести в заблуждение. Вспомните, что несмотря на кажущуюся простоту теории, до неё никто не додумался до середины 19-го века - до Дарвина и Уоллеса! "Принципы" Ньютона появились почти за 200 лет, а Эратосфен определил размер Земли более чем за 2000 лет до этого - как могла такая простая идея столь долго оставаться не открытой мыслителями такого крупного калибра, как Ньютон, Галилео, Декарт, Лейбниц, Хьюм и Аристотель? Почему ей пришлось ждать двух натуралистов викторианской эпохи? Что было неладно у философов и математиков, проглядевших её? И почему столь мощная идея продолжает и сейчас оставаться в значительной степени невоспринятой массовым сознанием? Ну словно человеческий мозг специально сделан так, чтобы не понимать дарвинизм, и с трудом верить в него. Возьмём, к примеру, такое понятие, как "случайность", которое часто драматизированно воспринимают как "слепой шанс". Подавляющее большинство атакующих дарвинизм людей, с почти непристойным рвением хватаются за ошибочную идею о том, будто в мире нет ничего, кроме случайности. Сам факт сложности жизни буквально олицетворяет антитезу случайности, но если вы полагаете, что дарвинизм эквивалентен слепому случаю, то вы очевидно найдете, что опровержение дарвинизма несложно! Одна из моих задач будут состоять в том, чтобы разрушить этот страстно обожаемый миф о том, что дарвинизм - это "теория шанса". Другая возможная причина, по которой мы предрасположены не верить дарвинизму, состоит в том, что наш мозг настроен на обработку событий во временных шкалах, радикально отличных от тех, в которых происходят эволюционные изменения. Мы располагаем способностями оценки процессов, которые длятся секунды, минуты, годы, самое большее - десятилетия. Дарвинизм - теория о нарастающих изменениях, длящихся тысячи и миллионы десятилетий. Все наши интуитивные суждения о вероятности чего-либо могут быть ошибочны на много порядков величины. Наш точно настроенный аппарат скептицизма и субъективной теории вероятности даёт осечки в этих огромных временных просторах, потому что он настроен, иронично говоря, самой эволюцией, на работу в течение одной жизни, длящейся нескольких десятилетий. Потребуется напрячь воображение, чтобы выйти из тюрьмы привычных временных отрезков, чему я буду стараться помогать.

Третья возможная причина, по которой наш мозг предрасположен сопротивляться дарвинизму, проистекает из больших успехов людей-проектировщиков. Наш мир находится во власти креативных достижений инженеров и деятелей искусства. Мы полностью привыкли к мысли о том, что элегантная сложность - признак преднамеренного, продуманного замысла. Это, вероятно наиболее сильная причина для веры, исповедовавшейся подавляющим большинством когда-либо живших на Земле людей - веры в наличие некоего сверхествественного божества. Дарвину и Уоллесу потребовался очень большой всплеск воображения, чтобы увидеть, вопреки всем интуициям, что есть другой способ, и как только вы поняли это, вы нашли гораздо более правдоподобный путь происхождения "сложной конструкции" из первозданной простоты. Этот потребный всплеск воображения настолько велик, что и по сей день многие люди всё ещё не желают так напрягаться. И главная цель этой книги - помочь читателю делать это.

Естественно, любой автор надеется, что его книга будет жить дольше одного эфемерного соприкосновения с читателем. Но любой адвокат, заботясь о жизни своего случая в веках, должен также реагировать на современных ему оппонентов, или оппонирующие точки зрения. И есть риск того, что какие-то из этих аргументов, как бы жгуче они ни полыхали сегодня, будет выглядеть жутко устаревшими по прошествии нескольких десятилетий. Часто отмечается такой парадокс - первое издание "Происхождения видов" лучше шестого. А всё потому, что Дарвин полагал себя обязанным в более поздних изданиях отвечать на текущую критику первого издания, критику, настолько теперь устаревшую, что его реплики просто мешают, a местами даже вводят в заблуждение. Однако, искушению проигнорировать модную сиюминутную критику, когда кто-то предполагает, что через девять дней случится чудо, этому искушению нельзя потворствовать, и не только ради вежливости к критикам, но и потому, что она можеть запутать читателя. И хотя у меня есть несколько собственных частных идей, эфемерность которых в конечном итоге докажут последующие главы этой книги (по той же причине), но пусть читатель - и время - нас рассудят.

Я с огорчением обнаружил, что некоторые из моих подружек (по счастью, немногие) трактуют использование мною безличного местоимения мужского рода, как моё намерение не иметь их в виду. Но если бы здесь и имело место какое-то игнорирование такого рода (к счастью, этого нет), то думаю, что скорее имел бы в виду мужчин, но когда я однажды ради эксперимента попробовал обращаться к моему абстрактному читателю как "она", то феминистки осудили меня за высокомерную снисходительность, и что я должен писать "он" или "она" и "его" или "её". Сделать это нетрудно, если вас не беспокоит литературная правильность языка, но если вас это не беспокоит, то вы демонстритуете неуважение к читателям обеих полов. Тогда я вернулся к нормальным соглашениям по использованию английских местоимений. Я могу обратиться к "читателю" местоимением "он", но полагаю читателя именно мужчиной не больше, чем говорящий по французски думает о столе как о женщине. Фактически, как мне кажется, я чаще думаю о своём читателе, как о как женщине, но это - моё личное дело; мне бывает неприятно когда эти соображения вмешиваются в мою практику использования моего родного языка.

Некоторые люди для меня - объекты для благодарности. Те, кому я могу показать себя с лучшей стороны, поймут. Мои издатели не сочли необходимым утаить от меня личности своих рефери (не рецензентов; именно рецензенты, самоуверенные американцы под 40, критикующие книги только после публикации, когда автор уже не может что-либо сделать). Мне были очень полезны предложения Джона Кребса (в который раз!), Джона Дюрана, Грэма Кейнс-Смита, Джеффри Левинтона, Майкла Рас, Энтони Халлам и Дэвид Пи. Ричард Грегори любезно критиковал главу 12, и заключительная версия выиграла от её полного исключения. Марк Ридли и Алан Графен, отныне даже официально более не мои студенты, вместе с Биллом Хамилтоном - путеводные звёзды группы коллег, с которыми я обсуждаю эволюцию, и из чьих идей я извлекаю пользу почти ежедневно. Они, а также Памела Веллс, Питер Аткинс и Джон Докинз любезно критиковали различные главы по моей просьбе. Сара Банни предложила много улучшений, а Джон Гриббин исправил главную ошибку. Алан Графен и Вилл Аткинсон консультировали по компьютерным проблемам, а агентство "Эппл Макинтош" отделения зоологии любезно позволило распечатать биоморфы на их лазерном принтере.

Повторюсь о полезности для меня неослабного динамизма которым Майкл Роджерс, а теперь Лонгман, увлекали всех нас. Он, а также Мэри Кеннан Нортон, умело применяли акселератор (к моей морали) и тормоза (к моему чувству юмора) когда те были необходимы. Часть книги была написана в творческом отпуске, любезно предоставленным отделением зоологии и Новым колледжем. Наконец, упомяну мой долг обеим моим предыдущим книгам - оксфордская система обучения и многие обученные мною ученики все эти годы помогали мне отрабатывать те немногие навыки, что есть у меня в трудном искусстве объяснений.

Глава 1
В поисках объяснения невероятного

Животные, и мы в том числе – это самые сложные объекты в известной нам вселенной. Разумеется, вселенная, известная нам - ничтожный фрагмент всей Вселенной, и не исключено, что на других планетах существуют ещё более сложные объекты; некоторые из них могут уже знать про нас. Но это не меняет сути проблемы. Наличие сложных сущностей, где бы они ни были, требует очень специфических объяснений. Мы хотим знать, как они пришли в этот мир, и почему они так сложны. Я постраюсь доказать, что объяснение этого, вероятно будет универсальным для аналогичных сложных вещей во всей вселенной – будь то мы с вами, шимпанзе, черви, деревья или космические монстры. С другой стороны, все они будут отличаться от объектов, которые я буду называть “простыми” - камней, облаков, рек, галактик и кварков. Все они – предмет физики. Шимпанзе, собаки, летучие мыши, тараканы, люди, черви, одуванчики, бактерии и галактические пришельцы являются предметом биологии.

Различие между ними – в их сложности. Биология изучает сложные объекты, которые выглядят как бы специально предназначенными для решения какой-то задачи. Физика изучает простые вещи, которые не вызывают у нас соблазна привлечь понятие замысла. На первый взгляд, рукотворные изделия, такие как, компьютеры и автомобили, выглядят исключениями. Они сложны, и явно разработаны для некой цели, однако они не живые, и сделаны металла и пластика, а не плоти и крови. В этой книге они будут однозначно трактоваться как биологические объекты. Читатель может удивлённо спросить: “Да, но разве это биологические объекты?” Слова – наши слуги, а не хозяева. Мы находим удобным для различных задач использовать слова в различных смыслах. Большинство кулинарных книг относят омаров к рыбам. У зоологов такая классификация может вызвать протест - они могут указать, что у омаров есть больше оснований называть рыбами людей, так как рыбы – гораздо более близкие родственники людям, чем омарам. И рассуждая о правовом статусе омаров, я догадываюсь, что принадлежность омаров к насекомым или “животным” следовало бы узаконить решением суда (что имело бы следствием разрешение людям варить их живьём, или нет). С зоологической точки зрения, омары - конечно же не насекомые. Они относятся кк животным, да, но к ним же относятся и насекомые, и мы с вами. Довольно мало смысла в возмущении непривычным использованием людьми разных слов (Хотя в частном порядке я весьма склонен возмущаться людьми, варящими омаров живьём). Поварам и адвокатам следует использовать слова в их профессиональной манере, и я буду поступать так же в этой книге. Не нужно придираться к вопросу о том, в “самом ли деле” автомобили и компьютеры – биологические объекты. Дело в том, что если на некоей планете будет найден какой-нибудь предмет данного уровня сложности, то мы будем должны без колебаний заключить, что на этой планете жизнь существует, или когда-то существовала. Машины – непосредственные продукты деятельности живых объектов; они “наследуют” их сложность и замысел, и по ним можно диагностировать существования жизни на этой планете. То же самое справедливо для окаменелостей, скелетов и мёртвых тел.

Я сказал, что физика изучает простые вещи, и это утверждение тоже может поначалу показаться странным. Физика представляется нам сложным предметом, ибо физические идеи трудны в понимании для нас. Наш мозг был предназначен для понимания проблем охоты и собирательства, спаривания и взращивания потомства - для ориентировке в мире с объектами среднего размера, двигающимися в трёх измерениях с умеренными скоростями. Мы плохо подготовлены для постижения чего-то очень большого или малого; процессов, продолжительность которых измеряется в пикосекундах или миллиардах лет; частиц с неопределённым положением в пространстве; сил и полей, которые мы не можем увидеть или ощутить, и о котором мы знаем только потому что они воздействуют на вещи, которые мы можем увидеть или пощупать. Мы полагаем, что физика сложна, потому что её нам бывает трудно понять, и потому, что книги по физике полны трудной математики. Но в сущности, изучаемые физиками объекты, тем не менее, просты. Это облака газов или крошечных частиц, или глыбы однородной материи, такие как кристаллы, с почти бесконечно повторяющейся атомной структурой. У них нет, по крайней мере по биологическим стандартам, замысловатых работающих частей. Даже большие физические объекты, такие как звёзды, состоят из довольно ограниченного множества составных частей, более или менее бессистемно организованных. Поведение физических, небиологических объектов настолько просто, что для описания его возможно использовать существующий математический язык, и именно поэтому в физических книгах так много математики.

Книги по физике могут сложны, но эти книги, подобно автомобилям и компьютерам, являются продуктом биологического объекта - человеческого мозга. Объекты и явления, описанные в книге по физике, проще, чем единственная клетка в теле её автора. А автор состоит из триллионов таких клеток, многие из которых отличаются друг от друга, и соорганизованы посредством замысловатой архитектуры и точной сборки в работающий механизм, способный к написанию книги (я использую американские триллионы, как и все мои единицы; один американский триллион – это миллион миллионов; американский миллиард – тысяча миллионов). Наш мозг не лучше приспособлен для восприятия экстремальной сложности, чем для восприятия экстремальных размеров, или других трудных физических экстремумов. Пока никто ещё не изобрёл математику для описания полной структуры и поведения такого объекта как физик - или даже одной из его клеток. Всё, что мы можем сделать – это понять часть общих принципов функционирования живых существ, и почему они существуют вообще.

Мы вернулись к тому, с чего мы начали. Мы хотели знать, почему мы, и все другие сложные вещи существуют. И теперь мы можем в общих чертах ответить на этот вопрос, даже не обладая способностями постигать детали этой сложности. Вот аналогия - большинство из нас не понимает в деталях, как функционирует воздушный лайнер. Возможно, всех этих деталей не понимают и его создатели: двигателисты не понимают тонкостей работы крыльев, а специалисты по крыльям понимают работу двигателей лишь в общих чертах. Собственно говоря, специалисты по крыльям не понимают работу крыльев с полной математической точностью - они могут предсказать поведение крыла в условиях турбулёнтности, лишь исследуя модель в аэродинамической трубе, или в ходе компьютерного моделирования – как раз то, что может делать биолог для исследования животного. Но как бы смутно мы ни понимали работу воздушного лайнера, все мы понимаем тот общий процесс, который вызвал воздушный лайнер из небытия. Он был разработан людьми на чертёжных досках. Затем другие люди изготовили детали по этим чертежам, потом большее число людей (при помощи других машин, разработанных людьми) свинтили, склепали, сварили и склеили эти детали между собой, каждую на нужном месте. Процесс, воззвавший воздушный лайнер к существованию, не очень загадочен для нас, потому что его сделали люди. Систематическая сборка деталей в осмысленный проект – это нечто такое, что мы знаем и понимаем, поскольку мы собственноручно это испробовали, пусть даже на детском конструкторе.

Но что можно сказать про наши собственные тела? Каждый из нас - механизм, подобный воздушному лайнеру, только намного более сложный. Были ли мы, как и лайнер, разработаны на чертежной доске, и собирались ли детали, из которых мы состоим, воедино квалифицированным инженером? Нет. Это удивительный ответ; мы узнали и поняли его лишь примерно столетие назад. Когда Чарльз Дарвин впервые дал объяснение, то многие люди не захотели, или не смогли принять его. Я сам категорически отказывался верить теории Дарвина, когда впервые услышал о ней в детстве. Практически все люди, на всём протяжении истории до второй половины 19-го века, твёрдо верили нечто обратное – в теорию Сознательного Творения. И многие люди до сих пор продолжают в неё верить, возможно потому, что истинное, дарвиновское объяснение нашего существования – до сих пор, и это знаменательно, не вошло в обязательную часть учебной программы общего образования. И эта неправильная точка зрения очень широко распространена.

Часовщик, упомянутый в заглавии этой книги, взят из известного трактата богослова 18-го века Уильяма Пали. Его книга “Натуральная теология - или признаки и свидетельства существования Бога, видимые в явлениях природы”, изданная в 1802 году, является наиболее известным собранием “аргументов в пользу Творения”, и с тех пор рассматривается как наиболее убедительное доказательство существования Бога. Я восхищаюсь этой книгой, ибо её автор в его время преуспел в решении той задачи, над решением которой я бьюсь сейчас. Он имел чёткое мнение, истово верил в него, и не жалел сил для того, чтобы убедить в этом всех. Он питал надлежащее почтение к сложности живого, и видел, что оно требует очень специфического объяснения. Он был не прав в одном, и предположительно, очень важном – в сущности своего объяснения. Он дал традиционный религиозный ответ на эту загадку, но сформулировал его яснее и убедительнее любого своего предшественника. Правильное объяснение – совершенно иное, и ему пришлось ждать одного из самых революционных мыслителей всех времён, Чарльза Дарвина.

Пали начинает свою “Натуральную теологию” со знаменитого пассажа:

Пали здесь воздаёт должное различию между естественными физическими объектами, такими, как камни, и рукотворными, спроектированными – такими, как часы. Он продолжает разъяснения, указывая на точность, с которой изготовлены их винтики и пружинки, на замысловатость конструкции, в которую они собраны. Если бы мы нашли в предмет, подобный этим часам в пустыне, то даже если бы мы не знали, как они появились, то их точность и сложность замысла вынудили бы нас заключить, что...

Разумно! Вряд ли кому-то пришло в голову возразить. Пали настаивает далее (также, как это делает в действительности атеист, когда рассматривает работу природы), что...

Пали поддерживает свою позицию красивыми и благоговейными описаниями разрезов машин жизни. Первым был приведён человеческий глаз – любимый пример, который позже использовал Дарвин, и который будет регулярно появляться в этой книге далее. Пали сравнивает глаз с задуманным прибором, таким, как телескоп, и заключает, что “можно столь же неопровержимо утверждать, что глаз был сделан для зрения, как и то, что телескоп был сделан для помощи ему”. У глаза должен быть разработчик, точно так же, как он был у телескопа.

Аргументация Пали отличается страстной искренностью, и базируется на лучших достижениях биологической мысли тех дней, но она неправильна – пусть великолепна, но совершенно ложна. Аналогии между телескопом и глазом, между часами и живым организмом ложны. Всё наоборот, единственный “часовщик” в природе – слепые силы физики, хотя и очень специфически работающие здесь. У настоящего часовщика есть способность предвидеть: он проектирует эти винтики и пружинки, планирует их сочленения, видя их будущую работу перед своим мысленным взором. Открытый Дарвиным естественный отбор – слепой, бессознательный, автоматический процесс, о котором теперь знаем и мы, – объясняет существование и очевидную целеустремленность всех форм жизни, не имея при этом никакой цели в мозгу. У него нет никаких мыслей, и никакого мысленного взора. Он не планирует будущее. У него нет ни зрения, ни предвидения вообще. Если и можно роль естественного отбора приравнять к роли часовщика природы, то это - слепой часовщик. Я объясню всё это, и много чего сверх этого. Но я не буду делать одного – умалять удивления “живыми часами”, которые так вдохновляли Пали. Напротив, я буду стараться подчеркнуть моё ощущение, что Пали мог пойти дальше. По части благоговейного трепета перед “живыми часами” я не уступаю никому. У меня больше общего с преподобным Уильямом Пали, чем с “выдающимся современным философом, известным атеистом”, с которым я однажды обсуждал проблему на обеде. Я сказал, что не могу представить себе атеиста в любой момент истории до 1859 года, когда было издано “Происхождение видов” Дарвина. “А как же Хьюм?”, спросил философ. Я в свою очередь спросил: “А как Хьюм объяснял организованную сложность живого мира?” Философ ответил: “Никак. А зачем здесь нужно какое-то особое объяснение?”

Пали знал, что здесь нужно особое объяснение; и Дарвин знал, и, я подозреваю, что в глубине души мой компаньон-философ тоже. По крайней мере – именно затем я здесь, чтобы показать его. Что же до самого Девида Хьюма, то иногда говорится, что великий шотландский философ располагал аргументами против “сотворения мира” за столетие до Дарвина. За что Хьюма критикуют, так это за использование логики видимого замысла в природе, как позитивное свидетельство существования Бога. Он не предлагал никакого альтернативного объяснения видимости замысла, оставив вопрос открытым. До-Дарвиновский атеист мог бы, вслед за Хьюмом, сказать: “У меня нет никакого объяснения сложности биологического замысла. Бог – не есть хорошее объяснение, и это всё, что я знаю; и нам остаётся ждать и надеяться, что кто-нибудь предложит что-нибудь лучше”. Я думаю, что такая позиция, пусть и логически оправданная, оставляла ощущение изрядной неудовлетворённости, и хотя атеизм мог быть логически здравым и до Дарвина, но именно Дарвин дал атеизму возможность быть рационально убедительным. Я с удовольствием думаю, что Хьюм согласился бы с этим, впрочем некоторые из его писем показывают, что он недооценивал сложность и красоту биологического замысла. Мальчик-натуралист Чарльз Дарвин мог бы показать ему на этот счёт пару вещиц, но Хьюм был уже 40 лет как мёртв, когда Дарвин поступил в Эдинбургский университет Хьюма.

Зачем я так многословно рассуждал о сложности и ощущении замысла, хотя смысл этих слов общем-то очевиден? Да, в некотором смысле он очевиден – у большинства людей есть интуитивные понятия о “сложности”. Но эти понятия, сложность и замысел – основополагающие понятия этой книги, поэтому мне нужно добиться несколько большей точности этих слов, ощущения, что есть нечто особенное и в сложности, и в замысле.

Итак, что же есть сложный объект? Как мы сможем отличить его от простого? В каком смысл истинно утверждение, что часы, воздушный лайнер, уховертка или человек сложны, а луна проста? Первый признак, который может придти к нам на ум как необходимый признак сложной вещи - это гетерогенность структура объекта. Розовый молочный пудинг или бланманже просты в том смысле, что если мы разрежем их надвое, то эти две порции будут иметь идентичное внутреннее строение – бланманже гомогенен. Автомобиль – гетерогенен; в отличие от бланманже, почти любая его “порция” отличается от других. Две половины автомобиля – не есть два меньших автомобиля. Мы часто будем говорить, что сложный объект, в отличие от простого, имеет много частей, причём частей более чем одного вида. Такая гетерогенность, или “многочастность” является необходимым, но недостаточным условием. Довольно большое количество объектов “многочастны” и гетерогенны по внутренней структуре, но не являются сложным в том смысле, в каком я хочу использовать этот термин. Например, Монблан состоит из большого числа различных видов камней, перемешанных так, что если бы вы разрезали гору где-нибудь, то эти две части отличались бы друг от друга по их внутреннему строению. Монблан имеет гетерогенную структуру, какой не обладает бланманже, но это всё ещё не сложность в том смысле, в каком этот термин использует биолог.

Давайте попытаемся подойти с другой стороны к теме определения сложности, и применим математическое понятие вероятности. Рассмотрим следующее определение: сложный объект – это нечто, составные части которого устроены так, что этот объект вряд ли мог возникнуть по воле одного счастливого случая. Воспользуемся аналогией одного знаменитого астронома: если вы возьмёте детали воздушного лайнера, и будете хаотично соединять их наугад, то вероятность того, что соберёте работоспособный Боинг исчезающе мала. Существуют миллиарды возможных комбинаций, сочетающих части воздушного лайнера, и только одна, или очень немногие из них, будут в самом деле воздушным лайнером. Комбинаций, которыми можно было бы сочетать различные части человеческого тела намного больше!

Этот подход к определению понятия сложности перспективен, но тем не менее необходимо ещё кое-что. Имеются миллиарды вариантов соединения воедино частей Монблана, и можно утверждать, что только один из них – наш Монблан. Так что же делает воздушный лайнер и человека сложными, если Монблан прост? Любая однажды собранная коллекция частей уникальна, и ретроспективно столь же невероятна, как и любая другая. Куча самолётных фрагментов на свалке уникальна. Любые две такие кучи отличны друг от друга. Если вы начнёте хаотично собирать фрагменты самолетов в кучи, то шансы на то, что одна такая куча будет точно такой же, как и другая, примерно столь же низки, как шансы собрать таким образом работоспособный воздушный лайнер. Так почему бы нам не утверждать, что свалка, Монблан, или луна, есть столь же сложные объекты, как самолет или собака, раз уж во всех этих случаях расположение атомов “невероятно”?

Кодовый замок на моём велосипеде имеет 4096 различных комбинаций. Любая из них одинаково “невероятна” в том смысле, что если вы будете вращать колёсики случайным образом, то каждая из этих 4096 комбинаций вряд ли повторится. Я могу хаотично вращать колёсики, глядеть на любую из получившихся комбинаций и восхищённо восклицать: “Поразительно! Шанс на появление именно этого числа – один из 4096! Прямо маленькое чудо!”. На тех же самых основаниях можно трактовать специфическое расположение камней в горе, или кусков металла в куче отходов, как признаки “сложности”. Но одна из этих 4096 комбинаций колёсиков в самом деле уникальна: комбинация 1207 – единственная комбинация, открывающая замок. Уникальность комбинации 1207 не имеет ничего общего с ретроспективностью - она была заранее задана изготовителем. Если вы принялись вращать колёсики наугад, и оказалось, что вы сразу попали на 1207, и получили возможность украсть велосипед, то это действительно было бы похоже на маленькое чудо. Если на вас снизошла неожиданная удача, и вы набрали одну из многозначных комбинаций кодового замка банковского сейфа, то это бы выглядело очень большим чудом, так как шанс этого события – один из многих миллионов, и вы бы получили возможность украсть целое состояние.

Теперь, пользуясь как аналогией попадание на единственный номер, открывающий банковский сейф, будем беспорядочно сваливать в кучу металлолом, валяющийся вокруг нас, и случайно соберём Боинг 747. Из всех миллионов уникальных, и ретроспективно одинаково невероятных комбинаций кодового замка, замок открывает только одна. Точно так же, всех миллионов уникальных, и ретроспективно одинаково невероятных сочетаний кучи хлама, только одна (или очень немногие) будут летать. Уникальность комбинации, способной летать, или открывать сейф, никак не является ретроспективной. Наоборот, она определена заранее. Изготовитель замка установил открывающую комбинацию, и сообщил её менеджеру банка. Способность летать – это свойство воздушного лайнера, которую мы определяем заранее. Если мы видим в воздухе самолет, то мы можем быть уверены в том, что он не был собран посредством беспорядочного соединения металлолома воедино, так как мы знаем – шансы на случайную сборку чего-то, способного летать, слишком низки.

Теперь, если рассмотреть все возможные варианты сваливания воедино камней Монблана, мы можем сказать: да, верно только один из них является Монбланом - таким, каким мы его знаем. Но наш Монблан был определён ретроспективно. Любой из очень многих вариантов сборки камней воедино может быть назван горой, и мог бы быть назван Монбланом. Нет ничего особенного в том конкретном Монблане, который мы знаем, ничто в нём не предусмотрено заранее, ничего эквивалентного взлетающему самолёту, или открывающейся дверце сейфа с деньгами, с кувырканием вылетающим вслед за ней.

В чём может выражаться сходство открывающейся дверцы сейфа или полёта самолета, с живым телом? Знаете, иногда это сходство почти буквально. Ласточки летают. Мы видели, как нелегко слепить из случайных частей летающую машину. Если бы вы взяли все клетки ласточки и слепляли бы их наугад, то шанс на то, что получившийся объект мог летать, практически не отличался бы от нуля. Не все живые существа летают, но они делают другие невероятные вещи, невероятные в смысле их предзаданности. Киты не летают – они плавают, и плавают так же эффективно, как летают ласточки. Шансы на то, что случайное скопление клеток кита плавало бы, уж не говоря о плавании столь же быстром и эффективном как у настоящего кита, ничтожны.

А вот здесь какой-нибудь философ с орлиным зрением (у орла очень зоркие глаза - вы не смогли бы сделать глаз ястреба, хаотично смешивая вместе хрусталики и ретиноциты!), начнёт бормотать что-нибудь насчёт циркулярного аргумента (т.е. аргумента, который сам доказывается ссылкой на доказываемый тезис, и так по кругу – А.П.). Ласточки летают, но не плавают; киты плавают, но не летают. Мы ретроспективно оцениваем успех нашей случайной конгломерации как пловца или как лётчика. Предположим, что мы соглашаемся оценивать его успех как X, оставляя открытым вопрос о том, что именно означает этот X, пока мы не попытались соединить клетки вместе. Наша случайная глыба клеток может оказаться эффективным роющим животным – типа крота, или эффективным лазателем – типа обезьяны. Она могла бы быть очень хороша в виндсерфинге, в выжимании промасляной ветоши, или в ходьбе по сходящейся в ноль спирали... Список можно продолжать бесконечно...или нельзя?

Если бы список действительно можно было продолжать бесконечно, то мой гипотетический философ был бы прав. Если, вне зависимости от того, насколько беспорядочно вы разбросали материю где-то, получившуюся конгломерацию можно будет ретроспективно назвать подходящей для чего-нибудь, тогда было бы правомерно утверждать, что я жульничал насчёт ласточки и кита. Но у биологов имеется намного более конкретный взгляд на проблему, чем абстрактное утверждение о “полезности для чего-нибудь”. Чтобы признать объект животным или растением, мы должны как минимум потребовать, чтобы оно преуспело в той или иной борьбе за существование (точнее – этот объект, или, как минимум – некоторые члены его вида, должны жить достаточно долго, чтобы суметь размножиться). Верно – существует множество способов быть живым – полёт, плавание, раскачивание на деревьях, и так далее. Однако, как бы ни было много способов быть живым, без сомнения имеется неизмермо больше способов быть мёртвым, или скорее неживым, чем живым. Вы можете снова и снова смешивать клетки наугад в течение миллиарда лет, и не раз будете получать конгломерацию, которае летает или плавает, или роет норы или бегает, или делает что–нибудь (хотя бы очень плохо), что можно было бы с какой-то натяжкой трактовать как деятельность по поддержанию жизни. В этот вопрос можно было бы углубляться весьма долго, но сейчас самое время напомнить себе, с чего мы начали. Мы искали способ точно выразить то, что мы подразумеваем, когда ссылаемся на нечто, как на сложный объект. Мы пытались точно выяснить, что именно люди, кроты, дождевые черви, воздушные лайнеры и часы имеют общего друг с другом, чего они не имеют с бланманже, Монбланом, или луной. И мы пришли к выводу, что сложные объекты обладают неким качеством, заранее предопределённым, которое с крайне малой вероятностью могло быть приобретено благодаря одиночному случайному событию. В случае живого существа, это определённое заранее качество можно в некотором смысле назвать “мастерством”; любое мастерство в конкретной способности – такой как полёт, которым авиаконструктор мог бы восхищаться; или мастерство в кое-чём более общем, таком, как способность избегать смерти, или способность распространять свои гены в ходе размножения.

Предотвращение смерти – это цель, над достижением которой требуется работать. Тело, предоставленное самому себе – что происходит после его смерти – стремится вернуться к состоянию равновесия с окружающей его средой. Если вы измерите какой-нибудь параметр – такой, как температуру, кислотность, содержание воды или электрический потенциал в живом теле, то чаще всего вы обнаружите его заметное отличие от соответствующего значения в окружающей среде. Например, наши тела обычно теплее окружающей нас среды, и в холодном климате им приходится упорно работать над поддержанием этой разности. Когда мы умираем, эта работа останавливается, разность температур начинает исчезать, и мы в конце концов обретаем ту же температуру, что и наша среда. Не все животные так же усердно трудятся над избежанием выравнивания температуры своего тела с внешней температурой, но все животные проделывают некую сопоставимую работу. К примеру, в сухом климате животные и растения трудятся над сохранением содержания жидкости в своих клетках, действуя против естественной тенденции воды утекать от них в сухой внешний мир. И если они терпят неудачу в этой деятельности, то они умирают. И вообще, живые существа, не проявляющие активности по предотвращению этого выравнивания, в конечном счёте сливаются со своей средой, и прекращают существование как автономные сущности. Именно это происходит, когда они умирают.

За исключением искусственных механизмов, которых мы уже согласились расценивать некими почётными живыми существами, неживые объекты не активны в этом смысле. Они не сопротивляются силам, которые стремятся привести их в равновесие с окружающей их средой. Конечно, Монблан существует уже очень долго, и вероятно будет продолжать существовать ещё какое-то время, но он не делает ничего, чтобы продолжить своё существование. Когда камень приходит в состояние покоя под действием силы тяжести, то он в нём и остаётся. Никакой работы не требуется, чтобы продолжать его. Монблан существует, и будет продолжать существование, пока эрозия не сотрёт его, или его не разрушит землетрясение. Он не предпринимает шагов по восстановлению износа или трещин, или к восстановлению самого себя после разрушения – как раз того, что делают живые тела. Он лишь подчиняется простым законам физики.

Но следует ли из этого, что живые существа не подчиняются законам физики? Конечно нет. Нет никаких причин полагать, что законы физики нарушаются в живой материи. Не существует ничего сверхествественного, никакой “жизненной силы”, конкурирующей с фундаментальными физическими силами. Но если вы попытаетесь использовать законы физики в их банальной форме для понимания поведения всего живого тела, то вы скоро обнаружите, что продвинулись очень мало. Тело – сложный объект, состоящий из многих многокомпонентных частей, и чтобы понять его поведение, вы должны применить законы физики к этим частям, а не к целому. Тогда поведение всего тела проявится как следствие взаимодействия частей.

Возьмём к примеру, законы движения. Если вы бросите мёртвую птицу в воздух, то она опишет изящную параболу, точно такую, какая должна быть по описаниям в книгах по физике, затем придёт в состояние покоя на земле, и останется там. Она поведёт себя так, как должно вести себя твёрдое тело с данной массой и данным аэродинамическим сопротивлением. Но если вы бросите в воздух живую птицу, то она не будет описывать параболу и приходить в состояние покоя на земле. Она улетит, и может не коснуться земли по эту сторону от границы графства. А всё потому, что у неё есть мышцы, работающие на противодействие силе тяжести, и другим физическим силам, действующим на всё тело. Законам физики подчинется каждая мышечная клетка, в результате чего мышцы двигают крыльями таким образом, что птица остаётся в воздухе. Птица не нарушает закон всемирного тяготения. Её постоянно тянет вниз сила тяжести, но её крылья выполняют активную работу – повинуясь законам физики в своих мышцах – и поддерживают её в воздухе несмотря на силу тяжести. Нам будет казаться, что этот факт бросает вызов физическому закону только в том случае, если мы настолько наивны, что будем трактовать птицу просто как бесструктурную глыбу материи некоторой массы и аэродинамического сопротивления. Только когда мы осознаем, что она имеет множество внутренних частей, каждая из которых повинуется законам физики на своём уровне, то мы поймём поведение всего тела. Конечно, это особенность не только живых существ. Эти соображения применимы ко всем искусственным механизмам, и в принципе применимы к любому сложному, многочастному объекту.

Так мы подходим к заключительной теме, которую я хочу обсудить в этой, скорее философской главе – проблеме того, что мы подразумеваем под объяснением. Мы выяснили, что следует считать сложной вещью. Но какое объяснение удовлетворит нас, если мы спросим, как действует сложный механизм или живое тело? Ответ на него мы дали в предыдущем параграфе. Если мы желаем понять, как действует механизм или живое тело, то мы рассматриваем его составные части, и интересуемся, как они взаимодействуют друг с другом. Если некую сложную вещь мы ещё не понимаем, мы можем попробовать понять её в терминах более простых частей, работу которых мы уже понимаем.

Когда я спрашиваю инженера, как работает паровая машина, то я достаточно правомерно желаю получить общий ответ, который бы меня удовлетворил. Меня, как и Юлиана Хаксли, определённо не обрадует расплывчатое утверждение инженера про движение “силою пара”. И если он начнёт занудные рассуждения о том, что целое – это больше, чем сумма слагающих его частей, я его, скорее всего, прерву: “Не углубляйтесь в философию – лучше скажите мне, как это работает”. При этом я хотел бы услышать что-нибудь насчёт того, как детали двигателя взаимодействуют друг с другом, чтобы получилось наблюдаемое поведение всего двигателя. При этом я должен быть уже готов к восприятию объяснений в терминах весьма крупного блока, собственная внутренняя структура которого, и поведение могли бы быть весьма сложны, и пока что не объяснены. Блоки, работу которых требовалось бы удовлетворительно объяснить в первую очередь, могли бы называться топкой, испарителем, цилиндром, поршнем, золотником. Инженер рассказал бы без предварительных объяснений, что делает каждый из блоков. Я принял бы его объяснения сразу, не расспрашивая далее, как именно этот блок делает свою специфическую работу. Зная, какую именно конкретную работу делают блоки, я смогу тогда понять, как они взаимодействуют, чтобы весь двигатель порождал энергию движения.

Конечно, я волен далее спросить, как работает каждая из деталей. Уже поняв тот факт, что золотник перекючает поток пара, и использовав это знание для понимании поведения всего двигателя, я теперь обращаю моё любопытство на сам золотник. Теперь я хочу понять, как он реализует своё собственное поведение – в терминах его внутренних деталей. То есть, имеется иерархия подблоков в пределах блоков. Можно объяснить поведение компонента на любом данном уровне, в понятиях его взаимодействий с другими подкомпонентами, собственную внутреннюю организацию которых на данный момент можно полагать как данность, некий “чёрный ящик”. Мы расчищаем себе путь вниз иерархии, пока не достигаем блоков настолько простых, что более не ощущаем потребность (для наших текущих целей) задавать про них вопросы. Например, правильно это или нет, но большинство людей вполне удовлетворено свойством железных стержней быть твёрдыми; мы готовы использовать это свойство для объяснения более сложных машин, в конструкции которых они применяются.

Конечно, физики не воспринимают железные стержни как данность. Они задаются вопросом, почему они твёрдые, и продолжают расчищать иерархию ещё на несколько слоёв, до элементарных частиц и кварков. Но жизнь слишком коротка, чтобы многие из нас следовали их примеру. Для данного уровня организации сложности, удовлетворительного объяснения обычно можно достичь, углубляясь в иерархию вниз на один или два слоя от нашего исходного, не больше. Поведение автомобиля с двигателем внутреннего сгорания вполне объяснимо в терминах цилиндров, карбюраторов и свечей зажигания. Да, верно – каждый из этих компонентов находится вверху пирамиды объяснений более низких уровней. Но если вы спросите меня, как работает автомобиль, то вы сочтёте меня надменным снобом, если я отвечу вам на уровне законов Ньютона или законов термодинамики, и даже мракобесом, если я отвечу вам на уровне элементарных частиц. То, что в своей основе поведение автомобиля объясняется взаимодействиями между элементарными частицами, несомненно. Но намного полезнее объяснять его на уровне взаимодействий между поршнями, цилиндрами и свечами зажигания.

Поведение компьютера можно объяснять на уровне взаимодействий между полупроводниковыми электронными ключами, а их поведение, в свою очередь, физики объясняют на ещё более низких уровнях. Но в большинстве практических случаев вы бы просто впустую тратили время, если бы попытались понять поведение всего компьютера на любом из названных уровней. Электронных клюей слишком много, и слишком много соединений между ними. Удовлетвительное объяснение возможно лишь на уровне обозримо невеликого количества взаимодействий. Вот почему, когда мы хотим понять работу компьютера, мы предпочитаем обзорное объяснение на уровне примерно полудюжины основных блоков – оперативная память, процессор, долговременная память, блок управления, адаптеры ввода – вывода, и т.д. После того, как мы поймём взаимодействие между полудюжиной основных компонентов, у нас может возникнуть желание задавать вопросы насчёт внутренней организации уже их самих. Вероятно, только инженеры узкой специализации углубятся до уровня схем “И” и “НЕ”, и только физики углубятся далее, на уровень поведения электронов в кристалле полупроводника.

Люди, любящие приклеивать ярлыки “-измов”, вероятно назовут мой подход к пониманию работы чего-либо “иерархическим редукционизмом”. Если вы читаете фешенебельные журналы для интеллектуалов, то вы возможно заметили, что “редукционизм” – это одно из тех понятий, которые (как, например, “грех”) упоминают только люди, осуждающие его. Объявить себя редукционистом – это примерно то же, что признать себя людоедом (в определённых кругах, конечно). Но поскольку никто из нас не людоед, то никто из нас не является и настоящим редукционистом в каком-то веском смысле этого слова. Редукционист – это некто, которому все возражают, и кто существует только в воображении критиков. Этот мифический редукционист пытается объяснить сложные вещи прямо на уровне мельчайших частиц, и даже, в некоторых экстремальных версиях мифа, как сумму частей! С другой стороны - иерархический редукционизм объясняет сложную сущность на некотором конкретном уровне иерархии сложности, в терминах сущностей, лежащих только на один уровень ниже в иерархии; сущностей, которые сами по себе вероятно достаточно сложны, чтобы нуждаться далее в редукции до их собственных составных частей; и так далее. Это само собой разумеется - хотя мифический, людоедский редукционист имеет репутацию отрицателя того факта, что объяснения, адекватные на высоких уровнях в иерархии, весьма отличаются от объяснений, адекватных на низких. Именно это и имеется в виду, когда мы предпочитаем объяснение автомобиля на уровне карбюраторов, но не кварков. Но иерархический редукционист полагает, что карбюраторы можно объяснить в терминах меньших блоков ..., которые объясняются в терминах ещё меньших ..., которые в конечном счёте объясняются в терминах наименьших из элементарных частиц. Редукционизм, - в этом смысле, есть лишь другое название для честного желания понять, как что работает.

Мы начали этот подраздел вопросом о том, какое объяснение сложных вещей удовлетворило бы нас. Мы только что рассмотрели вопрос с точки зрения механизма: как это работает? Мы заключили, что поведение сложных объектов нужно объяснять в терминах взаимодействий между их составными частями, рассматриваемыми как последовательные слои иерархии. Но есть и вопрос другого вида - как сложная вещь впервые появилась. Этим вопросом вся наша книга интересуется особенно пристально, поэтому я не буду здесь об этом много говорить. Я лишь замечу, что здесь применяется тот же самый общий принцип, что и в понимании работы механизма. Сложная вещь – это вещь, существование которой мы не склонны полагать само собой разумеющимся, потому что она слишком “невероятна”. Она не могла появиться в результате одного случайного события. Мы объясним её появление как результат постепенных, нарастающих, пошаговых преобразований более простых вещей, от изначального объекта, достаточно простого, чтобы он мог возникнуть случайно. Точно также, как “редукционизм больших шагов” не работоспособен для объяснения работы механизма, и должен быть заменён на серию маленьких пошаговых погружений вниз по иерархии, так мы не можем объяснить возникновение сложной вещи в единственном акте. Мы должны снова обратиться к серии мелких шагов, только уже разложенных последовательно во времени. Оксфордский физический химик Питер Аткинс свою красиво написанную книгу “Творение” начинает так:

Аткинс принимает эволюцию сложных вещей (предмет нашей книги) неизбежной, раз уж создались соответствующие физические условия. Он интересуется, какими должны быть минимально необходимые физические условия, и каков должен быть минимум креативной деятельности очень ленивого Творца, чтобы увидеть эту вселенную, и позже – как однажды появились слоны и другие сложные вещи. Его ответ, ответ учёного-физика состоит в том, Творец мог бы быть абсолютно ленив. Чтобы понять начало существования всего сущего, нам необходимо постулировать некие фундаментальные первозданные единицы, представляющие собой или (по мнению некоторых физиков) буквально ничто, или (по мнению других физиков) единицы предельно простые - настолько, чтобы не нуждаться в чём-то столь грандиозном, как преднамеренное Творение. Аткинс утверждает, что слоны и другие сложные вещи не нуждаются в каком-то объяснении. Но он говорит это потому, что он – учёный-физик, полагающий эволюционную теорию биологов данностью, не нуждающейся в доказательствах. На деле он не думает, что появление слонов не нуждается в объяснении, но имеет в виду, что он удовлетворён объяснениями биологов, которые могут объяснить происхождение слонов, если им дозволено использовать некоторые физические факты как данность. Его задача как физика, следовательно состоит в том, чтобы доказать законность использования этих фактов как данностей. И ему это удаётся. Моя позиция дополняет его позицию. Я - биолог. Я использую физические факты, факты изначальной простоты мира, как данность. Если меж физиками нет согласия о том, достаточно ли поняты те простые факты, то это не моя проблема. Моя задача состоит в объяснении существования слонов, и мира других сложных вещей, в терминах простых данностей, которые физики или уже понимают, или работают над выяснением. Проблема физиков - проблема происхождения первозданных сущностей и базовых законов природы. Проблема биолога - проблема сложности. Биолог старается объяснять функционирование и появление сложных вещей в понятиях вещей более простых. Он может считать свою задачу выполненной, когда он дошёл до объектов настолько простых, что их можно благополучно передавать физикам.

Я осознаю, что моя характеризация сложного объекта, как статистически невероятного в заранее заданном направлении, может выглядеть только моей новацией. Аналогично может выглядеть моя характеризация физики, как изучающей простые объекты. Если вы предпочитаете какое-то другое определение сложности – на здоровье, я был бы счастлив использовать и ваше определение для дискуссии. Но что для меня принципиально - независимо от того, что мы хотим называть статистически-невероятным-в-заранее-заданном-направлении, это - важное свойство, нуждающееся в особых усилиях по объяснению. Это – как раз то свойство, которое характеризует биологические объекты в противопоставлении физическим. Объяснение, которое мы предложим, не должно противоречить законам физики. И в самом деле, оно использует законы физики, и ничего кроме законов физики. Но оно трактует эти законы особым образом, который обычно не обсуждается в учебниках физики. Этот особый способ – способ Дарвина. Я вознакомлю вас с его сущностью в третьей главе под заголовком “Нарастающая селекция”.

А пока я хочу взять пример с Пали, и подчеркнуть величие проблемы, на объяснение которой мы осмелились, неимоверность биологической сложности, красоты и элегантности биологического замысла. Во второй главе расширенно обсуждается конкретный пример – ультразвуковой “радар” летучих мышей, открытый у них намного позже эпохи Пали. А здесь, в этой главе, я покажу иллюстрацию (рис. 1) (жаль, что у Пали не было электронного микроскопа! Он бы ему понравился) глаза с двумя последовательными увеличенными детализациями. В верхней части рисунка – разрез самого глаза. Этот уровень увеличения показывает глаз оптическим прибором - подобие его фотокамере очевидно. Ирисовая диафрагма отвечает за постоянное изменение апертуры (входного отверстия).

Хрусталик, являющийся только частью сложной оптической системы глаза, отвечает за переменную часть фокусировки. Фокус меняется посредством сжатия хрусталика мышцами (у хамелеонов мышцы перемещают хрусталик вперёд или назад, совсем как в нашей фотокамере). Изображение рисуется на сетчатке, находящейся на задней стенке глаза, где оно воздействует на светочувствительные клетки.

В средней части рисунка 1 увеличенно показана маленькая секция сетчатки. Свет падает слева. Светочувствительные клетки находятся не на поверхности сетчатки, а заглублены в толщу тканей в ней, и прикрыты от света. Об этой странной особенности я упомяну позже ещё раз. Путь света сначала проходит через слой клеток ганглиев, которые являются “электронным интерфейсом” между светочувствительными клетками и мозгом. Клетки ганглия ответствены за хитроумную предварительную обработку информации до её передачи в мозг, и поэтому слово “интерфейс” применительно к ним не вполне справедливо. Обозначение “периферийный компьютер” – было бы по отношению к ним правильнее. “Провода” от клеток ганглия, проходящие по поверхности сетчатки к “слепому пятну”, где они проходят сквозь неё, формируют “магистральный кабель” в мозг - зрительный нерв. В сетчатке имеется около трёх миллионов клеток ганглия в “электронном интерфейсе”, собирющем данные с примерно 125 миллионов светочувствительных клеток.

В нижней части рисунка – одна светочувствительная клетка, палочка. Глядя на изящную архитектуру этой клетки, вспомните тот факт, что эта прекрасная сложность повторена 125 миллионов раз в каждой сетчатке. И сопоставимая сложность повторена триллионы раз в других местах всего тела. 125 миллионов светочувствительных клеток примерно в 5000 раз превышают количество раздельно различимых точек на журнальной фотографии хорошего качества. Сложенные мембраны в правой части показанной палочки – это собственно собирающие свет структуры. Их слоистое строение увеличивает эффективность поглощения фотонов, элементарных частиц - переносчиков света. Если фотон не пойман первой мембраной, он может быть пойман второй, и так далее. Поэтому некоторые глаза способны обнаружить единственный фотон. Самые светочувствительные эмульсии фотоплёнок, доступные фотографам, требуют примерно в 25 раз больше фотонов, чтобы детектировать световую точку. Объекты, похожие на таблетки в средней части клетки, это, главным образом митохондрии. Митохондрии есть не только в светочувствительных клетках, но и в большинстве других клеток тела. Каждую митохондрию можно сравнить с химической фабрикой, которая, вырабатывая энергию, годную для потребления другими структурами, перерабатывает более 700 различных химических субстанций на своих длинных, переплетённых “сборочных конвейерах”, натянутых на поверхности её запутанно свёрнутых внутренних мембран. Круглый шарик в левой части рисунка 1 - ядро. Наличие клеточного ядра тоже характерно из всех животных и растительных клеток. Как мы увидим в главе 5, каждое ядро содержит большую, дискретно закодированную базу данных, объём информации в которой превышает таковой во всех 30 томах энциклопедии “Британика” вместе взятых. И это - для каждой клетки, а не всех клеток тела, вместе взятых!

Клетка-палочка в нижней части рисунка – это одна единственная клетка. Общее количество клеток в теле (человека) – примерно 10 триллионов. И когда вы кушаете бифштекс, вы разрушаете информацию, эквивалентную по объёму более чем 100 миллиардам копий энциклопедии “Британика”.

Глава 2
Удачный проект

Естественный отбор - это слепой часовщик. Он слеп, ибо не смотрит вперёд, не планирует результатов, и не имеет никакой цели. Тем не менее, живые результаты естественного отбора несказанно впечатляют нас ощущением задуманности как бы высококвалифицированным часовщиком, впечатляют иллюзией запроектированности и запланированности.

Цель этой книги - разрешить этот парадокс к удовлетворению читателя, а цель этой главы - ещё более впечатлить читателя силой этой иллюзии задуманности. Мы рассмотрим конкретный пример, и сделаем вывод, что Пали лишь прикоснулся к этой теме, настолько велика его сложность и красота замысла.

Мы можем говорить, что живое тело или орган хорошо разработаны, если они обладают особенностями, которые умный и опытный инженер мог встроить в них для достижения определённой разумной цели - такой, как полёт, плавание, видение, питание, размножение, или - говоря шире - для поддержки своего выживания и репликации генов организма. Нет необходимости предполагать, что замысел данного тела или органа - это лучшее из того, до чего инженер мог бы додуматься. Часто бывает, что лучшее достижение одного инженера, может быть в общем случае превзойдено лучшим достижением другого инженера, особенно если второй живёт позже в технологической истории. Но любой инженер может понять цель разработки объекта, даже если он разработан плохо, и обычно он может понять эту цель, изучая его структуру. В первой главе мы интересовались главным образом философскими аспектами. В этой главе я буду рассматривать конкретный пример, который, полагаю, произвёл бы впечатление на любого инженера - а именно сонар ("радар") летучих мышей. Объясняя каждый пункт, я буду начинать с изложения проблемы, стоящей перед живой машиной; затем я буду рассматривать возможные решения этой проблемы, которые мог бы рассмотреть разумный инженер; и наконец - к решению, фактически принятому природой. Разумеется, наш пример для иллюстрации выбран почти произвольно. Если инженера увлечёт функционирование летучих мышей, его столь же увлекут другие бесчисленные примеры живых проектов.

Перед летучими мышами стоит проблема: как находить путь в темноте? Они охотятся ночью, и не могут использовать свет для поисков добычи и избегания препятствий. Вы могли бы здесь заметить, что если это проблема, то это проблема их привычек, и этой проблемы они могли бы избежать, просто изменив эти привычки, перейдя к охоте днём. Но дневная экономическая ниша уже плотно занята другими существами, такими, как птицы. Учитывая, что ночью есть возможность изыскать средства к существованию, а также учитывая, что альтернативные дневные экономические ниши полностью заняты, естественный отбор одобрил летучих мышей, которые практикуют экономику ночной охоты. Кстати, вероятно, что ночной образ жизни вели предки всех ныне существующих млекопитающих. В эпоху, когда динозавры доминировали в дневной экономике, наши млекопитающие предки, возможно, именно потому сумели вообще выжить, что нашли способы карабкаться за существование ночью. И только после таинственного массового исчезновения динозавров примерно 65 миллионов лет назад, наши предки получили возможность выйти на дневной свет в каких-то существенных количествах.

Итак, у летучих мышей есть техническая проблема нахождения пути и поиска добычи при отсутствии света. Летучие мыши - не единственные существа, стоящие перед этой трудностью сегодня. Очевидно, что летающие ночью насекомые, на которых летучие мыши охотятся, также должны как-то находить свой путь. Глубоководных рыб и китов тоже окружает полная или почти полная темнота - и днём, и ночью, потому что лучи солнца не могут проникать глубоко в воду. Рыбы и дельфины, которые живут в чрезвычайно мутной воде, также не могут видеть - несмотря на наличие света, так как свет рассеивается загрязнениями. Многие другие современные животные живут в условиях, в которых использование зрения затруднено или невозможно.

Какие решения мог бы рассмотреть инженер, поставленный перед проблемой маневрирования в темноте? Первое, что могло бы придти к нему в голову, так это идея выработки света - какого-нибудь фонаря или прожектора. Светлячки и некоторые рыбы (обычно с помощью бактерий) имеют возможность излучать собственный свет, но этот процесс, похоже, потребляет много энергии. Светлячки используют свой свет для привлечения самок. Для этого не требуется непомерно большой энергии: самка может заметить тёмной ночью крошечную светящуюся точка самца с довольно большого расстояния, поскольку на её глаза действует прямой свет самого источника. Использование света для освещения своего пути требует значительно большей энергии, так как глаза должны при этом уловить крошечную долю излучённого света, рассеянного предметами окружающей сцены. Поэтому, если мы хотим использовать свет для освещения пути, то источник этого света должен быть намного ярче, чем сигнальный источник для информирования кого-то другого. Ну так или иначе, действительно ли причина в расходе энергии, или нет, но похоже, что это факт - за возможным исключением одной таинственной глубоководной рыбы, никакое другое животное, кроме человека, не использует продуцированный свет для освещения пути своего передвижения. О чём ещё инженер мог бы подумать? Вроде бы слепые люди иногда демонстрируют сверхъествественное чутьё препятствий на их пути. Этому явлению дали название "лицевого зрения", потому что слепые сообщали об ощущениях, подобных лёгкому прикосновению к лицу. Одно сообщение описывает полностью слепого мальчика, который мог ездить на хорошей скорости на своём трёхколесном велосипеде вокруг квартала близ своего дома, пользуясь "лицевым зрением". Эксперименты показали, что на деле "лицевое зрение" не имеет ничего общего с прикосновениями к лицу, хотя ощущения при этом могут быть описаны именно так, и видимо подобны фантомной боли ампутированной конечности. Оказалось, что ощущение "лицевого зрения" на деле приходит через уши. Слепые люди, даже не осознавая этого факта, на деле используют эхо звука своих собственных шагов, и других звуков, ощущая наличие препятствий. Инженеры построили приборы, использующие этот принцип, например - для замера глубины моря под судном, ещё до обнаружения этого факта. Как только эта техника была изобретена, то адаптация её разработчиками оружия для обнаружения субмарин была лишь вопросом времени. Обе стороны во второй мировой войне активно использовали эти устройства под наименованиями "Асдик" (в Британии) и "сонар" (в США). Подобная технология была использована в "радарах" (в США) или "RDF" (в Британии), где использовалось эхо не звуковой, а радиоволны. Разработчики первых сонаров и радаров ещё не знали про летучих мышей, но сейчас весь мир знает, что летучие мыши, или скорее - естественный отбор, работавший на летучих мышах, усовершенствовал эту систему на десятки миллионов лет раньше, и их "радары" творят такие подвиги детектирования и навигации, от каких инженер онемел бы от восторга. Будет технически неправильным говорить, что летучие мыши пользуются "радаром", так как они не используют радиоволны. Это сонар. Но теоретические принципы работы радара и сонара очень близки, и большая часть научного осмысления подробностей работы сонара летучих мышей появилась благодаря приложению к ним теории радаров. Американский зоолог Дональд Гриффин, внёсший значительный вклад в открытие сонара у летучих мышей, предложил термин "эхолокация", охватывающий как звуковую, так и радиолокацию, и применимый как эхолокаторам животных, так и рукотворным человеческим приборам. Впрочем, на практике это слово в основном относиться к сонарам животных.

Неправильно говорить о летучих мышах как об совершенно однородной группе. Ну это примерно как если бы мы говорили про собак, львов, ласок, медведей, гиен, панд и других в одном духе - только потому, что все они - плотоядные животные. Различные группы летучих мышей используют сонар совершенно по-разному, и, похоже "изобрели" его независимо друг от друга - подобно тому, как англичане, немцы и американцы независимо друг от друга изобрели радар. Не все летучие мыши используют эхолокацию. У тропических растительноядных летучих мышей Старого Света хорошее зрение, и они в основном используют для ориентации только свои глаза. Однако один или два вида плодовых летучих мышей, например Rousettus, способны ориентироваться в полной темноте, где глаза, даже хорошие, бессильны. Они используют сонар, но более примитивный, чем тот, что используется более мелкими летучими мышами умеренных широт, с который мы знакомы. Rousettus в полёте громко и ритмично щёлкает языком, и ориентируется, измеряя интервал времени между каждым щелчком его эхо. Rousettus издают ясно слышимые для нас щелчки (т.е. издают, по определению, звуки, а не ультразвуки: ультразвук - это то же самое, что и звук, только слишком высокого тона, чтобы люди могли его слышать).

По теории, чем выше используется тон звука, тем точнее производится эхолокация - потому, что у звуков низкого тона большая длина волны, которая не позволяет различать близко расположенные объекты (волны хорошо отражаются лишь от крупных объектов. Если он мельче длины этой волны, - то отражаются плохо, а если он мельче 1/6 длины волны - не отражаются совсем. Уместно напомнить, что "длина волны" - это расстояние между её гребнями, а не длина фронта "вдоль" - А.П.). Поэтому летательному снаряду, использующему эхолокацию в системе наведения, при прочих равных условиях было бы целесообразно генерировать очень высокие звуки. И в самом деле - большинство летучих мышей используют чрезвычайно высокие звуки, намного более высокие, чем те, которые люди могут слышать - ультразвуки. В отличие от Rousettus, которые видят очень хорошо, и которые используют неизменяющиеся относительно низкие звуки для своей скромной эхолокации в дополнение к своему хорошему зрению, более мелкие летучие мыши, судя по всему, - технически высокоразвитые механизмы эхоллокации. У них крошечные глаза, которые в большинстве случаев не могут увидеть много. Они живут в мире эхо, и вероятно их мозг может на основании эхо производить что-то вроде "построения изображений", хотя нам почти невозможно представить, как бы могло выглядеть такое изображение. Шум, который они производят, не просто слегка выше того, что люди могут слышать, вроде своего рода пронзительного визга супер-собаки. В многих случаях он значительно выше того, что какое-либо существо может услышать или вообразить. И кстати, нам очень повезло, что мы не можем их слышать, ибо это очень мощные звуки, и для нас они были бы оглушительно громки - при такой громкости мы вряд ли смогли бы спать.

Эти летучие мыши, как миниатюрные самолёты-разведчики, нашпигованы изощрённой аппаратурой. Их мозг - это тонко настроенный пакет миниатюрных штучек для электронного колдовства, запрограммированных сложным программным обеспечением, необходимым для расшифровки мира эхо в режиме реального времени. Их мордочки часто искривлены в фантастические горгульи, представляющиеся нам отвратительными, - до тех пор, пока мы не видим для чего они нужны - это изысканно скроенные инструменты для излучения ультразвука в нужных направлениях. Хотя мы не можем непосредственно слышать импульсы ультразвука этих летучих мышей, но мы можем понять происходящее посредством аппаратуры перевода, или "бат-детектора". Он принимает импульс специальным ультразвуковым микрофоном, и преобразует его в слышимый щелчок или тон, который мы уже можем слышать в наушниках. Если мы возьмём такой "бат-детектор" на лесную вырубку, где кормятся летучие мыши, то мы услышим каждый испускаемый ими импульс, хотя мы не можем слышать, как этот импульс в действительности "звучит". Если наши летучие мыши - Myotis, а это одна из обычных у нас небольших коричневых летучих мышей, то мы услышим щелчки с частотой примерно 10 щелчков в секунду (10 Герц), когда она курсирует по своему обычному маршруту. Это примерно частота работы стандартного телетайпа, или скорострельного пулемёта.

Возможно, что образ мира, в котором крейсирует летучая мышь, обновляется 10 раз в секунду. Наш с вами визуальный образ мира представляется нам обновляющимся беспрерывно - пока наши глаза открыты. Мы можем видеть, как мог бы выглядеть дискретно обновляющийся образ мира, включив ночью стробоскоп. Их иногда используют на дискотеках, и он производит довольно впечатляющий эффект. Танцующий человек выглядит последовательностью замороженных статичных поз. Очевидно, что чем чаще следуют импульсы строба, тем ближе полученный образ соответствует нормальному "беспрерывному" зрению. Стробоскопическое видение с частотой крейсерского полёта летучей мыши (примерно 10 образов в секунду) - даёт почти столь же хорошую картину, как и нормальное "непрерывное" зрение - для обычных целей, но не для ловли шарика или насекомого.

Но это "дежурная" частота выборки образов летучей мышью на обычном крейсерском полёте. Когда маленькая коричневая летучая мышь обнаруживает насекомое, и ложится на курс его перехвата, то частота щелчков возрастает. Она щелкает при этом быстрее пулемёта, частота может достичь 200 Герц, пока она наконец не достигает свою движущуюся цель. Чтобы достичь того же эффекта, нам придётся ускорить наш стробоскоп настолько, чтобы его вспышки следовали с частотой, вдвое большей, чем полуциклы в нашей электрической сети, хотя даже эту частоту мы уже воспринимаем слитно, и не видим мерцания люминесцентных ламп. Обратите внимание, что у нас при этом нет никаких проблем с выполнением наших обычных визуальных задач в их свете - даже при игре в сквош или пинг-понг, хотя наш визуальный мир при этом пульсирует на такой высокой частоте (100 Герц). Если предположить, что мозг летучей мыши строит образ мира, аналогичный нашим визуальным образам при частоте нашей сети, то можно предположить, что образ мира в эхе летучей мыши по меньшей мере столь же детализирован, и "беспрерывен" как и наш с вами визуальный образ. Конечно, возможны и другие причины, приводящие к меньшей (чем у нас) детализации образа мира летучей мыши.

Если летучие мыши могут повышать частоту импульсов до 200 Герц, то почему они не поддерживают эту частоту всё время? Так как у них очевидно есть "регулятор частоты", своего "стробоскопа", то почему они не держат его постоянно на максимуме? Ведь тем самым всё время они поддерживают своё восприятие мира в его наиболее отчётливой форме, и готовы отреагировать на любую критическую ситуацию? Одна из причин этого может быть в том, что высокие частоты хороши лишь для близких целей. Если импульсы следуют слишком часто, то один излучаемый импульс может слиться с эхом его предшественника от далёкой цели. Даже если это не так, то вероятно имеются веские экономические причины для того, чтобы не поддерживать частоту импульсов на максимальном уровне всё время. Должно быть накладно производить громкие сверхзвуковые ипульсы - накладно в смысле и энергии, и износа голоса и слуха, и может быть - в компьютерном времени. Мозг, который обрабатывает 200 раздельных эхокартин в секунду, возможно уже не имеет запаса производительности для "размышлений" о чём-нибудь ещё. Частота выборки даже в 10 герц вероятно также весьма накладна, но намного меньше таковой на максимальной частоте 200 Герц. Некая летучая мышь, повысившая частоту своих тиков, заплатит дополнительную цену в энергии, и т.д., которая не будет оправдана увеличенной точностью сонара. Когда единственный движущийся объект в округе - сама летучая мышь, то образы видимого мира, отстоящие друг от друга на десятую долю секунды вполне подобны друг другу, и не нуждаются в более частой смене. Когда же в обозримой близости наличествует другой движущийся объект, особенно - летящее насекомое, бьющееся и мечущееся в отчаянной попытке избавиться от преследователя, то выгода от увеличения частоты импульсов более чем оправдывает возросшие издержки. Конечно, соображения насчёт издержек и выгод в этом параграфе - это предположение, но что-нибудь вроде этого почти наверняка должно иметь место.

Инженер, приступающий к разработке эффективного сонара или радара скоро сталкивается с проблемой, вытекающей из необходимости производить импульсы максимальной громкости. Они должны быть громкими, потому что волновой фронт излученного звука распространяется по расширяющейся сфере. Интенсивность звука распределяется, и в каком-то смысле, "растворяется" по всей поверхности сферы. Поверхность сферы пропорциональна квадрату радиуса. Поэтому интенсивность звука в любой заданной точке на поверхности сферы уменьшается не прямо пропорционально расстоянию (радиусу), а пропорционально квадрату расстояния от источника звука. Это означает, что в своём путешествии от источника (в нашем случае - летучей мыши) звук затихает довольно быстро.

Когда этот ослабленный звук достигает цели, скажем - мухи, он от неё отражается. Этот отражённый звук, в свою очередь, также излучается от мухи по расширяющемуся сферическому фронту. Как и в случае первичного импульса, он угасает пропрционально квадрату расстояния от мухи. К тому моменту, когда эхо вновь достигает летучей мыши, угасание его интенсивности оказывается пропорциональным не расстоянию от мухи до летучей мыши, и даже не квадрату этого расстояния, а квадрату квадрата - т.е. четвёртой степени расстояния. Это означает, что он будет очень, и очень тихим. Проблему возможно частично преодолеть, если летучая мышь будет излучать звук направленно, как из мегафона, но для этого ей нужно уже знать направление на цель. В любом случае, если летучей мыши нужно получить некое внятное эхо от всех отдалённых целей, то писк, исходящий от мыши, должен быть в самом деле очень громким; а инструмент обнаружения отражённого - ухо, должен быть очень чувствителен к слабому звуку эхо. И как мы уже знаем, летучая мышь часто и в самом деле кричит очень громко, а её уши и в самом деле очень чувствительны.

Теперь рассмотрим проблему, которая озадачила бы инженера, если б он попытался спроектировать некое подобие механической летучей мыши. Если микрофон (или ухо) будет столь чувствительным, как это требуется здесь, то он будет подвергаться большой опасности серьёзного повреждения собственным - чрезвычайно громким излученным импульсом звука. Нет смысла бороться с проблемой, снижая громкость излученного звука, ибо тогда эхо будет слишком тихим, чтобы его расслышать. И также нет смысла повышать чувствительность микрофона ("уха"), ак как это сделает его более уязвимым для повреждений, путь уже несколько более тихим излученным звуком! Эта дилемма неразрывно связана с радикально различной интенсивности излученного, и принятого звука, и различие это неумолимо следует из законов физики.

Какое другое решение мог бы предложить инженер? Когда перед аналогичной проблемой встали проектировщики радара во второй мировой войне, то они натолкнулись на решение, которое они назвали "приёмо-передающим" радаром. Локационные сигналы посылались обязательно в виде очень мощных импульсов, которые могли бы повредить высокочувствительный приёмник, ожидающий слабое отражённое эхо. Приёмо-передающий переключатель временно отсоединяет входные цепи приёмника от антенны непосредственно перед началом излучения исходящего импульса, а затем снова включает их к тому времени, когда нужно будет принимать эхо.

Летучие мыши развили "приёмо-передающее" переключение очень давно, вероятно за миллионы лет до того, как наши предки спустились с деревьев. Она работает так: в ухе, как и у летучей мыши, так у нас, звук передаётся от барабанной перепонки к "микрофонным", звукочувствительным клеткам посредством моста из трёх крошечных костей, названных (из-за внешнего сходства) молоточком, наковальней и стремечком. Между прочим, расположение и подвеска этих трёх костей очень точно решают задачу, которую квалифицированный инженер назвал бы задачей "согласования импедансов", но это уже другая история. Важно, что у некоторых летучих мышей хорошо развиты мускулы, воздействующие на стремя и молоточек. Когда эти мускулы напряжены, то эти косточки передают звук ослабленно - как если бы вы приглушили микрофон, прижимая палец к вибрирующей мембране. Летучая мышь может использовать эти мускулы, чтобы временно отключать свои уши. Сокращение этих мускулов непосредственно перед выдачей каждого исходящего импульса, тем самым выключает уши, чтобы они не были повреждены громким звуком. Затем они расслабляются, чтобы ухо возвратилось к своей максимальной чувствительности ко времени получения отражённого эха. Эта приёмо-передающая переключательная система работает только тогда, когда обеспечивается точность отслеживания времени в доли секунды. Летучая мышь, называемая Tadarida способна к поочерёдному напряжению и расслаблению переключающих мускулов 50 раз в секунду, соблюдая полную синхрониизацию с механизмом стрельбы ипульсами ультразвука. Это огромное достижение, сопоставимое с хитрым механизмом, использовавшимся в некоторых истребителях времён первой мировой войны. Их пулемёты, стреляющие "сквозь" пропеллер, тщательно выбирали момент выстрела, строго синхронизированный с его вращением, чтобы пули всегда пролетали между лопастями и никогда не отстреливали их.

Следующая проблема, которая могла бы возникнуть у нашего инженера, такова. Раз уж сонар измеряет расстояние до цели, измеряя длительность тишины между излучением звука, и вернувшимся от него эхом - а этот метод Rousettus кажется и в самом деле использует, то импульс должен быть при этом очень кратким и отрывистым - эдакое стаккато. Длинный, растянутый импульс всё ещё бы излучался, когда бы уже вернулось эхо, и даже будучи частично приглушенным мускулами "приемо-передатчика", попал бы в механизм распознавания эха. В идеале импульс летучей мыши должен быть очень коротким, и это похоже так и есть. Но чем короче импульс, тем труднее сделать его достаточно мощным, чтобы получить удовлетворительное эхо. Здесь имеет место другая неблагоприятная для нас альтернатива, вытекающую из законов физики. Изобретательные инженеры могли бы предложить два решения этой проблемы, что и действительно было предложено ими, опять же применительно к радару. Какое из этих двух решений предпочтительнее - зависит от того, что для нас важнее - измерить удаление объекта от измерителя, или измерить скорость перемещения объекта относительно измерителя. Первое решение известно радиоинженерам как "чирикающий радар" (в отечественной радиотехнике для обозначения таких радаров используется аббревиатура ВИЛЧМ (радар с внутриимпульсной линейной частотной модуляцией) - А.П.).

Радарные сигналы представляют собой серию импульсов, но у каждого импульса есть так называемая несущая частота. Представьте себе быстрое включение и выключение звука (или ультразвука). Как мы помним, крики летучей мыши представляют собой импульсы с частотой следования в десятки или сотни штук в секунду (десятки и сотни герц). И каждый из этих импульсов имеет несущую частоту - от десятков до сотен тысяч герц.

Популярно говоря, каждый импульс является коротким, и очень высоким взвизгом. Импульс радара точно так же является "взвизгом" радиоволн, с высокой несущей частотой. Специфической особенностью "чирикающего" радара является отсутствие строго фиксированной несущей частоты каждого взвизга. Вместо этого, несущая частота меняется вверх или вниз примерно на октаву. Если вы хотите представить себе звуковой эквивалент его, то каждый такой радарный импульс можно представить как ниспадающий свист удивлённого человека. Преимущество "чирикающего" радара в сравнении с радаром фиксированной несущей частотой состоит в следующем. Для него не имеет большого значения, что исходящий импульс всё ещё не закончился, когда уже пришло эхо. Они не будут перепутаны друг с другом - ведь эхо, получаемое в данный момент времени, будет отражением более ранней части импульса, и следовательно будет иметь отличающуюся частоту.

Люди-разработчики радаров извлекли много пользы из этой изобретательной техники. Имеются ли какие-нибудь свидетельства того, что летучие мыши тоже это "открыли" - подобно тому, как они открыли приёмо-передающую систему? Да, действительно, многие виды летучих мышей производит крики с ниспадающей несущей частотой, обычно примерно на октаву в каждом крике. Эти посылки "удивлённого свиста" известны как частотная модуляция (FM). Они используются людьми там, где требуется использовать технику "чирикающего радара". Однако, есть свидетельства, пока предположительные, что летучие мыши используют эту технику не для различения сигнала эхо от исходного звука, а для решения более тонкой задачи отличения одного эхо от другого. Летучая мышь живёт в мире многих эхо - близких объектов, далёких, и объектов на всех промежуточных расстояниях, и ей нужно отсортировывать эти эхо друг от друга. Если она издаёт ниспадающие "удивлённые свисты", то сортировку можно чётко сделать по тону. Когда эхо от далёкого объекта наконец приходит назад к летучей мыши, оно будет "старше", чем одновременно пришедшее эхо от близкого объекта, и поэтому будет иметь более высокий тон. Когда летучая мышь принимает эхо от нескольких объектов сразу, то она может следовать простому эмпирическому правилу: чем выше тон, тем дальше объект.

Вторая умная идея, которая могла бы придти в голову инженеру, особенно он интересуется измерением скорости перемещающейся цели, заключается в использовании интересного эффекта, называемого физиками допплеровским сдвигом. Его можно также назвать "эффектом санитарной машины", так как самое знакомое его проявление - резкое снижение тона сирены санитарной машины, когда она проносится мимо слушателя. Допплеровский сдвиг случается всякий раз, когда источник звука (или света, а также волн другого вида) и его приёмник двигаются друг относительно друга. Легче всего представить источник звука неподвижным, а слушателя - двигающимся. Допустим, что сирена на крыше фабрики гудит непрерывно, и всё время на одной ноте. Звук излучается как ряд волн. Эти волны нельзя увидеть, так как это волны воздушного давления; но если б они были видимы, то выглядели бы как концентрические круги, распространяющиеся вдаль, наподобие волн от камешка, брошенного в спокойный пруд. Представте себе, что непрерывная серия камешков падает в середину пруда так, чтобы волны постоянно исходили из середины. Если мы поставим игрушечный кораблик на якорь в какой-то фиксированной точке пруда, то кораблик будет ритмично качаться на проходящих под ним волнах. Частота, с который раскачивается кораблик, в чём-то подобна звуковому тону. Теперь предположим, что кораблик снялся с якоря, и на всех парах двинулся пересекать пруд в примерном направлении центра, от которого и исходят круги волн. Он по прежнему будет раскачиваться, поскольку волны по-прежнему будут проходить под ним. Но частота проходящих под корабликом волн будет теперь выше, так как он путешествует к источнику волн, и будет качаться с более высокой частотой. На другой стороне от центра пруда, когда кораблик минует источник волн, частота, с которой он будет раскачиваться, очевидно понизится.

Если мы быстро проедем на (предпочтительно малошумном) мотоцикле мимо гудящей фабричной сирены, то по той же причине при приближении к фабрике высота тона будет повышена - наши уши при этом поглощают волны с более высокой частотой, чем когда они бы не двигались. И точно также, когда наш мотоцикл минует фабрику, и будет удаляться от неё, тон будет понижен. Когда мы останавливаем движение, то мы будем слышать тон сирены, средний по высоте между двумя допплер-сдвинутыми тонами. Из этого следует, что если мы знаем точную высоту тона сирены, то мы в принципе можем определить, насколько быстро мы двигаемся к, или от источника, просто сравнивая слышимый тон с известным "истиным".

Те же самые рассуждения справедливы, когда источник звука перемещается, а слушатель неподвижен. Именно этот случай имеет место при движении санитарной машины мимо нас. Хотя это не слишком правдоподобно, но говорят, сам Христиан Допплер демонстрировал этот эффект, наняв духовой оркестр для исполнения музыки на открытом железнодорожном вагоне-платформе, которая помчалось мимо его изумлённой аудитории. Имеет значение относительное перемещение, и для эффекта Допплера безразлично, источник ли звука перемещается относительно уха, или ухо перемещается мимо источника. Если два поезда двигаются во встречном направлении, каждый - со скоростью 125 миль в час, то пассажир одного поезда будет слышать пронзительный вой другого поезда, мчащегося навстречу, повышенный особенно радикальным допплеровским сдвигом, ибо относительная скорость этих поездов составит 250 миль в час (400 км/ч). Эффект Допплера используется в полицейских радарах - измерителях скорости автомобилей. Неподвижный прибор излучает сигнал радара вдоль дороги. Волны радара отражаются от приближающегося автомобиля, и регистрируются приёмной аппаратурой. Чем быстрее двигается автомобиль, тем выше будет допплеровский сдвиг по частоте. Сравнивая излученную частоту с частотой отражённого эха, полиция, или скорее - их автоматический прибор, может вычислять скорость каждого автомобиля. Ну если полиция может использовать этот эффект для измерения скорости лихачей, то смеем ли мы надеяться, что удастся обнаружить использование её летучими мышами для измерения скорости насекомого-добычи? Да, есть такое дело. Давно было известно, что маленькие летучие мыши, известные как "подковки" издают длинные крики стабильного тона - а не стаккато щелчки, или ниспадающий "свист удивления". Говоря "долго", я имею в виду, что долго по стандартам летучих мышей. Её "крик" длится менее десятой части секунды. И, как мы далее увидим, часто в конце крика имеется "свист удивления". Представим себе, что вначале подковка издаёт неизменяющийся тон ультразвука, когда быстро летит к неподвижному объекту, например, к дереву. Волны импульса будут падать на дерево с увеличенной частотой, так как мышь летит к дереву. Если бы в дереве был микрофон, то он бы "слышал" повышенный из-за допплер-смещения тон звука этого импульса благодаря движению летучей мыши. Микрофона в дереве кончено нет, но эхо, отражённое назад от него, будет иметь именно такой повышенный тон, какой бы слышал микрофон. Далее волны эха бегут назад от дерева к приближающейся летучей мыши, ибо она всё ещё быстро двигается навстречу к ним. Поэтому происходит дальнейшей допплеровский сдвиг тона эхо вверх при восприятии его летучей мышью. Движение летучей мыши приводит к своего рода двойному допплер-эффекту, величина которого точно характеризует скорость летучей мыши относительно дерева. Сравнивая тон своего крика с тоном эхо, летучая мышь (лучше сказать - её бортовой компьютер в мозгу), может в принципе вычислять, как быстро она приближается к дереву. Этот эффект не сообщает мыши, как далеко это дерево, но тем не менее, это может быть очень полезной информацией.

Если отражающий эхо объект будет не статичным деревом, а двигающимся насекомым, допплер-эффект будет сложнее, но тем не менее - летучая мышь сможет вычислить скорость своего перемещения относительного цели - очевидно, такого рода информация нужна такой сложной "управляемой ракете", как охотящаяся летучая мышь. Некоторые летучие мыши проделывают более интересный трюк, чем просто испускание крика постоянного тона с последующим измерением тона вернувшегося. Они так подстраивают тон исходящих криков, чтобы принимаемый тон был постоянен после его допплеровского сдвига. Так как, бросившись к двигающемуся насекомому, они ускоряются, то тон их криков всё время непрерывно меняется, чтобы эхо возвращалось некоего фиксированного тона. Эта изобретательная хитрость поддерживает эхо такого тона, к которому их уши максимально чувствительны, что важно, так как эхо слабое. При этом они точно так же получают информацию о скорости цели, сравнивая излученный и принятый тон. И хотя в данном случае сдвигается излученный, а не принятый тон, но разность их будет той же самой. Я не знаю, используют ли эту хитрость рукотворные устройства, будь то сонары или радары. В принципе, я бы рискнул держать пари, что наиболее умные идеи в этой сфере первыми изобрели летучие мыши.

Логично предположить, что эти два весьма различных метода - техника допплеровского сдвига, и техника "чирикающего радара", полезны для различных конкретных применений. Одни группы летучих мышей специализируются на одной из них, другие - на другой. Некоторые группы вроде бы даже стараются взать лучшее из обоих миров, прицепляя частотно-модулированный "свист удивления" к концу (или иногда к началу) длинного "крика" с постоянной частотой. Другая любопытная хитрость "подковок" относится к движениям их ушных раковин. В отличие от других летучих мышей, "подковки" быстро двигают своими ушными раковинами, двигая их вперёд и назад. Можно предположить, что эти дополнительные быстрые перемешения звуковоспринимающей поверхности относительно цели порождает полезные модуляции допплеровского сдвига, дающие дополнительную информацию. Когда ухо движется в сторону к цели, то воспринимаетмая скорость движения к цели будет выше. Когда оно двигается от цели, то будет наоборот. Мозг летучей мыши знает направление движения каждого уха, и в принципе может проделывать необходимые вычисления, чтобы извлекать пользу из этой информации.

Возможно, наиболее трудная проблема из тех, с которыми сталкиваются все летучие мыши - это опасность непредумышленных взаимных помех от криков других летучих мышей. Люди-экспериментаторы обнаружили, что помешать летучим мышам делать их великие успехи, облучая их громким искусственным ультразвуком, до удивления сложно. Впрочем, это легко было предсказать. Летучие мыши, должно быть уже давно справились с проблемой помех. Многие виды летучих мышей ночуют в пещерах огромными скоплениями, и могли бы оглохнуть от вавилонского столпотворения криков и эхо, но тем не менее, они быстро летают в полной темноте пещер, избегая стен и друг друга. Как удаётся летучей мыши идти по следу своего эхо, и не впадать в заблуждение от эхо других? Первое решение, которое могло бы придти в голову инженеру - применить какую-то разновидность разнесения частот: каждая летучая мышь могла "работать" на своей собственной личной частоте, точно так же, как это делают наши радиостанции. В какой-то степени это может иметь место, но это ни в коем случае не может быть исчерпывающим решением проблемы.

Как летучие мыши избегают помех от других летучих мышей, пока не очень ясно, но интересный ключ к решению дают эксперименты по попыткам сбить с толку летучих мышей. Они показывают, что можно активно обманывать каких-нибудь летучих мышей, проигрывая им их собственные крики в искусственной задержкой. Другими словами, подсовывать им ложное эхо из их собственного крика. Удаётся даже, тонко управляя электронным аппаратом задержки ложного эха, вынудить летучих мышей к попытке приземлиться на фантомном выступе скалы. Я предполагаю, что у летучих мышей имеет место некий эквивалент нашего взгляда на мир через хрусталик глаза. Похоже, что летучие мыши могут использовать нечто такое, что мы могли назвать "фильтром чужака". Каждое следующее эхо собственного крика летучей мыши порождает картину мира, которая имеет смысл лишь в сопоставлении с предыдущей картиной этого мира от более ранней локации. Если мозг летучей мыши воспринимает эхо крика другой летучей мыши, то попытки включить её в текущую картину мира, будут бессмысленны. Это будет выглядеть так, словно все предметы в мире внезапно подскочили в разнообразных случайных направлениях. Объекты в реальном мир не ведут себя таким сумасшедшим образом, так что мозг может их без опаски отфильтровывать, как явное фоновое эхо. Когда человек-экспериментатор предлагает летучей мыши искусственно задержанное или ускоренное "эхо" её собственных криков, то ложное эхо будет иметь смысл в образе картины мира, которую летучая мышь построила до этого. Ложное эхо пропущено фильтром чужака, потому что оно вполне вероятно в контексте предыдущего эхо. Оно принуждает объекты выглядеть лишь слегка измененившимися, что есть именно то поведение, какое можно правдоподобно ожидать от объектов в реальном мире. Мозг летучей мыши полагается на предположение о том, что мир, порождаемый неким ипульсом эха, будет примерно тем же самый, что и мир, порождённый предыдущими, или лишь слегка отличным: например, отслеживаемое насекомое возможно, немного передвинулось.

У философа Томаса Нейджела есть известная статья под названием "Каково быть летучей мышью?". Статья эта не столько про летучих мышей, сколько о философской проблеме вживления в образ того или чего, чем мы не являемся. Философ выбрал летучую мышь в качестве особенно красноречивого примера потому, что восприятие мира эхолокацией было сочтено особенно чуждым нам, и отличным от нашего собственного. Если вы хотите разделить с летучей мышью её жизненный опыт, то зайдите в пещеру, крикните, или стукните ложку об ложку, засеките время задержки до прихода эхо, и вычислите, насколько далеко должна быть стена. Впрочем, это будет весьма обманчивое сходство - не сходнее попытки понять хорошую картину, используя только и возможный для летучей мыши метод восприятия цвета - с помощью прибора для измерения длины волны входящего в глаз света: если волна длинная, то вы видите красный, если короткая - то фиолетовый или синий. Так получилось, что свет, который мы называем красным, имеет большую длину волны, а свет, который мы называем синим - меньшую. Свет с различными длинами волн воздействует на различные виды фоторецепторов в сетчатке - красно-, зелёно- и сине-чувствительне. Но в нашем субъективном восприятии цвета нет и следа физической концепции длины волны. Ничто не подсказывает нам, что красный цвет имеет более длинную волну, чем синий. Если это вдруг имеет значение (обычно нет), то мы просто вспоминаем этот физический факт, или (как всегда делаю я) смотрим это в книге. Точно так же летучая мышь чувствует расположение насекомого, используя то, что мы называем эхо. Но конечно же, летучая мышь чувствуя насекомое, думает о задержках эхо не больше, чем мы думаем о длинах волн, когда ощущаем синий или красный цвет.

Вообще-то, если бы мне пришлось постараться сделать невозможное, и представить себе каково быть летучей мышью, я бы предположил, что эхолокация для них могла быть довольно близким подобием того, что есть зрение для нас. Мы столь неотъемлемо визуальные животные, что вряд ли понимаем, насколько это сложное дело - видение. Объекты - "вон там", и мы полагаем, что мы "видим" их там. Но я полагаю, что в действительности наше восприятие - это компьтерная модель в мозгу, тщательно построенная на основе информации, поступающей оттуда, однако преобразованная в голове в удобную для использования форму. Различия длин волн наружного света будут закодированы как "цветовые" различия в компьютерной модели у нас в голове. Очертание и другие атрибуты объекта кодируются сходным образом в форму, удобную для дальнейшей работы с ними. Восприятие видения очень отлично для нас от восприятия слышания, но не потому, что свет и звук очень физически отличаются. И свет, и звук - в конце концов, транслируются соответствующими органами чувств в те же самые нервные импульсы. Исходя из физических параметров нервных импульсов, невозможно определить, идёт ли по этому нерву передача информации о свете, звуке или запахе. Причина, по которой зрительное ощущение настолько отлично от слухового и обонятельного в том, что мозг полагает удобным использовать различные модели для внутреннего визуального мира, внутреннего мира звука и мира запаха. Из-за того, что мы внутри себя используем визуальную и слуховую информацию различным образом и для различных целей, наши визуальные и слуховые ощущения настолько различны. Но не из-за непосредственного физического различия между светом и звуком. Но летучая мышь использует свою звуковую информацию для почти тех же самых целей, для которых мы используем визуальную. Она использует звук для восприятия и непрерывного уточнения положения объектов в трёхмерном пространстве - точно также, как мы используем свет. Слеедовательно, потребный тип внутренней компьютерной модели должен отвечать задаче внутреннего представления меняющегося положения объектов в трёхмерном пространстве. Моё мнение таково, что форма этого субъективного представления мира животным будет определяться свойствами внутренней компьютерной модели. Какая именно модель будет разработана эволюцией для её удобного и продуктивного внутреннего представления, не будет зависеть от физических характеристик стимулов, воспринимаемых ею извне. И мы, и летучие мыши, нуждаемся в однотипной внутренней модели для представления расположения объектов в трёхмерном пространстве. Тот факт, что летучие мыши строят свою внутреннюю модель на основании сигналов эхо, а мы строим нашу на основании световых сигналов, не имеет значения. Эта внешняя информация в любом случае транслируется те же самые нервные импульсы, гуляющие в мозгу. Поэтому я предполагаю, что летучие мыши "видят" почти так же, как и мы, хотя физическая среда, посредством которой мир "вон там" транслируется в нервные импульсы очень различна - в одном случае - ультразвук, в другом - свет. Летучие мыши могут в принципе даже испытывать ощущения - типа нашего цвета - для восприятия каких-то различий в "наружном" мире, которые не имеют никакого отношения к физике и длине волны, но которые играют для них ту же функциональную роль, что цвета играют для нас. Возможно, что у самцов летучих мышей поверхность тела тонко текстурирована таким образом, что отражающееся от неё эхо будет воспринято самками великолепно раскрашенным, эдакий звуковой эквивалент свадебного оперения Райской птицы. И это не отвлечённая метафора. Возможно, что самка летучей мыши и в самом деле субъективно ощущает цвет самца, как, скажем, ярко красный - такой же, какой я ощущаю, гляда на фламинго. Ну по крайней мере, восприятие летучей мышью своего партнёра может не более отличаться от моего визуального ощущения фламинго, чем моё визуальное ощущение фламинго отличается от визуального ощущения одним фламинго другого.

Дональд Гриффин рассказал о своём (в соавторстве с Робертом Галамбосом) первом сообщении на конференции зоологов в 1940-м году об их тогда новом открытии - эхолокации у летучих мышей. Участники были изумлены! Один выдающийся ученый настолько негодовал в своём недоверии, что...

Выдающегося скептика легко понять. Имеется нечто очень человеческое в его нежелании верить в это. И это нечто говорит: человек - это точно то, что он есть. Точно - потому, что человечьи органы чувств не способны к тому, к чему способны летучие мыши - во что так трудно поверить. Трудно, поскольку мы можем воспринять это лишь нашей аппаратурой, и после математических вычислений на бумаге, и трудно представить, что это небольшое животное проделывает это в своей маленькой головке. Однако математические вычисления, потребные для объяснений принципов зрения, столь же сложны и трудны, но ни для кого не составляет труда поверить, что маленькое животное может видеть. Причина такого нашего пристрастного скептицизма весьма проста - мы сами можем видеть, но не можем эхолоцировать.

Можно представить себе некий другой мир, в котором совершенно слепые, летуче-мышеподобные учёные участники конференции изумлялись бы, если б им рассказывали о животных, называемых людьми, способных использовать недавно обнаруженные неслышимые лучи, называемые "свет" (кстати, объект сверхсекретной военной разработки), для ориентации в пространстве. Эти, во всех остальных отношениях невзрачные "люди" - почти совсем глухие (ну ладно, они могут неважнецки слышать, и даже издавать редкое, тяжко медленное, глубоко тягучее рычание, но они используют эти звуки лишь для элементарных целей, таких как коммуникация друг с другом; они не выглядят способными использовать эти способности для обнаружения даже самых крупных объектов). Вместо этого, у них есть высокоспециализированый орган, называемый "глазами" для эксплуатации световых лучей. Солнце - главный источник этих лучей, и "люди", умеют замечательно эксплуатировать сложное световое эхо, которое отражается от объектов, когда световые лучи от солнца падают на их. У них есть хитроумное устройство под названием "хрусталик" форма которого представляется математически рассчитаной так, чтобы эти неслышимые лучи преломлялись таким образом, что на поверхности из клеток, называемой "сетчаткой" получается точное, один-к-одному соответствие между объектами в мире, и их образами на "изображении". Эти клетки ретины способны каким-то таинственным образом переводить свет в, так сказать, "слышимую" форму, и ретранслировать эту информацию в мозг. Наши математики показали, что теоретически возможно, производя крайне высокосложные вычисления, использовать эти световые лучи для безопасной навигации в мире - столь же эффективно, как мы обычно делаем, используя ультразвук - а некоторых отношениях, эффективно даже более! Но кто может вообразить, что эти невзрачные "люди" в состоянии проделывать такие вычисления?

Эхолокация летучих мышей - это только один из тысяч примеров, которые я мог бы выбрать в качестве примера хорошего проекта. Животные создают у нас впечатление, что они были разработанны теоретически подкованным, и практически изобретательным физиком или инженером, но не может быть и речи о том, чтобы сами летучие мыши знали или понимали эту теорию в том же смысле, в каком её понимает физик. Летучую мышь следует понимать как некий аналог полицейского радарного скоростемера, но не аналог человека, разработавшего этот прибор. Проектировщик полицейского радарного скоростеметра понимал теорию эффекта Допплера, и выразил это понимание в математических уравнениях, записанных на бумаге. Знания проектировщика воплощены в разработанном приборе, но сам прибор не понимает, как он работает. Прибор содержит в себе радиодетали, соединённые между собой так, что они автоматически сравнивают две радарные частоты, и преобразуют результат сравнения в удобные единицы - мили или километры в час. Производимые при этом вычисления сложны, но сложность эта лежит в пределах возможностей маленьких кубиков современных электронных схем, должным образом соединённых между собой. Конечно, эти соединения производил искушённый сознательный мозг (или по крайней мере - он разработал диаграмму межсоединений), но никакой сознательный мозг не вовлекается в работу прибора в момент его использования.

Наш опыт общения с электронными устройствами подготовил нас к воспринятию того, что бессознательные машины могут вести себя так, как будто они понимают сложные математические идеи. Эта мысль непосредственно приложима и к деятельности "живых машин". Летучая мышь - это машина, "встроенная электроника" которой подключена к её крыльевым мускулам так, что они впрямую направляют мышь на насекомое, подобно тому, как лишённые разума управляемые ракеты направляет её на самолет. До этой точки наша интуиция, исходящая из понимания современной технологии, правильна. Но наш опыт понимания этой технологии также подводит нас к видению разума сознательного и целеустремлённого проектировщика в происхождении сложных машин. А вот эта часть нашей интуиции, в случае "живых машин" ошибочна - в этом случае, "проектировщиком" является бессознательный естественный отбор, слепой часовщик.

Я надеюсь, что узнав столько про летучих мышей, читатель уже столь же проникся благоговением, столь и я - и наверняка проникся бы Уильям Пали, знай он это. В одном отношении моя цель идентична таковой у Пали. Я не хочу, чтобы читатель недооценил потрясающие достижения природы, и глубину проблем, перед которыми мы стоим в попытках объяснить их. Эхолокация летучих мышей, хотя и не известная во времена Пали, послужил бы его задаче точно также, как и любой из приведённых им примеров. Пали убеждал читателя, множа свои примеры. Он прошелся по всему телу, от головы до носка ноги, показывая, что каждая часть, каждая мельчайшая деталь - подобна внутренностям красиво выполненных часов. По многим причинам мне бы хотелось сделать то же самое, благо таких замечательных историй, заслуживающих рассказа, имеется много, И я люблю их рассказывать. Но нет никакой необходимости множить примеры. Одного или двух будет достаточно. Гипотеза, могущая объяснить навигацию летучих мышей - хороший кандидат на объяснение живого мира, и если объяснение любого из примеров Пали было неправильно, то мы не можем его исправить, приводя ещё примеры. Его гипотеза гласила, что "живые часы", были в буквальном смысле разработаны и изготовлены Главным часовщиком. Наша современная гипотеза гласит, что эта работа была сделана постепенными эволюционными шагами естественным отбором.

Современные богословы не столь прямолинейны, как Пали. Они, указывая на сложность живых механизмов, не говорят, что это с самоочевидностью говорит о разработанности их Творцом, подобной разработанности часов. Но они предпочитают, указывая на них, говорить, что "невозможной поверить" что такая сложность, или такое совершенство, могло развиться в ходе естественного отбора. Всякий раз, когда я читаю такие ремарки, я испытываю желание записать заметочку "для себя" на полях страницы. Имеется множество примеров (я насчитал 35 в одной главе) в недавно вышедшей книге с названием "Возможность Бога" бирмингемского епископа, Хью Монтефьёра. Я буду использовать эту книгу во всех примерах оставшейся части этой главы, потому что это - искренняя и честная попытка уважаемого и образованного автора осовременить естественное богословие. Говоря "честная", я имею в виду честная. В отличие от некоторых его коллег-теологов, епископ Монтефьёр не боится заявлять, что существование Бога для него является однозначным фактом. У него нет в запасе увёртливых отговорок вроде "христианство - это образ жизни. Вопрос существования Бога снят: это - мираж, созданный иллюзиями реализма". Частично его книга посвящена физике и космологии, и я не компетентен комментировать их, кроме как заметить, что он вроде бы использует настоящих физиков для поддержки своего мнения. Вот бы то же самое он сделал в биологических разделах книги! К сожалению, он предпочел здесь консультироваться с работами Артура Кестлера, Фреда Хойла, Гордона Раттрей-Тейлора и Карла Поппера! Епископ верит в эволюцию, но не может поверить, что естественный отбор - адекватное объяснение того курса, которым идёт эволюция (частично потому, что подобно многим другим, он, сожалению неправильно отождествляет "случайность" естественного отбора и "бессмысленность").

Он делает сильный акцент на то, что можно назвать доводом субъективного неверия. В одной главе имеются следующие фразы, в приведённом порядке:

Аргумент субъективного неверия - это чрезвычайно слабый аргумент, что отметил ещё сам Дарвин. В некоторых случаях он основан на простом невежестве. Например, один из фактов, который епископ нашёл трудным для понимания - это белый цвет полярных медведей.

Это следует перевести:

В этом конкретном случае имеется неявное предположение, что только животные - жертвы хищников нуждаются в камуфляже. Но не замечается, что хищникам тоже полезно скрываться от своей добычи. Белые медведи охотятся на тюленей, отдыхающих на льду. Если тюлень видит подходящего медведя с достаточно большого расстояния, он может улизнуть. Я подозреваю, что если епископ представил бы себе тёмного медведя-гризли, пытающегося преследовать тюленей на снегу, то он сразу же увидел бы ответ на свой недоумённый вопрос.

Аргумент с белым медведем оказалось очень легко отвергнуть, но, это, в некотором важном смысле, не главное. Даже если какой-нибудь высший мировой авторитет не может объяснить некоторое значимое биологическое явление, то это не означает, что оно необъяснимо. Множество тайн оставалось тайнами на протяжении столетий, и наконец поддались объяснению. Не уверен, что это представляет какую-то ценность, но большинство современных биологов не наши бы трудным объяснить все 35 примеров епископа в понятиях теории естественного отбора, хотя не все они столь же легки, как и пример с белыми медведями. Но мы тут не проверяем человеческую изобретательность. Даже если нашёлся один пример, который мы не смогли объяснить, то мы должны остерегаться делать грандиозные выводы из факта нашей личной неспособности. Сам Дарвин очень ясно выразился на этот счёт.

Есть более серьёзные формы аргументации, чем субъективное неверие, формы, которые не базируются просто на невежестве или нехватке изобретательности. Одна из форм этой аргументации прямо использует это чувство чрезвычайного удивления, которое все мы испытываем, когда сталкиваемся с высокосложными машинами, подобными скурпулёзно совершенному оборудованию для эхолокации летучих мышей. Его смысл в "самоочевидности" факта, что что-нибудь столь удивительно, что вряд ли могло развиться в ходе естественного отбора. Епископ с одобрением цитирует Г. Беннетта про паучьи паутины:

И вовсе это не-невозможно. Это как раз то, во что я твёрдо верю, ибо имею некоторый опыт наблюдения пауков и их паутин.

Епископ, переходя к человеческому глазу, риторически вопрошет - в предположении, что ответа нет: "Как столь сложный орган смог развиться в ходе эволюции?" Это не аргумент, это просто подтверждение скептицизма. Базис этого субъективного неверия, в который все мы норовим впасть при виде того, что Дарвин назвал органами чрезвычайного совершенства и сложности, я думаю, двойственный. Прежде всего, мы не способны интуитивно осознать необъятности времени, доступного для эволюционных изменений. Большинство критиков естественного отбора готовы принять, что эволюция может порождать незначительные изменения - такие, как тёмная окраска бабочек, которая развилась у некоторых их видов после начала промышленной революции. Но приняв это, они затем указывают на малую величину этого изменения. Как подчёркивает епископ, тёмная бабочка - не новый вид. Согласен, что это малое изменение, не сопоставимое по масштабам с эволюцией ни глаза, ни эхолокации. Но бабочке потребовалась только сотня лет, чтобы произвести это изменение. Одна сотня лет выглядит для нас долгим временем потому, что она длиннее продолжительности нашей жизни. Но геолог привык оперировать интервалами времени, в тысячи раз более длинными!

Глаза не оставляют окаменелостей, поэтому мы не знаем, сколь много времени потребовалось глазу нашего типа для развития "с нуля" в объект нынешней сложности и совершенства, однако доступное для этого время составляет сотни миллионов лет. Вспомните, за какое короткое время посредством селекции, человек вызвал значимые генетические изменения у собак. За несколько сотен, или в крайнем случае - тысяч лет, они ушли от волка, и дошли до пекинеза, бульдога, чи-хуа-хуа и сенбернара. Да, но все они, тем не менее - собаки, не правда ли? Они не превратились в новый "вид" животных? Да, если это успокаивает вас - продолжайте играть подобными словами, и называйте их всех собаками. Но только не забывайте о времени этого развития. Давайте изобразим всё время, потребное для выведения всех этих пород собак от волка, одним обычным прогулочным шагом. Тогда, в том же масштабе, как далеко нам пришлось бы прошагать от нас до Люси (Люси - знаменитая находка скелета самки Homo Erectus - А.П.) и её вида - самых ранних окаменелостей предков человека, уже однозначно ходивших на двух ногах? Ответ: около 2 миль. И как далеко нам пришлось бы прошагать, чтобы вернуться в начало биологической эволюции на Земле? Ответ: вам придётся совершить изнурительное путешествие от Лондона до Багдада. Подумайте о произошедших изменениях на пути от волка до чи-хуа-хуа, затем умножьте это на количество шагов между Лондоном и Багдадом. Возможно, это поможет вам интуитивно осознать полное количество изменений, происходивших в настоящей эволюции природы. Второе основание для нашего естественного скептицизма насчёт развития очень сложных органов, подобных человеческому глазу и ушам летучей мыши - интуитивное применение теории вероятности. Епископ Монтефьёр цитирует C. E. Равена на тему кукушек. Они кладут свои яйца в гнёзда других птиц, которые затем играют роль невольных приёмных родителей. Подобно большинству биологических адаптаций, паразитизм кукушек не заключается в чём-то лишь одном - приспособленность кукушек к паразитическому образу жизни многогранна. Например, мать имеет привычку класть яйца в гнёзда других птиц, а птенец имеет привычку выбрасывать родных птенцов хозяина из гнезда. Обе привычки помогают кукушке преуспевать в её паразитической жизни. Равен продолжает:

Аргументы такого типа в принципе более убедительны, чем аргументы, основанные на явно субъективном неверии. Оценка статистической вероятности какого-то предположения - правильный способ оценки его правдоподобности. Более того, это как раз метод, который мы будем использовать в этой книге не один раз. Но мы должны делать это корректно! Есть два изъяна в аргументации Равена. Первый нам уже знаком, и мне уже трудно сдержать раздражение, - отождествление естественного отбора с "хаотичностью". Мутации хаотичны, да; но естественный отбор - это сама антитеза хаоса! Второй: в корне неверно, что "каждый из них по отдельности бесполезен". Неверно, что вся совершенная работа должна быть закончена одновременно. Неверно, что наличие каждой из частей обязательно для успеха целого. Простой, рудиментарный полуразвитый глаз-ухо-эхолокационная система-система кукушкиного паразитизма, и т.д., - лучше, чем ничего вообще. Без глаза - вы полностью слепы. С полуразвитым глазом вы можете по крайней мере обнаружить общее направление движения хищника, даже если вы не можете видеть ясное изображение. И это может быть вопросом жизни и смерти. И эти проблемы мы подробно рассмотрим следующих двух главах.

Глава 3
Суммируем маленькие победы

Как мы уже поняли, живые существа слишком невероятны и слишком красиво "спроектированы", чтобы появиться случайно. Но тогда как же они возникли? Ответ, который дал Дарвин, таков: путём постепенных, пошаговых преобразований более простых существ, ведущих начало от первоначальных сущностей - достаточно простых, чтобы возникнуть саммопроизвольно и спонтанно. Каждая последовательная, отталкивающаяся от предшествующего статус-кво новация эволюционного процесса была достаточно проста, чтобы возникнуть самопроизвольно. Но вся нарастающая последовательность таких шагов представляет собой совсем не случайный процесс, если рассматривать сложность конечных продуктов относительно изначальной отправной точки. Процессу накопления придаёт направленность неслучайный процесс выживания. Цель этой главы состоит в демонстрации мощности этой нарастающей селекции, как принципиально неслучайного процесса.

Прогуливаясь по галечному пляжу, вы наверняка заметите, что средний размер гальки в разных местах пляжа различается. Гальки помельче как правило сконцентрированы одних тянущихся вдоль пляжа зонах или полосах, покрупнее - в других. Гальки отсортировались, упорядочились, отобрались. Какое-нибудь живущее на берегу племя могло бы задаваться вопросом о причинах этой сортированности и упорядоченности в мире, и могло бы сочинить объясняющий её миф, возможно приписывая эти деяния Великому Духу Небес, любящему опрятность и упорядоченность. Мы могли бы снисходительно улыбнуться, узнав о таком суеверном представлении, и объяснить, что на деле упорядоченность была плодом слепых сил физики, в данном случае - воздействием волн. У волн нет никаких целей и намерений, никакой любви к опрятности, и совсем никаких мыслей. Они лишь энергично разбрасывают гальку во все стороны, а гальки различных размеров различно реагируют на это воздействие, и в результате они оседают на различных уровнях пляжа. Из полного беспорядка получился маленький порядок, и никакой разум его не планировал.

Волны и галька являются простым примером системы, которая автоматически генерирует какую-то упорядоченность. Наш мир полон таких систем. В качестве простейшего примера я могу предложить отверстие. Через отверстие могут проходить только объекты меньшие его. Это означает, что, если вы начнёте хаотично накапливать объекты над отверстием, и с какой-то силой трясти и толкать их в случайных направлениях, то через какое-то время объекты выше, и объекты ниже отверстия приобретут неслучайную отсортированность. Пространство ниже отверстия будет склонно содержать объекты, меньшие отверстия, а пространство выше - большие. Конечно же, человечество уже давно использует этот простой принцип генерации неслучайности в таком полезном устройстве, как сито.

Солнечная система - это устойчивая система из планет, комет и разных осколков, вращающихся по орбитам вокруг Солнца; возможно, это одна из многих таких систем во вселенной. Чем ближе такой спутник к своему солнцу, тем быстрее он должен двигаться по орбите, чтобы противостоять его притяжению, и оставаться на устойчивой орбите. Для любой заданной орбиты существует только одна скорость, с которой спутник может двигаться, оставаясь на этой орбите. Если он приобретёт любую другую скорость, то или улетит в глубокий космос, или врежется в Солнце, или перейдёт на другую орбиту. И если мы посмотрим на планеты нашей солнечной системы, то увидим, что каждая из них двигается с именно той скоростью, чтобы держатся на своей устойчивой орбите вокруг Солнца. Что это: благословенное чудо преднамеренного проекта? Нет - лишь другое естественное "сито". Очевидно, что все планеты, которые мы видим на орбитах вокруг солнца, должны двигаться со строго определённой скоростью, чтобы держаться на своих орбитах - в противном случае мы бы не видели их там, потому что их бы там не было! Но столь же очевидно, что это не есть свидетельство сознательности проекта. Это - лишь другой вид сита. Но отсеивания такого порядка из исходного беспорядка само по себе недостаточно, чтобы объяснить массовую упорядоченность, которую мы видим у живых существ - даже отдалённо. Вспомните аналогию с кодовым замком. Упорядочивать простым просеиванием - примерно то же самое, что открывать кодовый замок с одним диском: он легко открывается при минимальном везении. Живые системы эквивалентны гигантскому кодовому замку с почти неисчислимым количеством дисков. Изготовление биологической молекулы, такой, как гемоглобин (красный пигмент крови), простым просеиванием было бы эквивалентно тому, чтобы смешивать наугад все аминокислотные остатки гемоглобина в надежде, что молекула гемоглобина спонтанно воссоздастся по счастливой случайности. Степень везения, которая бы потребовалась для этого подвига, невероятна, и образно названа Айзеком Азимовым "мысленным монстром".

Трёхмерная молекула гемоглобина состоит из четырёх переплетающихся аминокислотных цепей. Давайте рассмотрим только одну из них. Она состоит из 146 аминокислот. Всего в живой материи встречается 20 различных видо аминокислот. Количество возможных способов взаимосоединения 20 видов звеньев в цепь из 146 штук длиной - это немыслимо большое число, которое Азимов назвал "числом гемоглобина". Его легко вычислить, но невозможно представить. Первым звеном этой цепи из 146 звеньев могла быть любая из 20 возможных аминокислот. Вторая также могла быть любой из этих же 20, всего возможных вариантов двухзвенной цепи - 20 × 20 = 400. Количество возможных вариантов трёхзвенной цепи - 20 × 20 × 20 = 8000. Количество возможных вариантов 146-звенной цепи - 20 умноженное само на себя 146 раз. Это потрясающе большое число. Миллион - это единица с 6 нулями. Миллиард (1000 миллионов) - единица 9 нулями. Искомое нами "число гемоглобина", это, округлённо - единица 190 нулями! Один против этого числа - вот наш шанс натолкнуться на гемоглобин наудачу. А ведь сложность молекулы гемоглобина - ничтожная часть сложности живого тела. Очевидно, что само по себе простое просеивание даже отдалённо не способно к созданию той упорядоченности, что имеется в живом существе. Просеивание - это существенный компонент в генерации живой упорядоченности, но это далеко-далеко не весь рассказ. Нужно ещё кое-что. Чтобы пояснить эту мысль, мне будет нужно подчеркнуть различие между "одноразовым" и "нарастающим" отбором. Простые сита, которые мы пока рассматривали в этой главе - это всё примеры одноразового отбора. Организация живой материи - это плод нарастающего отбора.

Принципиальное различие между одноразовым и нарастающим отбором состоит вот в чём. При одноразовом отборе отбираемые или сортируемые объекты, гальки, или что бы то ни было ещё, сортируются раз и навсегда. При нарастающем отборе, напротив, они "размножаются", или как-то иначе передают результаты одного просеивания в последующий акт просеивания, которое передает его далее ..., и так бесконечно. Объекты подвергаются отбору или сортировке в течение многих последовательных поколений. Конечный продукт одного поколения - отправная точка отбора следующего поколения, и так много раз. Применение таких слов как "воспроизводство" и "поколение", которые мы ассоциируем с живыми существами естественно, ибо живые существа - главные примеры известных нам сущностей, участвующих в нарастающем отборе. Собственно, они, возможно единственные сущности, которые в нём участвуют. Но прямо сейчас я не хочу ставить вопрос столь жёстко.

Облака, под действием хаотичных порывов ветра, принимают форму, похожую на знакомые нам предметы. Есть публикация большой фотографии, сделанной пилотом маленького самолета, на которой облако выглядело как лицо Иисуса, пристально глядящего с неба. Все мы видели облака, которые напомнили нам что-нибудь - скажем, морского конька, или улыбающееся лицо. Эти совпадения возникли в результате одноразового отбора, то есть - совпадение было единственным. Следовательно, они не очень выразительны. Подобие зодиакальных созвездий тем животным, в честь которых они были названы - Скорпион, Лев, и так далее, столь же невыразительны, как и предсказания астрологов. Мы не видим при этом такого ошеломляющего подобия, какое мы видим в биологических адаптациях - продукте нарастающего отбора. Подобие наасекомого листу растения, или подобие богомола соцветию розовых цветов мы описываем как сверхъестественное, жуткое, или захватывающее. Подобие облака горностаю только слегка развлекает, и достойно лишь привлечения внимания нашего компаньона. Не говоря уж о том, что мы, весьма вероятно тут же изменим своё мнение насчёт того, на что это облако похоже точнее.

Я не знаю, кто сказал первым, что при наличии достаточного времени, обезьяна, беспорядочно стучащая по клавишам пишушей машинки, смогла бы когда-нибудь напечатать все произведения Шекспира. Ключевая фраза здесь, конечно "при наличии достаточного времени". Давайте несколько сузим задачу, стоящую перед нашей обезьяной. Предположим, что ей нужно воспроизвести не все произведения Шекспира, а только короткое предложение "Methinks it is like a weasel" ("Сдаётся мне, что оно похоже на горностая"), и облегчим её работу, предоставив ей пишущую машинку с клавиатурой, состоящей только из 26 букв (заглавных), и клавиши пробела. Сколько времени ей потребуется, чтобы написать это небольшое предложение?

Предложение состоит из 28 символов, так что давайте предположим, что обезьяна будет производить серию попыток, состоящих из 28 ударов по клавиатуре. Если она напечатает фразу правильно, то это будет окончанием эксперимента. Если нет, то мы предоставляем ей другую 28-символьную "попытку". У меня нет знакомых обезьян, но к счастью, моя 11-месячная дочь - опытный генератор случайных символов, она лишь продемонстрировала слишком большое нетерпение, чтобы продвигаться в работе обезьяны-машинистки поэтапно. Вот что она напечатала на компьютере:

Поскольку у дочери есть другие важные дела, то роль такой машинистки я поручил компьютерной программе, имитирующей беспорядочно печатающего младенца или обезьяну:

И так далее в том же духе. Несложно подсчитать, как долго нам придётся ждать, пока генератор случайных символов (младенец или обезьяна) напечатают "METHINKS IT IS LIKE A WEASEL". Оценим общее количества возможных фраз заданной длины, которые обезьяна, младенец или генератор случайных символов могли бы напечатать. Вычисления будут теми же самыми, какие мы делали для гемоглобина, и приведут к аналогично большому результат. На первой позиции этой строки возможно 27 возможных символов (включая символ пробела). Шанс, что обезьяна, напечатает букву "M" прямо следует из количества символов - 1 из 27. Шанс, что вторая буква будет "E" аналогичен шансу, что первая буква будет "M", а шанс, что первые две буквы будут "ME" равен их произведению 1/27 × 1/27, что даст 1/729. Шанс на то, что первое слово будет "METHINKS" - это шанс на появление каждой буквы на своём месте - 1/27 для каждой, итого (1/27) × (1/27) × (1/27) × (1/27) ..., и так далее 8 раз, то есть (1/27) в степени 8. Шанс на получение всей этой фразы из 28 символов, есть (1/27) в степени 28, то есть (1/27) умножимое само на себя 28 раз. Это очень маленький шанс, примерно 1 из 10000 миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов. Искомую фразу, таким образом, придётся ждать, мягко говоря, долго, не говоря уж о всех произведениях Шекспира.

Так долго получается в случае одноразового отбора случайной вариации. Теперь рассмотрим нарастающий отбор - насколько он будет эффективнее? Очень и очень намного! Гораздо эффективнее, чем мы возможно себе представляем в первый момент, хотя это почти очевидно, если мы подумаем над этим чуть более. Мы снова используем нашу компьютерную обезьяну, но внесём критическое изменение в программу. Она, как и раньше, снова начинает, выбирая случайную последовательность из 28 букв:

Однако теперь она "размножает" эту случайную фразу. Она реплицирует её неоднократно, но с некоторой вероятностью случайной ошибки - "мутации" при копировании. Компьютер исследует мутировавшую бессмысленную фразу, "потомка" первоначальной, и выбирает ту, которая более всего (хотя бы чуть-чуть) походит на нашу искомую фразу, "METHINKS IT IS LIKE A WEASEL". В данном случае, в следующем поколении победила такая фраза:

Улучшение неочевидное! Но процедура повторилась, и снова мутировавший "потомок" "вывелся" от последней фразы, и отобран новый "победитель". И так поколение за поколением. После 10 поколений, фраза, выбранная на роль "производителя" была такой:

А вот что было после 20 поколений:

А вот здесь глаз уже не может не заметить некоторого подобия искомой фразе. В 30-м поколении в подобии можно уже не сомневаться:

На 40-м поколении - мы в одной букве от цели:

И вот цель наконец достигнута в 43-м поколении.
Второй прогон компьютер начал с фразы:

Результаты прогона были таковы (снова приводится только каждое десятое поколение):

И конечная цель достигнута в поколении 64. Третий прогон компьютер начал с фразы:

И достиг "METHINKS IT IS LIKE A WEASEL" в 41-м поколении селективного "размножения".

Точное время, затраченное компьютером на достижение цели, значения не имеет. Но если вы настаиваете, то он закончил весь первый прогон за время, пока я завтракал - то есть, примерно полчаса. (Энтузиасты-компьютерщики могут счесть, что это неправдоподобно долго. Но дело в том, что программа была написана на БЕЙСИКЕ - это язык программирования для младенцев. Когда я переписал её на Паскаль, то она стала выполняться за 11 секунд). Компьютеры в этих делах несколько быстрее обезьян, но разница действительно не имеет значения. Значение имеет разница между временем нарастающей селекции, и временем, потребным тому же самому компьютеру, работающему с той же скоростью, на достижение целевой фразы, если мы заставим его использовать другую процедуру - процедуру одноразового отбора: это примерно миллион миллионов миллионов миллионов миллионов лет. Это в миллион миллионов миллионов раз больше времени существования Вселенной. Фактически разумнее говорить, что в сравнении с временем, потребным, неважно кому - хоть обезьяне, хоть компьютерному генератору случайных символов, для генерации нашей целевой фразы, возраст вселенной - столь ничтожная величина, что на практике утонет в погрешностях данного рода вычислений. В то же время, компьютерному генератору случайных символов, но работающему по алгоритму нарастающего выбора, для выполнения той же самой задачи потребуется совершенно обозримое время - от 11 секунд до длительности спокойного завтрака.

Различие между нарастающим отбором (при котором каждое улучшение, пусть небольшое, используется как фундамент для будущей постройки), и одноразовым выбором (при котором каждая новая "попытка" делается "с нуля"), просто неимоверно огромно. Если бы эволюционный прогресс полагался на одноразовый отбор, то он никогда и нигде не имел бы места. Однако, если где-нибудь и как-нибудь слепые силы природы создадут условия для нарастающего отбора, то необыкновенные и удивительные последствия не заставят себя ждать. Собственно говоря, именно это и произошло на нашей планете, и мы с вами - одно из новейших, и может быть - самое необыкновенное и удивительное из этих последствий. Просто поразительно, как можно всё ещё полагать вычисления, вроде наших вычислений "числа гемоглобина" аргументами против теории Дарвина. Люди, так полагающие, часто эксперты в своей сфере - астрономии или где-то ещё, похоже, вполне искренне полагают, что дарвинизм объясняет организацию живой материи в терминах "спонтанности" - одного только "одноразового отбора". Вера в то, что дарвиновская эволюция "спонтанна", не просто ложна. Это точная антитеза правды. Случай - второстепенный компонент в дарвиновском рецепте, главнейший же - нарастающий отбор, который принципиальноо неслучаен.

Облака не способны к нарастающему отбору. Не существует механизма, посредством которого облака какой-то конкретной формы могли бы передавать дочернему облаку сходство с собой. Если бы такой механизм имелся, если бы облако, похожее на горностая или верблюда могли бы порождать линию других облаков примерно той же самой формы, то нарастающий отбор имел бы возможность продвижения. Конечно, облака дробятся, и иногда формируют "дочерние" облака, но для нарастающего отбора этого недостаточно. Также необходимо чтобы "потомок" любого данного облака походил на своего "родителя" больше, чем он походит на любого чужого "родителя" в "популяции". Этот жизненно важный момент очевидно искажённо истолковывался некоторыми философами, которые в последние годы проявили интерес к теории естественного отбора. Кроме того, необходимо, чтобы шансы данного облака на выживание и порождение потомков зависели от его формы. Возможно, в какой-нибудь отдалённой галактике эти условия действительно возникали, и результатом этого могла быть, если прошло достаточное количество миллионов лет, некая воздушная, эфемерная форма жизни. Это могло бы быть хорошим научно-фантастическим рассказом - его можно было бы назвать "Белое облако", но для нашей задачи, компьютерная модель - такая, как модель "обезьяна-Шекспир", легче для понимания.

Хотя модель "обезьяна-Шекспир" полезна для объяснения различий между одноразовым и нарастающим отбором, она в некоторых важных отношениях вводит в заблуждение. Одно из них состоит в том, что, в каждом поколении селективного размножения, мутантные фразы-потомки оценивались по критерию сходства с отдалённой идеальной целью, фразой "METHINKS IT IS LIKE A WEASEL". Жизнь не такова. Эволюция не имеет никаких долговременных целей. Не существует никаких отдалённых целей, никакого финального совершенства, которое могло бы служить критерием отбора, хотя человеческое тщеславие и лелеет абсурдную мысль о том, что наш вид является заключительной целью эволюции. В реальной жизни критерий для отбора всегда краткосрочен - это простое выживание; или строже говоря - репродуктивный успех. То, что по прошествии геологических эпох ретроспективно выглядит как движение к достижению какой-то отдалённой цели, на деле же - всегда побочное следствие многих поколений краткосрочного отбора. Наш "часовщик" - нарастающий естественный отбор - слеп к будущему и не имеет никаких долговременных целей.

Мы можем изменить нашу компьютерную модель, чтобы принять во внимание этот момент; мы можем также сделать её более реалистичной в других отношениях. Буквы и слова - узкочеловеческие явления, так что давайте научим компьютер рисовать картины. Может быть, мы даже увидим очертания, подобные животным, эволюционирующим в компьютере посредством нарастающего отбора мутантных форм. Мы не будем навязывать своих представлений, предлагая начать с какого-нибудь конкретного животного. Мы хотим, чтобы они появились исключительно в результате нарастающего отбора случайных мутаций.

В реальной жизни, форма тела каждой особи животного продуцируется эмбриональным развитием. Эволюция получается потому, что в последовательных поколениях имеются небольшие различия в эмбриональном развитии. Эти различия возникают из-за изменений (мутации - это тот самый маленький элемент спонтанности в эволюции, о котором я говорил) в генах, управляющих развитием. Поэтому в нашей компьютерной модели должно быть нечто эквивалентное эмбриональному развитию, и нечто эквивалентное генам, могущим мутировать. Удовлетворить этим спецификациям в компьютерной модели можно различными путями. Я выбрал из них один, и написал программу, которая его реализовала. Сейчас я опишу эту компьютерную модель, чтобы вы не думали, что я что-то скрываю. Если вы не разбираетесь в компьютерах, то вам достаточно знать, что компьютеры - это механизмы, которые делают в точности то, что вы им велите, но часто удивляют вас результатом. Список инструкций для компьютера называется программой ("program" - это стандартная американская нотация, она к тому же рекомендуется Оксфордским словарём; альтернативная нотация, "programme", обычно употребляемая в Британии, вроде бы является заимствованием из французского).

Эмбриональное развитие - это слишком сложный процесс, чтобы его можно было реалистично смоделировать на маленьком компьютере. Нам придётся представить его неким упрощённым аналогом. Нам нужно найти простое правило рисования, которое компьютер может легко выполнить, и которое может затем изменяться под влиянием "генов". Какое правило рисования мы выберем? Учебники информатики часто иллюстрируют мощность того, что они называют "рекурсивным" программированием, простыми процедурами рисования деревьев. Компьютер начинает рисовать одну вертикальную линию. Затем линия разветвляется на две ветки, после чего каждая из ветвей разделяется ещё на две суб-ветки. Затем каждая из суб-ветвей подразделяется на суб-суб-ветки и так далее. Метод называется "рекурсивным" потому, что одно и то же правило (в нашем случае - правило ветвления) локально применяется на всём растущем дереве. Дерево может быть сколь угодно велико, ибо одно и то же правило разветвления применяется в кончиках всех его веток.

"Глубина" рекурсии - это количество допускаемых суб-суб- ... ветвлений между началом и остановкой процесса. На рисунке 2 показаны случаи, когда вы велите компьютеру выполнить одно и то же правило рисования, но остановиться на разных глубинах рекурсии. При очень глубокой рекурсии образец становится весьма сложным, но тем не менее на рисунке 2 можно легко видеть, что это результат того же самого очень простого правила ветвления. Конечно, именно это происходит у настоящего дерева. Схема ветвления дуба или яблони выглядит сложной, но на деле таковой не является. Базовое правило ветвления очень просто. Но из-за того, что оно применяется рекурсивно во всех отрастающих кончиках всех ветвей дерева - ветви производят суб-ветви, затем каждая суб-ветвь производят суб-суб-ветви, и так далее - в результате всё дерево получается большим и густым.

Рекурсивное ветвление - это также хорошая метафора для эмбрионального развития растений и животных. Я не хочу сказать, что эмбрион животного напоминает ветвящееся дерево. Нет, конечно. Но рост всех эмбрионов осуществляется делением клеток. Деление любой клетки всегда состоит в разделении её на две дочерние. И гены всегда влияют на результирующие эффекты развития тел посредством локального влияния на клетки, и на "двухветочную" схему деления клетки. Гены животного никак не являются эдаким грандиозным чертежом всего тела. Как мы увидим далее, гены более подобны рецепту, чем подобному чертежу - более того, не тому рецепту, который описывает развивающийся эмбрион как целое, но рецепту поведения отдельной клетки, или локального кластера делящихся клеток. Я не спорю, что весь эмбрион, а позже и взрослая особь, может обладать крупными размерами и формой. Но это крупное тело появляется как результат большого количества маленьких локальных клеточных эффектов во всём развивающемся теле, и эти локальные эффекты в основном представляют собой такие вот "двухветочные" расколы клеток. Именно влияя на эти локальные события, гены в конечном счёте оказывают влияние на взрослое тело.

Итак, простое правило ветвления рисунка дерева будет похоже на обещанный аналог эмбрионального развития. Ну раз это так, то мы оформляем его в маленькую компьютерную процедуру, называем её РАЗВИТИЕ, и готовим к включению в бОльшую программу с названием ЭВОЛЮЦИЯ. И в качестве первого шага к написанию этой большей программы, обратим наше внимание на гены. Как будет мы моделировать "гены" в нашей компьютерной модели? В реальном живом существе гены делают две вещи: влияют на развитие, и переходят в следующие поколения. У реальных животных и растений имеются десятки тысяч генов, но мы скромно ограничим нашу компьютерную модель девятью. Каждый из этих девяти генов просто представлен неким числом в компьютере, которое мы будем называть его значением. Значение конкретного гена может быть, скажем, 4 или -7 (здесь и далее автор имеет в виду только целые числа - А.П.).

Как наши гены будут влиять на развитие? Они могут делать много чего. Основная идея состоит в том, что они должны оказывать какое-то небольшое количественное влияние на правило рисования, которое и есть РАЗВИТИЕ. Например, один ген мог бы влиять на угол ветвления, другой мог бы влиять на длину некоторых конкретных ветвей. Ещё очевидная задача для гена - влиять на глубину рекурсии (количество последовательных ветвлений). Я поручил этот эффект Гену 9. Таким образом, вы можете расценивать рисунок 2 как картину родственных организмов, идентичных друг другу во всём, кроме значения Гена 9. Я не буду подробно описывать, что делает каждый из других восьми генов. Вы можете получить общие представления об этом, изучая рисунок 3. В середине рисунка - основное дерево, одно из деревьев рисунка 2. Окружают это центральное дерево восемь других. Все они совпадают с центральным деревом, за исключением того, что какой-то один ген из восьми у них был изменён - "мутировал". Например, дерево справа от центрального показывает, что будет, если ген 5 мутирует, увеличиваясь на +1 относительно его прежнего значения. Если б было достаточно места, я бы с удовольствием напечатал кольцо из 18 мутантов вокруг центрального дерева. Почему именно 18? Потому, что каждый из 9 генов может мутировать как в "восходящем" (на единицу больше его значения), так и "нисходящем" направлении (на единицу меньше его значения). Так что кольца из 18 деревьев было бы достаточно, чтобы отобразить всех возможных одношаговых мутантов, которых вы можете произвести от одного центрального дерева.

У каждого из этих деревьев есть своя собственная, уникальная "генетическая формула" - числовые значения всех его девяти генов. Я не записывал генетических формул, потому что сами по себе они для вас ничего не значили бы. Это справедливо и для реальных генов. Гены только тогда начинают означать что-то, когда они транслированы посредством синтеза белка, в правила роста развивающегося эмбриона. Также и в нашей компьютерной модели, числовые значения этих девяти генов только тогда что-то значат, когда они транслированы в правила роста ветвящегося дерева. Но вы можете понять роль каждого гена, сравнивая тела двух организмов с известными к отличиями конкретного гена. Например, сравнив основное дерево в середине рисунка с двумя деревьями справа и слева, и вы получите некоторое представление о функции Гена 5.

Это как раз то, что делают генетики, изучающие реальную жизнь. Генетики обычно не знают, какие эффекты гены оказывают на рост эмбриона. Как и не знают полной генетической формулы животного. Но сравнивая тела двух взрослых животных, о которых известно, что они отличаются одним геном, они могут увидеть, какой эффект этот ген оказывает. Картина усложняется тем, что эффекты генов взаимодействуют друг с другом, причём сложнее, чем просто складываются. Это же самое справедливо и для компьютерных деревьев. И даже очень - что покажут дальнейшие рисунки.

Заметьте, что все очертания симметричны относительно вертикальной оси. Это есть ограничение, которое я наложил на процедуру РАЗВИТИЕ. Я сделал это отчасти по эстетическим соображениям, отчасти - чтобы сэкономить на количестве необходимых генов (если бы гены не оказывали зеркально-симметричных эффектов на обе стороны дерева, нам были бы нужны отдельные гены для левой и правой сторон); а частично потому, что я надеялся получить очертания, похожие на животных, а большинство тел животных весьма симметричны. Поэтому я с этого момента перестану называть эти создания "деревьями", и буду называть их "тела" или "биоморфы". Биоморф - название, предложенное Десмондом Моррисом для образов, напоминающих каких-то смутных животных в его сюрреалистических картинах. Эти картины занимают особое место в моих привязанностях, потому что одна из них была воспроизведена обложке моей первой книги. Десмонд Моррис заявлял, что его биоморфы "эволюционировали" в его воображении, и что их эволюцию можно проследить в его последовательных картинах.

Вернёмся к компьютерным биоморфам, и к кольцу из 18 возможных мутантов. 8 наиболее интересных из них нарисованы на рисунке 3. Так как каждый член кольца отстоит только на один мутационный шаг от центрального биоморфа, то нам легко видеть, что это - дети центрального родителя. Здесь мы имеем аналог ВОСПРОИЗВОДСТВА, которое, как и РАЗВИТИЕ, мы можем оформить в другую маленькую компьютерную программу, готовую к включению в нашу большую программу под названием ЭВОЛЮЦИЯ. Обратите внимание на две вещи в нашем ВОСПРОИЗВОДСТВЕ. Первая: здесь нет никаких полов; воспроизводство асексуально. Я представляю себе биоморфы самками, потому что асексуальные животные, такие, как тли, почти всегда пребывают в форме самок. Вторая: все мои мутации ограничены одной штукой за раз. Ребёнок отличается от своего родителя в только в одном из девяти генов; кроме того, мутации всегда прибавляют или убавляют единицу из значения соответствующего родительского гена. Всё это - лишь произвольные соглашения; они могли быть другими, но всё ещё оставались бы биологически реалистичными.

Но есть ещё одна, совсем не произвольная особенность модели, которая реализует фундаментальный биологический принцип. Форма каждого ребёнка не отталкивается от самой по себе формы родителя. Форма каждого ребёнка вырабатывается исходя из значений его девяти генов (влияющих на углы, длины, и так далее). И каждый ребёнок получает свои девять генов от девяти генов его родителя. Именно это и происходит в реальной жизни. Тела не переходят в следующее поколение - только гены. Гены влияют на эмбриональное развитие тела, в котором они находятся.

И эти же гены или переходят в следующее поколение, или нет. Значения генов никак не меняются от их участия в развитии тела, но вероятность того, что они будут переданы в следующее поколение, будет зависеть от успешности тела, которое они помогали создавать. Вот почему в компьютерной модели было важно, чтобы эти две процедуры с названиями РАЗВИТИЕ и ВОСПРОИЗВОДСТВО были написаны, как две герметичные капсулы. Они взаимонепроницаемы, за исключением того, что ВОСПРОИЗВОДСТВО передаёт значения гена РАЗВИТИЮ, где они влияют на правила роста. РАЗВИТИЕ категорически не передаёт значения генов назад в ВОСПРОИЗВОДСТВО - иное было бы равносильно "ламаркизму" (см. главу 11).

Мы оттранслировали два эти наших программных модуля под теми же идентификаторами: РАЗВИТИЕ и ВОСПРОИЗВОДСТВО. ВОСПРОИЗВОДСТВО передаёт гены в следующее поколение, с вероятностью мутации. РАЗВИТИЕ считывает гены, предоставленные ВОСПРОИЗВОДСТВОМ в любом данном поколении, и транслирует эти гены в правила рисования, и следовательно - в очертания тела на компьютерном экране. Настало время свести эти два модуля в одну большую программу под названием ЭВОЛЮЦИЯ.

Работа ЭВОЛЮЦИИ в основном состоит из бесконечного повторяющегося вызова ВОСПРОИЗВОДСТВА. ВОСПРОИЗВОДСТВО в каждом поколении считывает гены, которые предоставлены ему предыдущим поколением, и передаёт их в следующее поколение, однако с небольшой случайной ошибкой - мутацией. Мутация состоит лишь в прибавлении или отъятии единицы из значения наугад выбранного гена. Это означает, что по мере смены поколений, отличие значения гена от его первоначального значения может стать очень большим, накапливаясь по одному маленькому шагу за поколение. Мутации случайны, однако накопленное изменение через многие поколения - нет. Потомок в любом поколении отличается от своего родителя в случайную сторону. Но для перехода в следующее поколение из этих потомков отбирается неслучайный экземпляр. Именно так и происходит дарвиновский отбор. Субъекты отбора - не сами гены, но тела, на форму которых гены влияют посредством РАЗВИТИЯ.

Кроме репродуцирования, гены в каждом поколении управляют РАЗВИТИЕМ, которое, повинуясь строго установленным правилам, выращивает соответствующее тело на экране. В каждом поколении присутствует весь "выводок" "детей" (то есть - особей следующего поколения). Все эти дети являются мутантными потомками одного родителя, отличающиеся от своего родителя одним геном. Это очень высокий темп мутаций - откровенно искусственная особенность компьютерной модели. Вероятность мутирования гена в реальной жизни - обычно меньше одного против миллиона. Столь высокая частота мутаций в модели выбрана потому, что вся эта деятельность происходит на компьютерном экране для наблюдения глазом человека, а у людей нет терпения ждать одну мутацию миллион поколений!

Человек играет активную роль в этой истории. Он - отбирающий агент. Он рассматривает выводок потомков и выбирает один для размножения. Каждый выбранный затем становится родителем следующего поколения, и выводок его мутировавших детей одновременно отображаются на экране. Человек выполняет здесь точно ту же роль, что и при выведении новых пород собак, или элитных роз. Другими словами, наша модель - это модель искусственного отбора, а не естественного. Критерий "успешности" здесь не есть прямой критерий выживания, как это имеет место в реальном естественном отборе. В настоящем естественном отборе, если тело обладает особенностями, дарующими ему выживание, то его гены выживают автоматически, потому что является его частью. Так что выживающие гены автоматически являются теми генами, которые даруют телам помогающие им выживать качества. В нашей компьютерной модели критерий отбора - не выживание, а способность удовлетворить человеческую прихоть. Это не обязательно праздная, случайная прихоть, поскольку мы можем принять критерий отбора на приближение к какой-то особенности, вроде "сходства с плакучей ивой". Однако в моём опыте, человек-селекционер часто придирчивее и меркантильнее, чем он мало отличается от некоторых видов естественного отбора.

Селекционер сообщает компьютеру, какого потомка из текущего выводка нужно размножить. Гены избранника передаются в ВОСПРОИЗВОДСТВО, и начинается новое поколение. И этот процесс, как и эволюция реальной жизни, происходит нескончаемо. Каждое поколение биоморфов - это только единственный мутационный шаг от своего предшественника и своего преемника. Но через 100 поколений ЭВОЛЮЦИИ, биоморфы могут отстоять уже примерно на 100 мутационных шагов от прародителя. А за 100 мутационных шагов может много чего случиться. Начиная играть в свою свеженаписанную программу ЭВОЛЮЦИЯ, я многого не загадывал. Главное, что удивило меня - биоморфы могут довольно быстро переставать напоминать деревья. Базовое двухветочное ветвление всегда присутствует в них, но оно легко закрашивается, так как линии пересекают и пере-пересекают одна другую, производя массивы однородного цвета (в напечатанном виде - только чёрно-белые). Рисунок 4 показывает одну конкретную эволюционную историю, состоящая из 29 поколений. Прародитель - крошечное существо, одна точка. Хотя тело предка - точка, но она, подобно бактерии в девственной слизи, скрывала в себе потенциал для разветвления в точный аналог

центрального дерева рисунка 3: однако Ген 9 велел ему ветвиться нуль раз! Все существа, изображённые на странице, происходят от точки. Чтобы избежать загромождения страницы, я привёл здесь не всех потомков, которых видел на экране. Я привёл только успешного ребёнка в каждом поколении (то есть - родителя следующего) и одну или двух её неудачливых сестёр. Таким образом, картина в основном показывает только одну, главную линию эволюции, ведомую моим эстетическим выбором. Показаны все стадии главной линии.

Давайте кратко пробежимся по первым нескольким поколениям главной линии эволюции рисунка 4. Точка превращается в "Y" во 2-м поколении. В следующих двух поколениях, "Y" становится больше. Затем ветви слегка изогнутся, как у хорошей рогатки. В 7-м поколении, изгиб усиливается так, что эти две ветви почти соприкасаются. Изогнутые ветви становятся большими, и каждый приобретает пару маленьких придатков в поколении 8. В поколении 9 эти придатки потеряны снова, а стебель рогатки становится более длинным. Поколение 10 напоминает разрез цветка; изогнутые боковые ветви походят на лепестки, охватывающие центральный придаток или "пестик". В поколении 11 цветок остался той же формы, но увеличился, и слегка усложнился.

Я не буду продолжать описание. Картина говорит сама за себя - все 29 поколений. Заметьте, как мало каждое поколение отлично от своего родителя или сестёр. Так как каждый из нас немного отличен от своих родителей, то логично ожидать, что каждый будет несколько более отличен от своих бабушек и дедушек (и соответственно - внуков), и ещё более отличен от прабабушек и прадедушек (и правнуков). Такова вот нарастающая эволюция - хотя из-за принятой здесь высокой частоты мутаций, мы нереалистично ускорили её. Поэтому, рисунок 4 выглядит более родословной вида, а не родословной особей, но принцип тот же самый. Когда я писал программу, я не думал, она породит что-нибудь большее, чем разнообразные древовидные формы. Я надеялся увидеть плачущие ивы, ливанские кедры, пирамидальные тополя, морские водоросли - ну возможно, рога оленя. Ни моя интуиция биолога, ни мой 20-летний опыт программирования на компьютерах, и ни мои самые смелые мечты, ничто из этого не подсказало мне, что я фактически увижу на экране. Я не помню точный момент моего озарения, когда я подумал, что в эволюционирующей последовательности возможно появление какого-то подобия насекомым. Вне себя от предчувствия, я начал выводить, от чего угодно, поколение за поколением - потомков, более похожих на насекомых. Я не верил своим глазам. Вы видите некоторые из результатов внизу рисунка 4. У них восемь ног (как у паука), а не шесть (как у насекомого), но ну и что! Я до сих пор не могу забыть того момента, когда я впервые увидел этих изящных существ, и того ликующего чувства. Мне отчётливо слышались триумфальные вступительные фанфары из "Так сказал Заратустра" ("2001 тема"). Я потерял аппетит, а ночью, когда я пытался заснуть, "мои" насекомые роились у меня перед глазами.

В продаже есть компьютерные игры, в которых у игрока создаётся иллюзия его блужданий в подземном лабиринте с определённой, довольно сложной географией и в котором он сталкивается с драконами, минотаврами или другими мифическими противниками. Монстров в этих играх довольно немного. Все они разработаны человеком-программистом, как и география лабиринта. При игре в эволюцию, будь то компьютерная версия или реальная жизнь, игрок (или наблюдатель) имеет то же самое чувство "блуждания" (метафорически) по лабиринту с ветвящимися проходами, но количество возможных путей - почти бесконечно велико, а монстры, с которыми он при этом сталкивается, невымышлены и непредсказуемы. В моих блужданиях по болотам Страны Биоморф, я сталкивался с волшебными креветками, ацтекскими храмами, с готическими окнами храмов, очертаниями кенгуру, нарисованными аборигенами, и в одном незабываемом, но невоспроизводимом случае - сносная карикатура на профессора логики Винчестерского колледжа.

Рисунок 5 - это другая маленькая коллекция из моей комнаты трофеев, все они были развиты примерно тем же путём. Я хочу подчеркнуть, что все эти фигурки - не плод фантазии художника. Они никак не подрисовывались или как-то иначе улучшались. Они именно таковы, какими они были нарисованы компьютером, в котором эволюционировали. Роль человека ограничивалась отбором из хаотично видоизмененных потомков в ходе многих поколений нарастающей эволюции.

Теперь у нас есть намного более реалистичная модель эволюции, чем обезьяна, печатающая Шекспира. Но модель биоморфов всё ещё несовершенна. Она демонстрирует мощность нарастающего отбора для генерации почти бесконечно разнообразных квази-биологических форм, но она использует искусственный, а не естественный отбор. Отбор выполняет человек. А нельзя ли обойтись без человека, и поручить дело отбора самому компьютеру - на основе некоторых биологически реалистичных критериев? Это труднее, чем может показаться. Проблема заслуживает некоторых затрат времени на объяснения.

Отбор конкретной генетической формулы был бы тривиальным занятием, если у нас была бы возможность читать гены всех животных. Но естественный отбор не отбирает непосредственно гены - он отбирает эффекты, которые гены оказывают на тела: это так называемые фенотипические эффекты. Человеческий глаз неплохо подходит для отбора фенотипических эффектов - что мы видим на примере многочисленных пород собак, коров и голубей, а также, если позволите - тех, что показаны на рисунке 5. Чтобы поручить компьютеру самому выбирать фенотипические эффекты, нам придётся написать очень хитроумную программа распознавания образов. Программы распознавания образов существуют. Они используются, чтобы распознавать напечатанный и даже рукописный текст. Но эти трудные, "на грани искусства", программы требуют очень больших и быстрых компьютеров. Но даже если бы такая программа распознавания образов и не превосходила моих способностей программиста, и была бы по силам моему маленькому компьютеру с его 64 килобайтами памяти, я бы всё равно не суетился на этот счёт. Эту задачу гораздо лучше решает человеческий глаз - вкупе с, и это более важно, 10-гиганейронным компьютером в голове. Было бы не слишком трудно поручить компьютеру отбор неопределённых общих особенностей - таких, как высоких и тонких, низких и широких, возможно изогнутости, остроконечности, даже украшенности в стиле рококо. Можно было бы запрограммировать компьютер так, чтобы он помнил качества, одобренные человеком в прошлом, и поддерживать селекцию того же самого качества в будущем. Но это нисколько не приблизило бы нас к моделированию естественного отбора. Важный момент - природе не нужно вычислительных мощностей для отбора, ну кроме разве что особых случаев, например - павам, выбирающим павлинов. В природе, обычный селектирующий агент непосредственен, непреклонен и прост. Это - мрачная старуха с косой. Конечно, критерии выживания совсем не просты - именно поэтому естественный отбор может создавать животных и растения такой огромной сложности. Но сама смерть очень груба и проста. И неслучайная смерть - это всё, что нужно природе для отбора фенотипов - и следовательно, генов, их поддерживающих. Чтобы смоделировать на компьютере естественный отбор (в интересующем нас смысле), мы должны забыть об украшениях в стиле рококо, и всех других визуально выраженных качествах. Вместо этого мы должны будем сосредоточиться на моделирования неслучайной смерти. Биоморфы должны взаимодействовать в компьютере с сымитированной враждебной окружающей средой. И какие-то особенности их формы должны оказать влияние на их выживание в этой окружающей среде. В идеале, враждебная окружающая среда должна включить эволюцию разных биоморфов: "хищников", "добычу","паразитов", и конкурентов. Специфическая форма биоморфов-добычи должна определять её уязвимость к поимке, например, специфической формой биоморфа-хищника. Такие критерии уязвимости не должны быть предусмотрены программистом. Они должны появиться тем же самым путём, каким появляются любые формы. Тогда эволюция в компьютере действительно пойдёт сама собой, поскольку уже будут выполнены условия для самоподдержания "гонок вооружений" (см. главу 7), и я бы не осмелился предсказать, чем всё это могло бы закончиться. К сожалению, создание такого искусственного мира было бы выше моих возможностей как программиста.

Достаточно умны для такой работы видимо программисты, разрабатывающий трескучие и вульгарные игры - разновидности "Космических захватчиков". В этих программах симулируется искусственный мир. У него есть география, часто трёхмерная, и очень сжатая временная размерность. Объекты сжимаются в моделируемом трёхмерном пространстве, сталкиваясь друг с другом, стреляя друг в друга, глотая друг друга на фоне отвратительного шума. Симуляция может быть настолько хороша, что у игрока, манипулирующего джойстиком, складывается полная иллюзия, что он сам - часть этого искусственного мира. Мне кажется, что встретить такой уровень программирования можно на имитаторах, на которых тренируются пилоты самолётов и космических кораблей. Но даже эти программы - мелюзга в сравнении с программой, которую нужно было бы написать для моделирования появляющейся гонки вооружений между хищниками и добычей, проходящей в полноценно сымитированной экосистеме. Конечно, это выполнимая задача. Если кто-то из профессиональных программистов испытывает желание сотрудничать на эту тему - отзовитесь.

Между тем, есть идеи насчёт кое-чего намного более реализуемого, и я наметил их испробовать с наступлением лета. Я поставлю компьютер в затенённый угол сада; экран может показывать цветные картинки. У меня уже есть версия программы, которая поддерживает ещё несколько "генов", управляющих цветом - так же, как остальные 9 генов управляют формой. Я начну с более-менее компактных и ярко раскрашенных биоморфов. Компьютер одновременно покажет всех мутантных потомков биоморфа, отличающихся от данного по форме и/или цвету. Я надеюсь, что пчёлы, бабочки и другие насекомые будут садиться на экран, и "выбирать" своим телом конкретное пятно на экране. Когда будет зарегистрировано заданное количество "выборов", компьютер очистит экран, и "размножит" потомков от избранного биоморфа, и покажет следующее поколение мутантных потомков.

Я питаю большие надежды на то, что через много поколений настоящие насекомые вызовут в компьютере эволюцию цветов. Если так и будет, то компьютерные цветы проэволюционируют под теми же самыми давлениями отбора, что и реальные цветы в реальной эволюции. Мои надежды поддержаны и тем фактом, что насекомые часто садятся на яркие цветные точки на женских платьях, и также более систематическими экспериментами, которые были опубликованы. Но есть также надежда, которую я бы счёл даже более захватывающей, что живые насекомые могли бы вызывать эволюцию насекомоподобных форм. Прецедент есть - и следовательно, основания для надежды: в прошлом пчёлы вызвали эволюцию орфисов - пчёлоподобных орхидей. Трутни, в течение многих поколений нарастающей эволюции орхидей, создали пчелоподобную форму цветка - они пытались совокупиться с цветами, и следовательно, переносили пыльцу. Представьте себе "пчелоподобную орхидею" из рисунка 5 в цвете (мы решили для наглядности добавить фото настоящего орфиса - А.П.). Разве вы не захотели бы вывести новый сорт цветов, если б вы были пчелой?

Пчелоподобная орхидея Орфис (Добавлено переводчиком)

Главный повод для моего пессимизма на этот счёт - большие и принципиальные отличия нашего зрения, и зрения насекомых. Экраны компьютеров разработаны для человеческих глаз, а не для глаз пчелы. Очень может быть так, что хотя и мы, и пчёлы (при всём несходстве наших глаз), находим орфисов очень похожими на пчелу, но пчёлы возможно вообще не смогут видеть образы на экране. Возможно, что пчёлы увидят только 625 линий строчной развёртки! Однако, попытаться стоит. К тому времени, когда эта книга будет опубликована, я уже буду знать ответ.

Есть такое расхожее мнение, обычно формулируемое в стиле Стивена Поттера (который можно было бы назвать "плонкингом"), гласящее, что из компьютера нельзя извлечь больше, чем в него введено. Другие варианты: "компьютеры делают лишь в точности то, что вы велите им, но никогда не творят новое. Это мнение справедливо лишь в тупо тривиальном смысле - в смысле предположения, что Шекспир никогда не написал бы ничего, кроме отдельных слов, которые его учил писать его первый школьный учитель. Я запрограммировал ЭВОЛЮЦИЮ в компьютере, но я не планировал ни "моих" насекомых, ни скорпиона, ни спитфайра, ни лунного посадочного модуля . У меня не было даже отдалённых подозрений, что появятся именно они, и поэтому слово "появляться" здесь уместно. Да, производил отбор именно я, и я направлял эволюцию, но на каждой стадии я был ограничен маленьким выводком потомков, предлагаемым случайной мутацией, а моя "стратегия" селекции была капризна и краткосрочна. Я не стремился к какой-то отдалённой цели - как и естественный отбор.

Я могу добавить красок, вспоминая то время, когда я пытался стремиться к отдалённой цели. Прежде всего должен признаться кое в чём - собственно, вы и сами это наверное уже предположили. Эволюционная история на рисунке 4 - это реконструкция. Это не были первые насекомые, которых я видел. Когда они впервые появились мысленные под звуки фанфар, у меня ещё не было возможности сохранения их генов. Они сидели на компьютерном экране, но я не мог забраться внутрь их, и не мог расшифровывать их гены. Я оставил компьютер включенным, мучительно думая о каких-то способах сохранения их, но ни одного не придумал. Гены были внедрены в толщу тканей также глубоко, как и в реальной жизни. Я мог распечатать изображения тел насекомых, но я потерял их гены. Я сразу же изменил программу, чтобы в будущем можно было бы сохранять генетические формулы, но было уже поздно. Я потерял моих насекомых.

Я начал попытки "найти" их снова. Однажды они вроде развились, и мне показалось, что можно развить их снова. Подобно аккордам из "Заратустры", они часто посещали меня. Я блуждал по Стране Биоморф, пересекая бесконечные пейзажи со странными существами и предметами, но нигде не было моих насекомых. Я знал, что они должны скрываться где-то здесь. Я знал гены прародителя. У меня были изображения тел моих насекомых. У меня даже были пошаговые изображения эволюционной последовательности тел, ведущих к моим насекомым от точечного прародителя. Но я не знал их генетическую формулу.

Вы могли бы подумать, что восстановить эволюционную линию было бы достаточно легко, но не тут-то было. Причина этого (к чему я буду ещё возвращаться), - в астрономическом количестве возможных биоморф, которые может предлагать нам достаточно длинная эволюционная линия, даже если она оперирует вариациями только девяти генов. В моих странствиях по Стране Биоморф, мне несколько раз казалось, что я подошёл вплотную к предшественнику моих насекомых, но затем, несмотря на мои героические усилия селекционера, эволюция уходила в сторону, и всё это оказывалось ложным следом. В конце концов, долго блуждая по Стране Биоморф, я наконец загнал их в угол. Ощущение триумфа было вряд ли меньше, чем в первый раз! Я не знал (и до сих пор не знаю), точно ли это те насекомые, как и в первый раз, насекомые ли это "финальных аккордов Заратустры", или они были поверхностно "конвергентны" (см. следующую главу), но они были достаточно хороши. На этот раз я не сделал оплошности - записал генетическую формулу, и теперь я могу "проэволюционировать" этих насекомых всегда, когда захочу.

Да я чуть приукрашиваю драму, но в ней есть серьёзный вывод. А вывод этот в том, что хотя именно я запрограммировал компьютер, и играл важную роль в этой эволюции, однако я не планировал животных, эволюционировавших самих по себе, и был совершенно удивлён, когда впервые увидел их предшественников. И я оказался настолько бессилен в контроле за эволюцией, что даже когда я очень хотел вернуться на конкретную эволюционную линию, то я убедился в том, что это почти невозможно сделать. Я не думаю, что когда-нибудь нашёл бы моих насекомых ещё раз, если бы у меня не было напечатанных рисунков всех их эволюционных предшественников - и даже при этом задача была трудна и утомительна. Не выглядит ли бессилие программиста в управлении или предсказании направления эволюции в компьютере парадоксальным? Не означает ли это наличие каких-то таинственных и даже мистических процессов внутри компьютера? Конечно нет. Точно так же нет ничего мистического в ходе эволюции реальных животных и растений. Мы можем использовать компьютерную модель для разрешения этого парадокса, и изучить кое-что насчёт хода реальной эволюции.

Забегая вперёд скажу, что разрешение этого парадокса будет основано на следующем. Имеется определённый набор биоморфов, каждый из которых постоянно находится в своей уникальной точке математического пространства. "Постоянно находится" - в смысле, что если вы знаете его генетическую формулу, то вы можете сразу найти его; кроме того, его соседи в этом специфическом пространстве - это биоморфы, отличающиеся от данного только одним геном. Сейчас, когда я знаю генетические формулы моих насекомых, я могу воспроизводить их по своему желанию; я могу велеть компьютеру "эволюционировать" к ним от любой произвольной отправной точки. Когда вы впервые развиваете новое существо искусственным отбором в компьютерной модели, это выглядит как творческий процесс. И это в самом деле так. Но в действительности, "находя" это существо, вы находите его уже существующим (в математическом смысле), в его уникальной точке генетического пространства Страны Биоморф. Почему это настоящий творческий процесс? Потому, что найти любое конкретное существо чрезвычайно трудно - просто потому, что Страна Биоморф очень велика, и общее количество находящихся в ней существ почти бесконечно. Искать его бесцельно и наугад бесполезно - мы должны применить несколько более эффективные, т.е. творческие, поисковые процедуры.

Некоторые люди наивно верят, что шахматные компьютеры играют, пробуя все возможные комбинации шахматных ходов. Они находят подтверждение этой веры тогда, когда компьютер их побеждает, но эта вера крайне ложна. Возможных шахматных ходов неимоверно много; пространство поиска - в миллиарды раз больше того, что позволило бы слепому и спотыкающемуся поиску преуспеть. Искусство написания хорошей шахматной программы заключается в продумывании эффективных коротких ходов в поисковом пространстве. Нарастающий отбор, будь то искусственный отбор - как в компьютерной модели, или естественный отбор в реальном мире, является эффективной поисковой процедурой, и её последствия выглядят очень похожими на творческую интеллектуальную деятельность. А это, в конце концов, именно то, чем козырял Вильям Пали, говоря о "Замысле". Формально говоря, всё, что мы делаем, играя в компьютерную игру "Биоморф", - это обнаружение животных, которые (в математическом смысле) уже ждут, когда их найдут. Что делает этот процесс похожим на креативное творчество художника. Поиск в узком пространстве, где имеется только несколько объектов, обычно не похож на творческий процесс. Детская игра "найди напёрсток" не воспринимается творческой. Переворачивание предмета наугад в надежде наткнуться на разыскиваемую цель - такая стратегия обычно срабатывает, когда пространство поиска мало. По мере того, как пространство поиска становится больше и сложнее, становятся всё более необходимы специальные поисковые процедуры. Если пространство поиска достаточно велико, то эффективные поисковые процедуры становятся неотличимы от истинного творчества.

Компьютерная модель биоморфов неплохо отвечает этим требованиям, а они составляют поучительный мост между творческими процессами у человека - типа планирования победной стратегии в шахматах, и эволюционным творчеством естественного отбора, слепого часовщика. Чтобы увидеть это, нам нужно развить идею Страны Биоморф как математического "пространства" - бесконечной, но организованной перспективы морфологического разнообразия, в котором каждое существо находится в своей уникальной точке, ожидая своего обнаружения. 17 существ рисунка 5 не выстроены в какой-то специальный порядок на странице. Но в Стране Биоморф каждое занимает своё уникальное положение, определяемое его генетической формулой, в окружении своих собственных конкретных соседей. Все существа в Стране Биоморф находятся в определённых пространственных отношениях между собой. Что это означает? Какой смысл мы можем вкладывать в "пространственную позицию"? Пространство, о котором мы говорим - это генетическое пространство. Каждое животное находится на своей позиции в генетическом пространстве. Ближайшие соседей в генетическом пространстве - это животные, отличающиеся друг от друга только одной мутацией. В рисунке 3, базовое дерево в центре окружено 8 из его 18 ближайших соседей в генетическом пространстве. 18 соседей животного - это 18 различных детей, которых это животное может породить, и 18 различных родителей, от который оно могло произойти - таковы правила нашей компьютерной модели. В каждом колене, каждое животное имеет 324 (18 × 18, игнорируя обратные мутации для упрощения) соседей - это множество его возможных внуков, бабушек, тёть или племянниц. В каждом последующем колене, каждое животное имеет 5 832 (18 × 18 × 18) соседей - множество возможных правнуков, прабабушек, кузин, и т.д.

В чём смысл этих размышлений в понятиях генетического пространства? Что это нам даёт? А то, что они выводят нас на путь понимания эволюции, как постепенного, нарастающего процесса. В любой поколении, согласно правилам компьютерной модели, можно сделать только один шаг в генетическом пространстве. За 29 поколений в генетическом пространстве нельзя продвинуться дальше, чем на 29 шагов от прародителя. Каждая эволюционная история состоит из конкретной трассы, или траектории в генетическом пространстве. Случай эволюционной истории, зафиксированной в рисунке 4 - конкретная извилистая траектория в генетическом пространстве, подводящая к точке с насекомым, и проходящая через 28 промежуточных стадий. Именно это я имел в виду, когда метафорически говорил о своих "блужданиях" по Стране Биоморф.

Я хотел было представить это генетическое пространство в виде картины. Но вот проблема - картины двумерны. Генетическое пространство с биоморфами - не двумерное. И даже не трёхмерное. Это - девятимерное пространство! (Важно не пугаться высоколобого математического понятия. Это не так трудно, как математические снобы иногда подают. Всякий раз, когда я чувствую робость, я всегда вспоминаю изречение Сильвануса Томпсона про облегчение исчислений: "Что может сделать один дурак, может сделать и другой"). Если бы мы могли рисовать девятимерные картины, мы могли бы соотнести каждую размерность с каждым из девяти генов. Позиция конкретного животного, скажем, "Скорпиона" или "Летучей мыши" или "Насекомого", фиксирована в генетическом пространстве числовыми значениями его девяти генов. Эволюционные изменения состоят из пошаговой прогулки по девятимерному пространству. Величина генетической разности между животными, и следовательно - время, потребное на эволюцию, и сложность перехода от одного животного до другого, может быть измерена как расстояние в девятимерном пространстве между ними.

Увы, мы не можем рисовать девятимерные картины. Я искал обходные пути, чтобы на двумерном рисунке передавалось некое ощущение движения из точки в точку девятимерного генетического пространства Страны Биоморф. Есть несколько способов сделать это. Я выбрал способ, который я называю трюком треугольника. Посмотрите на рисунок 6. В трёх углах треугольника имеются три произвольно выбранных биоморфа. Тот, что сверху - наше основное дерево; слева - одно из "моих" насекомых; справа - не имеет названия, но я думаю, что оно симпатично. Как и все биоморфы, каждый из них имеет свою генетическую формулу, которая определяет его уникальное положение в девятимерном генетическом пространстве.

Треугольник лежит на двумерной "плоскости", которая пронизывает девятимерный гиперобъём (что может сделать один дурак, то может делать и другой).



Плоскость подобна плоскому листу стекла, погруженному в желе. На стекле нарисован треугольник, и также некоторые биоморфы чья генетическая формула даёт им право находиться на этой конкретной плоскости. Что даёт им такое право? Такое право дают им эти три биоморфы в углах треугольника. Они называются якорными биоморфами.

Вспомним, что идея "расстояния" в генетическом "пространстве" предполагает, что наследственно подобные биоморфы - это близкие соседи, а наследственно отличные биоморфы - далёкие. На этой конкретной плоскости все расстояния рассчитаны относительно трёх якорных биоморф. Для любой заданной точки на пластине стекла, будь то внутри треугольника, или вне его, соответствующая генетическая формула этой точки рассчитана как "средневзвешенное" значение генетических формул трёх якорных биоморф. Вы уже можете предположить, как этот вес вычислен. Он вычислен по расстояниям на странице; точнее - степени близости рассматриваемой точки ко всем трём якорным биоморфам. Так, чем ближе вы к насекомому на плоскости, тем больше "насекомоподобие" данной биоморфы. А чем ближе вы продвигаетесь по стеклу к дереву, тем сходство с насекомым слабеет, но усиливаются древовидные черты. Если вы двинетесь в центр треугольника, то обнаружите животных, например, паука с еврейскими семиветочными канделябрами на голове, которые будут различными "генетическими компромиссами" между тремя якорными биоморфами.

Но этот подход делает слишком много чести этим трём якорным биоморфам. Можно будет предположить, что компьютер использовал их для вычисления соответствующих генетических формул каждой точки на картине. Но на самом деле любые три якорные точки на плоскости могли бы сыграть ту же роль и дали бы идентичные результаты. Поэтому на рисунке 7 нет явно нарисованного треугольника. На рисунке 7 приведено примерно то же самое, что и на рисунке 6, там только показана другая плоскость. То же самое "насекомое" находится в одном из трёх якорных точек, на сей раз в правой. Другие якорные точки здесь - это "Спитфайр" и "цветок Офрис", оба - в точности, как на рисунке 5. На этой плоскости также легко заметить, что граничащие биоморфы похожи друг на друга больше, чем отдалённые. "Спитфайр" в частности, входит в эскадру подобных самолётов, летящих строем. Поскольку "насекомое" находится на обеих пластинах стекла, то вы можете полагать эти две плоскости пересекающимися под углом одна другую. По отношению к рисунку 6, плоскость рисунка 7, как говорят, "повёрнута" по оси, проходящей через "насекомое".



Убрав треугольник, мы усовершенствовали наш метод, потому что он только отвлекал. Он придавал незаслуженные привилегии трём конкретным точкам плоскости. Но нужно сделать ещё одно дальнейшее усовершенствование. В рисунках 6 и 7, геометрическое расстояние отражает генетическое, но масштаб перекошен. Один дюйм по вертикали может не быть эквивалентен одному дюйму по горизонтали. Чтобы его выправить, мы должны тщательно выбирать наши три якорные биоморфы, чтобы генетические расстояния между ними были одинаковы. На рисунке 8 именно это и сделано. Снова сам треугольник не нарисован. Три якоря - "скорпион" с рисунка 5, опять "насекомое" (здесь мы сделали ещё один поворот через "насекомое"), и довольно невнятный биоморф вверху. Эти три биоморфа отделены друг от друга 30 мутациями. Это означает, что каждому из них одинаково легко развиться до любого другого. Во всех трёх вариантах должно быть предпринято как минимум 30 генетических шагов. Внизу рисунка 8 нанесена шкала расстояний в генах. Вы можете рассматривать её как генетическую линейку. Линейка применима не только по горизонтали. Вы можете наклонить её в любую сторону, и измерять генетическое расстояние - и следовательно, минимум эволюционного времени между любыми точками на листе, или чём-то другом (к моей досаде, что это не совсем верно на странице книги, потому что компьютерный принтер искажает пропорции, но этот эффект не настолько велик, чтобы шуметь по его поводу, хотя он означает, что вы получите слегка неточный ответ, если просто примените эту линейку не по горизонтали.



Это двумерные сечения девятимерного генетического пространства дают некоторое представление о том, что означает - ходить по Стране Биоморф. Чтобы дополнить это представление, нужно помнить, что эволюция не ограничена одной плоскостью. В настоящем эволюционном путешествии, вы могли бы в любое время "провалиться насквозь", на другую плоскость, например - из плоскости рисунка 6 на плоскость рисунка 7 (вблизи "насекомого", где эти две плоскости проходят вблизи друг от друга).

Я сказал, что "генетическая линейка" на рисунке 8 позволяет нам вычислить минимальное время для эволюции от одной точки до другой. Так оно и есть, учитывая ограничения изначальной модели, но следует подчеркнуть слово минимум. Так как "насекомое" и "скорпиона" отделяют 30 генетических единиц, то потребуется всего 30 поколений, чтобы одному проэволюционировать до другого, однако только если вы никогда не выберете неправильный поворот, то есть, вы точно знаете, к какой генетической формуле вы стремитесь, и каким путём идти к ней. В реальной эволюции нет ничего, что бы соответствовало знанию пути к определённой далёкой генетической цели.

Давайте теперь применим биоморфы, чтобы вернуться к идее, ранее проиллюстрированной обезьяной, печатающей Гамлета - идее важности постепенных, пошаговых изменений в эволюции, как антитезе прямой спонтанности. Давайте попробуем переградуировать масштабную линейку внизу рисунка 8 в других единицах. Вместо расстояния в "количестве генов, должных измениться в ходе эволюции", мы будем измерять расстояние как "вероятность проскочить это расстояние за один раз - на тупом везении". Для этого нужно сейчас ослабить одно ограничение, в которые я ввёл в компьютерную игру - и в конце мы увидим зачем я ввёл это ограничение одним из первых. Ограничение состояло в том, что детям "позволялось" отстоять от родителей только на одну мутацию. Другими словами, только одному гену позволялось мутировать в данной смене поколений, и этому гену разрешалось изменить его "значение" только на +1 или -1. Снимая это ограничение, мы теперь разрешаем любому количеству генов мутировать одновременно, и им можно добавлять любое число, положительное или отрицательное, к своему текущему значению. Впрочем, "любое" подразумевает от плюс до минус бесконечности, а это уж пожалуй, слишком. Есть смысл ограничиться одноразрядными числами значений гена, в пределах от -9 до +9.

Итак, в этих широких пределах, мы разрешаем мутацию, которая за один раз, в одном поколении, может изменить любую комбинацию из наших девяти генов. Кроме того, значение каждого гена может изменяться с любым шагом, лишь не выводящим его значение за пределы от -9 до +9. Что это значит? Это значит, что эволюция может теоретически проскакивать, за единственное поколение от любой точки Страны Биоморф, до любой другой. Не только до любой точки на плоскости, но и до любой точки во всём девятимерном гиперобъёме. Например, если вы хотите проскочить за одно поколение от "насекомого" до "лисы" в рисунке 5, то следуйте такому рецепту: прибавьте нижеуказанные величины к значениям генов, с номерами соответственно от 1 до 9: -2, 2, 2, -2, 2, 0, -4, -1, 1. Но так как мы рассматриваем случайные прыжки, то значит, все точки в Стране Биоморф равновероятны как цель для любого из этих скачков. Легко вычислить шансы на то, что случайный прыжок приведёт нас в любую другую точку, кроме нашей намеченной "лисы". Это просто общее количество биоморф в пространстве. Вы уже чувствуете, что нам предстоит вычислить ещё одно астрономически большое число? У нас есть девять генов, каждый из которых может принимать любое из 19 значений. Тогда общее число биоморф, к которым мы можем перескочить за один шаг - это 19, умноженное само на себя 9 раз, или 19 в степени 9, что составит порядка полтриллиона биоморф (если точно, то 322 687 697 779; однако при истинно случайных скачках такое количество попыток не влечёт стопроцентно гарантированного попадания! Вероятность, что такое количество попыток приведёт к цели составляет порядка 50%. О гарантированном попадании в цель при таком числе попыток можно говорить только, если ни одна из попыток не повторит другую, что требует запоминания сделанных ходов, что есть уже отчасти нарастающий отбор, т.е. не чистая спонтанность - А.П.). Сущий пустяк в сравнению с Азимовским "числом гемоглобина", но тем не менее, я бы сказал, что это очень много. Если вы начали с "насекомого", и подобно сумасшедшей блохе, подскочили полтриллиона раз, то вы бы пожалуй, однажды и попали бы в "Лису".

Как всё вышесказанное соотносится с реальной эволюцией? Всё так же - оно ещё раз доказывает важность постепенных, пошаговых изменений. Некоторые эволюционисты отрицали необходимость такого рода градуализма в эволюции. Наши вычисления с биоморфами точно указывают нам на одну из причин, почему постепенность, пошаговость изменений важна. Когда я говорю, что можно ожидать перескока эволюции от "насекомого" до одного из его непосредственных соседей, но не от "насекомого" сразу к "лисе" или "скорпиону", то я имею в виду следующее. Если бы по-настоящему случайные скачки действительно происходили, тогда скачок от "насекомого" к "скорпиону" был бы совершенно возможен. И он был бы столь же вероятен, как скачок от "насекомого" до одного из его непосредственных соседей. И он был бы столь же вероятен, как и скачок к любому другому биоморфу в Стране. А вот в этом загвоздка. Ибо число Биоморф в Стране - полтриллиона, и раз уж ни один из них не более вероятен, чем любой другой, то вероятность скачка к любому конкретному из них достаточно мала, чтобы её можно было проигнорировать.

Заметьте, что это не наводит нас на предположение о существовании мощного неслучайного "давления отбора". Не имело бы значения, если бы вам обещали королевскую награду за достижение "скорпиона" одним случайным скачком. Но у вас на это один шанс из полутриллиона! Однако если вместо большого скачка вы будете идти по одному шагу зараз, и получать при этом одну маленькую монетку за шаг в правильном направлении, вы бы достигли "скорпиона" за очень короткое время. Не обязательно за наикратчайшее из возможных время в 30 поколений, тем не менее, очень быстро. Теоретически, скачком вы могли бы заработать быстрее - вплоть до единственного. Но из-за астрономически низкого шанса на успех такого предприятия, альтернативный путь - ряд маленьких шагов, каждый из которых отталкивается от ранее накопленного успеха предыдущих шагов, является единственно выполнимым.

Тон моих предыдущих параграфов уязвим для недоразумений, которые я должен рассеять. Опять может создастся впечатление, что эволюция стремится к каким-то далёким целям, "самонаводясь" на объекты, подобные скорпионам. Как мы уже видели, это не так. Однако о некотором подобии цели всё же можно говорить; цель эта - повышение вероятности выживания, и этот аргумент по прежнему актуален. Если животное - родитель, то оно должно быть достаточно успешно, чтобы дожить по крайней мере до взрослого состояния. Возможно, что мутантный ребёнок этого родителя будет даже успешнее в деле выживания. Но если ребёнок мутирует настолько, что эта мутация переместит его на большое расстояние от его родителя в генетическом пространстве, то каковы шансы, что это существо будет лучше своего родителя? Конечно, шансы будут очень и очень низки. И причину этого мы только что видели в нашей модели биоморф. Если рассматриваемый мутационный скачок очень велик, то количество возможных точек его попадания астрономически велико. И как мы видели в главе 1, количество различных способов быть мёртвым неизмеримо больше, чем количество различных способов быть живым, то очень высока вероятность того, что большой случайный скачок в генетическом пространстве закончится смертью. Даже маленький случайный скачок в генетическом пространстве с заметной вероятностью может привести к смерти. Но чем меньше этот скачок, тем менее вероятно он приведёт к смерти, и более вероятно - к улучшению. Мы вернёмся к этой теме в последующих главах.

Вот, собственно мораль, которую я хочу извлечь из рисования Страны Биоморф. Я надеюсь, вы не сочли это слишком высокой абстракцией. Жизнь располагается в другом математическом пространстве, заполненным не биоморфами с девятью генами, но животными из плоти и крови, состоящими из миллиардов клеток, каждая из которых содержит десятки тысяч генов. Это не пространство биоморфов, а реальное генетическое пространство. Реальные животные, когда-либо жившие на Земле - это ничтожное подмножество животных, которые могли бы теоретически существовать. Эти реальные животные - плоды очень небольшого количества эволюционных траекторий в генетическом пространстве. Необозримое большинство теоретических траекторий в этом пространстве ведёт к невозможным чудищам. Реальные животные разбросаны редкими точками среди гипотетических чудищ, каждое из которых заняло своё собственное уникальное место в генетическом гиперпространстве. Каждое реальное животное окружено небольшим кластером соседей, большая часть которых никогда не существовала, но часть которых - его предки, потомки и кузены.

Сидят где-то в этом огромном математическом пространстве люди и гиены, амёбы и трубкозубы, плоские черви и кальмары, дронты и динозавры. Теоретически, если бы мы были достаточно продвинуты в генной инженерии, мы могли перейти от любой точки в животного пространства к любой другой. От любой отправной точки мы бы смогли пройти лабиринт так, чтобы возродить дронта, тиранозавра и трилобитов. Если бы мы только знали, с какими генами работать, какие частички хромосом дублировать, инвертировать или удалять. Я сомневаюсь, что когда-нибудь наши знания позволят нам делать это, но дорогие нам мёртвые существа навечно притаились в своих углах этого огромного генетического гиперобъёма, в ожидании, что мы их найдём, если когда-нибудь узнаем, как проложить правильный курс по этому лабиринту. Когда-нибудь мы может быть даже будем в состоянии селекцией голубей вывести точную реконструкцию дронта, хотя окончания эксперимента нам бы пришлось ждать миллион лет. Но когда нам нельзя путешествовать по-настоящему, то воображение является неплохой заменой. Для тех, кто подобно мне, не силён в математике, компьютер может быть хорошим подспорьем для воображения. Как и математика, он не только усиливает воображение. Он также дисциплинирует и контролирует его.

Глава 4
Прокладываем пути по гиперпространству жизни

В главе 2 мы видели, как трудно многим людям бывает поверить в то, что такие органы, как глаз (любимый пример Пали), столь сложный и искусно спроектированный, с таким количеством взаимопригнанных частей, смог появиться из маленькой начальной точки в результате серии постепенных, пошаговых изменений. Давайте вернёмся к этой проблеме в свете тех новых подсказок, которые нам, возможно, дали биоморфы. Ответим на два следующих вопроса:

Ответ на первый вопрос – ясное и решительное нет. Шансов против ответа “да” на подобные вопросы – во много миллиардов раз больше, чем количество всех атомов во вселенной. Для этого потребуется гигантский и исчезающе невероятный прыжок через генетическое гиперпространство. Ответ на второй вопрос – столь же ясное да, при условии, что разница между современным глазом, и его непосредственным предшественником X достаточно мала. Другими словами, если они достаточно близки друг другу в пространстве всех возможных структур. Если ответ на второй вопрос для некоей заданной величины различий отрицателен, то нам достаточно повторить вопрос для менее отличающейся структуры. И продолжать этот цикл, пока мы не обнаружим величину различий достаточно малую, чтобы можно было ответить на второй вопрос утвердительно.

X определён как нечто очень подобное человеческому глазу, настолько подобное, чтобы наш глаз мог реалистично появиться в результате единственного изменения в X. Если у вас есть предполагаемая картина X, но вы находите неправдоподобным возникновение нашего глаза непосредственно из этого X, то это просто означает, что вы выбрали не тот X. Меняйте вашу мысленную картину X на более близкую к глазу, пока не придёте к X, который вы сможете счесть вероятным непосредственным предшественником человеческого глаза. Таковой Х обязательно должен быть, даже если ваше представление о вероятности чего-то может быть как более, так и менее, осторожным чем моё!

Теперь, найдя X, положительно отвечающий на второй вопрос, задаём тот же самый вопрос по отношению к самому X. Аналогичными рассуждениями мы должны придти к тому, что сам X мог вероятно возникнуть при единственном изменении чего-то, снова слегка отличного от него, что мы можем называть X'. Очевидно, что мы можем затем проследить X' в прошлое, к чему-то снова слегка отличному – X", и так далее. Вводя достаточно длинный ряд X-ов, мы можем произвести человеческий глаз от чего-то, не слегка отличного от него, а отличного очень. Мы можем "пройти" большое расстояние по "пространству жизни", и наш путь будет вероятен, если мы делаем достаточно маленькие шаги. Теперь мы состоянии ответить на третий вопрос.

Полагаю ясным, что ответом будет “да”, если конечно мы разрешим себе построить достаточно длинный ряд этих X. Возможно, вы могли бы счесть вполне достаточным ряд из 1 000, но если вам этого кажется мало, то сделайте его больше, чтобы это перемещение представлялось вам вероятным – например 10 000 X. Если и 10 000 недостаточно, то позвольте себе 100 000, и так далее. Очевидно, что этой игре существует верхний потолок - доступное время, ибо в одном поколении может быть не более одного X. Фактически этот вопрос нужно переформулировать так: достаточно ли имелось времени для достаточного количества последовательных поколений? Мы не можем указать точное количество необходимых поколений. Мы только знаем, что геологические эпохи ужасно долги. Чтобы вы имели представление о порядке величины этого количества, скажу, что от наших самых ранних одноклеточных предков нас отделяют тысячи миллионов поколений. Допустим, сотня миллионов X, должны составить вероятный ряд крошечных градаций, связывающих человеческий глаз с чем-то изначальным.

Итак, в процессе более-менее абстрактных рассуждений, мы заключили, что имеется ряд воображаемых X, каждый из которых достаточно близок к своим соседям, чтобы он мог реалистично превращаться в одного из них, и весь этот ряд связывает человеческий глаз с прошлым, где никакого глаза вообще не было. Но мы всё ещё не продемонстрировали вероятность фактического существования этого ряда X. У нас есть ещё два вопроса:

Вообще-то это вопрос эмбриологии, а не генетики; и он находится целиком за пределами проблемы, волновавшей Бирмингемского епископа и прочих. Эффект от мутации должен изменять действовавшие до неё процессы эмбрионального развития. Вряд ли некоторые ветви эмбрионального развития высоковосприимчивы к вариациям в одних направлениях, и стойки к вариации в других. Я вернусь к этому вопросу в главе 11, а здесь я только подчеркну (в который раз!) разницу между маленьким и большим изменением. Чем меньшее изменение вы постулируете, тем меньше будет разность между X" и X', и тем более эмбриологически вероятной будет нужная для данного перехода мутация. Из предыдущей главы поняли, что по чисто статистическим причинам, полезная большая мутация неизбежно менее вероятна, чем полезная маленькая мутация. Независимо от того, какие проблемы могут вытекать из вопроса 4, мы можем по крайней мере видеть, что чем меньшей мы делаем разность между любыми данными X' и X", тем меньшими будут проблемы. И я чувствую, что если разница между соседними промежуточными звеньями в нашем ряду, ведущем к глазу, достаточно мала, то необходимые мутации почти обязаны воспоследовать. Мы ведь, в конце концов, всегда говорим о незначительных количественных изменениях в текущем эмбриональном развитии. И каким бы ни был сложным в данном поколении текущий эмбриологический статус-кво, всякое его мутационное изменение может быть очень мелким и простым.

А сейчас нужно ответить на заключительный вопрос:

Как это ни странно, но некоторые люди полагали, что ответом на этот вопрос является “самоочевидное нет". Например, я процитирую книгу Фрэнсиса Хичинга 1982 года под названием “Шея жирафа, или где Дарвин пошёл не туда”. Я мог бы процитировать в сущности те же самые слова почти любого сочинения “Свидетелей Иеговы”, но я выбираю эту книгу, потому что солидное издательство (Пан Букс Ltd) сочло допустимым издать её, несмотря множество ошибок, которые легко бы выявил безработный выпускник биологического ВУЗа, или даже ещё студент-биолог, если б их попросили взглянуть на её рукопись. (Между нами - две мои любимые шуточки, если вы позволите мне это удовольствие: это возведение в рыцари профессора Джона Мейнарда Смита, и величание профессора Эрнста Майра, самого выразительного и самого нематематического критика математической генетики “верховным жрецом” математической генетики.)

Этот примечательный аргумент звучит очень часто – видимо потому, что люди хотят верить выводам из него. Взять утверждение, что дескать, “что если на этом пути произойдёт какой-нибудь небольшой сбой, если фокусировка произойдёт неправильно..., тогда распознаваемое изображение не будет сформировано”. Вряд ли вероятность того, что вы читаете это текст через очки или контактные линзы далека от 50%. Снимите их, и оглядитесь вокруг. Вы согласны с тем, что “распознаваемое изображение не сформировано”? Если вы мужчина, то один шанс из 12, что вы страдаете цветовой слепотой. А ещё у вас может быть астигматизм. Не слишком маловероятно, что без очков вы видите окружающее туманным пятном. Один из наиболее выдающийся на сегодня (хотя и не удостоенный ещё рыцарского звания) теоретик эволюционизма так редко протирает свои очки, что видят окружающее туманным пятном даже в очках, но это ему кажется совсем не мешает преуспевать в жизни, и, по его собственному признанию, он обычно довольно неплохо играет в одноглазый сквош. Если вы потеряли очки, то вы возможно, будете обижать своих друзей, не узнавая их на улице. Но вы сами, думаю, будете даже больше обижены, если кто-нибудь скажет вам: “пока ваше зрение не абсолютно точно, вы могли бы пока походить с плотно закрытыми глазами, и открыть их, когда найдёте свои очки”. Примерно это по существу и предлагает автор процитированного отрывка.

Он также заявляет, и это как бы очевидно, что хрусталик и сетчатка не могут работать друг без друга. На каком основании? Одна из моих близких перенесла операцию по удалению катаракты обеих глаз. В её глазах сейчас вовсе нет хрусталиков! Без очков она не может даже начать игру в теннис, или прицелиться из винтовки. Но она уверяет меня, что с глазами без хрусталиков жить гораздо лучше, чем без глаз вообще! Вы можете видеть хотя бы то, что вы вот-вот столкнётесь со стеной, или с другим человеком. Если бы вы были диким существом, то вы, безусловно, могли бы извлекать пользу из вашего бесхрусталикового глаза – например, чтобы обнаружить неясные очертания хищника, и направление, с которого он приближается. В примитивном мире, в котором многие существа вообще не имеют никаких глаз, обладание даже бесхрусталиковыми глазами будет давать всяческие преимущества. И легко построить непрерывный ряд X, такой, в котором каждое крошечное улучшение чёткости изображения - от расплывчатого пятна, до совершенного человеческого зрения, резонно увеличивает возможности выживания организма. Далее в книге идёт цитата Стивена Джея Гулда, видного Гарвардского палеонтолога, сказавшего, что

Древнее животное, обладавшее 5 процентами нашего глаза, действительно могло использовать эту структуру для чего-нибудь иного, чем видение. Но мне представляется по меньшей мере столь же вероятным, что оно использовало её для 5-процентного видения. И я не думаю, что это превосходный вопрос. 5-процентное зрение очень многого стоит в сравнении с отсутствием зрения вообще. Даже 1-процентное зрение лучше, чем полная слепота. 6 процентов лучше, чем 5, 7 процентов лучше, чем 6, и так далее - постепенный, непрерывный ряд.

Сходные проблемы волновали людей, изучающих животных, защищающихся от хищников посредством “мимикрии”. Насекомые-палочкники выглядят как палочки, и тем самым спасаются от птиц. Насекомые, живущие на листьях, сами напоминают листья. Многие виды съедобных бабочек защищаются, приобретя сходство с несъедобным или ядовитым видом. Их подобие впечатляет гораздо более, чем подобие облаков горностаям. Во многих случаях они впечатляют сильнее, чем сходство “моих” насекомых с реальным насекомым. Начнём с того, что реальные насекомые, имеют шесть ног, не восемь! Но реальный естественный отбор оперировал с, по крайней мере, в миллион раз большим количеством поколений, чем я, и тем самым мог достичь полного подобия.

В таких случаях мы используем слово “мимикрия” не потому, что полагаем животных сознательно подражающих другим объектам, но потому, что естественный отбор одобрил тех особей, тела которых можно было принять за эти другие объекты. В противном случае - предки насекомых-палочников, не похожие на палочки, не оставляли потомков. Наиболее выдающимся учёным, из числа утверждавших, что первоначальное возникновение такого подобия не могло быть одобрено естественным выбором, был германо-американский генетик Ричард Голдшмидт. Как высказался насчёт насекомых, подражающих экскрементам, поклонник Голдшмидта Гулд "какое преимущество может давать 5-процентное визуальное сходство с экскрементами?" С недавних пор, в значительной степени под влиянием Гулда, стало модно говорить, что Голдшмидт при жизни был недооценен, и нам у него есть много чему поучиться. Вот образец такого рассуждения.

Этот сарказм вряд ли укрепит что-нибудь на той зыбкой почве, по которой идёт Голдшмидт. Замечательное зрение? Замечательный ум? Кто бы подумал, что птицы и обезьяны извлекали выгоду от одурачивания их отдалённым подобием! Голдшмдт мог бы сказать чуть иначе: "Можем ли мы предполагать, что птицы, и т.д. – обладают таким плохим зрением (или скудным умом)?" Тем не менее, это дилемма. Изначальное подобие предкового палочника палочке, надо думать, было очень отдалённым. Птицам бы требовалось чрезвычайно плохое зрение, чтобы их можно было бы этим сходством одурачить. Тем не менее – подобие современного палочника палочке удивительно полно, вплоть до последних тонких деталей строения почек и прожилок листа. Птицы, на плотоядный облик которых эволюция наносит последние штрихи, должны, по крайней мере, – в среднем, иметь превосходное зрение. Их, надо полагать, было чрезвычайно трудно одурачить, иначе насекомые не развились бы в таких превосходных имитаторов - они так и остались бы довольно несовершенными имитациями. Как можно разрешить это очевидное противоречие?

Один вариант ответа таков: зрение птиц улучшилось по мере улучшения камуфляжа насекомого. Тут можно даже немного сострить: насекомое-прародитель, обладавший только 5-процентным сходством с экскрементами, мог дурачить птицу-прародительницу с 5-процентным зрением. Но я предпочитаю другой ответ. Я предполагаю, что вся эволюция мимикрии - от отдалённого подобия, до практически точной имитации, прошла, и довольно быстро, многократно и у различных групп насекомых тогда, когда зрение птиц было примерно столь же хорошо, как и сейчас.

Другой вариант ответа: возможно, что каждый вид птиц или обезьян обладает ограниченным зрением и улавливает только один ограниченный признак насекомого. Возможно, один вид хищников замечает только цвет, другой – только очертание, третий – только текстуру, и так далее. Тогда насекомое, походящее на палочку в только одном ограниченном отношении, будет дурачить один вид хищника, хотя и будет поедаемо всеми другими видами хищников. В ходе эволюции, новые признаки подобия будут добавляться к репертуару защитных признаков насекомого. Итоговое многостороннее совершенство мимикрии является суммой защитных качеств, одобренных естественным отбором в ходе защиты от различных видов хищников. Ни один хищник не видит всесторонней мимикрии, только мы.

Последняя фраза не подразумевает, что только мы с вами достаточно "умны", чтобы оценивать мимикрию во всей её красе. Нет, я не настолько сноб – просто есть другое объяснение. Оно состоит в том, что как бы ни было хорошо зрение хищника в одних условиях, оно может быть чрезвычайно недостаточным в других. Из нашего жизненного опыта мы можем легко вспомнить весь их спектр - от видения чрезвычайно скудного - до превосходного. Если я посмотрю прямо на палочника, находящегося в 8 дюймах перед моим носом при ярком дневном свете, я не буду им одурачен. Я буду видеть длинные ноги, цепляющиеся за ствол. Я смогу уловить неестественную симметрию, которой у реальной палочки не было бы. Но если я, с теми же самыми глазами и мозгом, буду идти через лес в сумерках, я запросто смогу спутать почти любое насекомое матовой окраски с прутиком, которые в изобилии имеются вокруг. Изображение насекомого может находиться с краю моей сетчатки, а не в центральной области с более острым зрением. Насекомое может находиться на расстоянии 50 ярдов, и отображаться в силу этого только крошечным образом на моей сетчатки. Освещённость может быть настолько недостаточной, что я могу вообще почти ничего не видеть.

Фактически, на каком-то уровне освещённости, или на каком-то удалении от глаза, или при каком-то уровне отвлечения внимания хищника, не имеет значения, насколько отдалённым и скудным будет подобие насекомого палочке, ибо в этих условиях даже отдалённым подобием будет одурачен даже очень хороший глаз. Если вы не находите это вероятным для какого-то конкретного, представленного вами примера, приглушите немного предполагаемый свет, или отойдите ещё немного дальше от предполагаемого объекта! Суть в том, что многие насекомые спаслись благодаря чрезвычайно малому подобию веточке или листу или капельке экскрементов, когда находились далеко от хищника, или когда хищник смотрел на него в сумерках, сквозь туман, или когда его внимание было отвлечено готовой к спариванию самкой. А многие насекомые спаслись, возможно от того же самого хищника своим очень близким сходством с веточкой, когда хищник смотрел на них с относительно близкого расстояния, и при приличной освещённости. Важно, что эти факторы - интенсивность освещения, расстояние от насекомого до хищника, удаление образа от центра ретины, и им подобные, все являются непрерывными (не дискретными) переменными. Они плавно меняются от полной невидимости до наилучшей видимости. Такие непрерывные переменные параметры и питают непрерывную и постепенную эволюцию.

Обрисованная Ричардом Голдшмидтом проблема – одна из множества тех проблем, которые заставили его, на протяжении большей части его профессиональной карьеры, принять крайнюю веру в то, что эволюция идёт большими прыжками, а не маленькими шагами. Но это – вовсе не проблема. И кстати, мы снова и снова убедились в том, что, 5 процентов зрения – это лучше, чем полное отсутствие зрения. Качество моего зрения на краю моей сетчатки вероятно даже хуже 5 процентов моего зрения в её центре, однако вы полагаете это очень важным! С таким качеством я, тем не менее, могу распознать наличие грузовика или автобуса на крайнем углу зрения моего глаза. Так как я каждый день езжу на работу на велосипеде, этот факт, весьма вероятно, спасал мне жизнь. Я замечаю изменения на краях поля зрения даже тогда, когда идёт дождь, и когда я в шляпе. Качество нашего зрения тёмной ночью, надо полагать, гораздо хуже, чем 5 процентов полуденного. Многие наши предки, вероятно, спаслись благодаря тому, что увидели что-то очень важное в полночь – может быть - саблезубого тигра, или пропасть.

Каждый из нас знает из личного опыта, например – опыта хождения тёмными ночами, что существует плавно возрастающий ряд от полной слепоты до точного видения, и что каждый шаг по этому ряду даёт существенные выгоды. Если глядеть на мир в бинокль с убывающей и возрастающей фокусировкой, то можно быстро убедиться, что имеется возрастающий ряд качества фокусировки, и каждый шаг по нему является улучшением предыдущего. Вращая регулятор насыщенности цвета цветного телевизора, мы можем убедиться, что имеется возрастающий ряд улучшения изображения - от чёрно-белого, до полного цветового видения. Диафрагма, которая открывает и закрывает зрачок, предохраняет нас от ослепления ярким светом, при этом позволяет нам видеть при слабом свете. Все мы знаем, что такое незадиафрагмированный глаз, когда нас на мгновение ослепляют фары встречного автомобиля. Как ни неприятным, и даже опасным может быть ослепление, оно не означает, что глаз, как целое прекращает работать! Заявление, что "глаз - или правильно функционирует весь, или его считай, что нет", не просто ложно, но самоочевидно ложно любому, кто подумает хотя бы пару секунд насчёт своего житейского опыта.

Давайте вернёмся к нашему вопросу 5. Рассматривая каждый член ряда X, ведущий к человеческому глазу от полного отсутствия, можем ли мы полагать вероятным, что каждый из них работал достаточно хорошо, чтобы это способствовало выживанию и воспроизводству обладающих ими животных? Мы уже поняли глупость предположения анти-эволюционистов, что ответом является очевидное нет. Но можно ли здесь ответить “да”? Это менее очевидно, но я думаю, что это так и есть. Не только потому, что часть глаза - лучше, чем его полное отсутствие. Мы можем поискать вероятный ряд промежуточных звеньев среди современных животных. Это конечно не означает, что эти современные промежуточные звенья точно отражают предковые формы. Но они хотя бы показывают, что промежуточные проекты работоспособны.

У некоторых одноклеточных животных есть светочувствительное пятно с небольшим пигментированным экраном перед ним. Экран закрывает часть света, приходящего с одного направления, что даёт этому животному некоторые намёки насчёт направления на источник света. Многоклеточные животные – различные типы червей и некоторые моллюски имеют подобное же устройство, но закрытые с одной стороны пигментом светочувствительные клетки находятся в небольшой чашечке. Это решение даёт некоторое улучшение определения направления, так как каждая клетка выборочно ограждена от световых лучей, входящих в чашечку с её стороны. В непрерывном ряду - от плоского участка светочувствительных клеток, через неглубокую чашечку к глубокой чаше, каждый шаг в ряду, будь он мал или велик, являл собой оптическое улучшение. Теперь, если вы делаете чашу всё более глубокой, вы в конечном счёте получаете безлинзовую камеру-обскуру. Имеется непрерывный ряд от неглубокой чаши, до камеры-обскуры (для иллюстрации, можно взглянуть на первые семь поколений эволюционного ряда на рисунке 4).

Камера–обскура формирует изображение, причем, чем меньше её отверстие - тем оно резче (но тусклее), а чем больше – тем ярче (но нерезче). Плавающий моллюск наутилус - довольно странное кальмароподобное существо, которое живёт в раковине, подобно вымершему аммониту (см. "панцирный головоногий моллюск" на рисунке 5), имеет пару камер-обскур в качестве глаз. У этих глаз в основном такая же форма, как и у наших, однако хрусталик отстутствует, а зрачок - только дырка, которая позволяет морской воде заполнять полый интерьер глаза. Наутилус - весьма загадочное существо. Почему, за сотни миллионов лет с того момента, когда его предки развили глаз-обскуру, они так и не открыли принцип линзы? Преимущество линзы состоит в том, что она формирует изображение ярко, и в то же время резко. Озадачивает у Наутилуса качество его сетчатки, которое таково, что животное реально извлекло бы выгоду, большую и сразу, от наличия хрусталика. Она подобна высококлассной музыкальной установке с превосходным усилителем, усиливающим звук граммофона с тупой иглой. Система вопиёт о необходимости этого конкретного изменения. Наутилус кажется, сидит генетическом гиперпространстве прямо по соседству с очевидным и немедленным улучшением, но так и не делает этого маленького, но нужного шага. Почему? Майкл Лэнд из университета Суксесса, наш высший авторитет по глазам беспозвоночных, озадачен, и я - также. Говорит ли это о том, что необходимые мутации не могут возникнуть, учитывая способ развития эмбриона наутилуса? Не хочется в это верить, но у меня нет лучшего объяснения. Но по крайней мере, наутилус подчёркивает мысль о том, что бесхрусталиковый глаз лучше, чем его полное отсутствие.

Когда ваш глаз имеет форму кубка, то почти любой, минимально выпуклый, как-то прозрачный, или даже полупрозрачный материал, закрывающий его горлышко, привнесёт улучшение – благодаря небольшой способности фокусировать свет. Он собирает свет по всей своей площади, и концентрирует его на меньшей площади сетчатки. И как только такой примитивный прото-хрусталик возник – так появился непрерывно возрастающий ряд улучшений, в ходе которых хрусталик утолщается, делается прозрачнее, вносит меньше искажений – и эта тенденция достигает высшей точки в том, что все мы называем настоящим хрусталиком. Родственники наутилуса, кальмары и осьминоги, обладают настоящим хрусталиком, очень похожим на наш, хотя их прародители развили принципиально тот же вид глаза полностью независимо от наших. Кстати, Майкл Лэнд насчитывает девять основных принципов формирования изображения, которые используются в глазах, и большая их часть независимо развивалась много раз. Например, принцип объектива-рефлектора радикально отличается от нашего глаза-рефрактора (мы используем принцип рефлектора в радиотелескопах, а также в наших самых крупных оптических телескопах, потому что легче сделать большое зеркало, чем большую линзу), и он был независимо "изобретён” некоторыми моллюсками и ракообразными. Другие ракообразные имеют фасеточный глаз, как у насекомых (в самом деле – это батарея из большого количества крошечных глазков), а другие моллюски, как мы видели, обладают линзовым глазом (как у нас), или глазом-обскурой. У каждого из этих типов глаз существовали различные эволюционные стадии, которым (стадиям) соответствуют работающие глаза каких-то других, ныне здравствующих современных животных.

Анти-эволюционная пропаганда полна предполагаемыми примерами сложных систем, которые "вряд ли могли" развиться как постепенный ряд промежуточных звеньев. Часто это только другой случай довольно патетического "аргумента субъективного неверия", с которым мы встретились в главе 2. Например, сразу после раздела про глаз, “Шея жирафа” переходит к обсуждению жука – “бомбардира трескучего”, который…

Коллеги-биохимики любезно снабдили меня бутылочкой перекиси водорода, и достаточным количеством гидрохинона – его бы хватило для заправки 50 жуков-бомбардиров. Вот-вот я смешаю их вместе. Согласно вышеизложенному, они взорвутся мне в лицо. Приступаю...

Спокойно, я всё ещё здесь. Я вливал перекись водорода в гидрохинон, и абсолютно ничто не случалось. Смесь даже не нагрелась! Конечно же, я знал, что так и будет - я не настолько безрассуден! Утверждение,, что "эти две химикалии, смешанные вместе, буквально взрываются", просто-напросто ложно, хотя регулярно повторяется во всей креационистской литературе. Если же вам интересно, что делает жук-бомбардир, то фактически происходит следующее. Верно, что он прыскает едкую и горячую смесь перекиси водорода и гидрохинона на врага. Но перекись водорода и гидрохинон не вступают в бурную реакцию, пока не добавлен катализатор. Именно это и проделывает жук-бомбардир. Что касается эволюционных предшественников этой системы, то и перекись водорода, и различные виды хинонов широко используются для других целей в обмене веществ живого тела. Предки жука-бомбардира просто заставили уже имеющиеся химикалии делать и другую работу. Эволюция так делает часто.

На той же странице книги Хичинга, вмести с пассажем про жука-бомбардира, имеется вопрос: “какая польза могла бы быть от половины легкого? Естественный отбор конечно устранил бы существа с причудами, которые не способствуют их выживанию". У здорового взрослого человека, каждое из двух его лёгких разделено на примерно 300 миллионов крошечных камер на кончиках разветвлённой системы трубок. Архитектура этих трубок похожа на дерево-биоморф в нижней части рисунка 2 предыдущей главы. В упомянутом дереве количество последовательных ветвлений, определяемых "геном 9", составляет восемь, а количество кончиков веток - 2 в степени 8, то есть 256. По мере вашего спуска по рисунку 2, количество кончиков веточек последовательно удваивается. Чтобы породить 300 миллионов кончиков веток, нужно только 29 последовательных ветвлений надвое. Обратите внимание, что имеется непрерывный ряд от единственной камеры к 300 миллионам крошечных камер, каждый шаг этого ряда, обеспечивается новым двухветочным ветвлением. Этот переход может быть выполнен за 29 ветвлений, которые мы можем простодушно представить величавой прогулкой из 29 шагов в генетическом гиперпространстве.

Результат всей этой разветвлённости состоит в том, что площадь газообменной поверхности каждого лёгкого оказывается больше 60 квадратных метров. Площадь - важный параметр лёгкого, поскольку она определяет скорость поглощения кислорода и выделения ненужного углекислого газа. Особенность площади состоит в том, что она является непрерывной (не дискретной) переменной. Площадь - не такая вещь, которой вы или обладаете, или нет. Это такая вещь, которой вы можете обладать в большем или меньшем количестве. Более, чем большинство других параметров, площадь лёгкого доступна для постепенных, пошаговых изменений, от 0 квадратных метров, до 60 квадратных метров. У многих людей одно лёгкое удаляется хирургическим путём, а у некоторых от нормальной площади лёгкого осталась всего треть. Они могут ходить, разве что не очень далеко, или не очень быстро. В этом вся суть. Влияние постепенно сокращения площади лёгкого на выживание не дискретно, это не эффект "всё или ничего". Это влияние плавно меняет ваши возможности ходить на далёкие расстояния или возможную для вас скорость перемещения. Этот постепенный, плавно изменяющийся эффект действительно меняет вероятную продолжительность вашей жизни. Смерть не наступает скачкообразно при снижении площади лёгкого ниже конкретного порогового значения! Хотя она постепенно становится более вероятной при снижении этой площади ниже оптимума (и не увеличивается при превышении этого оптимума - по различным причинам, связанным с экономическими издержками).

Первые из наших прародителей, начинающие развивать лёгкие, почти наверняка жили в воде. Мы можем получить представление о том, как они могли бы дышать, поглядев на современную рыбу. Большинство современных рыба дышит в воде жабрами, но многие виды, живущие в грязных, болотистых водоёмах, делают это, глотая воздух с поверхности. Они используют внутреннюю полость рта, как своего рода примитивное протолёгкое, и эта полость иногда возрастает до дыхательного кармана, богатого кровеносными сосудами. Мы видели, что нет никаких проблем в представлении непрерывного ряда X связывающего единственную полость, и множеству разветвлений на 300 миллионов полостей современного человеческого лёгкого.

Интересно, многие современные рыбы сохранили это полость как единый объём, но используют его для совершенно другой цели. Хотя он вероятнее всего начался как примитивное лёгкое, но в ходе эволюции стал плавательным пузырём - изобретательным устройством, посредством которого рыба поддерживает себя в постоянном гидростатическом равновесии. Животное без воздушных полостей обычно чуть тяжелее воды, и погружается на дно. Именно поэтому акулам приходится непрерывно двигаться, чтобы остановить своё погружение. Животное с большими воздушными полостями внутри – как мы с нашими большими лёгкими, склонны подниматься к поверхности. Где-то в середине этого континуума, животное с воздушным пузырем строго правильного размера ни погружается, ни всплывает, а стабильно плавает в равновесии, не прилагая усилий. Современный рыбы (иные, чем акулы) усовершенствовали этот приём. В отличие от акул, они не расходуют энергию на предотвращение своего погружения. Их хвост и плавники свободны для управления и быстрого толчка. Для наполнения пузыря они больше не полагаются на внешний воздух, а используют специальные железы для выработки газа. Используя эти железы, и другие средства, они точно регулируют объем газа в пузыре, и тем самым поддерживают себя в точном гидростатическом равновесии.

Несколько видов современных рыб могут покидать воду. Крайний случай – индийский анабас (рыба-ползун), который почти не заходит в воду. Он независимо развил лёгкие, весьма отличные от таковых у наших прародителей – у него они представляют собой воздушную камеру, окружающую жабры. Другие рыбы, живя в основном в воде, делают краткие набеги из неё. Вероятно, что наши предки именно так и делали. Особенность таких набегов состоит в том, что их продолжительность может плавно меняться - от нуля, до неограниченного пребывания вне воды. Если вы - рыба, живущая в основном в воде и дышащая там, но при случае отваживающаяся выходить на сушу, возможно чтобы перебраться из одной грязной лужи до другой, и таким образом пережить засуху, то вы могли бы извлечь выгоду не только из половины легкого, но и от одной сотой лёгкого. Не имеет значения, насколько мало ваше изначальное лёгкое, но с лёгким вы выдержите несколько большее время вне воды, чем без него. Время – тоже непрерывная переменная. Не существует никакой качественной границы между животными, дышащими в воде, и в воздухе. Разные животные могут проводить в воде 99 процентов своего времени, другие – 98, далее 97, и так до 0 процентов. На каждом шаге этого пути, какое-то незначительное увеличение площади лёгкого даст преимущества. И на всём пути имеет место непрерывность и градуализм.

Какая польза от половины крыла? Что было началом крыльев? Многие животные прыгают с ветки на ветку, но иногда падают на землю. Поверхность всего тела, особенно у маленьких животных, опирается на воздух, и помогает прыжку - или даже предотвращает падение, действуя как аэродинамическая несущая плоскость. Какая-то тенденция на увеличение отношения площади поверхности к весу тела тут весьма кстати – например, складки кожи, растущие в местах сочленений конечностей. Отсюда может начаться непрерывный ряд градаций до планирующих крыльев, и далее - к машущим крыльям. Очевидно, что какие-то расстояния древние обладатели прото-крыльев не могли перепрыгнуть. Столь же очевидно, для любой степени примитивности (и/или невеликости) древних аэродинамических поверхностей, имеется какое-то расстояние, пусть небольшое, который можно перепрыгнуть со складкой кожи, и нельзя – без неё.

Даже если прототип складчатых крыльев работал на предотвращение падения животного, вы не можете говорить, что "ниже некоторого минимального размера, складки были бы совсем бесполезны". Опять же - не имеет значения, насколько малы и малоэффективны были первые крыльевые складки. Имеется некоторая высота, назовём её h, при падении с которой животное ломало бы себе шею, но выжило бы при падении с чуть меньшей высоты. В этой критической зоне, любое улучшение несущей способности поверхности тела замедляет падение, и сколь ни мало это улучшение, оно может быть границей между жизнью и смертью. В этом случае естественный отбор будет одобрять небольшие, зачаточные складчатые крылья. Когда эти маленькие крылья станут нормой, тогда критическая высота h станет чуть большей, и тогда дальнейшее небольшое их увеличение будет далее отодвигать границу между жизнью и смертью. И так далее, пока мы не получим полноценные крылья.

Живущие сегодня животные красиво иллюстрируют каждую стадию этого континуума. Существуют лягушки, планирующие с помощью больших перепонок между пальцами их лапок, древесные змеи с уплощённым телом, которое опирается на воздух, ящерицы с откидными складками по бокам тела; и несколько различных видов млекопитающих, которые планируют посредством перепонок, натянутых между конечностями, показывая нам, с чего могли начинать свой эволюционный путь летучие мыши. Вопреки утверждениям креационистской литературы, обычными являются животные не просто с “половиной крыла”, но и животные с четвертью крыла, тремя четвертями крыла, и так далее. Идея континуума летунов становится ещё более убедительной, когда мы вспомним, что очень мелкие животные способны мягко плавать в воздухе, независимо от их формы. Причина этой убедительности в том, что существует гладко возрастающий континуум от малого до большого.

Идея крошечных изменений, накопленных в ходе многих шагов - очень мощная идея, способная объяснить огромное множество явлений, которые иначе были бы необъяснимы. Откуда пошёл змеиный яд? Многие животные кусаются, а слюна любого животного содержит белки, которые, попадая в рану, могут вызывать аллергическую реакцию. Укус даже так называемых неядовитых змей может вызывать у некоторых людей болезненную реакцию. И опять же – существует непрерывный, возрастающий ряд от обычной слюны до смертельного яда.

Как возникли уши? Любая часть кожи может распознавать колебания, если входит в контакт с вибрирующими объектами. Это естественный побочный эффект работы осязания. Естественный отбор с лёгкостью мог постепенно усиливать эту способность, пока не будет достигнута достаточная чувствительность к легчайшим контактным колебаниям. В этот момент она была бы достаточно чувствительна к вибрациям, передаваемым по воздуху, если они были достаточно громки и/или достаточно близки. Естественный отбор одобрил бы тогда развитие специальных органов – ушей – для восприятия переносимых по воздуху колебаний, приходящих с всё более возрастающих расстояний. Легко видеть, что на всём протяжении это была бы непрерывная траектория пошагового улучшения. Как возникла эхолокация? Любое животное, обладающее слухом, может слышать эхо. Слепые люди часто умеют использовать этот эхо. Рудиментарная версия этого навыка у древних млекопитающих была бы вполне достаточным сырьём для естественного отбора, который, шаг за шагом довёл бы его до высокого совершенства летучих мышей.

Пять процентов зрения – лучше, чем его полное отсутствие. Пять процентов слуха – лучше, чем его полное отсутствие. Пятипроцентная эффективность полёта лучше, чем полная неспособность к полёту. Совершенно правдоподобно, что каждый фактически имеющийся орган или система – результат ровной траектории по живому гиперпространству, траектории, каждая точка которой улучшала выживание и воспроизводство. Где бы мы ни видели X у реального живого животного (где X - некий орган – слишком сложный, чтобы возникнуть спонтанно, за один шаг), там, согласно теории эволюции посредством естественного отбора, должно быть так, что часть X – лучше, чем его отсутствие; две части X - лучше чем одна; а всё X – лучше, чем 9/10 X. У меня нет никаких затруднений в принятии истинности этих тезисов применительно к глазам, ушам, включая уши летучей мыши, крыльям, защитной окраске и мимикрии насекомых, укусов змей, ядовитости, навыков кукушки, и всех других примеров, сыплющихся из рога пропаганды антиэволюции. Разумеется, возможно множество мыслимых X, для которых эти утверждения не были бы истинны, множество мыслимых эволюционных треков, у которых промежуточные звенья не будут усовершенствованиями их предшественников. Но такие X не найдены в реальном мире.

Дарвин писал в “Происхождении видов”:

Прошло 125 лет; о животных и растениях мы знаем намного больше Дарвина, и тем не менее, мне ещё не известен ни один пример сложного органа, который не мог быть сформирован множеством небольших последовательных модификаций. И я не верю, что такой орган когда-либо будет найден. Если же это случится, а это должно будет быть действительно сложный орган, и, как мы увидим в последующих главах, мы должны хорошо представлять себе, что такое "небольшая модификация", то я перестану верить в дарвинизм.

Иногда история последовательных промежуточных стадий ясно написана в облике современных животных, даже в форме явных несовершенств в итоговом проекте. Стивен Гулд, в своей превосходной статье про большой палец Панды, высказал мысль, что эволюция может быть более наглядно проиллюстрирована свидетельствами наличия кричащих недостатков, чем свидетельствами совершенства. Я приведу только два примера.

Рыбам, живущим на морском дне, выгодно быть плоскими и широкими. Существуют две очень различные группы плоских рыб, живущих на морском дне, и они развили свою плоскую форму совершенно различно. Скаты и манты, родственники акул, стали плоскими, что называется, очевидным путём. Их тела выросли вбока, и сформировали большие "крылья”. Они похожи на акул, пропущенных через паровой прокатный стан, но сохранили симметрию и "правильную" ориентацию наверх. Камбала, морской язык, палтус и их родственники стали плоскими иначе. Это костистые рыбы (с плавательным пузырём) родственные сельдям, форели, и т.д.; они имеют мало общего с акулами. В отличие от акул, костистые рыбы, как правило, отличаются сжатостью в вертикальном направлении. Например, сельдь намного "выше", чем “шире”. Она использует всё своё вертикально уплощенное тело как гребную поверхность, которая волнообразно изгибается в воде при плавании. Поэтому естественно, что когда прародители камбалы и морского языка осваивали морское дно, им приходилось ложиться на одну сторону, а не на живот, подобно прародителям скатов. Но это породило проблему с глазом. Один глаз всегда смотрел вниз, в песок и был тем самым бесполезен. Эволюция разрешила эту проблему перемещением “низового” глаза на верхнюю сторону.

Мы видим повтор этого процесса перемещения при развитии малька костистой плоской рыбы. Малёк начинает жизнь, плавая близ поверхности - при этом он симметричен и вертикально уплощен - как сельдь. Но затем его череп начинает становиться странно асимметричным, искривлённым так, чтобы один глаз - например левый, перемещаясь через “темя”, и остановился на другой стороне. Замершая на дне плоская рыба, глядящая обеими глазами вверх, являет собой странное зрелище в духе Пикассо. Кстати, некоторые виды плоских рыб укладываются на правой стороне, другие - левой, и третьи могут с обеих сторон.

Череп плоской костистой рыбы хранит искривлённое и искажённое доказательство своего происхождения. Само его несовершенство - сильное доказательство его древнего происхождения, история скорее постепенных изменений, чем преднамеренного проекта. Ни один разумный проектировщик не задумал бы такую уродливость, если бы его руки были бы свободны для сотворения рыбы на чистом листе. Я подозреваю, что самые разумные проектировщики задумали бы что-то вроде ската. Но эволюция никогда не начинается с чистого листа. Она должна начаться с того, что уже есть. В случае прародителей скатов это были свободно плавающие акулы. Акулы, в общем, не уплощены с боков, как это имеет место у свободно плавающих костистых рыб, таких, как сельдь. Пожалуй, акулы уже слегка уплощены в горизонтальной плоскости. Это означает, что когда некоторые древние акулы стали осваивать морское дно, у них наметилась легкая гладкая прогрессия к форме ската, где каждое промежуточное звено было небольшим улучшением, учитывающим условия жизни на дне, в сравнении с несколько менее плоским предшественником.

С другой стороны, когда свободно плавающее предки камбалы или палтуса, будучи, подобно сельди, сжатыми вертикально, осваивали дно, то им было выгодно лежать на боку, а не сомнительно балансировать на своем остром брюшке! Даже при том, что этот эволюционный курс повлёк сложные и вероятно дорогостоящие искажения, вызванные перемещением двух глаз на одну сторону, и даже при том, что способ становления ската плоской рыбой был бы конечном счёте лучшим проектом и для костистой рыбы, но потенциальные промежуточные звенья, которые шли по этой эволюционной тропе, были очевидно менее хороши в краткосрочной перспективе, чем их конкуренты, ложащиеся на бок. Эти лежащие на боку конкуренты были в краткосрочной перспективе лучше - в смысле прижатия ко дну. В генетическом гиперпространстве имеется гладкая траектория, соединяющая свободно плавающую древнюю костистую рыбу, и плоскую рыбу, ложащуюся на бок с искривлённым черепом. Но нет гладкой траектории, соединяющей костистых предков этих рыб, и плоскую рыбу, лежащую на животе. Это предположение не может быть всей правдой, потому что есть одна костистая рыба, которая развила плоскостность в симметричной, скатоподобной манере. Возможно, что их свободно плавающие прародители уже были слегка уплощены по горизонтали по какой-то другой причине.

Мой второй пример эволюционной прогрессии, которая не свершилась из-за невыгодности промежуточных звеньев, даже при том, что она в конечном счёте могла бы привести к лучшему результату, чем есть, относится к сетчатке наших глаз - как и глаз всех позвоночных. Зрительный нерв, как и любой другой нерв – это своего рода “многожильный кабель”, связка отдельных "изолированных проводов", в данном случае их примерно три миллиона. Каждая из этих трёх миллионов жил ведёт от одной клетки сетчатки к мозгу. Можно полагать их проводами, ведущими от банка из трёх миллионов фотоэлементов (точнее - трёх миллионов ретрансляционных станций, собирающих информацию с большего количества фотоэлементов) на компьютер, который должен обрабатывать эту информацию в мозгу. Эти “провода” проходят по всей сетчатке, и собираются в одну связку, которая и является зрительным нервом этого глаза.

Любой инженер естественно решил бы, что фотоэлементы нужно располагать на стороне падающего света, а провода от них отводить с обратной стороны, обращённой к мозгу. Он посмеялся бы над предложением сделать наоборот - чтобы фотоэлементы располагались ниже слоя проводников, которые бы их заслоняли. Но именно так сделано в сетчатка всех позвоночных! Каждая светочувствительная клетка располагается глубине ретины, а выходящий из неё нерв идёт туда, откуда падает свет. Проводнику приходится путешествовать по поверхности ретины, к некоей точке, где он проникает через отверстие в ней (называемое "слепым пятном") чтобы присоединиться к зрительному нерву. Это означает, что свет, вместо того, чтобы свободно проходить к светочувствительным клеткам, должен продираться сквозь лес проводников, страдая от, по крайней мере какого-то ослабления и искажения (фактически искажения невелики, но, тем не менее, это в принципе нечто, что оскорбило бы любого аккуратного инженера!).

Я не знаю точного объяснения этого странного положения дел. Эволюция этой структуры проходила очень давно. Но я готов держать пари, что это связано с траекторией, тропой по реально-жизненному эквиваленту Страны Биоморф, которую нужно пересечь, чтобы направить сетчатку на правильный путь, начинающийся с какого-то древнего органа, предшествовавшего глазу. Вероятно, такая траектория есть, но чисто гипотетическая. Но будучи реализованной в настоящих телах промежуточных животных, доказала свою невыгодность – только лишь временно! но этого достаточно. Промежуточные звенья могли видеть даже хуже, чем их примитивные предки, но их не могло спасти утешение, что они строят лучшее зрение для своих отдалённых потомков! Эти вопросы являются вопросом выживания здесь и сейчас.

"Закон Долло" гласит, что эволюция необратима. Его часто путают с необозримой идеалистической чепухой насчёт неизбежности прогресса, часто вместе с невежественным бредом насчёт эволюции, "нарушающей второй закон термодинамики” (люди, принадлежащие образованной половине общества, согласно романисту К. P. Сноу, и знающие, что такое второй закон, поймут, что эволюция его нарушает не более, чем его нарушает рост младенца). Нет никаких причин полагать, что общие тенденции эволюции не могут быть реверсированы. Если некоторое время действует эволюционная тенденция к увеличению рогов, то легко может появиться в последующем тенденция к их уменьшению. Закон Долло - это только утверждение о статистической невозможности следования точно той же эволюционной траектории второй раз (точнее – любой конкретной траектории), в обеих направлениях. Единственный мутационный шаг может быть легко реверсирован. Но для большого числа мутационных шагов, даже в случае биоморфов с их девятью маленькими генами, математическое пространство всех возможных траекторий настолько обширно, что шанс двух траекторий когда-либо достигнуть той же самой точки становится исчезающе малым. И это даже более верно в отношении реальных животных с их значительно большими количеством генов. Нет ничего таинственного или мистического ни в Законе Долло, ни в том, что мы видим в природе. Это всего лишь вытекает из элементарных законов вероятности.

Из тех же самых рассуждений следует невероятность того, что в точности одна и та же эволюционная дорожка может быть пройдена дважды. И должно быть аналогично невероятно, по тем же самым статистическим причинам, что две линии эволюции сойдутся в точно той же самой конечной точке, начинаясь из различных отправных.

Ещё более доказывают мощность естественного отбора многочисленные примеры живой природы, когда независимые линии развития выглядят сходящимися (конвергентными) от очень различных отправных точек к тому, что выглядит очень похоже на одну и ту же конечную точку. Когда мы смотрим более внимательно, то видим - а если не видим, то подозреваем, что сходимость не тотальна. Различные линии развития выдают своё независимое происхождение многочисленными деталями. Например, глаза осьминога весьма подобны нашим, но проводники, идущие от светочувствительных клеток, не вынесены вперёд ретины, как сделано у нас. Осьминожьи глаза, в этом отношении, спроектированы более "разумно". Они достигли подобной конечной точки, исходя из очень отличной отправной. И этот факт выдают детали, вроде этой.

Такие поверхностно конвергентные подобия часто поразительны, и я посвящу остальную часть главы описаниям некоторым из них. Они являют собой наиболее внушительные демонстрации мощи естественного отбора, собирающего вместе хорошие проекты. Тем не менее, тот факт, что поверхностно подобные проекты всё же отличаются, свидетельствует об их независимом эволюционном происхождении и истории. Основное объяснение этого состоит в том, что, если проект достаточно хорош, чтобы развиться однажды, то значит аналогичный принцип проекта достаточно хорош, чтобы развиться второй раз от другой отправной точки, в другой части животного мира. Ничто не иллюстрирует эту мысль лучше, чем пример, который мы использовали для нашей основной иллюстрации хорошего проекта – самой эхолокации. Большую часть того, что мы знаем об эхолокации, мы узнали у летучих мышей (и человеческих приборов), но она также используется у многих других неродственных групп животных. Эхолокацию практикуют по крайней мере две отдельные группы птиц, а дельфины и киты довели её до очень высокого совершенства. Кроме того, она была несомненно независимо "открыта” по крайней мере двумя различными группами летучих мышей. Птицы, которые её практикуют, это – гуахаро из Южной Америки, и пещерные саланганы с дальнего востока, те самые, чьи гнёзда используются китайцами для приготовления знаменитого супа. Обе птицы гнездятся глубоко в пещерах, где света нет, или почти нет, и обе пролетают через темноту, используя эхо от своих вокальных щелчков. В обоих случаях звуки слышны людям, они не ультразвуковые, как у более специализированных щелчков летучих мышей. Ни одна из птиц не развила эхолокацию до такого совершенства, как летучие мыши. Их щелчки не частотно-модулированные, и при этом они не выглядят подходящими для измерения скорости с помощью допплер-эффекта. Вероятно, что как и плодовая летучая мышь Rousettus, они измеряют только интервал между щелчком и его эхо.

В этом случае мы можем быть абсолютно уверены в том, что два вида птиц изобрели эхолокацию независимо от летучих мышей, и независимо друг от друга. Ход рассуждения здесь обычен для эволюционистов. Мы смотрим на все многие тысячи видов птиц, и отмечаем, что почти никто из них не использует эхолокации. Только два маленьких изолированных рода птиц используют её, и они не имеет ничего общего между собой, за исключением того, что оба живут в пещерах и используют эхолокацию. Да мы полагаем, что все птицы и летучие мыши имеют общего предка (если проследить их линии достаточно далеко), и что этот общий предок был одновременно общим предком всех млекопитающих (включая нас самих) и всех птиц. Подавляющее большинство млекопитающих и птиц не используют эхолокацию, и крайне вероятно, этот предок также не использовал её (и при этом он не летал; полёт – еще один пример технологии, которая “изобреталась” неоднократно и независимо). Из этого следует, что технология эхолокации возникла независимо у летучих мышей и птиц - также, как она была независимо разработана британскими, американскими и немецкими учёными. Аналогичные рассуждения - в меньшем масштабе, приводят к заключению, что общий предок гуахаро и пещерного салангана также не использовал эхолокацию, и что эти два рода развили одну и ту же технологию независимо друг от друга. В классе млекопитающих, летучие мыши - не единственная группа, независимо развившая технологию эхолокации. Несколько различных видов млекопитающих, например землеройки, крысы и тюлени, кажется немного используют эхо, как и слепые люди, но единственные животные, способные конкурировать с летучими мышами в совершенстве эхолокации – китообразные. Китообразные подразделяются на две большие группы - зубастых и усатых китов. Обе группы, конечно, являются млекопитающими, происходящими от живших на земле предков, и они, возможно, "изобрели" китовый образ жизни независимо друг от друга, и даже происходят от различных сухопутных форм. Зубастые киты включают кашалотов, касаток и различные разновидности дельфинов. Все они охотятся на относительно крупную добычу, такую, как рыба и кальмары, которых они хватают челюстями. Из зубастых китов только дельфины полностью освоили и развили совершенное эхолокационное оборудование в своих головах.

Дельфины испускают быстрые трели высокочастотных щелчков, как звуковые, так и ультразвуковые. Вероятно что "дыня" - вспученный купол в передней части головы дельфина, выглядящий (забавное совпадение!) похожим на причудливо вспученный купол радара самолёта “раннего предупреждения о нападении” Нимрод, имеет некоторое отношение к излучению звуковых сигналов вперёд, но в точности его работа непонятна. Как и у летучих мышей, у дельфинов есть относительно низкая "круизная частота" щелчков, повышающаяся до высокоскоростного гудения (400 щелчков в секунду), когда животное близко к добыче. Даже "низкая" круизная частота довольно велика. Живущие в грязной воде речные дельфины вероятно наиболее квалифицированные эхолокаторы, но некоторые дельфины открытого моря тоже показали на испытаниях довольно хорошие результаты. Атлантический дельфин-бутылконос может различать круги, квадраты и треугольники (и аналогичные стандартизированные фигуры), используя только гидролокатор. Он может распознать, какая из целей ближе, когда разность расстояний всего 7 сантиметров с расстояния примерно 6 метров. Он также может обнаружить стальную сферу размером в половину размера мяча для гольфа на удалении 60 метров. Эти результаты не столь хороши, как зрение человека при хорошем свете, но вероятно лучше, чем зрение человека при свете луны. Есть интригующее предположение, что у дельфинов есть потенциальные возможности без особого труда передавать друг другу "мысленные картины”. И всё, что им бы потребовалось для этого – это использовать свои многосторонние таланты имитаторов звуков, которыми они бы имитировали эхо от конкретного объекта. Так они могли передавать друг другу мысленные картины таких объектов. Нет свидетельств, что дельфины так и делают. Теоретически так же могли бы делать летучие мыши, но дельфины представляются более вероятными кандидатами, потому что они сами по себе более социальны. Вероятно, они к тому же "умнее", но не факт, что уместная характеристика. Инструментарий, который был бы необходим для коммуникации эхокартинами, не сложнее того, которым и летучие мыши, и дельфины уже располагают для эхолокации. И, казалось бы, имеется нетрудный, постепенный континуум между использованием голоса для производства эхо, и использованием его для подражания эхо.

Получается, что по крайней мере две группы летучих мышей, две группы птиц, зубастых китов, и вероятно, в меньшей степени - несколько других видов млекопитающих, независимо сошлись на технологии сонара в продолжении последней сотни миллионов лет. У нас нет способа узнать, использовали ли какие-то другие, ныне вымершие животные (может быть птеродактиль?) – эту технологию независимо. Не найдено ни насекомых, ни рыб, которые бы использовали сонар, но есть две весьма различающиеся группы рыб, одна в Южной Америке, другая - в Африке, которые развили в чём-то подобную навигационную систему, и которая выглядит примерно столь же совершенной, и которая может быть связана с решением (но другим) той же самой проблемы. Это так называемые “слабоэлектрические рыбы”. “Слабоэлектрические" рыбы отличаются от сильноэлектрических тем, что последние используют электрическое поле не для навигации, а оглушения добычи. Кстати, техника оглушения тоже была независимо изобретена несколькими неродственными группами рыб, например “электрическими угрями" (которые не являются настоящими угрями, но их форма конвергентна с настоящими) и электрическими скатами.

Южноамериканские и африканские слабо-электрические рыба неродственны друг другу, но обе живут сходных водах своих континентов, водах, которые слишком мутны, чтобы зрение в них было эффективными. Используемая ими физическая сущность – электрические поля в воде - даже более чужда нашему сознанию, чем таковая у летучих мышей и дельфинов. У нас есть хотя бы какое-то субъективное восприятие эхо, но у нас нет почти никаких субъективных представлений о том, на что могло бы быть похоже восприятие электрического поля. Пару столетий назад мы даже не знали о существовании электричества. Как субъективные личности, мы не можем эмпатизировать электрической рыбе, но как физики, мы можем их понять. На обеденной тарелке легко увидеть, что мышцы с каждой стороны любой рыбы построены, как ряд сегментов в батарею мускульных элементов. У большинства рыб они сокращаются последовательно, изгибая тело волнами, продвигающими его вперёд. У электрических рыб, как сильно, так и слабо электрических, они стали батареей в электрическом смысле. Каждый сегмент ("элемент") батареи вырабатывает напряжение. Эти элементы соединены последовательно по длине рыбы, и их напряжения суммируются так, что у сильноэлектрической рыбы (типа электрического угря) вся батарея вырабатывает импульс до 650 вольт при токе до 1 ампера. Батарея электрического угря достаточно мощна, чтобы оглушить человека. Слабо электрическая рыба не нуждается в высоких напряжениях и токах для своих целей, которые состоят только в сборе информации.

Принцип электролокации (как это было названо) довольно хорошо понятен на уровне физики, хотя конечно не на субъективном уровне ощущений - попытки представить себя электрической рыбой. Следующие рассуждения равно применимы и к африканской, и к южноамериканской слабоэлектрической рыбе: конвергентность в этом отношении полная. Токи, текущие через воду из передней половины рыбы, изгибаюся назад и возвращаются к хвосту. В действительности не существует никаких дискретных "линий”, а есть непрерывное "поле", невидимый кокон электричества, окружающий тело рыбы. Однако человеку легче всего представлять это поле в понятиях пучка изогнутых линий, исходящих из рыбы через ряд эмиттеров, размещённых на передней половине тела, изгибающихся в воде, и входящих в рыбу в кончике её хвоста. У рыбы есть крошечные вольтметры, контролирующие напряжение в каждом эмиттере. Если рыба зависнет в свободной воде без рядом расположенных препятствий, и линии будут представлять собой плавные кривые. Все вольтметры в каждом эмиттере регистрируют напряжение как "нормальное" для этого эмиттера. Но если поблизости появляется некоторое препятствие, скажем, скала, или нечто съестное, тогда линии тока, проходящие через препятствие, изменятся. В результате изменится напряжение на каком-то эмиттере, чья линия тока затронута, и соответствующий вольтметр регистрирует этот факт. Так мог бы действовать теоретически и компьютер, сравнивая эталоны напряжений, зарегистрированных вольтметрами всех эмиттерах, вычислять схему препятствия около рыбы. Очевидно, что мозг рыбы это и делает. Опять же, это не означает, что рыба – умный математик. У них есть аппарат, решающий необходимые уравнения - также, как наш мозг подсознательно решают уравнения каждый раз, когда мы ловим шарик.

Очень важно, чтобы тело самой рыбы оставалось абсолютно негибким. Компьютер в голове рыбы не смог бы справтиться с дополнительными искажениями, которые последуют, если тело рыбы будет изгибаться и скручиваться подобно телу обычной рыбы. Электрические рыбы, по крайней мере дважды, независимо натолкнулись на этот изобретательный метод навигации, но они должны были за него заплатить: они должны были отказатся от нормального, высокоэффективного метода плавания, метода изгиба всего тела змееподобным образом. Они решили проблему, поддерживая тело негнущимся, как кочерга, но у них есть один длинный плавник по всей длине тела. Тогда вместо волнообразного изгиба всего тела, они изгибают только длинный плавник. Продвижение рыбы получается довольно медленным, но она двигается, и очевидно, что принесение в жертву быстрого движения стоит этого: прибыль в лучшей навигации, кажется перевешивает издержки от снижения скорости плавания. Замечательно, что южноамериканская электрическая рыба натолкнулась на почти такое же решение, как и африканская, но не совсем. Различие красноречиво. У обеих групп развился единый длинный плавник, проходящий по всей длине тела, но у африканской рыбы он проходит по спине, а у южноамериканской - по животу. Как мы видели, подобное различие в деталях очень характерно для конвергентной эволюции. Конечно, это столь же характерно и для конвергентных проектов людей-инженеров.

Хотя большинство слабоэлектрических рыб, как африканской, так и в южноамериканской группе, производит электрические разряды дискретными импульсами и называются "импульсными" видами, меньшинство – в обеих группах, производит их иначе, называется они "волновыми" видами. Я не буду углубляться в это различие далее. Для нашей главы интересно то, что раскол на импульсные и волновые виды появился дважды, независимо, в несвязанных между собой группах Старого и Нового света.

Один из наиболее причудливых из известных мне примеров конвергентной эволюции – это так называемые периодические цикады. Перед рассказом о конвергентности, мне нужно изложить немного сопутствующей информации. У многих насекомых имеется довольно жёсткое разделение между стадией кормящейся личинки, в которой они проводят большую часть своей жизни, и относительно краткой стадии репродуктивного взрослого насекомого. Например, подёнки проводят большую часть жизни в воде - как кормящиеся личинки, затем выходят на воздух на один-единственный день, из которого состоит вся их взрослая жизнь. Мы можем уподобить взрослое насекомое невесомому крылатому семени растения, например – платана, а личинку - аналогичной главному растению, однако разница в том, что платаны производят много семян, и распространяют их в течение многих лет, в то время как личинка подёнки порождает только одно взрослое насекомое в конце своей личиночной жизни. Так вот, периодические цикады довели подёночную практику до крайности. Взрослые особи живут несколько недель, но стадия "личинки" (точнее, скорее "нимфы”) продолжается у них 13 лет (у одних разновидностей) или 17 лет (у других разновидностей). Все взрослые особи выходят почти точно в один и тот же момент, проведя 13 (или 17) лет в уединении в подземелье. Нашествия цикад, которые происходят в конкретной местности один раз в точно 13 (или 17) лет, являет собой впечатляющую вспышку, вследствие чего их стали неправильно называть "саранчой” в народной американской речи. Разновидности эти известны как, соответственно, как 13-летние, и 17-летние цикады.

И вот действительно замечательный факт. Оказалось, 13-летняя и 17-летняя разновидность не являются двумя видами! Их три вида, и каждый из них имеет и 17-летнюю и 13-летнюю разновидность, или расу. Разделение на 13-летнюю и 17-летнюю расу было достигнуто независимо, и не менее, чем три раза. Похоже на то, что промежуточные периоды 14, 15 и 16 лет избежали конвергенции, и не менее трёх раз. Почему – мы не знаем. Единственное предложение, которое придёт в голову любому – что 13 и 17 являются простыми числами, а 14, 15 и 16 – нет. Простое число – это такое число, которое не делится нацело ни на одно из других чисел. Идея состоит в том, что раса животных, которая регулярно взрывается нашествиями, заставляет её специализированных хищников или паразитов поочередно то "тонуть в изобилии", то голодать. И если эти нашествия тщательно рассчитаны так, чтобы происходить раз в простое число лет, то врагам становится намного труднее синхронизировать с ними свои жизненные циклы. Если бы цикады выходили каждые 14 лет, то они могли бы эксплуатироваться видом паразита с 7-летним жизненным циклом. Это довольно странная идея, но не более странная, чем само явление. Мы и вправду не знаем, что особенного в 13 и 17 годах. Для наших задач важно, что в этих числах что-то особенное должно быть, потому что три различных вида цикад независимо сошлись на них.

Крупномасштабные примеры конвергенции обнаруживаются тогда, когда два (или больше) континента оказываются длительное время изолированными друг от друга, а параллельные "профессии” избираются неродственными животными на каждом из них. Под "профессиями” я понимаю способы зарабатывания на жизнь, такие, как проделывание нор у червей, постройка жилищ у муравьёв, охота на больших травоядных, поедание листвы деревьев. Хороший пример – конвергентная эволюция целого диапазона профессий млекопитающих на разделённых континентах Южной Америки, Австралии, и Старого света.

Эти континенты не всегда были разделены. Поскольку наши жизни измеряются в десятилетиях, а жизни даже наших цивилизаций и династий измеряются только столетиями, мы привыкли воспринимать карту мира, и расположение континентов как нечто незыблемое. Теория дрейфа континентов была уже давно предложена немецким геофизиком Альфредом Вегенером, но большинство людей смеялось над ним примерно до второй мировой войны и даже позже. Все соглашались с фактом, что Южная Америка и Африка выглядят похожими на распиленные лобзиком кусочки одной пластинки, но это считалось только забавным совпадением. В результате одной из самых решительных и радикальных научных революций, прежде спорная теория "континентального дрейфа" теперь стала общепринятой под названием “тектоники плит”. Доказательства того, что континенты дрейфовали, и что, например, Южная Америка действительно откололась от Африки, теперь приходят буквально отовсюду, но наша книга - не о геологии, поэтому я не буду углубляться в них. Для нас важным является то, что временная шкала дрейфа континентов аналогична временной шкале эволюционных линий животных, и поэтому мы не можем игнорировать континентальный дрейф, если мы хотим понять примеры эволюции животных на этих континентах.

Вплоть до примерно ста миллионов лет назад Южная Америка была соединена с Африкой на востоке, а с Антарктикой на юге. Антарктика была соединена с Австралией, а Индия была присоединена к Африке через Мадагаскар. То был фактически один огромный южный континент, которым мы теперь называем Гондваной, и он состоял из нынешних Южной Америки, Африки, Мадагаскара, Индии, Антарктики и Австралии, соединённых воедино. Существовал также единый большой северный континент под названием Лавразия, состоявший из нынешних Северной Америки, Гренландии, Европы и Азии (кроме Индии). Северная Америка не была связана с Южной. Примерно 100 миллионов лет назад на Земле произошёл большой раскол континентов, которые медленно переместились в их нынешнее положение. Конечно, они продолжают двигаться и сейчас, и будут продолжать двигаться и далее. Африка присоединилась к Азии через Аравию и стала частью огромного континента, который мы теперь называем Старым Светом. Северная Америка отдрейфовала от Европы, Антарктика отдрейфовала к югу в нынешнее заледеневшее местоположение. Индия отделилась из Африки и пересекла то, что теперь называется Индийским Океаном. В конечном счете, она врезалась в юг Азии и подняла Гималаи. Австралия отдрейфовала далеко от Антарктики в открытое море, чтобы стать островным континентом, отделённым ото всех.

Так случилось, что распад большого южного континента Гондваны началась в эру динозавров. Когда откололись Южная Америка и Австралия, и начали своё длительное существование в изоляции от остального мира, на каждом из них был собственный груз динозавров, и также менее впечатляющих животных, которым предстояло стать предками современных млекопитающих. Затем, много позже, произошло вымирание динозавров (за исключением одной их группы, ныне известной как птицы), причины которого непонятны, и являются предметом больших и выгодных спекуляций. Важно, что вымерли они во всём мире. В результате создался вакуум в "профессиональных нишах”, открытый для заполнения другими животными Земли. В течение нескольких миллионов лет эволюции этот вакуум был заполнен главным образом, млекопитающими. Для нас здесь интересно то, что было три независимых “вакуума”, и все три были независимо заполнены млекопитающими в Австралии, Южной Америке и Старом Свете.

Примитивные млекопитающие, которые оказались в этих трёх зонах - в момент, когда динозавры более или менее одновременно освободили большие “профессиональные ниши жизни”, были все довольно мелкими и невзрачными, вероятно ночными, до этого они затмевались и подавлялись динозаврами. Теперь они могли эволюционировать в каждой из трёх областей - в радикально различных направлениях. До какой-то степени так и случилось. В Старом Свете нет ничего, что бы напоминало гигантского ленивца Южной Америки, ныне, увы, вымершего. Широкий спектр южноамериканских млекопитающих включал исчезнувшую гигантскую морскую свинку, размером с современного носорога, но грызуна (мне приходится уточнять "современного" носорога, потому что в фауне Старого Света имелся гигантский носорог размером с двухэтажный дом). Но хотя на каждом из отдельных континентов появились свои уникальные млекопитающие, общая схема эволюции на всех континентах была той же самой. Млекопитающие всех трёх континентов, которым случилось оказаться там в момент вымирания динозавров, бурно эволюционировали, и породили специалистов в каждой из “профессий”, которые во многих случаях привели к знаменательно подобным специалистам на других двух. Каждая профессия, будь то профессия копателя нор, крупного охотника, равнинного травоядного, и так далее, были предметом независимой конвергентной эволюции на двух или трёх отдельных континентах. В дополнение к этим трём главным центрам независимой эволюции, были меньшие острова, типа Мадагаскара, у которых имеются свои интересные параллельные истории, в которые я не буду вдаваться.

Если не рассматривать странных яйцекладущих млекопитающих Австралии - утконоса и колючую ехидну, то все современные млекопитающие относятся к одной из двух больших групп. Это сумчатые (детёныши которых рождаются очень маленькими и растут в сумке), и плацентарные (все остальные, включая нас). Сумчатые доминировали в истории Австралии, плацентарные – в Старом Свете; в Южной Америке обе группы играли примерно равноважные роли. Южноамериканская история осложнена тем, что она была подвержена спорадическим волнам вторжений млекопитающих из Северной Америки.

Обрисовав сцену, мы теперь можем непосредственно рассмотреть некоторые “профессии” и конвергенции. Важная “профессия” нацелена на эксплуатацию больших полей, известных в разных местах как прерии, пампасы, саванна, и т.д. Занятые в этой сфере виды включают лошадиных (главный африканский вид которых называется зеброй, а пустынные модификации называются ослами), и рогатым скотом, вроде североамериканского бизона, ныне находящегося на грани исчезновения. У травоядных как правило очень длинный кишечник, содержащие различные виды ферментопродуцирующих бактерий, так как трава – корм грубый, нуждается длительном переваривании. Как правило, они едят практически непрерывно. Огромные потоки растительного материала текут сквозь них подобно реке весь день. Эти животные часто очень крупные, и часто передвигаются большими стадами. Каждый из этих крупных травоядных – гора ценной еды для любого хищника, который сможет её использовать. Вследствие чего, как мы увидим, существует целая индустрия, занимающаяся трудной задачей ловли и убийства их. Это хищники. Когда я говорю "профессия", я фактически имею в виду множества "под-профессий: львы, леопарды, гепарды, дикие собаки и гиены охотятся своими особенными способами. Аналогичные “подпрофессии” имеются как и у травоядных, так и во всех других "отраслях”.

У травоядных чуткие органы чувств, которые постоянно и бдительно следят за хищниками, также они обычно способны к очень быстрому бегу, чтобы от них убежать. Для этой цели они часто обладают длинными, веретенообразными ногами; как правило, они бегут на кончиках пальцев ног, которые особенно удлинились и усилились в ходе эволюции. Ногти на кончиках этих специализированных пальцев ног стали большими и твёрдыми; мы называем их копытами. У рогатого скота имеются два увеличенных пальца на кончиках каждой ноги: пресловутые "раздвоенные" копыта. У лошадей - всё почти то же самое, исключением того, что, вероятно по исторической случайности, они бегут только на только одном пальце ноги вместо двух. Он развился из того, что первоначально было средним из этих пяти пальцев. Другие пальцы ног почти полностью исчезли в ходе эволюции, хотя иногда вновь появляются в странных "атавизмах”.

Как мы видели, Южная Америка была изолирована в то время, когда в других частях мира развивались лошадиные и рогатый скот. Но в Южной Америке есть большие поля, и это вызвало развитие своих отдельных групп крупных травоядных, эксплуатирующих этот ресурс. Имелись массивные носорогоподобные левиафаны, которые никак не были связаны настоящими носорогами. Черепа некоторых ранних южноамериканских травоядных свидетельствуют, что они "изобрели" хобот независимо от настоящих слонов. Некоторые походили на верблюдов, некоторые не напоминали ничего на современной Земле, или походили на сверхъестественных химер из современных животных. Группа литоптернов почти до невероятности подобна лошадям в части конечностей, будучи, тем не менее, совершенно им неродственна. Это поверхностное подобие сбило с толку аргентинского эксперта 19-го века, полагавшего, с извинительной национальной гордостью, что это были прародители всех лошадей во всём мире. Фактически их подобие лошадям было поверхностным и конвергентным. Жизнь в поле почти одинакова во всём мире - и лошади, и литоптерны развили те же самые особенности независимо, чтобы ответить на проблемы жизни в поле. В частности литоптерны, как и лошади, потеряли все пальцы ног, кроме среднего, который увеличился, стал основанием ноги, и развивал копыто. Нога литоптерна почти неразличима от ноги лошади, однако эти два вида животных родственны очень отдалённо.

В Австралии большие травоядные и листоядные животные - это очень разнообразные кенгуру. Кенгуру обладают такой же потребность в быстром передвижении, но реализовали её по другому. Вместо развития четырёхопорного галопирования, высокого совершенства которого достигли лошади, (и возможно, литоптерны), кенгуру достигли совершенства в другом аллюре: двухопорные прыжки с большим балансирующим хвостом. Мало смысла обсуждать, какой из двух аллюров "лучше". Оба они высокоэффективны, если тело развивается так, чтобы использовать его возможности полностью. Лошади и литоптерны начали использовать четырёхопорное галопирование, и поэтому пришли к почти идентичными ногами. Кенгуру начали использовать двухопорные прыжки, и так пришли к своим уникально (по крайней мере - после динозавров) массивным задним ногам и хвосту. Кенгуру и лошадиные достигли различных точек в "живом гиперпространстве", из-за небольшого, вероятно случайного различия их отправных точек.

Обратившись теперь едокам мяса, от которых убегали большие пасущиеся животные, мы увидим даже более завораживающие конвергенции. В Старом Свете мы знакомы с такими крупными охотниками, как волки, собаки, гиены, и крупными кошачьими - львами, тиграми, леопардами и гепардами. Лишь недавно вымерла большая кошка – саблезубый тигр, названный так за его колоссальные собачьи зубы, которые свисали вниз с передней части верхней челюсти, что, должно быть, придавало его зевку ужасающий вид. До сравнительно недавнего времени не было никаких истинных кошачьих или псовых в Австралии или Новом Свете (пумы и ягуары недавно эволюционировали из кошачьих Старого Света). Но на обоих континентах имелись их сумчатые эквиваленты. В Австралии это сумчатый волк (часто называемый Тасманийским волком, потому что он продержался в Тасмании немного дольше, чем в материковой Австралии). Он был трагически истреблён уже на глазах цивилизации - вырезан в огромных количествах как "вредитель", а также ради "спортивного интереса" людьми. Есть небольшая надежда, что он может быть всё ещё выжил в отдалённых уголках Тасмании, в областях, которые сами теперь находятся под угрозой разрушения в интересах обеспечения "занятости" населения. Его не нужно путать с Динго, кстати, настоящим псовым видом, завезённым в Австралию раньше австралийскими аборигенами. Кинофильм, заснявший в 1930-ых годах последнего известного тасманийского волка, показывает странно собакоподобное животное, беспокойно ходящее по своей одиночной клетке зоопарка, его сумчатость выдаёт только слегка несобачья манера держать таз и задние ноги, возможно из-за наличия сумки. Любой любитель собак, рассматривая этот альтернативный вариант проекта собаки, этого эволюционного путешественника по параллельной дороге, отделённой от нас 100 миллионами лет, эту частично знакомую, и всё же частично крайне чуждую нам собаку из другого мира, был бы взволнован. Возможно, они вредили людям, но люди намного больше навредили им; теперь не осталось ни одного тасманийского волка, людям же это не принесло никакой значительной пользы.

В Южной Америке также не было никаких настоящих псовых или кошачьих – по крайней мере в течение обсуждаемого нами длительного периода изоляции, но как и в Австралии имелись их сумчатые эквиваленты. Вероятно, самым впечатляющим был Thylacosmilus, который выглядел в точности как недавно вымерший саблезубый тигр Старого Света, только больше – если вы конечно мысленно видите то, что я имею в виду. Его зевок был даже шире, а кинжалообразные клыки придавали ему, как я представляю, даже более ужасающий вид. Написание его названия отражает поверхностное сходство с саблезубым тигром (Smilodon) и тасманийским волком (Thylacinus), но по своему происхождению он очень далёк от обоих. Он чуть ближе к тасманийскому волку, так как оба они - сумчатые, но оба они развили свои большие проекты плотоядных животных независимо на различных континентах; независимо и друг от друга, и от плацентарных плотоядных, настоящих кошачьих и псовых Старого Света.

Австралия, Южная Америка и Старый Свет могут предложить дальнейшие многочисленные примеры многократной конвергентной эволюции. В Австралии водится сумчатый "крот", внешне почти неотличимый от знакомых нам кротов других континентов, но сумчатый. Ведя тот же образ жизни, что и кроты других континентов, он, также как и они, чрезвычайно усилил передние роющие конечности. Также в Австралии есть сумчатая мышь, хотя в этом случае подобие не столь близко, образ жизни тоже не совсем совпадает. Поедание муравьёв (где под "муравьями" для удобства понимаются также и термиты – как мы увидим - другая конвергенция) - "экономическая ниша", которая заполнена разнообразными конвергентными млекопитающими. Их можно подразделить на муравьедов роющих, муравьедов, лазающих по деревьям, и муравьедов бродящих по земле. В Австралии, как и следовало ожидать, имеется сумчатый муравьед, называемый Myrmecobius. У него длинная вытянутая морда, удобная для втыкания в муравьиные гнёзда, и длинный липкий язык которым он соскребает свою добычу. Это муравьед, живущий на земле. В Австралии также есть роющий муравьед, ехидна. Он не сумчатый, а представитель группы яйцекладущих млекопитающих (однопроходных), столь далёкий от нас, что сумчатые выглядят нашими близкими кузенами по сравнению с ним. У ехидны также длинная заострённая морда, но её иглы придают ей поверхностное сходство скорее с ежом, чем с другим типичным муравьедом.

Южная Америка могла бы, вместе с сумчатым саблезубым тигром, легко породить и сумчатого муравьеда, но как это бывает, профессия муравьеда уже была занята плацентарными млекопитающими. Самый большой из сегодняшних муравьедов - Myrmecophaga (что по гречески и означает “муравьед”), крупный, бродящий по земле муравьед Южной Америки, и вероятно самый совершенный специалист по поеданию муравьёв в мире. Как и у Австралийского сумчатого муравьеда, у Myrmecobius, длинная и заострённая морда – в этом случае длинная и острая чрезвычайно, и чрезвычайно длинный и липкий язык. В Южной Америке есть также маленький лазающий по деревьям муравьед – близкий кузен Myrmecophaga, напоминающий миниатюрную и менее экстремальную версию его, и третья, промежуточная форма их. Будучи хотя и плацентарными млекопитающими, эти муравьеды очень далеки от любого плацентарного Старого Света. Они принадлежат уникальному южноамериканскому семейству, в которое также входят броненосцы и ленивцы. Это древнее плацентарное семейство сосуществовало с сумчатыми с ранних дней изоляции континента.

Муравьеды Старого Света включают различные разновидности панголин в Африке и Азии, от лазающих по деревьям, до роющих, все они выглядят на еловые шишки с заострёнными мордами. Ещё в Африке есть странный муравьедомедведь, частично специализированный для рытья. У всех муравьедов, будь то сумчатых, однопроходных или плацентарных, есть одна особенность - чрезвычайно низкая интенсивность обмена веществ. Интенсивность метаболизма – это показатель скорости “сгорания” реагентов, который легче всего измерить как температуру тела. У всех млекопитающих есть зависимость интенсивности метаболизма от размеров тела. У мелких животных метаболизм в среднем более интенсивен – ну примерно как двигатели у маленьких автомобилей обычно вращаются быстрее, чем у больших. Но у некоторых животных метаболизм ускорен в сравнении со средним для их размеров, а у муравьедов - любого происхождения и особенностей, он обычно очень низок для их размера. Почему – не очевидно, но просто поразительно совпадает у животных, которых ничто иное не объединяет, кроме гастрономических пристрастий, и эта особенность почти наверняка так или иначе связано с этими пристрастиями.

Как мы уже упоминали, "муравьи” которых едят муравьеды - часто не настоящие муравьи, а термиты. Термитов часто называют "белыми муравьями", но они более близкие родственники тараканами, чем настоящим муравьям, которые в свою очередь – родня пчёлам и осам. Термиты похожи на муравьёв лишь поверхностно, потому что конвергентно выработали те же самые привычки. Точнее - тот же самый диапазон привычек, потому что у муравьёв и термитов очень много разных дел, большей части которых и те, и другие, научились независимо. И как это часто бывает с конвергентной эволюцией, различия красноречивы столь же, сколь и подобия.

Как и муравьи, термиты живут большими колониями, состоящими главным образом из бесплодных бескрылых рабочих, посвящающих свою жизнь эффективному воспроизводству крылатой репродуктивной касты, которая разлетается для основания новых колоний. Интересное различие: у муравьёв рабочие – это бесплодные самки, а у термитов это и самки и самцы, тоже бесплодные. В колониях и муравьёв, и термитов есть одна (или иногда несколько) увеличенная "царица”, иногда (и у тех, и у других) увеличенная гротескно. И у муравьёв, и у термитов рабочие могут включать в себя специализированные касты, типа солдат. Иногда они – такие специализированные боевые машины, особенно в части своих огромных жвал (у муравьев; у термитов же - "орудийные башни” для химической войны), что они неспособны самостоятельно питаться, и их кормят рабочие не-солдаты. Конкретные виды муравьёв параллельны конкретным видам термитов. Например, привычка к разведению грибов возникла независимо у муравьёв (в Новом Свете) и у термитов (в Африке). Муравьи (или термиты) добывают растительный фураж, который сами не переваривают, а превращают в компост, на котором они выращивают грибы. Вот эти грибы они и едят. Эти грибы, в обоих случаях, не растут нигде, кроме как в гнёздах муравьёв, или, соответственно, термитов. Навыки грибоводства изобретены независимо и конвергентно (более чем однажды) несколькими видами жуков.

Есть также интересные конвергенции у самих муравьёв. Хотя большая часть муравьёв живут размеренной жизнью в неподвижном гнезде, но ведь можно успешно жить огромными блуждающими армиями разбойников. Такая жизнь называется жизнью легионеров. Очевидно, что все муравьи выходят с целью сбора фуража, но у большинства видов они возвращается к неподвижному гнезду с добычей, а царица и молодняк остаются в гнезде. Ключевая особенность муравьёв-легионеров в том, что их армии берут молодняк и царицу с собой. Яйца и личинок рабочие несут в жвалах. В Африке повадки легионеров выработали так называемые муравьи-погонщики. В центральной и Южной Америке параллельные им "бродячие муравьи” очень похожи на муравьёв-погонщиков в привычках и внешне. Они не являются близкими родственниками. Конечно, они развили “армейские” навыки независимо и конвергентно.

Колонии, и у муравьёв-погонщиков и у бродячих муравьёв исключительно велики, до миллиона у бродячих, и примерно до 20 миллионов у погонщиков. У обоих наблюдаются кочевые фазы жизни, чередующиеся с фазами покоя, сравнительно стабильными стоянками лагерем, или "биваком”. И бродячие муравьи, и муравьи-погонщики, или скорее - их колонии, понимаемые как совокупность амёбоподобных единиц, - это ужасные и безжалостные хищники своих джунглей. И те, и другие, разрывают на кусочки всё живое на своём пути, и оба вызывают мистический ужас в своих краях. Сельские жители в некоторых местах Южной Америки при приближении большой армии муравьёв традиционно предпочитают освободить свои деревни, закрыв и спрятав запасы, и возвращаться, когда эти легионы пройдут, вычистив каждого таракана, паука и скорпиона, даже из соломенных крыш. В детстве я жил в Африке, и помню, что больше боялся муравьёв-погонщиков, чем львов или крокодилов. Есть смысл осознать эту мрачную репутацию в свете слов Эдварда О. Уилсона - не только автора “Социобиологии”, но и общепризнанного мирового авторитета, знатока муравьёв:

В Панаме, будучи уже взрослым человеком, я отшагнул в сторону, и созерцал южноамериканский аналог муравьёв-погонщиков, которых я так боялся рёбенком в Африке. Они текли мимо меня потрескивающей рекой, и я могу подтвердить, что это странное и удивительное зрелище. Легионы шли потоком, час за часом, тельце к тельцу – а я стоял и ждал царицу. Наконец, она подошла, и её присутствие было устрашающим. Её тело увидеть было невозможно. Она появилась лишь как двигающаяся волна суетящихся рабочих, кипящий пульсирующий шарик муравьёв со сцепленными лапками. Она была где-то в середине этого кипящего шарика рабочих, и всё это окружали мощные шеренги солдат, угрожающе выставившие наружу раскрытые жвалы, готовые убивать и умирать, защищая царицу. Простите мне моё любопытное желание увидеть её: я протыкал шарик рабочих длинной палкой, в тщетных попытках открыть царицу. Сразу же 20 солдат вонзили свои массивные мускулистые жвалы в палку, возможно уже насовсем, а несколько дюжин побежали по палке, вынуждая меня быстро её отпустить.

Я так и не взглянул на царицу, но где-то внутри этого кипящего шарика она была, центральный банк данных, хранилище главной ДНК всей колонии. Эти бдительные солдаты были готовы умереть за царицу не потому, что они любили свою мать, и не потому, что они помешались на идеалах патриотизма, но просто потому, что их мозг, и их жвалы были построены генами, скопированными с главной матрицы, которую они несут в самой царице. Они вели себя как храбрые солдаты, потому что унаследовали гены длинной линии предшествующих цариц, гены которых были спасены столь же храбрыми солдатами, как и эти. Мои солдаты унаследовали те же самые гены от этой царицы, также, как те прошлые солдаты наследовали от своих прошлых цариц. Мои солдаты охраняли главные копии тех инструкций, которые заставили их нести охрану. Они охраняли мудрость своих предков, Заветный Ковчег. Эти странные слова будут разъяснены в следующей главе.

Тогда я ощущал изумление и удивление, смешанные с воспоминаниями полузабытых страхов, но изменённые и расширенные зрелым пониманием, которых мне не хватало в Африке в детские годы, пониманием того, для чего вся эта деятельность. Расширенным к тому же знанием того, что эта история легионов достигала той же самой эволюционной кульминации не один раз, а дважды. Это не были муравьи-погонщики моих детских страхов, однако, они могли быть их отдалённым подобием, кузенами Нового Света. Они делали то же самое, что и муравьи-погонщики, и с теми же самыми целями. Стемнело, и я пошёл домой, вновь преисполненный детским благоговением, но с радостью нового понимания, которое вытеснило мрачные африканские страхи.

Глава 5
Власть над прошлым и будущим

За окном идёт дождь. Дождь из ДНК. На берегу Оксфордского канала, в дальнем углу моего сада, растёт большая ива, пылящая пушистыми семенами. Воздух тих, и семена медленно отплывают от дерева во все стороны. И вверх, и вниз по каналу, насколько можно видеть в мой бинокль, вода бела от плавающих пушистых хлопьев; можно не сомневаться, что они и землю они покрывают во все стороны также далеко. Хлопья состоят главным образом из целлюлозы - она тормозит падение крошечной капсулы, содержащей генетическую информацию в молекуле ДНК. Вообще-то ДНК в этих хлопьях очень мало, но почему я говорю, что идёт дождь ДНК, а не целлюлозы? А потому, что ДНК – это самое главное в них. Целлюлозного пуха в хлопьях хоть и много, но это лишь парашют, который будет просто выброшен. Вся деятельность по производству пуха, серёжек, самого дерева, и проч., затевается ради одного - распространения ДНК в окружающем ландшафте. Но не ДНК вообще, а только той, закодированные знаки которой разъясняют специфические инструкции для постройки таких же ивовых деревьев, которые далее будут пылить новым поколением пушистых семян. Эти пушистые комочки в буквальном смысле слова распространяют инструкции по созданию самих себя. Они существуют потому, что их предки преуспели в той же самой деятельности. Идёт дождь инструкций, дождь программ, дождь алгоритмов роста деревьев, распространяющих пух. Это не метафора, это так и есть. Для наглядности представьте себе, что идёт дождь дискет.

Это просто и правильно, но долго не понималось. Если бы ещё недавно вы спросили почти любого биолога про то, что такого особенного в живой материи, что её отличает от неживых предметов, то он рассказал бы вам про специфическую сущность, называемую протоплазмой. Протоплазма полагалась особым видом материи; она живая, вибрирующая, трепещущая, пульсирующая, "раздражимая" (так школьные учительницы любят обозначать способность реагировать). Если бы вы взяли живое тело и разрезали бы его на всё меньшие частицы, то вы в конечном счёте дошли бы до крупинок чистой протоплазмы. В прошлом столетии, реальный прототип персонажа Артура Конан-Дойла, профессор Челенджер полагал, что "глобигериновый ил" на дне моря – чистая протоплазма. Когда учился в школе, то авторы старых учебников всё ещё писали о протоплазме, хотя в то время они уже могли знать предмет лучше. Сейчас вы уже не услышите и не увидите этого слова. Оно так же мертво, как флогистон и мировой эфир. В том веществе, из которого сделаны живые существа, нет ничего особенного. Живые существа – это конгломераты молекул - таких же, как и все остальные молекулы. Особенность тут только в том, что эти молекулы собраны в намного более сложные структуры, чем у неживых предметов, и эта сборка сделана в соответствии с длинными программами, наборами инструкций по развитию, которые организмы содержат в себе. Возможно, они вибрируют, трепещут, пульсируют, “раздражаются”, и сияют "живой" теплотой, но все эти свойства для них вторичны. Коренная сущность каждого живого существа - не пламя, не тёплое дыхание, и не "искра жизни". Но информация, слова, инструкции. Если вы любите метафоры, то не представляйте себе огни, искры, и дыхание, а представляйте себе миллиарды чётких кодовых знаков, высеченных на гранях кристалла. Если вы хотите понять сущность жизни, не думайте о вибрирующих и трепещущих студнях и илах, а думайте об информационных технологиях. Именно на это я намекал в предыдущей главе, называя царицу муравьёв центральным банком данных.

Главное, что нужно для работы информационной технологии – это некоторый носитель данных с большим количеством ячеек памяти. Каждая ячейка должна быть способна пребывать в одном из нескольких дискретных состояний. Этому требованию, так или иначе, удовлетворяет цифровая информационная технология, доминирующая в современном техническом мире. Существует информационная технология альтернативного рода, основанная на аналоговой информации. Информация на обычной граммофонной пластинке аналоговая, и хранится она в виде изгибов длинной канавки. Информация на современном лазерном диске (часто называемом, к сожалению, "компакт-диском" – мало того, что это название неинформативно, и к тому же обычно неправильно произносится с ударением на первом слове) – цифровая, которая сохраняется в виде ряда крошечных углублений, каждые из которых или существует, или нет, и никаких полусуществований не предусмотрено. Это симптоматическая особенность цифровой системы: её базовые элементы находятся либо в одном однозначном состоянии, либо в другом – столь же однозначном, без половинчатых и промежуточных значений, без компромиссов.

Генетическая информационная технология является цифровой. Этот обнаружил Грегор Мендель в 19-м столетии, хотя он и не говорил таких слов. Мендель показал, что родительские наследственные признаки не смешиваются в нас подобно краскам разного цвета. Мы получаем наши наследственные признаки в виде дискретных частиц. Если такая частица в нас есть, то мы наследуем соответствующий признак; если нет – то не наследуем. Как остроумно отметил Р. A. Фишер, один из отцов-основателей того, что теперь называется нео-дарвинизмом: "Проявление несмешивающегося наследования всегда у нас перед глазами, когда мы смотрим на существ разного пола. Мы наследуем что-то от мужчины, что-то от женщины, но сами при этом являемся либо мужчиной, либо женщиной, а не гермафродитом". У каждого младенца есть примерно равные шансы унаследовать мужской или женский пол, но он унаследует только один из них, а не их смесь. Мы теперь знаем, что то же самое справедливо для всех наших единиц наследования. Они не смешиваются, оставаясь дискретными и раздельными, как бы они ни тасовались и перетасовывались в своём путешествии по поколениям. Конечно, внешние результаты наследования этих дискретных частиц часто очень сильно похожи на эффекты смешивания. Если высокий человек совокупляется с низким, или чёрным – с белым, то их потомство часто бывает чем-то средним. Но смешивание относится только к телесным эффектам, и возникает из-за суммирования маленьких эффектов большого количества частиц. Сами частицы, переходя в следующее поколение, остаются теми же самыми дискретными единицами.

Различие между смешивающейся и несмешивающейся наследственностью было очень важным в истории эволюционных идей. Во времена Дарвина, все, кроме укрывшегося в монастыре Менделя, который, к сожалению, игнорировался до самой смерти, полагали наследование смешивающимся. Шотландский инженер Флеминг Дженкин заметил, что факт (как он полагал) смешивающейся наследственности почти исключает естественный отбор как правдоподобную эволюционную теорию. Эрнст Майр весьма недоброжелательно отмечает, что статья Дженкина "исходит изо всех обычных предубеждений и недоразумений учёных-физиков. Однако Дарвин был глубоко обеспокоен аргументацией Дженкина. Наиболее красочно эта аргументация отражена в притче про белого человека, потерпевшего кораблекрушение на острове, населённом "неграми”:

Не смущайтесь расистскими предпосылками о превосходстве белой расы. Во времена Дженкина и Дарвина они полагались столь же бесспорными, сколь же сегодня полагаются бесспорными предпосылки о правах человека, человеческом достоинстве, и святости человеческой жизни. Мы можем пересказать аргумент Дженкина, используя более нейтральную аналогию. Если вы смешаете белую и чёрную краску, что вы получите серую краску. Если вы далее будете смешивать одну серую, и другую серую краску, то вы не сможете реконструировать ни белый, ни чёрный оригиналы. Смешивание красок – не слишком далёкая от до-менделевского видения наследственности аналогия, и даже сегодня на бытовом уровне наследственность часто описывается в выражениях “смешения кровей”. Дженкин аргументировал свою позицию феноменом заливки. При смешивающейся наследственности, по мере смены поколений вариации должны слиться, и в популяции будет всё больше и больше доминировать однородность. В конечном счете, вариаций не будет, и естественному отбору будет не над чем работать.

Судя по тому, как этот аргумент был сформулирован, он не был аргументом против естественного отбора. Это был больше аргумент против неотвратимых свойств самой наследственности! Исчезновение вариаций по мере смены поколений на практике не подтверждается. Люди сегодня подобны друг другу не более, во времена своих бабушек и дедушек. Вариации поддерживаются. Существует пул вариаций, пригодных для продолжения работы отбора. Это было доказано математически в 1908-м году В. Вейнбергом, и независимо эксцентричным математиком Г. Х. Харди; кстати, как свидетельствует книга регистрации пари его (и моего) колледжа, он однажды выиграл пари "Полпенни в его пользу до самой смерти, что солнце взойдёт завтра". Но потребовался Р. A. Фишер с коллегами – основателями современной популяционной генетики, чтобы дать полный ответ Флемингу Дженкину в терминах теории несмешивающейся генетики Менделя. Ирония состояла в том, что, как мы увидим в главе 11, ведущие последователи Менделя в начале двадцатого века полагали себя антидарвинистами. Фишер и его коллеги показали, что дарвиновский отбор имеет смысл, а проблема Дженкина изящно разрешается, если эволюцию представить как изменение относительных частот дискретных наследственных частиц (генов), каждый из которых или присутствовал бы, или отсутствовал в любой конкретной особи. Пост-фишеровский дарвинизм называется нео-дарвинизм. Его цифровая природа – не побочный эффект, которым случайно обладает генетическая информационная технология. Дискрентность - это видимо совершенно необходимое условие, чтобы дарвинизм был работоспособен.

В нашей электронной технологии дискретные ячейки памяти могут находиться только в двух состояниях, традиционно представляемых как 0 и 1, хотя их можно трактовать как “высоко-низко”, “включено-выключено”, “верх и низ”; главное - что они должны быть чётко отличны друг от друга, и совокупность этих состояний может быть "прочитана” так, чтобы на что-то влиять. В электронной технологии используются самые различные физические среды для хранения нулей и единиц – тут и магнитные носители (ленты и диски) перфорированные карты и ленты, и электронные “чипы” с большим количеством маленьких полупроводниковых ключей внутри.

Главный носитель данных внутри ивовых семян, муравьёв и всех других живых клеток - не электронный, а химический. В нём используется тот факт, что некоторые молекулы способны к "полимеризации", которая заключается в соединении молекул в длинные цепи неограниченной длины. Существует много разных полимеров. Например, "полиэтилен" представляет собой длинные цепи маленькой молекулы, называемой этиленом; т.е. это полимеризированный этилен. Крахмал и целлюлоза – полимеризированный сахар. Некоторые полимерные цепочки являются цепями, состоящими не из однотипных маленьких молекул (как этилен), а молекул двух или более различных видов. Как только такая гетерогенность появляется в полимерной цепи, так информационная технология на ней становится теоретически возможной. Если в нашей цепи имеются два вида маленьких молекул, одну из которых можно полагать нулём, а другую - единицей, так сразу же на ней оказывается возможно хранить любое количество информации любого вида, лишь бы цепь была достаточно длинна. Специфические полимеры, используемые живыми клетками называются полинуклеотидами. В живых клетках существует два главных семейства полинуклеотидов, кратко - ДНК и РНК. Оба представляют собой цепи маленьких молекул, называемых нуклеотидами. И ДНК и РНК - гетерогенные цепи с четырьмя различными видами нуклеотидов. И конечно, именно это открывает возможность для хранения информации. Вместо только двух состояний, “1” и “0”, информационная технология живых клеток использует четыре состояния, которые традиционно представляются как A, T, C и G. В принципе, разница между бинарной информационной технологией двух состояний (как компьютерная), и технологией четырёх состояний (таковая для живой клетки), очень невелика.

Как я упоминал в конце первой главы, одна-единственная человеческая клетка располагает информационной ёмкостью, достаточной для хранения трёх или четырёх комплектов энциклопедии Британика, в каждом из которых 30 томов. Я не знаю аналогичной цифры для ивы или муравья, но число будет столь же потрясающим. Информационная ёмкость одной клетки зародыша лилии, или одного сперматозоида саламандры достаточна для хранения 60 комплектов энциклопедии Британика. Некоторые виды амёб, несправедливо называемых "примитивными" могли бы хранить в своей ДНК 1 000 комплектов энциклопедии Британика.

Как это ни удивительно, но только примерно 1 процент генетической информации, например в клетках человека, выглядит фактически используемым: примерно эквивалент одного тома энциклопедии Британика. Никто точно не знает, что там делают остальные 99. В предыдущей книге я предположил, что это может быть “безбилетный пассажир”, паразитирующий на трудах 1 процента - эта теория была недавно принята молекулярными биологами под названием "эгоистичной ДНК". ДНК Бактерий примерно в 1000 раз менее ёмка, чем ДНК клетки человека, и вероятно используется почти полностью: для паразитов тут слишком мало места. Её ДНК могла бы хранить "только" одну копию Нового Завета!

У современных генных инженеров уже есть технология, позволяющая записать Новый Завет, или что–либо подобное в ДНК бактерии. "Смысл" символов в любой информационной технологии произволен, и нет никаких препятствий против сопоставления каких-то комбинаций четырёхбуквенного алфавита ДНК, скажем, триплетов, буквам нашего 26-символьного алфавита (и хватило бы места для букв верхнего и нижнего регистра с 12 знаками пунктуации). К сожалению, для записи Нового Завета в бактерию, человеку потребовалось бы примерно пять столетий, так что я сомневаюсь, что кто-нибудь будет суетиться. Но если б это удалось, то благодаря огромной скорости воспроизводства бактерий, 10 миллионов копий Нового Завета могли бы появляться каждый день! Мечта миссионера - если б только люди умели читать алфавит ДНК. Но увы, буквочки там настолько мелкие, что все 10 миллионов копий Нового Завета могли бы одновременно танцевать на булавочной головке.

Электронная память компьютера традиционно подразделяется на ROM и RAM. ROM расшифровывается как "только читаемая память". Строже говоря, это память, в которую пишут лишь однажды, а читают много раз. Комбинация нулей и единиц в них “прожжена” раз и навсегда при изготовлении. В таком виде они и остаются, не изменяясь, в течение всего срока службы памяти, а прочитана эта информация может любое количество раз. В другой тип электронной памяти, называемой RAM, можно “записывать” (вы скоро привыкните к этому неэлегантному компьютерному жаргону), и можно читать. Поэтому RAM может делать всё то же самое, что и ROM, и даже больше. Расшифровка аббревиатуры RAM фактически вводит в заблуждение, поэтому я не буду приводить её. Особенность RAM в том, что вы можете поместить любой набор нулей и единиц в его любую часть, какую хотите, и столько раз, сколько вам заблагорассудится. Большая часть памяти компьютера – RAM. Напечатанные мною слова поступают прямо в RAM; программа обработки текстов, управляющая этим процессом, тоже находится в RAM, хотя теоретически её можно было бы прожечь в ROM, и впоследствии ни разу не менять. ROM используется для фиксированного репертуара стандартных программ, которые необходимы много раз, и которые вы не можете изменить, даже если бы захотели.

ДНК представляет собой ROM. Её можно читать миллионы раз, но записывать лишь однажды - когда она изначально собирается при рождении клетки, в которой она находится. ДНК в клетках любого индивида "прожжена", и никогда не меняется в течение всей его жизни - кроме очень редких случаев поломок. Однако она может быть скопирована. Она дублируется всякий раз, когда клетка делится. Комбинации A, T, C и G нуклеотидов точно скопированы в ДНК каждой из триллионов новых клеток, которые образуются при росте ребёнка. При зачатии нового организма в его ДНК ROM “прожигается”, новый и уникальный набор информации, с которым он затем и живёт всю свою оставшуюся жизнь. Этот набор копируется во все его клетки, (кроме репродуктивных клеток, в которые, как мы увидим, копируется случайная половина этой ДНК).

Вся компьютерная память, будь то "ROM" или "RAM" проадресована. Это означает, что позиция каждой ячейки памяти имеет уникальное обозначение – обычно номер; впрочем, это произвольное соглашение. Важно понять различие между позицией в памяти и её содержимым. Каждая позиция памяти называется адресом. Например, первые две буквы этой главы, "За" в этот момент находятся в RAM моего компьютера по адресам с номерами 6446 и 6447; всего компьютер может адресовать до 65536 ячеек RAM. В другое время, содержимое ячеек по этим двум адресам будет другим – ячейка хранит последнее записанное туда содержимое. У каждой ячейки ROM тоже есть адрес и содержимое. Отличие в том, что каждый адрес раз и навсегда связан с его содержимым. ДНК собрана в длинные волокна хромосом, как длинные компьютерные ленты. Вся ДНК в каждой из наших клеток адресована в том же самом смысле, как и компьютерная ROM (точнее – как компьютерная лента). Конкретные номера или названия, используемые нами для маркировки данного адреса, произвольны – как и для компьютерной памяти. Важно, что конкретный адрес моей ДНК точно соответствует такому же адресу в вашей ДНК. Содержимое моей ДНК с адресом 321762 может быть, а может и не быть тем же самым, что и содержимое вашей ДНК по адресу 321762. Но мой адрес 321762 находится в точно том же месте в моих клетках, в каком находится ваш адрес 321762 в ваших клетках. "Место" здесь означает позицию на длине данной хромосомы. Точное геометрическое положение хромосомы в клетке не имеет значения. Хромосома плавает в жидкости, и поэтому её геометрическое положение меняется, но каждый адрес на хромосоме точно определён в понятиях линейного порядкового номера по длине хромосомы – также, как на компьютерной ленте, даже если лента разбросана на полу, а не аккуратно смотана. Все мы, все люди, обладают одними и тем же набором адресов ДНК, но не обязательно тем же самым содержимым их. И это главная причина того, почему мы все отличаемся друг от друга.

У других биологических видов другой набор адресов. Например, у шимпанзе 48 хромосом, а у нас - 46. Строго говоря, сравнивать так содержимое ячеек - адрес за адресом, бессмысленно, потому что у разных видов эти адреса интерпретируются совершенно различно. Однако близкородственные виды, такие, как шимпанзе и люди, имеют такие большие куски последовательно совпадающего содержимого, которые мы можем легко идентифицировать как в основном одинаковые, хотя мы не можем использовать одну и ту же систему адресования для этих двух видов. Главный признак вида – это совокупность особей, имеющих одну и ту же систему адресования своей ДНК. За вычетом нескольких незначительных исключений, все члены вида имеют одинаковое число хромосом, и каждое место на длине каждой хромосомы расположено точно там же у всех других особей вида. У разных особей вида может отличаться содержимое этих адресов.

Различия в содержимом адресов у различных особей возникают так (здесь я должен подчеркнуть, что рассказываю про вид с половым размножением, такой, как наш). Наши спермии или яйцеклетки содержат по 23 хромосомы каждая. Каждый адрес в одном из моих спермиев в точности соответствует адресу в любом другом из моих спермиев, и в каждой из ваших яйцеклеток (или спермиев). Все другие клетки моего тела содержат 46, т.е. двойной набор. В каждой из этих клеток одни и те же адреса используются дважды. Каждая клетка содержит две 9-х хромосомы, и две версии ячейки 7230 в хромосоме 9. Эти версии могут совпадать, а могут и не совпадать – причём как между собой, так и между версиями у других членов вида. 23-хромосомный сперматозоид рождается от соматической клетки с 46 хромосомами, получая при этом только одну из копий каждой адресованной ячейки. Какую именно копию он получает – это уже дело случая. То же самое справедливо и для яйцеклеток. В результате каждый спермий и каждая яйцеклетка оказываются уникальным с точки зрения содержимого ячеек, хотя система адресования остаётся идентичной у всех особей одного вида (с незначительными исключениями, которые нам нет нужды рассматривать). Когда спермий оплодотворяет яйцеклетку, то конечно получается полный набор 46 хромосом, и все эти 46 хромосом затем будут продублированы во всех клетках развивающегося эмбриона.

Я говорил, что информацию в ROM нельзя записать (кроме как в момент изготовления), и это также справедливо в отношении ДНК в клетках - если бы не случающиеся иногда хаотичные ошибки в копировании. Но коллективный банк данных, состоящий из ДНК-ROM всего вида может быть, в некотором смысле, созидательно перезаписан. Неслучайное выживание и неслучайный репродуктивный успех особей всего вида эффективно "вписывают” улучшенные инструкции по выживанию в коллективную генетическую память вида - по мере смены поколений. Эволюционные изменения вида в значительной степени состоят из изменений количеств копий каждого из возможных различных содержимых каждой адресованной ячейки ДНК – опять же - по мере смены поколений. Конечно, в данный конкретный момент, в данной особи, все копии ДНК должны быть одинаковы. Но для эволюции имеет значение частота возможных альтернатив содержимого по каждому адресу во всей популяции. Система адресования остаётся той же самой, но статистический профиль содержимого ячеек изменяется от столетия к столетию. Тем не менее, очень-очень редко всё же изменяется и система самого адресования. У шимпанзе 24 пары хромосом, а у нас 23. У нас с ними общий предок, поэтому в какой-то момент, или у нашего предка, или у предка шимпанзе произошло изменение числа хромосом. Или мы потеряли хромосому (две слились), или шимпанзе добавили одну (одна разделилась). Должно быть, имелась по крайней мере одна особь, у которой было другое число хромосом, чем у её родителей. Бывают и другие случайные изменения во всей генетической системе. Как мы увидим, большие куски генетического кода, могут иногда целиком копироваться в совершенно другие хромосомы. Мы знаем это, потому что около хромосом встречаются разбросанные длинные нити текста ДНК, им идентичные.

Считанная из какой-то ячейки компьютерной памяти информация может быть использована двояко. Или она может быть просто записана куда-нибудь ещё, или она может быть вовлечена в какое-то "действие". Записана куда-нибудь ещё - это означает скопирована. Мы уже знаем, что ДНК с готовностью копируется из одной клетки в другую, и что куски ДНК могут быть скопированы в другой индивидуум, а именно - в ребёнка. С "действием" сложнее. В компьютерах одним из действий может быть выполнение инструкции программы. В ROM моего компьютера, по последовательным адресам с 64489 по 64491, находятся специфический набор нулей и единиц, который, если его интерпретировать как инструкцию, побуждает небольшой громкоговоритель компьютера издавать короткий звуковой сигнал. Вот этот набор – 101011010011000011000000. В нём нет ничего звучащего или шумящего. И ничто в нём не говорит вам, что он окажет этот эффект на громкоговоритель. Он имеет этот эффект только потому, что остальные части компьютера соединены соответствующим образом. Точно так же и наборы четырёхсимвольных кодов ДНК оказывают эффекты, например на цвет глаз, или на поведение, но эти эффекты не присущи кодам ДНК самим по себе. Их эффекты получаются только ходе развития всего эмбриона, на который оказывает влияние наборы кодов и в других частях ДНК. Такое взаимодействие между генами будет главной темой седьмой главы.

Прежде, чем вызвать какое-то действие, символы кода ДНК должны быть переведены (транслированы) на другой носитель. Прежде всего, они транскрибируются (перекодируются) в точно соответствующие им символы РНК. У РНК тоже есть алфавит с четырьмя буквами. Далее символы РНК транслируются в полимер совершенно другого вида, называемый полипептидом или белком, который можно было бы назвать полиаминокислотой, потому что базовые элементы этого полимера - аминокислоты. В живых клетках используются 20 различных аминокислот. Все биологические белки – это цепочки, состоящие из этих 20 строительных кирпичиков. Белки – это цепочки аминокислот, однако большинство их не остаются длинным и прямыми нитями. Каждая цепочка свёрнута в сложный узел, точная форма которого детерминируется порядком аминокислот. Поэтому форма этого узла, для данной последовательности аминокислот, никогда не изменяется. Последовательность аминокислот, в свою очередь, точно определяется порядком следования символов кода по длине ДНК (при посредничестве РНК). Поэтому есть смысл говорить, что трёхмерная скрученная форма молекулы белка определяется одномерной последовательностью символов кода ДНК.

Процедура трансляции обрабатывает знаменитый трёхбуквенный "генетический код". Это – словарь, в котором каждый из 64 (4 × 4 × 4) возможных символов-триплетов ДНК (или РНК) переводятся в одну из вышеупомянутых 20 аминокислот или трактуется как символ "остановки чтения". Таких “знаков пунктуации” типа "остановка чтения" три. Одну и ту же аминокислоту могут кодировать несколько триплетов (как легко предположить из того факта, что триплетов 64, а аминокислот только 20). Весь этот процесс трансляции, от строгой последовательности ДНК ROM до точно инвариантной трёхмерной белковой структуры, - это замечательный подвиг цифровой информационной технологии. Последующие шаги, которые ведут к влиянию генов на тела, несколько менее компьютероподобны.

Каждую живую клетку, даже единственную клетку бактерии, можно уподобить гигантской химической фабрике. Участки ДНК-кода, или гены, проявляют свои эффекты, влияя на положение дел на химической фабрике, и делают они это посредством влияния на трёхмерную форму белковых молекул. Слово “гигантский” может показаться неожиданным по отношению к клетке, особенно, если вспомнить, что 10 миллионов бактериальных клеток могли бы уместиться на булавочной головке. Но вспомните, что каждая из этих клеток способна хранить весь текст Нового Завета; кроме того, она содержит гигантское количество изощрённых механизмов. Каждый механизм – это большая белковая молекула, собранная под воздействием специфического участка ДНК. Белковые молекулы, называемые ферментами – это механизмы в том смысле, что каждый из них обеспечивает проведение специфичной для него химической реакции, порождая большие количества специфичного для него химического продукта. Для производства этого продукта он использует сырьё, которые плавает в клетке, и очень вероятно является продуктом других белковых механизмов. Чтобы вы имели представление о размерах этих белковых механизмов, скажу, что каждый построен примерно из 6000 атомов, что очень много по молекулярным стандартам. Всего таких аппаратиков в клетке порядка миллиона, и их более 2000 различных видов, каждый из которых специализирован на исполнении специфической операции на этой химической фабрике - клетке. Специфические химические продуктыы таких ферментов придают клетке её характерную форму и поведение.

Так как все соматические клетки содержат одни и те же гены, неодинаковость всех таких клеток может показаться удивительной. Дело в том, в различных видах клеток читаются лишь определённые субпопуляции генов, а прочие игнорируются. Те части ДНК-ROM клеток печени, которые более уместны в почках, не читаются, и наоборот. Форма и поведение клетки зависят от того, какие гены в этой клетки читаются, и транслируются в соответствующие белковые продукты. Активность же тех или иных генов в клетке зависит от химикалий, которые уже были в клетке, а наличие последних в свою очередь зависит частично от того, какие гены читались в клетке до этого, а частично - в соседних клетках. Когда одна клетка делится в две, то эти две дочерних клетки не обязательно получаются точными копиями друг друга. Например, в только что оплодотворённой яйцеклетке, некоторые химикалии собираются с одной стороны клетки, другие - с другой. Когда такая поляризованная клетка делится, то эти две дочерние клетки получают различные химические ассигнования. Это означает, что в разных дочерних клетках будут читаться разные гены, и так начинается своего рода самоусиливающаяся дивергенция. Итоговая форма всего тела, размеры конечностей, схема межсоединений мозга, моменты событий поведенческих шаблонов – всё это – косвенные последствиями взаимодействий между различными видами клеток, различия в которых, в свою очередь, являются следствием чтения различных генов. Эти процессы дивергенции лучше всего понимать как локально автономные, на манер "рекурсивных" процедур третьей главы, а не как централизованно скоординированные по некоему великому центральному проекту.

Под "действием" в этой главе понимается то, что генетик назовёт "фенотипическим эффектом" гена. ДНК оказывает эффекты на тело, на цвет глаз, на курчавость волос, степень агрессивности поведения, и тысячи других признаков, которые и называются фенотипическими эффектами. ДНК проявляет эти эффекты локально, транслируя свой код (через РНК) в белковые цепи, которые в свою очередь влияют на форму клетки и её поведение. Это один из двух способов использования информации в шаблоне ДНК. Другой способ состоит в дублировании информации в новую нить ДНК. Это то самое копирование, которое мы обсуждали ранее.

Имеется фундаментальное различие между этими двумя направлениями передачи ДНК-информации: вертикальным и горизонтальным. Вертикальная передача производится от клетки к клетке, которые в конечном итоге порождают яйцеклетку или спермий. То есть, информация передается вертикально следующему поколению; далее, опять же - вертикально, к неограниченному числу будущих поколений. Я буду называть эту ДНК "архивной". Она потенциально бессмертна. Последовательность клеток, по которым путешествует архивная ДНК, называются зародышевой линией. Зародышевая линия – это набор клеток внутри тела, являющихся предками сперматозоидов или яйцеклеток, и следовательно – предками будущих поколений. ДНК-информация может быть передана “вбок”, или горизонтально: в ДНК клеток "не зародышевой линии", таких, как клетки печени или кожи; а самих этих клетках - в РНК, и далее к белку и различным эффектам эмбрионального развития, и следовательно – отразится на форме и поведении взрослой особи. Можно уподобить горизонтальную и вертикальную передачу передаче информации двум подпрограммам под названиями РАЗВИТИЕ и ВОСПРОИЗВОДСТВО третьей главы.

Естественный отбор – это есть дифференцированный успех конкурирующих ДНК в деле вертикальной передачи своей информации в архив вида. Под "конкурирующей ДНК", понимается альтернативное содержимое неких конкретных адресов в хромосомах вида. Некоторые гены сохраняются в архиве успешнее конкурирующих. Хотя вертикальная передача в архив вида – это в конечном счёте и есть успех, но факторами успеха обычно являются те воздействия, которое гены оказывают на тела посредством горизонтальной передачи – точно так же, как в компьютерной модели биоморф. Например, предположим, что у тигров имеется специфический ген, который, посредством своего горизонтального влияния на клетки челюстей, заставляет зубы быть немного острее тех, что выросли бы под влиянием конкурирующего гена. Тигр с особо острыми зубами может убивать добычу эффективнее нормального тигра; следовательно, у него будет больше пищи, а значит - больше потомков; другими словами – он перредаст вертикально больше копий гена, делающего зубы особо острыми. При этом он конечно передаст все свои гены, но ген острых зубов будет наличествовать в основном в телах острозубых тигров. Передаваясь вертикально, ген извлекает выгоду из своих эффектов, которые он оказывает на серию тел.

Эффективность ДНК как среды архивирования весьма впечатляет – по своей способности сохранения сообщений она далеко превосходит каменные скрижали. Коровы и растения гороха (как собственно, и все мы) обладают почти идентичным геном, называемым гистоном H4. Его ДНК текст имеет длину 306 символов. Мы не можем утверждать, что он занимает одни и те же адреса у всех видов, потому что мы не можем осмысленно сравнивать адресные метки у разных видов. Но мы можем утверждать, что имеется отрезок 306 символов у коров, который фактически идентичен отрезку из 306 символов у гороха. Коровы и горох отличаются друг от друга только двумя символами из эти 306. Мы не знаем точно, как давно жил общий предок коров и гороха, но окаменелости свидетельствуют, что это было где-нибудь между 1000 и 2000 миллионами лет назад. Ну скажем, 1.5 миллиарда лет назад. За это невообразимо долгое (для людей) время, каждая из двух линий, ответвившаяся от этого отдалённого предка, сохранила 305 из этих 306 символов (в среднем: могло быть так, что одна линия сохранила все 306, а другая сохранила 304). Буквы, высеченные на могильном камне, станут нечитаемыми за несколько сот лет.

Способ сохранения ДНК-документа “гистон-H4” производит даже большее впечатление, потому что, в отличие от каменных скрижалей, хранит текст вовсе не один и тот же физический носитель. Он неоднократно копируется и перекопируется в ходе смены поколений - подобно еврейским священным писаниям, которые ритуально копировались писарями каждые 80 лет, дабы уберечь их от изнашивания. Трудно с точностью оценить, сколько раз документ “гистон H4”, был перекопирован в линии, ведущей к коровам от общего предка с горохом, но вероятно, порядка 20 миллиардов раз. Столь же трудно найти мерило, пригодное для измерения степени защиты более 99 процентов информации в ходе 20 миллиардов последовательных копирований. Мы попробуем использовать версию игры “бабушкин шёпот”. Представьте себе 20 миллиардов машинисток, сидящих в ряд. Этот ряд машинисток обогнул бы Землю по экватору 500 раз. Первая машинистка печатает страницу документа и вручает её соседке. Она копирует её и передает эту копию следующей. Она копирует её снова, и передаёт следующей, и так далее. В конечном счёте, сообщение достигает конца ряда, и мы читаем его (точнее – читают наши 12000-е правнуки - если все машинистки печатают со скоростью, типичной для хорошего секретаря). Насколько верной была бы последняя копия в сравнении с первоначальным сообщением? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно сделать некоторые предположения насчёт точности работы машинисток. Давайте зайдём с обратной стороны: насколько точна должна быть каждая машинистка, чтобы достичь точности ДНК? Ответ до смешного неправдоподобен. Но если уж вы настаиваете, то каждая машинистка должна была бы делать только одну ошибку на примерно триллион знаков - то есть, делать единственную ошибку, перепечатав Библию 250 000 раз подряд. Хорошая машинистка в реальной жизни делает примерно одну ошибку на страницу текста. Это примерно в полмиллиарда раз больше темпа ошибок при копировании гена гистона H4. В ряду реальных машинисток текст бы деградировал на 1% уже на 20-м члене нашего ряда. К 10000-му члену ряда выжило бы менее одного процента первоначального текста. Этот момент практически полной деградации был бы достигнут прежде, чем 99.9995 процентов наших машинисток даже увидели бы его.

Эта аналогия немного лукава, но в интересном и красноречивом отношении. Я дал представление о мере ошибок копирования. Но документ “гистон H4” не только копировался, но и подвергался естественному отбору. Гистон крайне важен для выживания – он используется в построении структуры хромосом. Возможно, что при копировании гена “гистона H4” происходило больше ошибок копирования, но мутантные организмы не выживали, или, по крайней мере - не размножались. Чтобы сделать сравнение более точным, нам придется допустить, что в стул каждой машинистки встроено ружьё, подключенное так, как только она делает ошибку, так тотчас же оказывается застреленной, а на её место принимается запасная машинистка (слабонервный читатель может представить себе пружинный эжектор, мягко катапультирующую бракоделицу из ряда, но оружьё дает более реалистическую картину естественного отбора ( представляется более точной аналогией естественного отбора уничтожение ошибочной бумаги, а не ошибающейся машинистки; документов должно при этом печататься несколько, причём уничтожение одного было бы благоприятно для копирования остальных – А.П.)).

Итак, этот метод измерения стабильности ДНК, состоящий в подсчёте количества изменений, фактически произошедших за какое-то геологическое время, отражает как подлинную точность копирования, так и фильтрующую эффективность естественного отбора. Мы видим лишь потомков успешных изменений ДНК. Носителей же изменений, которые привели к смерти, очевидно нет с нами. Можем ли мы измерять точность самого копирования – до того, как естественный отбор начнёт работать над каждым новым поколением генов? Да, и обратная величина этого показателя известна как частота мутаций, которая может быть измерена. Оказывается, вероятность ошибки копирования любого конкретного символа в любом акте копирования - несколько более одного случая на миллиард. Разница между частотой мутаций, и более низкой частотой фактически произошедших изменений в гене гистона в ходе эволюции, является мерой эффективности естественного отбора в сохранении этого древнего документа.

Стабильность гена гистона за прошедшие эпохи исключительна по генетическим стандартам. Другие гены изменяются с более высокой частотой - возможно потому, что естественный отбор более терпим к вариациям в них. Например, гены, кодирующие белки–фибринопептиды изменяются в ходе эволюции с частотой, близкой к базовой частоте мутаций. Вероятно, это означает, что ошибки в деталях этих белков (они вырабатываются при свёртывании крови) не имеют большого значения для организма. Гены гемоглобина меняются с большей частотой, чем гистоны, и меньшей, чем фибринопептиды. Возможно, терпимость естественного отбора к их ошибкам промежуточна. Гемоглобин играет важнейшую роль в крови, и его детали действительно важны, но его несколько альтернативных вариантов, похоже, одинаково хорошо способны к выполнению этой работы.

А вот здесь мы столкнулись с чем-то несколько парадоксальным - пока не подумаем об этом чуть больше. Самые медленно эволюционирующие молекулы, такие, как гистоны, - наиболее подчинены естественному отбору. Фибринопептиды эволюционируют наиболее быстро, потому что естественный отбор почти полностью их игнорирует. Они вольны изменяться с частотой мутаций. Причина кажущейся парадоксальности в том, что мы делаем слишком сильный акцент на естественном отборе, как движущей силе эволюции – и следовательно, мы ожидаем, что при отсутствии естественного отбора не будет никакой эволюции. И наоборот, мы ожидаем, что сильное "давление отбора", приводит к быстрой эволюции. Но здесь мы находим, что естественный отбор тормозит эволюцию. Базовая скорость эволюции, в отсутствии естественного отбора, максимальна, и совпадает с частотой мутаций.

На деле это никакой не парадокс. Подумав об этом получше, мы поймём, что иначе и быть не могло. Темп эволюции посредством естественного отбора не может быть выше частоты мутаций, поскольку мутации - в конце концов, единственный способ поставки новых вариаций виду. Всё, что может делать естественный отбор – это принимать одни новые вариации, и отклонять другие. Частота мутаций – это верхний предел темпа эволюции. Фактически естественный отбор больше нацелен на предотвращение эволюционных изменений, чем на продвижение их. Я не спешу настаивать, что естественный отбор – чисто консервативный процесс. Он также может и созидать; как именно – будет объяснено в седьмой главе.

Даже частота мутаций изрядно медленна. Это другое подтверждение того, что даже и без естественного отбора, успешность ДНК в деле точного сохранения архивных данных представляется очень впечатляющей. Консервативная оценка показывает, что даже при отсутствии естественного отбора, ДНК копируется настолько точно, что потребуется пять миллионов поколений репликации, чтобы исказить 1 процент символов. Наши гипотетические машинистки безнадёжно ошибочнее ДНК, даже если нет никакого естественного отбора. Чтобы соответствовать точности самой ДНК (без естественного отбора), каждая машинистка должна быть способной напечатать весь Новый Завет только с одной ошибкой. То есть, они должны быть примерно в 450 раз точнее типичного живого секретаря. Очевидно, что это намного меньше вышеприведённой оценки в полмиллиарда раз, в которые копирование гена гистона H4 (после фильтрации естественным отбором) точнее работы типичного секретаря; но это тем не менее очень внушительное число.

Однако я был несправедлив к моим машинисткам. Я исходил из того, что они неспособны замечать свои ошибки, и исправлять их; т.е. исходил из полного отсутствия контроля ошибок. В действительности, они конечно корректируют ошибки. Поэтому мой ряд из миллиардов машинисток не позволил бы первоначальному сообщению выродится так просто, как я изобразил. Механизм копирования ДНК автоматически производит примерно такое же исправление ошибок. Если бы этого не происходило, то было бы невозможно достичь сколь-нибудь близко той громадной точности, которую я описал. В процедуре копирования ДНК предусмотрены различные методы корректировки ошибок. Они тем более необходимы, что буквы ДНК-кода ни в коем случае не незыблемы - как иероглифы, высеченные в граните. Причастные к этим процессам молекулы настолько малы (помните, сколько экземпляров Нового Завета они умещают на булавочной головке?), что подвержены постоянным нападкам обычной тепловой толчеи молекул. В ДНК всё течёт и меняется – происходит кругооборот букв в сообщениях. В каждой клетке человека в день деградирует примерно 5000 символов ДНК-кода, которые немедленно заменяются ремонтными механизмами. Если бы ремонтные службы не работали бы неустанно, то сообщение постепенно распалось бы. Исправление ошибок только что скопированного текста – лишь частный случай текущей ремонтной работы. И именно такая корректура обеспечивает эту замечательную точность ДНК в надёжности хранения информации.

Мы видели, что ДНК молекулы – это центр впечатляющей информационной технологии. Они способны упаковывать огромное количество точной цифровой информации в очень маленькое пространство, и хранить её с удивительно малым количеством ошибок, но тем не менее, некоторые ошибки случаются - за очень долгое время, измеряемое миллионами лет. О чём говорят эти факты? Они говорят о центральной истине про жизнь на Земле, истине, которую я упоминал в открывающем параграфе про семена ивы. Эта истина гласит, что живые организмы существуют ради ДНК, а не для чего-то ещё. Пока это не очевидно, но я надеюсь убедить вас в этом далее. Сообщения, содержащиеся в молекулах ДНК практически вечны – в сравнении с временными масштабами сроков жизни индивидуумов. Сроки жизни ДНК-сообщений (плюс-минус несколько мутаций) измеряются миллионами и сотням миллионов лет; или, другими словами, от 10000 сроков жизни индивидуумов, до триллиона. Каждый индивидуальный организм должен рассматриваться как временное транспортное средство, в котором ДНК-сообщения проводят крошечную долю своих геологических сроков жизни.

Мир полон существующих вещей...! Это бесспорно, но о чём это говорит? Вещи существуют или потому что только что появились, или потому, что их особенности сделали их разрушение в прошлом маловероятным. Скалы появляются нечасто, но они существуют благодаря твёрдости и долговечности. Если бы они не были таковыми, то они были бы не скалами, а песком. Собственно говоря, некоторые из них им и является, почему и существуют пляжи! Это долговечные сущности, которые существуют как и скалы. С другой стороны, росинки существуют не потому что они долговечны, а потому, что они только что появились, и не успели ещё испариться. Видно, что существуют два способа существования: способ росинок, который можно вкратце назвать как "высоковероятность появления, но низкая долговечность"; и способ скал, который можно вкратце назвать как "маловероятность появления, но высокая вероятность длительного существования". Скалы обладают долговечностью, а росинки "появлябельностью" (я пытался придумать менее корявое слово, но не смог).

ДНК берёт лучшее от обеих миров. Сами молекулы ДНК, как физические объекты, похожи на росинки. При правильных условиях они появляются часто, но ни одна из них не существует долго – все они разрушаются за несколько месяцев. Они не долговечны, как скалы. Но информация, которую они несут в последовательности своих кодов, столь же долговечна, как самые твёрдые из скал. У них есть то, что требуется для их существования в течение миллионов лет, и именно поэтому они всё ещё здесь. Принципиальное отличие от росинок состоит в том, что старые росинки не рождают новые. Росинки несомненно похожи одна на другую, но у них нет особенного сходства со своими “родительскими” росинками. В отличие от молекул ДНК, они не формируют наследственных линий, и следовательно - не могут передавать сообщения. Росинки появляются на свет самопроизвольным зарождением, ДНК-сообщения – репликацией.

Такой трюизм, как "мир наполнен вещами, которые обладают свойствами, позволяющими им находиться в этом мире", выглядит банальным, почти глупым, пока мы не попытаемся применить его к особому виду долговечности – долговечности в форме линии множества копий. Долговечность ДНК-сообщений отлична и от долговечности скал, и от различного вида “появлябельностей”, типа росинок. Для молекул ДНК это высказывание про "свойства, позволяющие им находиться в мире", совсем не очевидно, и не тавтологично. "Свойства, позволяющие им находиться в мире", оказывается, включают в себя способность строить механизмы, подобные вам и мне – наиболее сложные вещи в известной нам вселенной. Давайте посмотрим, почему это может быть так.

Принципиально важно то, что вышеуказанные свойства ДНК оказались основными ингредиентами, необходимыми для организации процесса нарастающего отбора. В наших компьютерных моделях третьей главы, мы преднамеренно включали в модель основные компоненты нарастающего отбора. Чтобы нарастающий отбор действительно возник в мире, должны появиться некоторые сущности, свойства которых реализуют эти основные компоненты. Давайте посмотрим, что это за компоненты. При этом мы будем иметь в виду, что эти компоненты, по крайней мере в какой-то зачаточной форме, должны были возникнуть на ранней Земле спонтанно, иначе нарастающий отбор, и следовательно - жизнь, никогда не начнёт своё шествие по планете. Здесь мы говорим не конкретно о ДНК, но об основных ингредиентах, необходимых для возникновения жизни где-нибудь во вселенной.

Пророк Иезеркиль проповедовал в долине костей этим костям, и побудил их соединиться вместе. Затем он проповедовал скелетам, и обрели они жилы и плоть. Но в них всё ещё не было духа. Главный компонент, компонент жизни, отсутствовал. На мёртвой планете есть атомы, молекулы и большие глыбы материи, хаотично толкающиеся и сливающиеся друг с другом в согласии с законам физики. Иногда законы физики заставляют атомы и молекулы соединяться вместе подобно сухим костям Иезеркиля, иногда – заставляют их раскалываться розно. Могут образовываться довольно большие агрегации атомов, но они же могут снова крошиться и разламываться. Но от этого в них не появляется душа. Иезеркиль воззвал к четырём ветрам, чтобы они вселили живой дух в сухие кости. Но какой, в нашем случае, такой чудодейственный ингредиент должен присутствовать на мёртвой планете, подобной ранней Земле, чтобы у неё появился шанс в конечном счёте породить жизнь? Это не дух, не ветер, не какой-то эликсир или микстура. Это вообще не материя, а это свойство, свойство самокопирования. Это свойство - базовый ингредиент нарастающего отбора. Повинуясь обычным законам физики, где-то как-то должны возникнуть самокопирующиеся сущности, которые я буду называть репликаторами. В современной живой материи репликаторами являются почти исключительно молекулы ДНК, но ими может быть что угодно, с чего можно делать копии. Можно подозревать, что первыми репликаторами на изначальной Земле были не молекулы ДНК. Маловероятно, чтобы зрелая молекула ДНК начала существование без помощи других молекул, которые обычно существуют только в живых клетках. Вероятно, первые репликаторы были грубее и проще, чем ДНК.

Есть два других необходимых ингредиента, которые в норме будут автоматически сопровождать первый ингредиент, самокопирование. Во-первых, при самокопировании должны иметь место случайные ошибки; даже система ДНК изредка допускает ошибки, и представляется вероятным, что первые репликаторы на Земле ошибались намного чаще. И во-вторых, репликаторы, по крайней мере - некоторые, должны иметь власть над своим будущим. Последний ингредиент выглядит более зловещим, чем он есть. На деле это означает, что некоторые свойства репликаторов должны влиять на вероятность их дальнейшего копирования. В какой-то примитивной форме, этот ингредиент будет вероятно неизбежным следствием самого факта самокопирования.

Тогда с каждого репликатора будут сделаны его копии. Каждая копия подобна оригиналу, и имеет те же самые свойства. Среди этих свойств, разумеется, присутствует способность создания (иногда с ошибками) большого количества копий самого себя. Так что каждый репликатор - потенциально "прародитель" неопределённо длинной линии репликаторов-потомков, протянувшейся в отдалённое будущее, и потенциально ветвящейся для производства чрезвычайно большого количества репликаторов-потомков. Каждая новая копия должна изготавливаться из сырья, меньших строительных блоков, толкающихся вокруг. Возможно, репликаторы играют роль некоего шаблона или матрицы. Меньшие компоненты вовлекаются в матрицу таким образом, что получается её дубликат. Затем дубликат выходит на свободу, и уже сам способен играть роль такой матрицы. Следовательно, здесь имеет место потенциально расширяющаяся популяция репликаторов. Популяция не может расти неограниченно, потому запасы сырья, меньших элементов, пригодных для вовлечения в матрицу, в конечном счете, ограничены.

Теперь рассмотрим второй ингредиент. Иногда копирование будет неточным – будут происходить ошибки. Вероятность ошибок невозможно полностью исключить при любом копировании, хотя вероятность их можно сделать низкой. Именно за это борются изготовители высококлассных аудиосистем; как мы видели, процесс репликации ДНК впечатляюще хорош в деле снижения количества ошибок. Но современная репликация ДНК – это высокотехнологичный процесс, со сложными методами коррекции ошибок, который совершенствовался в ходе многих поколений нарастающего отбора. Мы видели, что первые репликаторы были вероятно относительно грубыми приспособлениями с не очень высокой точностью копирования.

Теперь вернёмся к нашей популяции репликаторов, и посмотрим, каков будет эффект от неточного копирования. Очевидно, что вместо однородной популяции идентичных репликаторов, будет наблюдаться смешанная популяция. Вероятно, многие из продуктов неточного копирования окажутся лишенными свойства саморепликации, которым обладал их "родитель". Но немногие, сохранив свойство саморепликации, будут при этом отличаться от родителя в каком-то другом отношении. Поэтому в популяции будут присутствовать копии ошибок. Вероятно, слово “ошибка” вызывает у вас уничижительные ассоциации, но в данном случае, оно означает ошибку с точки зрения верности копирования. Поэтому ошибка может привести к усовершенствованию. Осмелюсь полагать, что многие новые изысканные кушанья были созданы вследствие ошибок, допущенных поварами в попытках следования рецептам. Могу утверждать, что новые оригинальные научные идеи иногда были в какой-то мере недоразумениями, или ошибочным прочтением идей других людей. Вернёмся к нашим древним репликаторам. В то время, как большинство ошибочных копий, вероятнее всего привели к снижению эффективности копирования, или к полной потере этой способности, некоторые из них могли бы превосходить в способности к саморепликации материнский репликатор, породивший их.

Что означает "лучше"? В конечном итоге это означает более эффективную саморепликацию, но как это могло бы выглядеть практически? Тут мы подходим к нашему третьему "ингредиенту". Я упомянул его как "власть", и через мгновение вы увидите почему. Когда мы уподобляли репликацию сборке на матрице, то мы видели, что последним шагом этого процесса должен быть выход на свободу новой копии со старой матрицы. Потребное на это время может зависеть от свойства, которое я буду называть "клейкость” старой матрицы. Предположим, что в нашей популяции репликаторов, которые варьируют из-за былых ошибок копирования их "предков", некоторые вариации оказались более клейкими, чем другие. Очень клейкие вариации цепляются за каждую новую копию более часа – и лишь затем отпускает её на свободу, дабы процесс начался снова. Менее клейкие вариации отпускают каждую новую копию через долю секунды с момента её формирования. Какая из этих вариаций будет преобладать в популяции репликаторов? Ответ несомненен. Если это единственное свойство, которым отличаются эти две вариации, то вариация клейких неизбежно будет гораздо менее многочисленной в популяции. Неклейкая производит свои копии в тысячи раз быстрее клейкой. У вариаций с промежуточной клейкостью будет промежуточный темп самораспространения. Будет иметь место "эволюционная тенденция" к снижению клейкости.

Нечто подобное такому элементарному естественному отбору было повторено в пробирке. Существует вирус Q-бета, который паразитирует на бактерии – кишечной палочке Escherichia coli. У Q-бета нет ДНК, но он содержит, а точнее - в значительной степени состоит, из единственной нити родственной ей молекулы РНК. РНК способна к копированию почти так же, как и ДНК.

В нормальной клетке белковые молекулы собираются по спецификациям, записанным в РНК. Они играют роль рабочих чертежей, скопированных с драгоценного главного архива клетки – ДНК. Но возможен и специальный механизм – как и остальные клеточные механизмы, это белковая молекула, которая делает копии РНК с других копий РНК. Такой механизм называется молекулой РНК–репликазы. Для самой бактериальной клетки эти механизмы обычно бесполезны, и она их не строит. Но так как репликаза – всего лишь белковая молекула, подобная любой другой, то универсальные механизмы построения белков бактериальной клеткой можно легко использовать для её постройки - как станки на автомобильном заводе в военное время могут быть быстро перенацелены на создание боеприпасов: всё, что для этого требуется – это передать соответствующие чертежи. Именно это вирус и делает. Рабочая часть вируса – РНК-чертёж. Внешне он неотличим от любого другого РНК-рабочего чертежа, которые плавают в клетке, отойдя от главной ДНК бактерии. Но если вы прочтёте маленькую распечатку вирусной РНК, то вы найдёте там кое-что дьявольское. Эти буквочки разъясняют план создания РНК–репликазы: для создания механизмов, которые производят большее количество копий того же самого РНК-проекта, которые делают ещё большее количество таких механизмов, которые делают ещё и ещё большее количество копий планов, которые делают большее количество...

Так фабрика оказывается захваченной террористами - этими корыстными чертежами. В некотором смысле она объявляла во всеуслышание, что её можно захватить. Если вы снабжаете вашу фабрику механизмами настолько совершенными, что они могут делать всё, что угодно, что им велит любой чертёж, то вряд ли удивительно, что рано или поздно появляется чертёж, который велит этим механизмам делать копии самого себя. Фабрика все более наполняется этими злодейскими механизмами, производящими в большом количестве злодейские чертежи по созданию большего количества механизмов, которые будут делать большее количество самих себя. Наконец, несчастная бактерия взрывается, и выпускает миллионы вирусов, которые будут инфицировать новые бактерии. Это обычный жизненный цикл вирусов в природе.

Я назвал РНК-репликазу и РНК соответственно механизмом и чертежом. Это так в некотором смысле и есть; мы обсудим другие аспекты в другой главе, но они при этом ещё и молекулы, и люди-химики могут очистить их, разлить в бутылки, и хранить на полке. Именно это и делал Золь Шпигельман с коллегами в Америке в 1960-х годах. Они помещали эти две молекулы вместе в раствор, начинались завораживающие вещи. В пробирке, с помощью РНК-репликазы, молекулы РНК действовали как матрицы для синтеза копий себя. Механизмы и чертежи были экстрагированы, и хранились в холодильнике отдельно друг от друга. Затем, как только они получили доступ друг к другу, а также к маленьким молекулам, необходимым в качестве сырья, растворённым в воде, так оба вернулись своим старым злодейским штучкам – даже несмотря на то, что они были в пробирке, а не в живой клетке.

Этот эксперимент – всего лишь короткий шаг к воспроизведению естественного отбора и эволюции в лаборатории; химическая версия компьютерных биоморфов. Моделирование естественного отбора производилось в длинном ряду пробирок, каждая из которых содержала раствор РНК-репликазы, и сырьё – маленькие молекулы, потребные для синтеза РНК. В каждой пробирке имеются “станки” и сырьё, но пока она пребывает в бездействии, не имея чертежа, по которому им нужно работать. Теперь капнем крошечное количество самой РНК в первую пробирку. Аппарат репликазы сразу же включается в работу, и производит большое количество копий только что введённых молекул РНК расплывшихся по пробирке. Затем капля раствора из первой пробирки переносится во вторую. Процесс повторяется во второй пробирке, затем капля из неё переносится в третью, и так далее.

Иногда, из-за случайных ошибок копирования, спонтанно возникает чуть отличная мутантная молекула РНК. Если – неважно за счёт чего конкретно, новая вариация оказывается конкурентоспособнее старой, - возможно вследствие её низкой "клейкости”, она реплицируется быстрее, или как-то иначе более эффективно, то новая вариация очевидно распространится в пробирке, в которой она возникла, превзойдя численностью родительский тип, её породивший. Тогда, капля раствора из этой пробирки, предназначенная для переноса в следующую, будет содержать новую вариацию мутантов, которая даст начало следующей “породе”. Исследовав рибонуклеиновые кислоты в длинном ряду пробирок, мы увидим, что такое есть эволюционные изменения. Конкурентно превосходящие вариации РНК, произведенные в конце нескольких пробирочных "поколений” можно разлить в бутылки, подписать для будущего использования. Одна вариация, названная например V2, копируется намного быстрее нормальной РНК Q-беты, возможно потому, что она меньше. В отличие от РНК Q-беты, ей можно не "беспокоиться" насчёт планов производства репликазы – репликаза уже есть в растворе стараниями экспериментаторов. РНК V2 использовалась в качестве отправной точки для интересного эксперимента Лесли Оргела и его коллег в Калифорнии, в котором они создавали ей "трудную" окружающую среду.

Они добавляли к пробиркам яд – бромид этидия, который ингибирует синтез РНК, обволакивая “станки”. Оргел и коллеги начали с разбавленного раствора яда. Сначала темп синтеза был замедлен ядом, но после примерно девяти “пробирочных поколений” эволюции, отселектировалась новая порода РНК, стойкая к яду. Темп синтеза РНК был теперь сопоставим с таковым для нормальной РНК V2 при отсутствии яда. Тогда Оргел удвоил концентрацию яда. Снова темп репликации РНК понизился, но после следующего десятка поколений, снова вывелась порода РНК, иммунная к даже на более высокой концентрации яда. Тогда концентрация яда была удвоена снова. Так, последовательным удвоением концентрации, они сумели “вывести породу” РНК, которая могла самокопироваться при очень высоких концентрациях бромида этидия, вдесятеро больших той, что ингибировала оригинальную прародительскую РНК V2. Они назвали эту новую, стойкую РНК как V40. Эволюция V40 от изначальной V2 потребовала 100 пробирочных поколений (конечно, фактически поколений РНК-репликации было больше, т.к. они происходили и в пределах одной пробирки).

Оргел также проделывал эксперименты, в которых никакого фермента не добавлялось. Он нашёл, что молекулы РНК могут спонтанно самокопироваться и в этих условиях, хотя и очень медленно. Похоже, им нужна какая-то другая каталитическая сущность, например, цинк. Это важное наблюдение, потому что мы не можем предполагать, что на заре жизни, когда репликаторы только что возникли, в окружающей среде присутствовали ферменты, помогающие им реплицироваться. Впрочем, вероятно присутствовал цинк.

Дополнительный эксперимент был проведён десять лет назад в лаборатории влиятельной немецкой школы Манфреда Ейгена, работающей над изучением происхождения жизни. В этой работе в пробирке присутствовали и репликаза, и строительные блоки, но раствор не засевался молекулами РНК. Однако в пробирке спонтанно развивалась именно такая же большая молекула РНК, и процесс этот многократно происходил в последующих независимых экспериментах! Тщательная проверка показала, что экспериментальный материал никак не мог быть случайно инфицирован молекулами РНК извне. Это очень красноречивый результат, если вы изучаете статистическое неправдоподобие многократного спонтанного возникновения одной и той же большой молекулы. Этот результат статистически намного менее вероятен, чем напечатать наобум “METHINKS IT IS LIKE A WEASEL”. Как и эта фраза в нашей компьютерной модели, конкретная одобренная молекула РНК, была создана постепенной, нарастающей эволюцией.

Вариации полученной неоднократно в этих экспериментах РНК имели тот же самый размер и структуру, как и молекулы полученные Шпигельманом. Но примите во внимание, что Шпигельман развивал РНК, "вырождая" встречающуюся в природе, большую вирусную РНК Q-бета, а РНК группы Эйгена создала себя из почти ничего. Эта конкретная формула хорошо приспособлена к окружающей среде, состоящей из пробирок, содержащих готовую репликазу. И потому-то результат конвергентно сходится в ходе нарастающего отбора из двух очень различных отправных точек. Большие молекулы РНК Q-беты менее приспособлены к среде пробирки, но более – к среде, обеспечиваемой клетками E. coli. Подобные эксперименты помогают нам осознать полностью автоматический и непреднамеренный характер естественного отбора. Механизмы репликации "не знают", почему и зачем они изготавливают молекулы РНК: это действие – лишь побочный продукт их структуры. И сами молекулы РНК не разрабатывают стратегий изготовления своего дубля. Даже если б они могли мыслить, то нет никаких причин полагать, что у некоей мыслящей сущности есть стимулы производить копии самой себя. Если б я даже и знал, как сделать копию самого себя, то я не уверен, что дал бы этому проекту высокий приоритет по отношению ко всем другим вещам, которыми я хотел бы заниматься: зачем мне это надо? Но понятие мотивации неприменимо к молекулам. Просто структура вирусной РНК оказалась такой, что она заставляет клеточные машины производить большие количества копий самой себя. И если любая сущность где-нибудь во вселенной случайно обретёт свойство хорошо создавать большие количества копий самой себя, то очевидно, что всё больше и больше копий этой сущности будут появляться автоматически. И не только это. Так как они автоматически сформируют наследственные линии, и будут иногда делать ошибки копирования, то благодаря мощным процессам нарастающего отбора, более поздние версии будут вероятно "лучше" создавать свои копии, чем ранние. Всё это крайне просто и автоматично. И столь предсказуемо, что почти неизбежно. "Успешная" молекула РНК в пробирке успешна вследствие какого-то прямого, присущего ей своего свойства, как-то аналогичного "клейкости” моего гипотетического примера. Но свойства, подобные "клейкости” довольно скучны. Это элементарные свойства самого репликатора, свойства, которые прямо воздействуют на вероятность их репликации. А что если репликатор оказывает некоторый эффект на кое-что ещё, что воздействует на кое-что ещё, что воздействует на кое-что ещё, что ... в конечном счёте косвенно воздействует на шансы репликатора быть скопированным? Легко видеть, что пока такие длинные цепи причинной обусловленности действительно существуют, фундаментальный трюизм остаётся в силе. Репликаторы, которые, так или иначе, имеют то, что требуется для репликации, стали бы преобладать в мире, независимо от длины и косвенности цепи причинных связей, посредством которых они влияют на свою вероятность самокопирования. И следовательно, мир заполнится звеньями в этой причинной цепи. Мы будем видеть эти связи, и восхищаться ими.

В современных организмах мы видим их постоянно. Это глаза, покровы, кости, пальцы, мозги и инстинкты. Всё это – инструменты репликации ДНК. Они порождены ДНК - в том смысле, что различия в глазах, покровах, костях, инстинктах, и т.д. порождены различиями в ДНК. Они оказывают влияние на успех репликации ДНК породившей их, влияя на выживание и воспроизводство своих тел - которые содержат ту же самую ДНК, и чья судьба поэтому разделяется ими. Следовательно, ДНК оказывает влияние на собственную репликацию посредством свойств тел. Можно сказать, что ДНК имеет власть над своим будущим, а тела, их органы, и поведенческие шаблоны - инструменты реализации этой власти.

Когда мы говорим про власть, мы говорим о последствиях для репликаторов, которые влияют на своё собственное будущее, сколь бы косвенными те последствия ни были. Не имеет значения, сколько звеньев имеется в цепи от причины до эффекта. Если причина - самокопирующаяся сущность, то эффект, будь он чрезвычайно отдалён и косвенен, может быть подвержен естественному отбору. Я обобщу эту идею, приведя в пример конкретную историю бобров. Подробности этой истории гипотетичны, но они конечно не могут быть далеки от правды. Хотя никто не проводил исследований развития нейронных связей в мозгу бобра, но такие исследования проводились для других животных, таких как черви. Я позаимствую выводы, и приложу их к бобрам, потому что для многих людей бобры интереснее и приятнее червей.

Мутантный ген у бобра – это всего лишь изменение в одном символе текста из миллиарда символов; изменение в конкретном гене G. При росте молодого бобра это изменение копируется, вместе со всеми другими символами текста в клетки всего бобра. В большинстве клеток ген G не читается; читаются другие гены, нужные для работы других типов клеток. Однако G читается в некоторых клетках развивающегося мозга. Он читается и транскрибируется в копии РНК. Рабочие копии РНК, дрейфуют по внутренностям клеток, и в конечном счёте некоторые из них сталкиваются с производящими белок механизмами, называемыми рибосомами. Производящие белок механизмы читают рабочие планы РНК, и выпускают новые белковые молекулы по их спецификациям. Эти белковые молекулы сворачиваются в особую трёхмерную форму, определяемую последовательностью их аминокислот, которая, в свою очередь, определяется последовательностью ДНК-кода гена G. Когда G мутирует, то изменение влечёт изменение аминокислотой последовательности, обычно определяемой геном G - и следовательно – форму свёрнутой молекулы белка.

Эти слегка изменённые белковые молекулы ведут массовое производство производящих белок механизмов в развивающихся клетках мозга. Они в свою очередь действуют как ферменты - механизмы, которые производят другие вещества в клетках, уже продукты гена. Продукты гена G доходят до мембраны, окружающей клетку, и вовлекаются в процессы, посредством которых клетка формирует связи с другими клетками. Из-за небольшого сдвига в изначальных ДНК-планах, масштабы производства определённых мембранных составов изменены. Это, в свою очередь, изменяет маршруты, по которым некоторые развивающиеся клетки мозга соединяются друг с другом. Произошёл тонкий сдвиг в схеме соединений особой части мозга бобра, косвенное, далёкое последствие изменения в ДНК-тексте.

Теперь предположим, что эта специфическая часть мозга бобра, из-за её положения в схеме его межсоединений, участвует в строительном поведении бобра – строительстве плотины. Конечно, в строительном поведении бобра участвуют большие участки мозга, но когда мутация в G воздействует на эту специфическую часть схемы межсоединений мозга, то изменение оказывает определённый эффект на это поведение. Этот эффект побуждает бобра выше держать голову в воде, когда он плывёт с бревном в пасти. Выше – имеется в виду в сравнении с бобром с немутировавшим геном. Это немного снижает вероятность того, что грунт, налипший на бревно, смоется в этом плавании. Это увеличивает клейкость бревна, что, в свою очередь означает, что, после встраивания в плотину, бревно будет держаться в ней более надёжно. Тенденция будет относиться ко всем брёвнам, взятым любым бобром, имеющим эту специфическую мутацию. Увеличенная клейкость брёвен – последствие, снова очень косвенное, изменения тексте ДНК.

Увеличенная клейкость брёвен увеличивает прочность плотины, стойкость к разрушению. Это, в свою очередь, увеличивает размер озера, созданного плотиной, что делает хатку в центре озера безопаснее против хищников. Что способствует увеличению численности потомства, успешно выращенного бобром. Вся популяция бобров, обладающих видоизмененным геном, будет в среднем выращивать больше потомства, чем популяция, обладающая не-видоизменённым. Их потомство с заметной вероятностью будет наследовать копии архива этого изменённого гена от своих родителей. Поэтому, по мере смены поколений, эта форма гена в популяции станет более многочисленной. В конечном счёте она станет нормой, и более не будет заслуживать титула "мутант". Бобровая плотина улучшится на ещё одну ступень.

Тот факт, что именно эта история гипотетична, а подробности могут быть ошибочны, не имеет большого значения. Плотины бобра выработались в ходе естественного отбора, и поэтому не могут очень отличаться, кроме в практических деталях, от истории, которую я рассказал. Общий смысл этого взгляда на жизнь объяснён и разработан в моей книге “Расширенный фенотип”, и я не буду повторять аргументы здесь. Заметьте, что в этой гипотетической истории упомянуты не менее чем 11 звеньев в причинной цепи, связывающей измененный ген с улучшенным выживанием. В реальной жизни их может быть даже больше. Каждая из тех связей, будь то эффекты на внутриклеточную химию, далее – эффект на схему межсоединений аксонов в мозге, ещё более отдалённый эффект на поведение, или конечный эффект на размер озера, правильно расценивать как вызванный изменением в ДНК. Имелось бы 111 звеньев – было бы то же самое. Любой эффект от изменения в гене, которые влияют на вероятность его репликации – честная игра для естественного отбора. Это всё крайне просто, восхитительно автоматично и непреднамеренно. Кое-что наподобие этого в природе почти неизбежно, если однажды уже появились фундаментальные ингредиенты нарастающего отбора – репликация, ошибки и власть. Но как это случалось? Как они появлялись на Земле, до того, как там появилась жизнь? В следующей главе мы увидим, как можно ответить на этот трудный вопрос.

Глава 6
Истоки и чудеса

Шанс, везенье, совпадение, чудо... Одна из главных тем этой главы – чудеса, и то, мы что под ними понимаем. Здесь я буду говорить о том, что события, которые мы обычно называем чудесными, не подразумевают под собой сверхъествественых сил; они – часть спектра более или менее “невероятных” естественных событий. Другими словами - чудо, если оно вообще случается – это потрясающе редкая улыбка фортуны. Нельзя резко отграничить естественные события и чудеса.

Бывают некоторые в принципе возможные события, которые слишком невероятны, чтобы их ожидать, но мы не можем знать этого, пока не произведём вычисления. Для этих вычислений нам нужно знать, сколько времени было доступно, или – шире говоря, какие условия должны быть выполнены, чтобы этот случай произошёл. При бесконечном времени, или бесконечных возможностях возможно всё. Огромные величины, по традиции называемые астрономическими, вместе с огромными по длительности временами, характерными для геологических эпох, переворачивают наши повседневные представления о том, что можно считать чудом. Я подойду к этой мысли, используя конкретный пример – другую важную тему этой главы. Речь пойдёт о зарождении жизни на Земле. Для определённости я буду фокусироваться на одной из теорий происхождения жизни, хотя любая другая современная теория сгодилась бы для нашей цели.

В наших объяснениях мы вправе постулировать некоторое, не слишком большое количество везения. Но какое именно? Необъятность геологического времени дает нам право постулировать более невероятные совпадения, чем те, что убедили бы суд, действующий по нормам обычного права, но даже в этом случае есть пределы.

Нарастающий отбор - ключ ко всем нашим современным объяснениям жизни. Он связывает ряд приемлемо вероятных событий (случайные мутации) в единую неслучайную цепь, и конце этой цепи появляется готовое изделие, выглядящее чрезвычайно маловероятным – настолько, что оно бы не могло сразу возникнуть случайно, даже за время, в миллионы раз превосходящее время существования вселенной. Да, нарастающий отбор – это ключ, но он должен был как-то начаться, и для объяснения происхождения его самого нам не избежать обращения к постулату одноразового счастливого случая.

Первый шаг в зарождении жизни шаг был труден, ибо он явственно самопротиворечив. Для работы известных нам процессов репликации нужны сложные машины. В присутствии такого “станка” как репликаза, фрагменты РНК неоднократно и конвергентно эволюционируют в одну и ту же результирующую форму - форму, вероятность возникновения которой представляется ничтожно малой, пока вы не осознаете мощь нарастающего отбора. Но мы должны помочь этому нарастающему отбору начаться. Он не пойдёт, если мы не добавим катализатор - такой, как репликаза из предыдущей главы. И этот катализатор вряд ли возникнет спонтанно; разве что под руководством других молекул РНК. Молекулы ДНК копируются в сложных клеточных механизмах, а напечатанные тексты копируются в копировальных машинах “Ксерокс”, но ни та, ни другая, не демонстрируют способности к самокопированию без механизмов поддержки. Ксерокс способен копировать свои собственные чертежи, но не способен сам по себе появиться на свет. Биоморфы с готовностью самокопируются в окружающей среде, обеспеченной должным образом написанной программой компьютера, но они не могут написать свою собственную программу или построить компьютер, исполняющий её. Концепция слепого часовщика чрезвычайно мощна - при условии, что репликация, а следовательно – нарастающий отбор уже работает. Тут мы стоим перед проблемой: репликация нуждается в сложных машинах, а единственный способ появления сложных машин - в конечном счете, нарастающий отбор, требующий механизма репликации. Современные клеточные машины, аппарат репликации ДНК и синтеза белка, обладают всеми признаками высокоразвитой, специально изготовленной машины. Мы видели, насколько она сногсшибательно точна в деле хранения данных. На своём наноуровне она обладает примерно тем же порядком продуманности и сложности замысла, что и человеческий глаз на макроуровне. Всякий, понимающий строение глаза, соглашается с тем, что такой сложный аппарат как человеческий глаз, вряд ли мог бы появиться посредством одноразового отбора. К сожалению, то же самое представляется верным по отношению к, по крайней мере некоторым, частям аппарата репликации клеточных машин, посредством которых ДНК копирует сама себя, и это относится не только к клеткам развитых существ, таких, как мы с вами, но и амёбам, и даже более примитивным существам – таким, как бактерии и сине-зелёные водоросли.

Да, нарастающий отбор, в отличие от одноразового, может порождать сложность. Но нарастающий отбор не может работать, если нет каких-то минимально функциональных машин репликации - и власти репликатора, а единственные известные нам репликационные машины, выглядят слишком сложным, чтобы появиться посредством чего-либо меньшего, чем многие поколения совокупного отбора! Некоторые люди усматривают в этом фундаментальный изъян всей теории слепого часовщика. Они видят в этом неопровержимое доказательство того, что, должно быть, был какой-то изначальный проектировщик, часовщик, но не слепой, а сверхъествественный и всевидящий. Существует гипотеза, что возможно, Творец не контролирует рутинную последовательность эволюционных событий; возможно, он не творил тигра и ягнёнка; возможно, он не создавал дерево, но он создал изначальные машины репликации и власти репликатора, изначальные ДНК-машины производства белка, благодаря которым стал возможен нарастающий отбор, и следовательно – вся эволюция.

Эти предположения откровенно слабы, и, если разобраться – саморазрушительны. Организованная сложность – такая штука, объяснить которую действительно сложно. Как только мы просто постулируем организованную сложность, хотя бы только организованную сложность машин копирования ДНК и синтеза белка, то далее сравнительно легко принять их как генератор уже более организованной сложности. И этому посвящена большая часть этой книги. Но без сомнений - любой Бог, способный разумно проектировать что-то столь же сложное, как механизм копирования ДНК и синтеза белка, должен быть, по меньшей мере, столь же сложен и организован, как и сам этот механизм. И даже гораздо более сложен и организован, если мы предполагаем его дополнительно способным к таким продвинутым функциям, как выслушивание молитв и прощение грехов. Объяснять происхождение ДНК-машины, привлекая гипотезу Сверхъествественного Проектировщика - это не объяснять решительно ничего, поскольку при этом остаётся без объяснений происхождение Проектировщика. Вам придётся тогда говорить что-то наподобие того, что “Бог существовал всегда”, и если вы позволяете себе такие ленивые объяснения, то вы могли бы точно также говорить, что “ДНК существовала всегда”, или “Жизнь существовала всегда”, и на этом все объяснения закончить.

Чем более мы можем уходить от всевозможных чудес, больших невероятностей, фантастических совпадений, редких счастливых случаев, и чем более дробно мы сможем разбивать крупные случайные события на нарастающий ряд мелких, тем более удовлетворительными (для рациональных умов), будут наши объяснения. Но вопрос этой главы – насколько невероятным и загадочным нужно быть тому единственному счастливому случаю, который нам позволительно постулировать. Какова должна быть величина чистого везения в том единственном случае, по-настоящему удивительной удачи, которая позволит нам избежать трудностей в наших теориях, и при этом говорить, что у нас есть удовлетворительное объяснение происхождения жизни? Чтобы обезьяна спонтанно напечатала “Methinks it is like a weasel”, нужно очень большое везение, которое тем не менее ещё измеримо. Мы вычислили шансы этого события как один из примерно 10 тысяч миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов (10 в 40-й степени). Ни постичь, ни вообразить такую большую величину невозможно; мы полагаем такую степень неправдоподобия синонимичной невозможности. Но хотя мы не можем постичь величину такого неправдоподобия нашим воображением, мы не должны убегать от неё в ужасе. Число 1040, возможно очень велико, но мы можем его записать и использовать в вычислениях. В конце концов, существуют даже большие числа: например, 1046 не просто больше; нужно сложить 1040 с самим собой миллион раз, чтобы получить 1046. А что, если бы мы как-нибудь смогли бы собрать бригаду из 1046 обезьян, и снабдить каждую пишущей машинкой? Почему бы одной из них вдруг торжественно и не напечатать “Methinks it is like a weasel”? А другая почти наверняка напечатала бы “I think therefore I am” (Я мыслю, следовательно – существую). Проблема здесь в том, что мы не сможем набрать так много обезьян. Даже если вся материя во вселенной была бы превращена в плоть обезьян, то всё равно достаточного их количества не получилось бы. Чудо напечания обезьяной “Methinks it is like a weasel”, количественно слишком чудесно, измеряемо слишком велико, чтобы в наших теориях мы допустили фактическое осуществление этого события. Но мы не могли этого знать, пока не сели, и не вычислили его.

Таким образом, существует некая величина везения - не только слишком большая для маленького человеческого воображения, но и слишком большая, чтобы мы могли бы её позволить в наших хитрых вычислениях, касающихся происхождения жизни. Но повторим вопрос: насколько велико должно быть везение, сколько чуда нам позволительно постулировать? Давайте не будем уходить от этого вопроса только из-за вовлечения в него больших чисел. Это совершенно законный вопрос, и мы можем по крайней мере записать то, что нам нужно знать для вычисления ответа.

В этом есть завораживающая мысль. Ответ на наш вопрос (сколько везенья нам можно постулировать), зависит от того, является ли наша планета единственным прибежищем жизни во вселенной, или жизнь во вселенной изобилует везде? Точно мы знаем лишь одно - жизнь однажды возникла, и это случилось здесь, на нашей планете. Но мы и понятия не имеем, существует ли жизнь во вселенной где-нибудь ещё. Совершенно возможно, что не существует. Некоторые люди вычислили, что жизнь должна быть также и где-нибудь ещё. Основания для их вычислений были таковы (я укажу на их ложность ниже): "Вероятно, существует по крайней мере 1020 (то есть 100 миллиардов миллиардов) примерно подходящих планет во вселенной. Мы точно знаем, что жизнь на Земле всё-таки возникла, поэтому её возникновение нельзя полагать невероятным. Следовательно, возникновение жизни, по крайней мере - на некоторых из этих миллиардов миллиардов других планет почти неизбежно.

Изъян этих рассуждений содержится в предположении, что раз уж жизнь возникла здесь, то это событие не может быть жутко невероятным. Заметьте, что этот вывод содержит неявное предположение, что как бы ни шли процессы на Земле, они вероятно могут идти в другом месте вселенной, а здесь напрашивается большой вопрос. Другими словами, такой статистический аргумент – что жизнь должна быть в другом месте вселенной, потому что она есть здесь, является лишь предположением, которое нужно ещё доказать. Я не хочу сказать, что вывод о существовании жизни во всей окружающей вселенной неизбежно ложен. Я предполагаю, что он вероятно правилен. Я просто имею в виду, что такой специфический аргумент – это не аргумент, а предположение. Давайте для полноты дискуссии рассмотрим альтернативное предположение - жизнь возникала за всё время существования вселенной только раз, и это было здесь, на Земле. Против этого предположения возникает соблазн возразить на чисто эмоциональных основаниях: не пахнет ли это средневековьем? Не возрождает ли это дух тех времён, когда церковь предписывала считать нашу Землю центром Вселенной, а звёзды – лишь маленькими булавочными проколами, проделанными в небосводе для нашего развлечения (или, ещё самонадеянно-абсурднее - что звёзды ходят своими путями, чтобы оказать астрологическое влияние на наши жалкие жизни)? Не слишком ли тщеславно полагать, что из всех миллиардов миллиардов планет во вселенной, наш маленький захолустный уголок мира, в нашей захолустной солнечной системе, в нашей захолустной галактике, был избран для жизни? Почему, за какие заслуги, это должна быть наша планета?

К моему искреннему сожалению, хотя я и благодарен истории за уход от недалёкости средневековой церкви, хотя я и презираю современных астрологов, но боюсь, что сарказм про захолустье в предыдущем параграфе неоправдан. Всецело возможно, что наша захолустная планета является буквально единственной, которая когда-либо носила на себе жизнь. Дело в том, что если существовала только одна планета, на которой когда-либо была жизнь, то это только наша планета. На то есть самые серьёзные основания – мы здесь, и обсуждаем этот вопрос! Если происхождение жизни – настолько невероятное событие, что оно случилось только на одной планете во вселенной, то наша планета должна быть именно ею. Поэтому мы не можем использовать факт наличия жизни на Земле, чтобы сделать вывод о достаточной вероятности возникновения жизни на другой планете. Такой аргумент был бы циркулярным. Мы должны располагать какими-то независимыми аргументами насчёт трудности или лёгкости возникновения жизни на планете - прежде, чем мы сможем подойти к ответу на вопрос, на скольких других планетах во вселенной есть жизнь.

Но это не тот вопрос, который мы выясняем. Наш вопрос был о количестве везения, которое мы можем допустить в нашей теории о происхождении жизни на Земле. Я сказал, что ответ зависит от того, возникла ли жизнь во вселенной лишь однажды, или многократно. Начнём с того, что дадим название той вероятности, как бы она ни была низкой, что жизнь возникнет на любой, наугад взятой планете некоторого специфического типа. Назовём это число вероятностью самопроизвольного зарождения или SGP. Именно SGP мы выясняем, когда садимся за учебники химии, или пропускаем разряды через смеси газов вероятной атмосферы в нашей лаборатории, и вычисляем вероятность спонтанного возникновения реплицирующихся молекул в типичной планетарной атмосфере. Предположим, что наша лучшая оценка SGP - некоторое очень-очень маленькое число, скажем, один на миллиард. Очевидно, что при такой малой вероятности, у нас нет даже самой слабой надежды воспроизвести такое фантастическое везение, чудесный случай возникновения жизни в наших лабораторных опытах. Тем не менее, если мы для полноты дискуссии принимаем (поскольку совершенно вправе), что жизнь во вселенной произошла только однажды, то из этого следует, что нам позволительно постулировать очень большой уровень везения в теории, потому что во вселенной так много планет, на которых могла бы произойти жизнь. Если, по оценке некоторых исследователей, во вселенной имеется 100 миллиардов миллиардов более-менее пригодных планет, то это в 100 миллиардов раз больше, чем наинизший из постулированных нами SGP. Чтобы покончить с этим вопросом, примем, что максимальная позволительная нам величина везения, - до того, как мы отклоним некую теорию происхождения жизни, составляет 1/N, где N – количество подходящих планет во вселенной. В слове “подходящих” таится много неясного, но давайте примем верхний предел в 1/100 миллиардов миллиардов как максимальную величину везения, которую мы вправе принимать.

Подумаем, что это означает. Мы идем химику и говорим: достаньте ваши учебники и калькуляторы; заточите карандаши и остроумие; заполните вашу голову формулами, а вашим колбы – метаном, аммиаком, водородом, углекислым газом и всеми другими газами, которых можно ожидать на безжизненной первобытной планете; смешайте их; пропустите электрические разряды сквозь эти моделируемые атмосферы, а разряды вдохновения - сквозь ваш мозг; пустите в ход все хитрые химические методы, и дайте нам лучшую химическую оценку вероятности того, что типичная планета спонтанно породит самокопирующуюся молекулу. Или, иначе выражаясь - как долго нам нужно ждать, пока случайные химические процессы на планете, случайная тепловая толчея атомов и молекул, приведут к самокопирующейся молекуле?

Химики не знают ответа на этот вопрос. Большинство современных химиков скорее всего ответили бы, что по меркам продолжительности человеческой жизни ждать придётся долго, но по меркам космологического времени – возможно, не очень. Ископаемая история Земли свидетельствует, что на это ушло порядка миллиарда лет - одну “эпоху”, если использовать удобное современное определение; это примерно время, прошедшее с момента образования нашей планеты около 4.5 миллиардов лет назад до эры первых ископаемых организмов. Но сущность нашего фактора “количества планет” такова, что даже если бы химик сказал, что нам придётся ждать “чуда” - миллиард миллиардов лет, что гораздо больше времени существования вселенной, то мы тем не менее можем выслушать этот приговор вполне хладнокровно. Вероятно, пригодных планет во вселенной больше, чем миллиард миллиардов. Если каждая из них существует так же долго, как и Земля, то мы имеем для наших игр примерно миллиард миллиардов миллиардов плането-лет. Это чертовски приятно! Чудо переведено в практическую плоскость сумм и произведений.

В этих рассуждениях есть скрытое предположение. Хорошо, шансы есть, но есть частность, о которой я хочу сказать. А хочу я сказать то, что как только жизнь (то есть – репликаторы и нарастающий отбор) возникают вообще, то процесс всегда доходит до точки, где его творения развивают достаточно интеллекта, чтобы размышлять о своём происхождении. Если это не так, то наша оценка позволительного нам количества везения должна быть соответственно уменьшена. Точнее говоря, максимальные шансы против происхождения жизни на некоей планете, которые наши теории позволяют постулировать - это число доступных планет во вселенной, делённое на шансы того, что жизнь, когда-то зародившаяся, разовьёт достаточный интеллект, чтобы размышлять о своём происхождении.

Может показаться немного странным, что “достаточный для размышлений о своём происхождении интеллект” имеет значение для нашей темы. Чтобы понять почему, рассмотрим альтернативное предположение. Предположим, что происхождение жизни - весьма вероятное событие, но последующее развитие интеллекта - чрезвычайно невероятно, только в результате огромной редкости везения. Предположим далее, что возникновение интеллекта настолько невероятно, что оно случилось на только одной планете во вселенной - даже при том, что жизнь зародилась на многих. Следовательно, поскольку мы знаем, что мы достаточно интеллектуальны для обсуждения проблемы, то этой одной планетой должна быть Земля. Теперь предположим, что и происхождение жизни, и происхождение интеллекта (при наличии жизни) являются крайне маловероятными событиями. Тогда, для любой планеты (такой как Земля), вероятность наслаждаться двумя улыбками фортуны – есть произведение двух низких вероятностей, а это намного меньшая вероятность.

Получается, что в нашей теории происхождения жизни, нам позволительно постулировать некую порцию везения. Эта порция имеет, в качестве верхнего предела, количество приемлемых планет во вселенной. Данную порцию везения мы можем тогда “тратить” как лимитированный товар в ходе объяснения нашего существования. Если мы исчерпываем почти всю нашу порцию везения на первом этапе - для объяснения начала жизни на планете, то нам можно постулировать очень мало везения на последующих этапах нашей теории, для, скажем – нарастающей эволюции мозга и интеллекта. Если мы не исчерпываем всю нашу порцию везения на этапе происхождения жизни, то у нас остаётся некоторый запас, который мы можем потратить на наши теории последующего развития, после начала нарастающего отбора. Если мы захотим потратить большую часть нашей порции везения в теории происхождения интеллекта, то нам мало что останется на нашу теорию происхождения жизни: там придётся придумывать теорию, полагающую происхождение жизни почти неизбежным. Если же нам не нужна вся наша порция везения ни для одной из этих двух стадий нашей теории, то мы можем использовать излишек для постулирования жизни в другом месте вселенной.

Лично я полагаю, что при условии должным образом начавшегося нарастающего отбора, нам нужно постулировать только сравнительно малую величину везения для последующего развитии жизни и интеллекта. Нарастающий отбор, раз уж он начался, представляется мне достаточно мощным, чтобы развитие интеллекта было вероятным, даже неизбежным. Это означает, что мы - если хотим, можем потратить практически всю нашу порцию постулированного везения на один рывок - в нашей теории происхождения жизни на планете. Поэтому в нашем распоряжении, если мы хотим его использовать, 1 шанс из 100 миллиардов миллиардов как верхний предел (точнее - 1 из какого-то (как нам кажется, реалистичного) количества пригодных планет), который мы можем потратить в нашей теории происхождения жизни. Это – максимальная величина везения, которую мы можем позволить себе постулировать в нашей теории. Допустим, мы решили выдвинуть гипотезу о том, что жизнь началась, когда спонтанно и случайно появилась ДНК, и её основанные на белках машины репликации. Мы можем позволить себе роскошь такой экстравагантной гипотезы при условии, что шансы против этого совпадения, произошедшего на планете, не превышает 100 миллиардов миллиардов против одного.

Это условие может показаться необременительным. Вероятно, его достаточно для объяснения спонтанного возникновения ДНК или РНК. Но его никак не достаточно для того, чтобы мы позволили себе обойтись без нарастающего отбора в целом. Шанс против сборки хорошо-разработанного существа, летающего, как стриж, или плавающего, как дельфин, или видящего как сокол, в результате единственного подарка судьбы – одноразового отбора – неизмеримо больше количества атомов во вселенной, не говоря уж о количестве планет! Нет, мы определённо нуждаемся в изрядно большей доле нарастающего отбора для нашего объяснения возникновения жизни.

Но хотя в нашей теории происхождения жизни мы вправе потратить максимальную порцию везения, составляющую, возможно один шанс против 100 миллиардов миллиардов, я догадываюсь, что нам потребуется лишь её малая доля. Происхождение жизни на планете может быть очень невероятным по нашим бытовым меркам, или по меркам химической лаборатории, но тем не менее – быть достаточно вероятным, чтобы случиться – и не однажды, а много раз, во всей вселенной. Мы можем рассматривать статистический аргумент, опирающийся на количество планет, как последнюю надежду. В конце этой главы я сделаю парадоксальный вывод о том, что искомая теория может выглядеть невероятной, даже чудесной – по нашему субъективному суждению (по причине особенностей выработки субъективных суждений). Однако нам по-прежнему есть смысл начинать наши поиски теории происхождения жизни с наименьшей величины невероятности. Если теория самопроизвольного возникновения ДНК и машин её копирования полагает это событие настолько невероятным, что обязывает нас полагать жизнь очень редкой во вселенной, может быть даже уникальной на Земле, то нашей первой реакцией должна быть попытка найти другую теорию, где это событие рассматривается как более вероятное. Итак, можем ли мы выдвинуть какие-то предположения насчёт сравнительно вероятных путей начала работы нарастающего отбора?

Слово “предположение” имеет уничижительный оттенок, но здесь он весьма неуместен. Мы не можем надеяться на что-то большее, чем предположения, когда события, о которых мы говорим, имели место четыре миллиарда лет назад, и кроме того, происходили в мире, который скорее всего радикально отличался от мира, который мы знаем сегодня. Например, в той атмосфере почти наверняка не было свободного кислорода. Хотя химические процессы в мире, возможно изменилась, но не изменились законы химии (именно потому они и называются законами). Современные химики знают эти законы достаточно хорошо, чтобы делать некоторые обоснованные предположения - предположения, которые должны пройти строгие тесты на правдоподобие, построенные в соответствии с этими законами. Нельзя рассуждать вольно и безответственно, позволяя вашему воображению необузданно течь в манере таких неприемлемых научно-фантастических конструкций, как “гиперпереходы”, “искривления времени”, и “вечные двигатели”. Из всех возможных предположений о происхождения жизни, наиболее сильно выходящие за границы законов химии могут быть исключены, даже если мы полностью используем наш пораженческий статистический аргумент насчёт количества планет. Поэтому осмотрительные предположения - конструктивное упражнение. Но вы должны быть химиком, чтобы заниматься этим.

Я – биолог, а не химик, поэтому мне остаётся доверять химикам насчёт правильности их вычислений. У разных химиков есть разные любимые теории; в теориях нехватки нет. Я мог бы попробовать выложить все эти теории на ваш беспристрастный суд - и это было бы правильно в студенческом учебнике. Но эта книга - не студенческий учебник. Основная идея метафоры Слепого Часовщика состоит в том, что нам не нужно постулировать Проектировщика, чтобы понять происхождение жизни, или чего-то ещё во вселенной. Здесь мы заинтересованы в поиске решения, которое бы разрешало стоящую перед нами проблему. Я думаю, что её лучше всего объяснить, не рассматривая много конкретных теорий, а рассмотрев одну - пример решения основной проблемы – возникновения нарастающего отбора.

Какую тогда теорию выбирать в качестве репрезентативного примера? Большинство учебников отдают набольшее предпочтение семейству теорий, основанных на концепции органического "первобытного бульона". Представляется вероятным, что атмосфера Земли перед возникновением жизни была подобно таковой у других безжизненных планет. Не было никакого кислорода, было много водорода, воды, углекислого газа, очень вероятно – некоторое количество аммиака, метана и других простых органических газов. Химики знают, что в подобных бескислородных составах может спонтанно проходить синтез органических соединений. Они реконструировали в колбах условия на ранней Земле, затем пропустили сквозь эти газы электрические разряды, имитирующие молнии, и ультрафиолетовое излучение, которое в ту эпоху, когда Земля ещё не имела озонового слоя, защищавшего её от излучения Солнца, было намного сильнее, чем сейчас. Эти эксперименты дали захватывающие результаты. В этих колбах самопроизвольно синтезировались органические молекулы, и некоторые из них были тех же самых типов, которые обычно обнаруживаются лишь в живых существах. Ни ДНК ни РНК не появились, но появились крупные строительные блоки для этих больших молекул, называемых пуринами и пиримидинами. Также появились блоки для построения белков – аминокислоты. Отсутствующее звено в теориях этого класса - происхождение репликатора. Строительные блоки не соединялись вместе, чтобы сформировать самокопирующуюся цепочку, подобную РНК. Но может быть, когда-нибудь это всё же произойдёт.

Так или иначе, но для моей иллюстрации возможного решения нашей проблемы, я выбрал не теорию органического первобытного бульона. Я выбирал её в моей первой книге, “Эгоистичном гене”, а здесь я подумал, что можно прозондировать почву для несколько менее фешенебельной теории (хотя она недавно стала подтверждаться), которая, как мне кажется, имеет по крайней мере шанс быть правильной. Она симпатично смела, и демонстрирует свойства, которыми должна обладать всякая удовлетворительная теория происхождения жизни. Это “неорганическая минеральная теория” химика из Глазго Грэма Кэрнс-Смита, которая впервые была предложена 20 лет назад и за прошедшее время развита и углублена в трёх книгах, последняя из которых, “Семь улик происхождения жизни”, рассматривает происхождение жизни как тайну, достойную расследования Шерлока Холмса.

По мнению Кэрнса-Смита, машины синтеза белка по ДНК появились относительно недавно, возможно три миллиарда лет назад. До этого имели место многие поколения нарастающего отбора, основанного на некоторых, весьма иных реплицирующихся сущностях. Но однажды среди них появилась ДНК, и доказала, что она настолько более эффективный репликатор, и настолько мощнее влияет на вероятность собственной репликации, что изначальная, породившая ДНК система репликации была отброшена и забыта. Согласно этой точке зрения, современные ДНК-машины являются более поздними, более современными захватчиками роли фундаментального репликатора, принявшими эту роль от раннего, и более примитивного репликатора; возможно даже, что имел место целый ряд таких захватов, но изначальный процесс репликации, был, надо полагать, был достаточно прост, чтобы возникнуть посредством того, что я обозначил “одношаговым отбором”.

Химики подразделяют предмет химии на два главных течения: органическую и неорганическую химию. Органическая химия - химия одного конкретного элемента - углерода. Неорганическая химия – химия всего остального ( Ричард тут чуть погорячился, но не будем мелочно придираться – А.П.). Из-за своей важности, углерод заслуживает своей личной ветви химии – частично потому, потому что вся химия жизни – химия углерода, а частично потому, что особые свойства углерода, делающие его подходящим для построения жизни, делают его подходящим и для многих промышленных применений, таких, как производство пластмасс. Отличительная особенность атомов углерода, делающая его настолько подходящими и для жизни, и для промышленного синтеза, состоит в том, что они способны соединятся вместе, формируя безграничный репертуар разнообразных видов очень больших молекул. Другой элемент, который обладает некоторыми из вышеперечисленных свойств, это кремний. Хотя химия современной Земной жизни – это целиком химия углерода, это не обязательно верно для всей вселенной, и это, возможно, не всегда было верно на нашей Земле. Кэрнс-Смит полагает, что первоначальная жизнь на нашей планете была основана на самокопирующихся неорганических кристаллах типа силикатов. Если это так, то органические репликаторы, и в конечном счете - ДНК, позже приняли или захватили эту роль.

Он приводит некоторые аргументы в пользу общего правдоподобия идеи “вступления в должность”. Например, арка из камней - устойчивая структура, способная стоять много лет – даже если нет скрепляющего её цемента. Построение сложной структуры путём эволюции подобно попытке построить арку без цемента, если вам позволено оперировать только одним камнем за раз. На первый поверхностный взгляд это невыполнимо. Арка станет устойчивой только тогда, когда последний камень установлен на место, но промежуточные стадии неустойчивы. Однако довольно легко построить арку, если вам позволительно не только добавлять камни, но и изымать их. Построив вначале твёрдую кучу камней, можно затем построить арку, опирающуюся на вершину этой твёрдой основы. Затем, когда все камни арки на своих местах, включая жизненно важный краеугольный камень сверху, осторожно удалим поддерживающие камни, и, при наличии капельки везения, арка останется стоять. Стоунхендж непостижим, пока мы не поймём, что строители использовали какие-то подмости, или возможно земляные скаты, которых там больше нет. Мы можем видеть только конечный продукт, и должны заключить былое наличие исчезнувших подмостков. То же самое можно сказать про систему ДНК – белок; это как два столба устойчивой и изящной арки, которая существует только потому, что все её части существуют одновременно. Трудно представить себе возникновение её каким-либо постепенным процессом, кроме как посредством древних подмостков, которые ныне полностью исчезли. Надо полагать, что эти подмостки были сами построены более ранней формой нарастающего отбора, природу которого мы можем только предполагать. Но он непременно был основан на реплицирующихся сущностях, обладающих властью над своим будущим.

Кэрнс-Смит предполагает, что изначальными репликаторами были кристаллы неорганических материалов, типа тех, что встречаются в глинах и грязях. Кристалл – это лишь большое упорядоченное множество атомов или молекул твёрдого тела. Благодаря своим свойствам, которые мы можем метафорически полагать их “формой”, атомы и маленькие молекулы все вместе склонны сами собой упаковываться в фиксированной и упорядоченной манере. Как будто они “хотят” соединиться друг с другом определённым образом, но эта иллюзия – только побочное следствие их свойств. “Предпочитаемый” ими способ самосборки формирует весь кристалл. Это также означает, что даже в большом кристалле (типа алмаза), любая часть кристалла точно повторяет другую его часть, кроме мест, где имеются дефекты кристаллической решётки. Если бы мы могли уменьшится до атомных масштабов, то мы бы видели почти бесконечные ряды атомов, простирающихся к горизонту по прямым линиям – галереи геометрического орнамента.

Раз уж мы интересуемся репликацией, то прежде всего хотим знать, могут ли кристаллы копировать свою структуру? Кристаллы состоят из несметного количества слоёв атомов (или их эквивалентов), и каждый слой построен на низлежащем слое. Атомы (или ионы; различие для нас не имеет значения) свободно плавают в окружающем растворе, но случайно столкнувшись с кристаллом, по своей природе склонны вставать в определённую позицию на его поверхности. Раствор поваренной соли содержит ионы натрия и хлора, расположенные в нём более или менее хаотично. Кристалл поваренной соли – это упакованный упорядоченный массив ионов натрия и хлора, чередующихся друг с другом под прямыми углами. Когда плавающие в воде ионы случайно наталкиваются на твёрдую поверхность кристалла, они склонны прикрепляться к нему. И они прикрепляются только в правильные места, такие, что новый слой добавляется к кристаллу точно так же, как и низлежащий слой. Итак, как только кристалл начинает расти, то каждый его слой в точности повторяет такой же слой ниже.

Иногда кристаллы начинают формироваться в растворе спонтанно, иногда – им требуется “затравка” - либо частицы пыли, либо маленькие кристаллики, вброшенные в раствор извне. Кэрнс-Смит приглашает нас проделать следующий эксперимент: растворите большое количество гипосульфита (используемого в фотографии в качестве фиксажа) в очень горячей воде. Затем осторожно остудите раствор, оберегая его от попадания пыли. Раствор теперь “перенасыщен”, готов, и ждёт образования кристаллов, но без затравочных кристаллов процесс не начинается. Цитирую Кэрнс-Смита по “Семь улик происхождения жизни”:

Некоторые химические вещества способны кристаллизоваться в нескольких альтернативных манерах. Например, и графит, и алмаз являются кристаллами чистого углерода. Их атомы идентичны. Эти два вещества отличаются друг от друга только геометрической структурой, в которую эти атомы упакованы. В алмазе атомы углерода упакованы в структуру тетраэдра, которая чрезвычайно устойчива. Вот потому-то алмаз настолько твёрд. В графите атомы углерода организованы в плоские шестиугольники, наслоенные друг на друга. Связь между слоями слаба, и поэтому они скользят друг по другу – именно поэтому графит ощущается скользким и используется как смазка. К сожалению вам не удастся выкристаллизовать алмазы из раствора с помощью затравки - как это получается с гипосульфитом. Если б вы это могли, то вы были бы богачом; впрочем, нет – ведь любой дурак мог бы проделать то же самое.

Теперь предположим, что у нас есть перенасыщенный раствор некоего вещества, которое бы, как гипосульфит – стремилось бы выкристаллизоваться из раствора, и как углерод - было бы способно кристаллизоваться в одном из двух стилей. Первый стиль мог бы быть как-то подобен графиту - с атомами, упорядоченными послойно, порождающими небольшие плоские кристаллы; другой же стиль порождает толстые, алмазоподобные кристаллы. Пусть мы одновременно поместим в наш перенасыщенный раствор две крошечные затравки – плоский и толстый кристалл. Мы можем характеризовать происходящие события так же, как это сделано в описании эксперимента Кэрнс-Смита с гипосульфитом. Вы с изумлением наблюдаете то, что происходит. Эти два кристалла растут на глазах: они время от времени раскалываются, и их обломки тоже растут. Плоские затравки порождают популяцию плоских кристаллов; толстые – толстых. Если один тип кристаллов склонен расти и раскалываться быстрее другого, то будет иметь место простейший естественный отбор. Но для порождения эволюционных изменений на сцене действия недостаёт жизненно важного компонента. Этот компонент – наследственные вариации, или что-то им эквивалентное. Вместо только двух типов кристаллов, должен наличествовать целый диапазон более мелких вариантов, формирующих наследственные линии подобной формы, которые иногда “мутируют”, продуцируя новые формы. Имеют ли настоящие кристаллы что-нибудь соответствующее наследственной мутации?

Глина, ил и камни состоят из крошечных кристаллов. Они обильны на Земле, и вероятно существовали всегда. Если вы посмотрите на поверхность некоторых видов глины, и других полезных ископаемых в растровый электронный микроскоп, то вы увидите удивительный и красивый мир. Кристаллы растут как ряды цветов или кактусов, сады неорганических лепестков роз, крошечные спирали – подобные поперечным срезам сочных кактусов, ощетинившиеся органные трубы, сложные угловые формы, сложенные как в миниатюрном кристаллическом оригами, свёрнутые наросты, подобные мечущимся червям или выжатой зубной пасте. Упорядоченность форм станет даже поразительнее на большем увеличении. На тех уровнях, где уже заметно фактическое положение атомов, можно увидеть, что вся поверхность кристалла, с регулярностью ткацкой машины “разрисована ёлочкой", как твидовая ткань. Но в этом рисунке присутствует жизненно-важный элемент – дефекты. Посреди упорядоченного рисунка "ёлочкой" может быть заплата, идентичная остальному рисунку, но повёрнутая вокруг оси под каким-то углом так, чтобы узор пошёл другом направлении. Или узор может идти в том же самом направлении, но каждый ряд “соскальзывает” на полряда в сторону. Почти все естественные кристаллы имеют дефекты. И как только дефект появился, он скорее всего будет скопирован, так как последующие слои кристалла строятся по образцу данного. Дефекты на поверхности кристалла могут случаться где угодно. Если вы любите размышлять о ёмкости для хранения информации (что люблю делать я), то вы могли бы представить себе огромное множество различного вида дефектов, которые можно создавать на поверхности кристалла. Вычисления насчёт упаковки Нового Завета в ДНК единственной бактерии могут быть столь же выразительно проделаны и в отношении почти любого кристалла. Чем ДНК превосходит естественные кристаллы – так это наличием средств чтения записанной на ней информации. Абстрагируясь от проблемы считывания, вы можете легко изобрести произвольный код, использующий дефекты атомной структуры кристалла, и обозначающий двоичные числа. Тогда вы бы смогли упаковать несколько Новых Заветов в минеральный кристалл размером с булавочную головку. В сущности, именно так музыкальная информация записывается на поверхность лазерного (компакт-) диска, хотя и в большем масштабе. Музыкальные ноты преобразованы компьютером в двоичные числа. С помощью лазера на гладкой и ровной поверхности диска выгравировывается набор крошечных дефектов. Каждая такая выгравированная маленькая дырочка обозначает двоичную 1 (или 0 – это непринципиально). Когда диск проигрывается, то другой лазерный луч “читает” набор дефектов, и специализированный компьютер проигрывателя конвертирует двоичные числа снова в звуковые колебания, которые усиливаются, и их можно слышать.

Хотя сегодня лазерные диски используются главным образом для хранения музыки, вы могли бы упаковывать на один из них всю Энциклопедию Британика, и читать её, используя ту же самую лазерную технику. Кристаллические дефекты на атомном уровне гораздо мельче ямок, выгравированных на поверхности лазерного диска, поэтому на кристалл можно в принципе упаковать больше информации на ту же площадь. Молекулы ДНК, чья информационная ёмкость уже произвела на нас впечатление, сами по себе в чём-то подобны кристаллам. Хотя кристаллы глины могли бы теоретически хранить те же самые потрясающие объёмы информации, что и ДНК или лазерные диски, но никто предполагает, что они когда-либо использовались для этого. Предполагаемая роль глины и других минеральных кристаллов состоит в их активности как изначальных “низкотехнологичных” репликаторов, тех самых, которые в конечном счёте были заменены высокотехнологичными ДНК. Они спонтанно формируются в водах нашей планеты без сложных “машин” в которых нуждается ДНК; они спонтанно формируют дефекты, некоторые из которых могут копироваться в последующих слоях кристалла. Если фрагменты такого “дефектного” кристалла позже отломились, мы могли бы представить их в роли “семян” для новых кристаллов, каждый из которых “унаследовал" бы набор “родительских” дефектов.

Таким образом, мы построили умозрительную картину жизни минеральных кристаллов на изначальной Земле, показав некоторые из их свойств – репликации, размножения, наследственности и мутаций, которые необходимы для начала некоей формы нарастающего отбора. Однако всё ещё отсутствует компонент “власти”: особенности репликаторов должны так или иначе влиять на вероятность их собственного копирования. Когда мы говорили про репликаторы абстрактно, мы видели, что их “власть” могла быть следствием некоего прямо присущего им свойства, такого, как “клейкость”. На том элементарном уровне, гордое слово “власть” представляется вряд ли оправданным. Я применяю его только из-за того, что оно может стать оправданным на более поздних стадиях эволюции: например, власть ядовитых змеиных зубов над размножением (посредством косвенного влияния на выживание змеи) ДНК, кодирующей зубы. Мы можем предполагать, что безотносительно к тому, были ли изначальные низкотехнологические репликаторы минеральными кристаллами, или они были органическими прямыми предшественниками самой ДНК, осуществляемая ими “власть”, была прямой и элементарной, подобной клейкости. Продвинутые рычаги власти, такие, как ядовитый зуб змеи, или цветок орхидеи, появились гораздо позже.

Что понятие “власти” могло бы означать в случае глины? Какие побочные свойства глины могли бы повлиять на вероятность распространения именно этой вариации глины в окружающей местности? Глина состоит из химических строительных блоков, таких, как кремневая кислота, и ионов металлов, которые растворены в реках, и были ранее “вымыты” этими потоками из камней, находящихся выше по течению. В соответствующих условиях они кристаллизуются из раствора, и снова выпадают в осадок, формируя глины. (“Поток” в этом случае, будет вероятнее всего означать просачивающиеся подземные воды, а не мчащуюся открытую реку. Но я буду для простоты использовать более общее слово “поток”.) Будут или нет расти конкретные разновидности кристаллов глины, зависит, помимо прочего, от скорости и структуры течения потока. Но и отложения глины также могут влиять на течение потока. Они делают это непреднамеренно, изменяя уровень, форму и структуру подстилающей поверхности, по которой течёт вода. Рассмотрим вариант глины, у которой оказалось свойство так изменять структуры почвы, что поток ускорится. Следствием этого будет то, что рассматриваемая глина будет снова смыта. Этот вид глины, по определению, не очень “успешен”. Другой неуспешной глиной была бы такая, которая изменила бы поток таким образом, что был бы одобрен конкурирующий вариант глины.

Разумеется, мы не предлагаем, что глины “хотят” продолжить существование. Мы всегда обсуждаем только побочные последствия, события, следующие из свойств репликатора, которыми он случайно обладает. Рассмотрим другой вариант глины. Этот вариант замедляет поток таким образом, что последующее осаждение именно этого вида глины будет увеличено. Очевидно, что этот второй вариант будет постепенно становиться широко распространённым, потому что он случайно управляет потоками в свою “пользу”. Это будет “успешный” вариант глины. Но пока мы имеем дело только с одноразовым отбором. Может ли здесь начаться какая-то форма нарастающего отбора?

Для дальнейших рассуждений предположим, что некий вариант глины повышает шансы на своё отложение, запруживая поток. Это - побочное следствие структуры определённого кристаллического дефекта глины. Любой поток, в котором присутствует этот вид глины, будет иметь вид набора больших, застойных и мелких водоёмов (выше от плотины), а главный поток воды будет отклонён на новый курс. В этих застойных водоёмах будет оседать ещё большее количество той же самой глины. Последовательность таких мелких водоемов распространится по длине всякого потока, который окажется “инфицированным” “семенными” кристаллами этого вида глины. Тогда, из-за отклонения главного потока, мелкие водоёмы в сухой сезон будут высыхать. Глина высыхает и трескается на солнце, и верхние слои её будут сдуты как пыль. Каждая частица пыли унаследует характерную структуру родительской глины, делавшей запруду - структуру, которая придала ей свойство запруживать поток. По аналогии с генетической информацией, идущей дождём по каналу от моей ивы, мы могли бы говорить, что пыль несёт “инструкции” о том, как запруживать потоки, и в конечном итоге производить большее количество пыли. Пыль раздувается ветром далеко и широко, и есть большие шансы на то, что некоторые частицы её упадут в другой поток, доселе не “инфицированным” семенами этого делающего запруды вида глины. После инфицирования “правильным” видом пыли, новый поток начинает растить кристаллы запружающей глины, которая оседает, запруживает, высыхает, и цикл эрозии начинается снова.

Называть этот цикл “жизнью” было бы очень спорно, однако это такой цикл, который объединяет с настоящими жизненными циклами способность начать нарастающий отбор. Поскольку потоки инфицируются “семенной” пылью, унесённой из других потоков, мы можем выстраивать потоки в порядке наследования и происхождения. Глина, которая запрудила поток B, прилетела туда в форме кристаллов пыли, унесённых из потока A. В конечном итоге, водоёмы потока B высохнут и выработают пыль, которая инфицирует потоки F и P. Исходя из прародительской запруживающей глины, мы можем выстраивать потоки в “генеалогические деревья”. У каждого инфицированного потока есть “родительский” поток, и может быть более чем один “дочерний”. Каждый поток аналогичен телу, чьё “развитие” происходит под влиянием “генов” семенной пыли; телу, которое в конечном счёте породит новые семена пыли. Каждое “поколение” в цикле начинается тогда, когда семенные кристаллы оторвутся от родительского потока в форме пыли. Кристаллическая структура каждой частицы пыли скопирована с глины родительского потока. Она переходит к кристаллической структуре дочернего потока, где растёт, размножается и наконец, рассылает свои “семена” снова.

Унаследованная кристаллическая структура сохраняется у всех потомков, если не происходит случайной ошибки при росте кристаллов, случайное изменение в шаблоне упаковки атомов. Последующие слои этого кристалла копируют этот дефект, и если кристалл раскалывается на два, то рождается субпопуляция изменённых кристаллов. Теперь, если изменение сделает этот кристалл менее или более эффективным в цикле запруживание/высыхание/выветривание, то это изменение повлияет на количество копий, которые он будет иметь в следующих “поколениях”. Изменённые кристаллы могли бы, например, с большей вероятностью раскалываться (“размножение”). Глина, сформированная из изменённых кристаллов, могла бы быть более эффективной в запруживании – не важно, как именно. Она могла бы более охотно трескаться при данной силе солнечного облучения. Она могла бы легче рассыпаться в пыль. Частицы пыли могли бы легче раздуваться ветром - как пух на семени ивы. Некоторые типы кристаллов могли бы стимулировать сокращение “цикла жизни”, и следовательно - ускорение их “эволюции”. Существует много способов прогрессивно улучшить следующее “поколение”. Другими словами – есть много возможностей для начала элементарного нарастающего отбора.

Этот маленький полёт фантазии, украшающий самого Кэрнс-Смита, касается только одного из нескольких видов “жизни” минералов, который мог направить нарастающий отбор по его главной дороге. Но есть и другие. Другие вариации кристаллов могли бы выходить в новые потоки, не разрушаясь в “семенную” пыль а, рассекая свои потоки в большое количество маленьких ручейков, захватывающих большую площадь, в конечном счёте соединяли и инфицировали новые речные системы. Некоторые вариации могли бы строить водопады, которые быстрее разрушают камни, и следовательно - ускоряют растворение сырья, необходимое для образования новых глин ниже по течению. Некоторые вариации кристаллов могли бы приносить себе пользу, затрудняя условия для “конкурентных” вариаций, конкурирующих за сырьё. Некоторые вариации могли бы стать “хищниками”, разрушая конкурирующие вариации и используя их материал, как сырьё. Ещё раз обращаю внимание, что здесь нет никаких предположений насчёт “преднамеренной” разработки, будь то в кристаллах, или в современной жизни, основанной на ДНК. Просто мир автоматически склонен заполнятся теми вариациями глины (или ДНК) которые случайно обладают свойствами, способствующими сохранению и распространению самих себя.

Теперь перейдём к следующей стадии нашего обсуждения. Некоторые наследственные линии кристаллов могли бы случайно катализовать синтез новых веществ, помогающих им в переходе к следующим “поколениям”. Эти второстепенные вещества не имели бы собственного предка (или имели бы, но не сразу), и наследственной линии, а изготовлялись бы заново каждым поколением первичных репликаторов. Они могли выглядеть как инструменты реплицирующихся линий кристаллов, зачатки примитивных “фенотипов”. Кэрнс-Смит полагает, что органические молекулы выделялись среди нереплицирующих “инструментов” их неорганических кристаллических репликаторов. Органические молекулы часто оказывают эффекты на поток жидкостей, на раздробление или рост неорганических частиц – почему они и используются в промышленном неорганическом химическом производстве. А это как раз эффекты, которые, вкратце могли бы повлиять на “успех” линии реплицирующихся кристаллов. Например, разновидность глины с красивым названием “монтмориллонит” склонна раздробляться в присутствии небольших количеств органической молекулы с менее красивым названием карбоксиметилцеллюлоза. Меньшие количества карбоксиметилцеллюлозы, напротив, оказывают прямо противоположный эффект, помогая слеплять частицы монтмориллонита вместе. Другие органические молекулы, танины, используются в нефтедобывающей промышленности для облегчения бурения грунта. И если бурильщики могут использовать органические молекулы для влияния на поток и лёгкость бурения, то почему эти свойства не мог использовать нарастающий отбор - для самореплицирования минералов?

А здесь теория Кэрнс-Смита получает своего рода бесплатный бонус дополнительного правдоподобия. Так получилось, что другие химики, поддерживая более ортодоксальную теорию органического “первобытного бульона”, давно воспринимали эти глинистые минералы как своих помощников. Процитирую одного из них (Д. М. Андерсона): “Широко распространено мнение, что некоторые, возможно – многие абиотические химические реакции и процессы, приведшие возникновению на Земле реплицирующихся микроорганизмов, происходили в истории Земли очень рано – на поверхности глинистых минералов и других неорганических подложек”. Далее этот автор приводит список пяти “функций” глинистых минералов способствующих происхождению органической жизни; например - “концентрация химических реагентов посредством адсорбции”. Нам не нужно приводить здесь все пять, или даже понимать их. Для нас важно, что каждая из этих пяти “функций” глинистых минералов может быть полезна и как-то иначе, и показывают тесные ассоциации, возможно существующие между органическим химическим синтезом и поверхностями глины. В этом-то и состоит поддержка теории, что глинистые репликаторы синтезировали органические молекулы и использовали их для своих целей.

Кэрнс-Смит далее подробно описывает (я не могу приводить здесь этих подробностей), что его репликаторы - кристаллы глины, могли очень рано использовать белки, сахара, и главное - нуклеиновые кислоты, подобные РНК для своих целей. Он полагает, что РНК сначала использовалась для чисто структурных целей - как танины используются бурильщиками, или как мы используем мыло и моющие средства. РНК-подобные молекулы, благодаря отрицательному заряду своих оснований, имели бы склонность обволакивать частиц глины. Детали этого увели бы нас в царство химии, что вне наших интересов. Для нас же важно, что РНК, или что-то подобное, существовала в нашем мире задолго до того, как она стала самореплицироваться. Когда же наконец её саморепликация началась, то она стала устройством, развитым кристаллическим минеральным “геном” с целью улучшения эффективности производства РНК (или подобной молекулы). Но, как только появилась новая самокопирующаяся молекула, так сразу смог начаться новый вид нарастающего отбора. Оказалось, что эти новые репликаторы - изначально побочные, были намного эффективнее прародительских кристаллов, и заняли их место. Они эволюционировали далее, и в конечном счете довели до совершенства тот код ДНК, который мы знаем сегодня. Изначальные минеральные репликаторы были отброшены, подобно изношенным строительным лесам, и далее вся современная жизнь эволюционировала от относительно недавнего общего предка, с единой и однородной генетической системой, и в значительной степени однородной биохимией.

В своей книге “Эгоистичный ген” я предполагал, что мы сейчас возможно стоим на пороге нового генетического переворота. ДНК-репликаторы построили “машины выживания” самих себя - тела живых организмов, включая и нас с вами. Как часть оборудования этих машин, развился бортовой компьютер – мозг. Мозг развил способность к коммуникации с другими мозгами - посредством языка и культурных традиций. Но новая среда культурной традиции открывает новые возможности возникновения самокопирующихся объектов. Новые репликаторы – это не ДНК, и не кристаллы глины. Это – наборы информации, которая может процветать только в мозге или искусственно созданных продуктах мозга - книгах, компьютерах, и так далее. Но поскольку мозги, книги и компьютеры уже существуют, то эти новые репликаторы (которые я назвал мемами - чтобы отличить их от генов), могут размножаться - от одного мозга к другому, от мозга к книге, от книги снова до мозга, от мозга на компьютер, с компьютера на компьютер. В ходе такого размножения они могут мутировать. И возможно, “мутантные” мемы могут проявлять различные виды влияния, которое я здесь называю “властью репликатора”. Напомню, что это понятие означает любое влияние на вероятность собственного размножения. Эволюция новых репликаторов – эволюция мемов – находится в зачаточном состоянии. Она проявляется в явлениях, которые мы называем культурной эволюцией. Культурная эволюция протекает на много порядков величины быстрее чем эволюция, основанная на ДНК, что наводит на ещё большие размышления над идей “переворота”. И если новый переворот репликаторов начинается, то вполне мыслимо, что ему удастся оставить своего прародителя - ДНК (и её бабушку - глину, если Кэрнс-Смит был прав) далеко позади. И если это так, то компьютеры будут, без сомнения, в авангарде.

Кто знает, не будут ли когда-нибудь в отдалённом будущем интеллектуальные компьютеры будут размышлять о своём забытом происхождении? Один из них, возможно, догадается до еретической истины, что они произошли от далёкой, древней формы жизни, базировавшейся на органической химии соединений углерода, а не на основе кремниевых элементов, реализующих электронные принципы строения их тел? Напишет ли робот Кэрнс-Смит книгу с названием “Электронный переворот”? Откроет ли он заново какой-то электронный эквивалент метафоры об арке, и поймёт ли, что компьютеры не могли спонтанно начать существование, но видимо произошли в результате несколько более раннего процесса нарастающего отбора? Сможет ли он, углубившись в детали, восстановить ДНК как вероятного раннего репликатора, жертву электронной узурпации? Будет ли он достаточно дальновиден, чтобы предположить, что и сама ДНК, в своё время возможно узурпировала роль ещё более ранних и примитивных репликаторов, кристаллов неорганических силикатов? Если у него будет поэтический склад ума, то он возможно даже увидит своего рода справедливость в окончательном возвращении к кремнию как основе жизни, а ДНК будет восприниматься не более, чем антракт, пусть и длившийся дольше трёх миллиардов лет?

Конечно, это научная фантастика, вероятно не выглядящая правдоподобно. Но это не важно. Менее фантастическая теория Кэрнс-Смита, а собственно, и все другие теории происхождения жизни, также могут выглядеть для вас неправдоподобно, и вызывать у вас недоверие. Вы находите, что и теория глины Кэрнс-Смита, и более ортодоксальная теория первозданного органического бульона, жутко невероятны? Вы полагаете, что для соединения беспорядочно двигающихся атомов в самокопирующуюся молекулу требуется чудо? А знаете, время от времени мне это тоже так кажется. Но давайте рассмотрим глубже вопрос чуда и неправдоподобия. Делая это, продемонстрирую одну парадоксальную, но тем более интересную мысль. Нас, как учёных, должно бы даже беспокоить, если бы происхождение жизни не выглядело для обыденного сознания чудом. Очевидно, что “безумная” (для обычного человеческого сознания) теория – это именно та теория, которую мы должны построить в рамках специфического вопроса происхождения жизни. Обсуждению того, что мы понимаем под чудом, будет посвящён остаток этой главы. Мы расширим ранее сделанное предположение о миллиардах планет.

Так что же мы понимаем под чудом? Чудо – это нечто такое, что может в принципе произойти, однако в реальности оно чрезвычайно удивительно. Если мраморная статуя Девы Марии внезапно помашен нам рукой, то мы расценим это как чудо, потому что весь наш жизненный опыт и знания говорят нам, что мрамор так себя не ведёт. Вот я только что произнёс слова “Разрази меня гром!”. И если бы молния ударила бы меня в ту же самую минуту, то это следовало бы расценить как чудо. Но фактически ни одно из этих двух событий не классифицировалось бы наукой как полностью невозможное. Просто они были бы оценены крайне маловероятные, причём машущая рукой статуя - намного менее вероятной, чем молния. Молнии действительно поражают людей. Любой из нас может быть поражён молнией, но вероятность того, что это произойдёт в данную минуту, очень низка (хотя в книге рекордов Гиннеса есть забавная запись о жителе Вирджинии по прозвищу “человек-громоотвод”, возвращавшемся в больницу после седьмого удара молнии с выражением опасения и замешательства лице). Чудесным в этой гипотетической истории является совпадение между поражением меня молнией и моим устным призванием этого бедствия.

Совпадение – это произведение неправдоподобий. Вероятность моего поражения молнией в данную минуту моей жизни - возможно одна 10-миллионная (по умеренной оценке). Вероятность моего призвания удара молнии в любую данную минуту также очень низка. Я только что сделал это единственный раз за все 23 400 000 минут своей прошедшей жизни, и сомневаюсь что сделаю это когда-нибудь ещё, так что объявим этот шанс как один из 25 миллионов. Для вычисления вероятности совпадения этих событий в любую наугад взятую минуту, умножаем эти две вероятности. Итак, наши прикидочные вычисления показывают, что шансов – примерно один на 250 триллионов. Если бы совпадение с такой вероятностью произошло бы со мной, то я должен был бы назвать это чудом, и в будущем придерживать свой язык. Но хотя шансы такого совпадения чрезвычайно низки, они тем не менее не являются строгим нулём, и мы можем их вычислить.

Теперь о мраморной статуе. Молекулы в твёрдом мраморе непрерывно толкают друг друга в случайных направлениях. Толчки различных молекул нейтрализуют друг друга, поэтому вся рука статуи пребывает в неподвижности. Но если вдруг совпадёт так, что все молекулы руки возьмут да одновременно двинутся в одном направлении, то рука подвинется. И если бы они следом точно также двинулись бы в обратном направлении, то рука двинулась бы обратно. Таким образом, мраморная статуя в принципе может махнуть нам рукой… это может случиться! Шансы против такого совпадения невообразимо велики, но они не-неисчислимы. Мой коллега-физик любезно вычислил их величину для меня. Это число столь велико, что возраста вселенной не хватило бы, чтобы записать все его нули! Теоретически возможно, что корова перепрыгнет через луну – с вероятностью подобного порядка величины. Вывод из этой части рассуждения состоит в том, что мы можем вычислить наш путь в зоны чудесного неправдоподобия гораздо чаще, чем можем представить себе его как нечто вероятное.

Давайте рассмотрим, что мы можем счесть вероятным событием. То, что мы можем представить себе вероятным – это узкая полоса в середине очень широкого спектра чего-то в принципе возможного. Иногда она представляется гораздо более узкой, что на самом деле. Можно привести хорошую аналогию со светом. Наши глаза устроены так, что воспринимают узкую полосу частот (тех, что мы называем видимым светом), находящуюся где-то в середине спектра электромагнитных волн – от длинных радиоволн с одного конца, и до жёсткого гамма-излучения с другого. Мы не можем видеть лучи вне этой узкой полосы видимого света, но мы можем включать их в наши вычисления, и можем изготовить инструменты, их обнаруживающие. Точно также мы осознаём, что шкалы линейных размеров и времён простираются в обоих направлениях далеко за пределы царства сущностей, которые мы можем субъективно почувствовать. Наше воображение не может оперировать такими большими расстояниями, с какими имеет дело астрономия, или маленькими - с которыми имеет дело атомная физика, но мы можем отображать эти расстояния математическими символами. Наше воображение не может представить интервал времени в пикосекунду, но мы можем производить вычисления, в которых участвуют пикосекунды, и мы можем делать компьютеры, могущие делать какие-то вычисления в несколько пикосекунд. Наше воображение не может представить себе интервал времени в миллионы лет - не говоря уж о тысячах миллионов лет, которыми обычно оперируют геологи.

Точно также, как наши глаза могут видеть только узкую полосу электромагнитных волн, к видению которых приспособил наших предков естественный отбор, так и наши мозги устроены так, чтобы обрабатывать узкие полосы размеров и времён. Возможно, у наших предков не было никакой потребности в обработке размеров и времён вне узкого диапазона повседневной практики, и поэтому наши мозги и не развили способность их представлять. В этом смысле видимо важно, что размеры нашего тела (нескольких футов) находятся примерно в середине диапазона размеров, доступного нашему воображению. А продолжительность нашей жизни в нескольких десятилетий – примерно в середине вообразимого диапазона времён.

Примерно то же самое можно сказать о неправдоподобиях и чудесах. Картина непрерывной шкалы неправдоподобия аналогична шкале размеров - от атомов до галактик, или шкале времён - от пикосекунд до геологических эпох. На этой шкале можно отметить несколько важных точек. На дальнем левом конце шкалы - события, почти неизбежные, типа вероятности завтрашнего восхода солнца – предмет пари на полпенни Г.Х. Харди. Чуть правее – события, являющиеся лишь слегка невероятными, типа выпадения двух шестёрок при броске пары игральных костей. Шансы такого события - 1 из 36. Я думаю, что у всех нас такое случалось довольно часто. Вблизи правого края спектра отметим другой важный пункт - вероятность перфектной сдачи карт в бридже, когда каждый из четырёх игроков получает все карты только одной масти. Шансы против такого совпадения – 1 из 2 235 197 406 895 366 368 301 559 999. Давайте назовём эту вероятность одним деалионом - единицей невероятности. Если какое-нибудь событие, вероятность которого оценена в один деалион всё-таки произошло, то мы должны констатировать чудо, если конечно нет оснований подозревать гораздо более вероятное мошенничество. Но это может произойти и вполне честно – ведь это намного-намного-намного вероятнее мраморной статуи, приветствующей нас взмахом. Однако, как мы видели, даже этот последний случай занимает своё законное место в спектре могущих случаться событий. Его вероятность измерима, хотя и в единицах, гораздо более крупных, чем гигаделионы. Между вероятностью выпадения двойной шестёрки при броске пары игральных костей, и вероятностью перфектной сдачи карт в бридже, лежит интервал более или менее невероятных, иногда случающихся событий, включая вероятность поражения некой персоны молнией, выигрыша большого приза на футбольных ставках, попадания мяча в лунку с одного удара в гольфе, и так далее. Где-то в этом диапазоне лежат совпадения, вызывающие у нас жутковатый холодок в спине, например, если вы впервые за десять лет увидели какого-то конкретного человека во сне, а затем, проснувшись узнали, что он умер этой ночью. Эти жуткие совпадения, случившиеся с нами, или одним из наших друзей, очень впечатляют, но их неправдоподобие измеряется лишь в пикодеалионах.

Построив нашу математическую шкалу неправдоподобий, и отметив на ней некие эталонные точки, давайте теперь обратим наше внимание на тот поддиапазон шкалы, где наше воображение чувствует себя привычно. Ширина этого поддиапазона аналогична ширине поддиапазона видимых глазом электромагнитных частот, или узкому поддиапазону представимых размеров или времён, близких к размеру нашего тела или длительности нашей жизни. На шкале неправдоподобия, этот поддиапазон, оказывается, охватывает только вероятности от уверенности (с левого края), до небольших чудес типа попадания в лунку в гольфе, или сбывшемся сне. Но есть также широкий диапазон математически вычислимых неправдоподобий вне поддиапазона вообразимости.

Наш мозг был построен естественным отбором для оценки вероятности и риска точно также, как наши глаза были построены для оценки электромагнитных волн. Мы приспособлены для мысленных оценок риска и шансов в границах того диапазона неправдоподобий, который имеет смысл в человеческой жизни. Это такие риски, как, скажем, риск быть убитым буйволом, если мы стреляем в него из лука, или риск быть поражённым молнией, если мы прячемся под одиночным деревом в грозу, или риск утонуть, если мы попытаемся переплыть реку. Эти риски соразмерны с длительностью нашей жизни в нескольких десятилетий. Если бы мы были биологически способны жить миллион лет, и хотели бы этого, то нам следовало бы оценивать риски весьма иначе. У нас бы, например, выработалась привычка не переходить дорог - ибо если вы будете переходить дорогу каждый день в течение полмиллиона лет, то вас несомненно кто-нибудь переедет. Эволюция снабдила наш мозг субъективным осознанием риска и неправдоподобия, подходящим для существ с продолжительностью жизни менее одного столетия. Нашим предкам было нужно принимать решения, требующие оценки риска и вероятности, и поэтому естественный отбор снабдил наш мозг способность оценки вероятности на фоне их ожидаемо короткой продолжительности жизни. Если на какой-то планете живут существа с продолжительностью жизни а миллион столетий, их поддиапазон представимого им риска будет простираться к правому концу континуума намного дальше. Они будут ожидать, что время от времени будет случаться перфектная сдача карт в бридже, и вряд ли будут восторженно писать письмо домой про такое совпадение. Но даже они отшатнутся в ужасе, если мраморные статуи будут махать им рукой – им надо будет жить в деалионы раз дольше, чтобы увидеть чудо такой величины.

Но какое отношение это всё имеет к теориям о происхождении жизни? Смотрите, мы начали это доказательство, соглашаясь, что и теория Кэрнс-Смита, и теория первобытного бульона, выглядят для нас несколько неправдоподобными и невероятными. Естественно, по этой причине мы ощущаем желание отклонить эти теории. Но помните, “мы” - это существа, чей мозг снабжён центром оценки приемлемого риска, карандашно-тонким лучом, освещающим далёкий левый фланг математического континуума измеримых рисков. Наше субъективное суждение о том, что есть хорошая ставка, неадекватно фактически хорошей ставке. Субъективное суждение инопланетянина с продолжительностью жизни в миллион столетий будет весьма иным. Вероятность происхождения первой самокопирующейся молекулы он будет оценивать как весьма высокую - в соответствии с некоей химической теорией, которую мы, подготовленные эволюцией для жизни в этом мире лишь несколько десятилетий, оценивали бы как поразительное чудо. Как понять, чья точка зрения правильнее – наша, или долгоживущего инопланетянина?

На этот вопрос есть простой ответ. И на теорию Кэрнс-Смита, и теорию первобытного бульона правильна точка зрения долгожителя-инопланетянина. Правильна потому, что обе они постулируют особый случай – спонтанное возникновение самокопирующеся сущности, как случающийся раз в примерно миллиард лет, раз в геологическую эпоху. Полторы эпохи – это примерно время, прошедшее между рождением Земли и первыми бактериоподобными окаменелостями. Для нашего, ориентированного на десятилетия мозга, случай, происходящий раз в геологическую эпоху, представляется столь редким, что кажется большим чудом. Для инопланетянина-долгожителя это будет казаться меньшим чудом, чем нам - попадание в лунку с первого раза при игре в гольф - хотя большинство из нас вероятно знает кого-то, кто знает кого-то выигравшего этот удар. Для оценки теорий происхождения жизни, субъективная временная шкала инопланетянина-долгожителя вполне адекватна, потому как это примерно та шкала, на которой происходит происхождение жизни. Наше собственное субъективное суждение о правдоподобии этих теорий, будет вероятно искажено – с коэффициентом порядка сотни миллионов.

Фактически, наше субъективное мнение об этом, будет вероятно даже более ошибочно. Мало того, что наш мозг по своей природе приспособлен для оценки рисков на малых временных интервалах; он также приспособлен для оценки рисков событий, происходящих или с нами лично, или с узким кругом людей, которых мы знаем. Это произошло потому, что наш мозг эволюционировал в обстановке отсутствия средств массовой информации. Масс-медиа сообщают нам о невероятных событиях, случающихся с любым человеком, в любой точке мира, и мы прочтём об этом в газетах или Книге рекордов Гиннеса. Если какой-нибудь оратор, где-нибудь в мире, публично скажет “Разрази меня гром, если я лгу”, и молния его тут же поразит, то мы прочём об этом, и это произведёт на нас должное впечатление. Но в мире живет несколько миллиардов людей, и с любым из них может случиться такое совпадение, так что фактические шансы таких совпадений не столь велики, как это кажется. Наш мозг по своей природе вероятно приспособлен для оценки риска событий, случающихся либо с ними самими, либо с несколькими сотнями людей в маленьком круге деревень - в пределах слышимости барабана, которым наши первобытные предки могли сообщать новости. Когда мы читаем в газете про удивительное совпадение, случившееся с кем-нибудь в Вальпараисо или Виржинии, то мы поражаемся этому больше, чем следовало бы - больше примерно в сотню миллионов раз, ибо это и есть соотношение между численностью населения мира, охваченного нашими газетами, и численностью племени, о котором наш проэволюционировавший мозг “ожидает” новостей.

Этот “популяционная поправка” столь же уместна для наших суждений о правдоподобии теорий происхождения жизни. Поправка не на численность людей на Земле, а на численность планет во вселенной, численность тех планет, на которых могла возникнуть жизнь. Эти рассуждения мы уже проделали выше в этой главе, поэтому нет необходимости останавливаться на этом здесь. Вернёмся к нашей мысленной картине проградуированной шкалы невероятности событий с её эталонными точками - совпадениями мастей в бридже, и выпадением двух шестёрок при броске двух игральных костей. На этой градуированной шкале деалионов и микродеалионов отметим три следующие новых точки: 1) вероятность возникновения жизни на планете, (скажем, раз в миллиард лет) при предположительном условии, что жизнь с заданной частотой однажды возникает в одной планетной системе, 2) вероятность возникновения жизни на планете, при условии, что жизнь возникает с заданной частотой один раз в галактике, и 3) вероятность возникновения жизни на наугад выбранной планете, при условии, что она возникает только раз на всю вселенную. Назовём эти три точки соответственно, числом планетной системы, числом галактики, и числом вселенной. Вспомним, что общее число галактик во вселенной оценивается приблизительно в 10 000 миллионов. Мы не знаем, сколько планетных систем находится в каждой галактике, потому, что мы можем видеть только звёзды, а не планеты, но ранее уже использовали оценку числа планет во вселенной - 100 миллиардов миллиардов.

Когда мы оцениваем неправдоподобие событий, постулируемых, например теорией Кэрнс-Смита, мы должны оценить его не сообразно нашему субъективному ощущению вероятности или невероятности, а в сравнении с величинами, подобными трём ранее приведённым – числом планетной системы, числом галактики, и числом вселенной. Какое из них более адекватно, зависит от того, какое из трёх следующих утверждений мы полагаем наиболее близкими к правде:

1. Жизнь возникла только на одной планете во всей вселенной (и следовательно, эта планета, как мы уже видели, должна быть Землёй).
   
2. Жизнь возникает примерно на одной планете во всей галактике (в нашей Галактике, такая счастливица – Земля).
   
3. Происхождение жизни - достаточно вероятное событие, можно говорить о тенденции её однократного возникновения в каждой планетной системе (в нашей солнечной системе, такая счастливица – Земля).

Эти три утверждения представляют собой три эталонных представления относительно уникальности жизни. Видимо, фактическая уникальность жизни находится где-то между крайностями, отражённым утверждениями 1 и 3. Почему я так считаю? Почему мы должны исключить четвёртую возможность - в частности, что происхождение жизни - гораздо более вероятное событие, чем предложено утверждением 3? Конечно, это не очень убедительный довод, но если хотите, он может быть следующим: если происхождение жизни - намного более вероятное событие, чем предполагается “числом планетной системы”, то к настоящему времени мы бы уже столкнулись с внеземной жизнью - если не физически (безотносительно к её облику), то по крайней мере по радио.

Часто отмечается, что химики потерпели неудачу в своих попытках воспроизвести спонтанное происхождение жизни в лаборатории. Этот факт часто выставляется свидетельством против теорий, которые эти химики стараются проверить. Но фактически мы были бы должны встревожиться, если химикам было бы очень легко воспроизвести спонтанное возникновение жизни в пробирке. Ведь эксперименты химиков длятся в течение нескольких лет, а не тысяч миллионов, и ведёт их только горстка химиков, а не тысячи миллионов их. Если бы спонтанное возникновение жизни оказалось настолько вероятным событием, что смогло бы произойти за несколько десятилетий, которые длились эксперименты химиков, то жизнь должна была бы возникать на Земле много раз, и много раз - на планетах в пределах досягаемости радиосвязи от Земли. Конечно, здесь напрашивается несколько важных вопросов насчёт того, преуспели ли химики в воспроизведении условий на ранней Земле, но даже в этом случае – учитывая, что мы не можем ответить на эти вопросы, аргумент стоит рассмотреть глубже.

Если бы происхождение жизни было бы вероятным событием по обычным человеческим стандартам, то в пределах досягаемости радиосвязи оказалось бы существенное количество планет, сумевших уже достаточно давно развить технологию радиосвязи (имея в виду, что радиоволны распространяются со скоростью 299 792 километров в секунду), чтобы мы сумели принять по крайней мере одну передачу за те несколько десятилетий, когда мы были технически способны сделать это. Если предположить, что внеземные цивилизации обладают радиотехнологией столь же долго, сколько и мы, то получится, что в пределах досягаемости радиосвязи вероятно имеются примерно 50 звёзд. Но 50 лет – это только мимолетный миг, и пребывание другой цивилизации на столь близком к нам уровне развития было бы редким совпадением. Если мы охватываем нашими вычислениями цивилизации, овладевшими радиотехнологией 1 000 лет назад, то можно будет говорить о примерно миллионе звёзд (вместе с каким-то количеством планетных орбит вокруг каждой из них) в пределах досягаемости радиосвязи. Если мы включим в вычисления и тех, кто развил радиотехнологию 100 000 лет назад, то вся галактика с её триллионом звёзд находилась бы в пределах досягаемости радиосвязи. Конечно, излученные сигналы изрядно бы ослабли на таких огромных расстояниях.

Так мы пришли к следующему парадоксу. Если теория происхождения жизни полагает её возникновение достаточно вероятным - чтобы удовлетворить наше субъективное ощущение правдоподобия, тогда слишком натянутыми будут попытки объяснить нехватку наблюдаемых признаков жизни во вселенной. Согласно этим рассуждениям, искомая теория должна быть такой, которая выглядит неправдоподобно с позиций нашего воображения - ограниченного Землёй, и связанного рамками десятилетий. В свете этого, и теория Кэрнс-Смита, и теория первобытного бульона, рискуют быть ошибочными – вследствие их излишней вероятности! Сказав всё это, я должен признать, что в вычислениях так много допусков и неуверенностей, что если бы химики таки преуспели бы в спонтанном возникновении жизни, то я бы не смутился!

Мы до сих пор точно не знаем, как на Земле начался естественный отбор. У этой главы была скромная цель – лишь в общих чертах рассказать о путях, возможно к нему приведших. Действительная нехватка однозначных данных о происхождении жизни не должна восприниматься как камень преткновения всего дарвинистского мировоззрения – как иногда, возможно выдавая желаемое за действительное, полагается. Предыдущие главы ликвидировали другие предполагаемыми камни преткновения, а следующая глава берётся за совсем другой - идею о том, что естественный отбор может только разрушать, но не строить.

Глава 7
Созидающая эволюция

Многие люди полагают, что естественный отбор – это лишь отрицающая сила, способная к искоренению причуд и неудач, но неспособная к созиданию сложности, красоты и эффективности проекта. Действительно ли она просто отнимает от того, что уже есть; разве не должен процесс созидания добавлять что-то своё? Отчасти ответить на этот вопрос можно на примере статуи. Ведь к глыбе мрамора ничего не добавляется. Скульптор только отнимает, но, тем не менее – из небытия появляется красивая статуя. Впрочем, некоторыми людьми эта метафора может быть понята превратно – как уподобление естественного отбора сознательному проектировщику (скульптору), но сопоставление скульптора и естественного отбора как сущностей, работающих скорее вычитанием, чем сложением, из вида может упускаться. Но даже этот смысл метафоры не должен пониматься слишком буквально. Естественный отбор может лишь вычитать, но может добавлять мутация. Есть способы взаимодействия мутаций и естественного отбора, могущие на длинных интервалах геологического времени приводить к построению сложности, больше ассоциирующейся со сложением, чем с вычитанием. Есть два главных способа этого рода. Первый называется “коадаптацией генотипов”; второй – “гонками вооружений”. Внешне они весьма отличны друг от друга, но суть у них одна, и она может называться или “коэволюцией”, или “генами, как окружающей средой друг друга”.

Сначала о “коадаптации генотипов”. Гену удаётся оказывать свой конкретный эффект только благодаря тому, что уже имеется некая структура, на которую он может воздействовать. Ген не может влиять на схему нейронных межсоединений мозга, если ещё нет мозга с какими-то нейронными связями. У мозга не будет никаких нейронных связей, если нет всего развивающегося эмбриона. И не будет полного развивающегося эмбриона, если нет полной и связной программы химических и клеточных событий, управляемых многими, многими и многими другими генами, а также многими и многими другими, негенетическими факторами. Конкретные эффекты генов – это не неотъемлемо присущие им свойства; это – свойства эмбриологических, уже существующих процессов, на детали которых могут влиять гены - действующие в конкретных местах и в конкретные моменты эмбрионального развития. Мы видели иллюстрацию этой идеи (в элементарной форме), в развитии компьютерных биоморф.

Весь процесс эмбрионального развития можно в некотором смысле рассматривать как деятельность совместного предприятия, совокупно управляемого сразу тысячами генов. Эмбрионы создаются в сотрудничестве всеми работающими генами в развивающемся организме. Сейчас уже есть понимание, как такие сотрудничество могло возникнуть. Естественный отбор всегда отбирает гены по их способности процветать в той окружающей среде, в какой они окажутся. Мы часто понимаем эту окружающую среду как внешний мир, мир хищников и погоды. Но с точки зрения отдельного гена, возможно самая важная часть его окружающей среды – это все другие гены, с которыми он сталкивается. А где ген “сталкивается” с другими генами? Главным образом - в клетках серии индивидуальных тел, в которых он находится. Каждый ген отбирается отбором за его способность к успешному сотрудничеству с популяцией других генов, могущих находиться в этих телах.

Популяция генов, составляющих работающую окружающую среду любого данного гена, это не только временная коллекция, которая случайно оказалась вместе в клетках данного конкретного индивидуального тела. Это, по крайней мере, у видов с половым размножением, набор всех генов в популяции скрещивающихся между собой индивидуумов – “генофонд”. В данной клетке данной особи, в данный момент времени, имеются копии всех генов (в смысле конкретных наборов атомов). Но набор атомов, являющийся копией какого-то гена, недолговечен. Продолжительность его жизни измеряется лишь месяцами. Как мы видели, долгоживущий ген - как эволюционная единица – это не конкретная физическая структура, а дискретная архивная информация, копирующаяся при каждой смене поколений. Этот дискретный репликатор существует в распределённом виде. Он широко распределён в пространстве - по различным особям, и широко распределён во времени - по многим поколениям. Считается, что любой ген, как распределённая структура, сталкивается с другим геном, находясь в одном теле. Можно ожидать его “встреч” с другими различными генами в разных телах, и в разное время в его распределённого существования на его марше по геологическому времени. Ген, преуспевающий в окружающих средах, созданных прочими генами, с которыми он, вероятно, столкнётся в большом количестве различных тел – это успешный ген. “Преуспевание” в таких окружающих средах, может оказаться эквивалентным “сотрудничеству” с этими другими генами. Наиболее наглядно это сотрудничество можно видеть в биохимических цепочках.

Биохимические цепочки – это последовательности химических веществ, составляющих последовательные стадии какого-то полезного процесса, такого, как выработка энергии, или синтеза важного вещества. Каждое звено этой цепочки нуждается в ферменте – одной из тех больших молекул, которые формируются для деятельности, подобной работе механизма на химической фабрике. На различных этапах процесса необходимы различные ферменты. Иногда достижение одной и той же полезной биохимической цели возможно двумя (или более), альтернативными химическими цепочками. Хотя обе цепочки приводят к идентичному результирующему продукту, промежуточные стадии, ведущие к нему, могут быть различны; также у них обычно разные отправные точки. Для достижения результата любой из этих двух альтернативных путей годится, и не имеет значения, какой из них используется. Для любого конкретного животного важно избегать попыток идти сразу двумя, ибо это привело бы к химической путанице и неэффективности.

Предположим, что для синтеза желаемого вещества D по цепочке 1 нужны ферменты A1, B1 и C1, а для синтеза его же по цепочке 2 нужны ферменты A2, B2 и C2. Каждый фермент производится по конкретному гену, и поэтому для эволюции сборочной цепочки 1 требуются гены, кодирующие ферменты A1, B1 и C1, которые коэволюционируют все вместе. Для эволюции альтернативной сборочной цепочки 2, вид нуждался бы в генах, кодирующих ферменты A2, B2 и C2, также коэволюционирующих вместе. Выбор одной из этих двух коэволюций осуществляется не посредством осознанного планирования. Он происходит просто отбором каждого гена, отбираемого по принципу его совместимости с другими генами, которые уже доминируют в популяции. Если оказалось, что в популяции богато представлены гены ферментов B1 и C1, то в этом климате будет скорее одобряться ген Al, а не A2. И наоборот, если в популяции преобладают гены B2, и C2, то в этом климате будет скорее отбираться ген A2, чем A1.

На деле всё будет не так просто, но главное – понять идею: один из самых важных аспектов “климата”, в котором ген одобряется или не одобряется – это другие гены, которые уже многочисленны в популяции; следовательно - гены, с которыми данный ген вероятно будет находиться в одном теле. Поскольку то же самое будет с очевидностью верно и для самих “других” генов, что получается картина команды генов, совместно эволюционирующих в направлении совместного решениям проблем. Сами гены не эволюционируют - они просто выживают (или нет) в генофонде. Эволюционирует “команда”. Другие команды могли бы делать эту работу точно также - или даже лучше. Но как только одна из команд стала доминировать в генофонде вида, то самим этим фактом получает автоматическое преимущество. Команде, находящейся в меньшинстве, трудно сохраниться в генофонде, даже если она делает данную работу более эффективно. Доминирующая команда является автоматически более устойчивой к вытеснению, просто в силу нахождения в большинстве. Это не означает, что доминирующая команда никогда не может быть вытеснена. Если бы это было так, то эволюция бы затормозилась вплоть до остановки. Это означает, что эволюции присуща своего рода внутренняя инерция.

Очевидно, что эти рассуждения не ограничены биохимией. Мы могли проделать то же самое для групп генов, совместно, строящих различные части глаз, ушей, носов, конечностей – всех сотрудничающих части тела животного. Гены, строящие зубы, пригодные для пережёвывания мяса, скорее всего будут одобряться в “климате” доминирующих генов, строящих пищеварительную систему, пригодную для переваривания мяса. И наоборот – гены, создающие зубы для перетирания растений, скорее всего будут одобрены в климате доминирующих генов, создающих пищеварительную систему, ориентированную на переваривание растительной пищи. Соответственно, иные гены будут не одобрены в обоих случаях. Команды “генов мясоедения” склонны развиваться вместе, как и команды “генов-вегетарианцев”. Действительно, есть смысл говорить, что большинство работающих генов в теле сотрудничает друг с другом как одна команда, потому что каждый из них (точнее - прародительская копия каждого из них) в ходе длительной эволюции были частью той окружающей среды, в которой естественный отбор работал над другими генами. Выбор же прародителями львов питания мясом, а прародителями антилоп - питания травой, мог быть изначально случайным. Случайность в том смысле, что могли существовать далёкие предки львов, которые начинали есть траву, и далёкие предки антилоп, который начинали есть мясо. Но как только одна из наследственных линий начала формировать команду генов для оперирования мясом (а не травой), то процесс начал самоусиливаться. И как только другая наследственная линия начала формировать команду генов для оперирования травой (а не мясом), то процесс начал самоусиливаться в другом направлении.

Одним из главных процессов, происходивших в ранней эволюции живых организмов, было увеличение количества генов, участвующих в таких кооперациях. У бактерий гораздо меньше генов, чем у животных и растений. Возможно, это увеличение происходило посредством тех или иных форм дублирования генов. Вспомним, что ген – это только строчка закодированных символов, подобная файлу на компьютерном диске; стало быть гены могут быть скопированы в различные части хромосом – точно также, как файлы могут быть скопированы в различные части диска. На диске моего компьютера, где хранится эта глава, формально имеются только три файла. Говоря “формально”, я имею в виду, что об этих трёх файлах сообщает мне операционная система компьютера. Я могу попросить её, чтобы она прочитала один из этих трёх файлов, и он предстанет передо мной в виде одномерного массива алфавитно-цифровых символов, включая те, что вы сейчас читаете. Все они выглядят очень аккуратно упорядоченными. Фактически же, расположение текста на диске совсем не аккуратно, и не упорядоченно. Это можно увидеть, если уйти от дисциплины официальной операционной системы компьютера, и написать свою собственную программу, расшифровывающую фактическое содержимое каждого сектора диска. И окажется, что фрагменты каждого из трёх моих файлов прерывисты и чередуются - как друг с другом, так и с фрагментами старых, мёртвых файлов, которые я давно стёр и забыл. Любой из этих фрагментов может содержать, почти дословно - ту же самую (или с незначительными отличиями), информацию в полудюжине разных мест на диске.

Причина такого положения дел интересна, и заслуживает отступления, так как имеет хорошие генетические параллели. Когда вы просите компьютер удалить файл, то вам кажется, что он слушается вас. Но фактически он не стирает текст этого файла. Он лишь стирает все указатели на него. Ну, как бы если библиотекарю приказали уничтожить книгу “Любовник Леди Чаттерлей”, а он просто разорвал бы карточку в картотеке, оставив саму книгу на полке. Для компьютера это совершенно экономичный способ действий, так как пространство, прежде занятое “удалённым” файлом после удаления указателей становится автоматически доступным для новых файлов. Фактическое заполнение этого места пробелами были бы напрасной тратой времени. Сам старый файл не будет окончательно потерян, пока всё пространство, им занимавшееся, не будет использовано для хранения новых файлов. Но это переиспользование пространства происходит постепенно. Размер новых файлов, как правило, не равен в точности размеру старого. Когда компьютер пытается записать новый файл на диск, то он ищет первый доступный фрагмент пространства, записывает туда максимально возможный фрагмент нового файла, затем, если нужно, ищет другой доступный фрагмент пространства, записывает ещё фрагмент файла, и так далее, пока весь файл не будет записан на диск. У человека возникает иллюзия, что файл является цельным, упорядоченным массивом – но это только потому, что компьютер очень аккуратно поддерживает записи, “указывающие” на адреса всех этих разбросанных фрагментов. Подобные “указатели” используются в “Нью-Йорк Таймс”, когда там указывается, что “продолжение на странице 94”. Так много копий какого-то фрагмента текста находятся на диске потому, что, если, подобно всем моим главам, текст редактировался и перередактировался много раз, каждое редактирование заканчивалось новой записью на диск (почти) того же самого текста. Сохраняться может совершенно тот же самый файл. Но как мы видели, фактически текст будет многократно раздроблен по всему доступному пространству на диске. Таким образом, множество копий данного фрагмента текста могут находиться на всей поверхности диска, и их тем больше, чем диск старее, и чаще использовался.

На сегодня ДНК-операционная система вида очень и очень стара, и есть признаки того, что она, в долгосрочной перспективе ведёт себя в чём-то подобно компьютеру с его дисковыми файлами. Частично этими признаками являются интересные феномены “интронов” и “экзонов”. В прошлом десятилетии было обнаружено, что любой отдельный ген - в смысле единого, читаемого слитно фрагмента ДНК-текста, хранится не в одном месте. Если прочитать фактические символы кода, как они расположены на хромосоме (то есть если сделать нечто подобное уходу от дисциплины “операционной системы”), то окажется, что осмысленные фрагменты, называемые экзонами, разделены фрагментами “бессмыслицы”, называемые интронами. Любой “ген”, в функциональном его смысле, фактически раздроблен на последовательность фрагментов (экзонов) разделённых бессмысленными интронами. Словно каждый экзон заканчивается ссылочным указателем, говорящим, что “продолжение на странице 94”. А весь ген оказывается составленным из серии экзонов, которые оказываются объединёнными вместе только тогда, когда они в должное время будут прочитаны “официальной” операционной системой, транслирующей их в белки.

Ещё одним свидетельством является тот факт, что хромосомы замусорены старым генетическим текстом, который больше не используется, но который всё ещё имеет распознаваемый смысл. Эти разбросанные “генетические окаменелости” компьютерному программисту до жути напоминают схему распределения обрывков текста на поверхности старого диска, активно использовавшегося для редактирования текста. У некоторых животных большая доля от общего числа генов никогда не читается. Эти гены являются или полной бессмыслицей, или устаревшими “ископаемыми генами”.

Но изредка эти текстовые окаменелости оживают – как у меня однажды было при написании этой книги. Из-за компьютерной ошибки (хотя будем честны - возможно, это была человеческая ошибка) я случайно “стёр” диск, содержащий главу 3. Конечно, сам текст не был стёрт буквально. Однозначно стёрты были лишь указатели на места, где начинался и заканчивался каждый “экзон”. “Официальная” операционная система не могла прочесть ничего, но “неофициально” я смог поиграть в генного инженера, и исследовать весь текст на диске. Я увидел запутанную мозаику текстовых фрагментов, часть из которых были недавними, часть - древними “окаменелостями”. Сводя воедино фрагменты этой мозаики, я смог восстановить главу. Чаще всего я не знал, какие фрагменты были свежими, какие - древними. Но по большому счёту это не имело значения – кроме незначительных деталей, требовавших некоторого повторного редактирования, фрагменты были одинаковы. Таким образом, снова возродились по крайней мере некоторые из “окаменелостей”, или устаревших “интронов”. Они вывели меня из затруднительного положения, и уберегли меня от хлопот по переписыванию всей главы. Есть свидетельства, что у живых видов “ископаемые гены” также иногда “возрождаются к жизни”, и снова используются после миллионолетнего бездействия. Углубление в детали увело бы нас слишком далеко от главной темы этой главы, а мы и так уже от неё отклонились. Главное – уяснить мысль о том, что, полный объём генетической информации вида может увеличиваться дублированием генов. Повторное использование старых “ископаемых” копий существующих генов – это один путь такого дублирования. Есть и другие, более прямолинейные пути, которые приводят к копированию генов в широко разбросанные части хромосом - наподобие файлов, продублированных в различные области диска, или на другие диски.

У людей на различных хромосомах есть восемь отдельных генов, называемых генами глобина (он, среди прочего, используется для создания гемоглобина). Представляется несомненным, что все они изначально были скопированы с единственного предкового гена глобина. Примерно 1100 миллионов лет назад, прародительский ген глобина сдублировался, образовав два гена. Мы можем датировать этот случай по независимым свидетельствам, опираясь на обычную скорость эволюции глобинов (см. главы 5 и 11). Один из этих двух генов, порождённый этим изначальным дублированием, стал прародителем всех генов, вырабатывающих гемоглобин у позвоночных. Другой - стал прародителем всех генов, производящих миоглобины, родственное семейство белков, работающих в мышцах. Последующие дублирования породили так называемые альфа, бета, гамма, дельта, эпсилон и зета глобины. Интересно, что из всех генов глобина мы можем построить полное генеалогическое древо, и даже проставить даты всех точек дивергенции (дельта и бета глобин разошлись, например, примерно 40 миллионов лет назад, эпсилон и гамма-глобин - 100 миллионов лет назад). Все эти восемь глобинов, порождённые этими древними ветвлениями у наших отдалённых прародителей, по прежнему находятся внутри каждого из нас. Они разошлись в различные части хромосом нашего прародителя, и мы наследуем их в наших различных хромосомах. Каждая из этих молекул разделяет одно тело со своими далёкими молекулярными кузенами. Без сомнения, что такое дублирование случалось за геологическое время многократно, и на всех хромосомах. В этом важном отношении реальная жизнь сложнее биоморфов третьей главы. У всех их было только девять генов. Они эволюционировали посредством изменений в этих девяти генах, никогда не увеличивая их число до десяти. Даже у реальных животных такие дублирования настолько редки, что моё определение вида, как общности с одной и той же системой “адресации” ДНК остаётся в силе.

Дублирование внутри вида - не единственный способ увеличения числа сотрудничающих генов в ходе эволюции. Бывают ещё более редкие, но всё же возможные и важные случаи случайного внедрения гена другого вида, даже чрезвычайно далёкого. Например, в корнях растений семейства гороха имеются гемоглобины. Они не встречаются ни в одном из других семейств растений, и можно практически уверенно полагать, что они – тем или иным путём, проникли в семейство гороха благодаря перекрёстной инфекции с животными, причём посредниками возможно выступали вирусы.

Особенно важный случай этого рода, согласно всё более и более одобряемой теории американского биолога Линн Маргулис, имел место при происхождении так называемых эукариотических клеток. Эукариотические клетки – это клетки всех живых существ, кроме бактерий. Живой мир радикально различается на бактерий и всех остальных. Мы с вами – часть “всего остального”, называемого миром эукариот. Мы отличаемся от бактерий главным образом тем, что наши клетки содержат в себе маленькие обособленные миниклетки. Среди последних - ядро, в котором размещаются хромосомы; крошечные, похожие на бомбы объекты, называемые митохондриями (с которыми мы мимоходом познакомились на рисунке 1), заполненные причудливо свернутыми мембранами; и, в (эукариотических) клетках растений – хлоропласты. Митохондрии и хлоропласты обладают своей собственной ДНК, которая копируется и размножается совершенно независимо от главной ДНК в хромосомах ядра. Все митохондрии в вас происходят от маленькой популяции митохондрий, которые вы получили от вашей матери в её яйцеклетке. Спермии слишком малы, чтобы содержать митохондрии, поэтому митохондрии наследуются исключительно по женской линии, а мужские тела для воспроизводства митохондрий – тупик. Кстати, из этого следует, что мы можем использовать митохондрии, чтобы проследить наших предков строго по женской линии.

Теория Маргулис гласит, что митохондрии, хлоропласты, а также некоторые другие структуры внутри клетки, происходят от бактерий. Эукариотическая клетка сформировалась, возможно, 2 миллиарда лет назад, когда несколько разновидностей бактерий объединили свои усилия во имя выгоды, извлекаемой каждым участником от остальных членов этой кооперации. По прошествии эпох, они стали настолько взаимоинтегрированной единицей, что стали эукариотический клеткой, в которой уже почти невозможно обнаружить тот факт (если это действительно факт), что когда-то они были отдельными бактериями.

Похоже, что как только была изобретена эукариотическая клетка, так сразу стал возможным широкий диапазон новых проектов. Самое для нас интересное, что клетки получили возможность порождать большие тела, состоящие из многих миллиардов клеток. Все клетки размножаются, разделяясь надвое, и обе половины получают полный набор генов. Как мы уже видели на примере с бактерями на булавочной головке, последовательные разделения надвое могут производить очень много клеток за довольно короткое время. Вы начинаете с одной, которая разделяется на две. Затем каждая из этих двух разделяется, производя четыре. Каждый из четырёх разделяется, производя восемь. Количество возрастает последовательными удвоениями, от 8 до 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096 и 8192. После всего лишь 20 дублирований, что займёт не очень много времени, счёт пойдёт на миллионы. После лишь 40 дублирований, клеток оказывается больше триллиона. Бактериальные клетки, производимые в огромных количествах последовательными дублированиями, расходятся врозь. То же самое верно и для многих эукариотических клеток, например, простейших - типа амёб. Важным этапом эволюции был момент, когда клетки, произведённые последовательными разделениями, склеивались вместе, а не расходились в независимое розное существование. Как следствие этого, смогли появляться структуры более высокого порядка – как это происходило, хотя и в несравненно меньшем масштабе, при двухветочном разветвлении у компьютерных биоморф.

Отныне большой размер тела стал возможным. Человеческое тело – без преувеличения колоссальная популяция клеток, и все они происходят от одного прародителя – оплодотворённой яйцеклетки; и поэтому все они являются кузенами, детьми, внуками, дядями, и т.д. друг друга. 10 триллионов клеток, составляющие каждого из нас – это результат нескольких дюжин поколений дублирования клеток. Эти клетки подразделяются примерно на 210 (по вкусу) разновидностей, построенных тем же самым набором генов, однако разным сочетанием включенных и выключенных генов этого набора. Именно поэтому клетки печени отличаются от клеток мозга, а клетки костей отличаются от клеток мышц.

Действуя посредством органов и поведенческих шаблонов многоклеточных тел, гены могут реализовывать такие методы обеспечения своего распространения, какие недоступны отдельным клеткам, действующим самим по себе. Многоклеточные тела предоставляют генам инструменты, на несколько порядков величины большие масштаба отдельных клеток, чем открывают для них возможности управлять миром соответственно большего масштаба. Эти крупномасштабные непрямые манипуляции достигаются посредством более прямых эффектов в масштабе клеток. Например, они изменяют очертания мембраны клетки. В результате изменяется взаимодействие клеток друг с другом в огромных популяциях, что порождает крупные групповые эффекты, такие как руки или ноги, или (более опосредовано) бобровые плотины. Большинство свойств организма, которые мы можем видеть невооружённым глазом - так называемые “эмергентные” свойства, т.е. свойства всей системы в целом, а не свойства составных частей её. Даже компьютерные биоморфы, с их девятью генами, имели эмергентные свойства. У реальных животных они возникают на уровне всего тела посредством взаимодействия между клетками. Организм действует как единая единица, и можно поэтому говорить, что гены оказывают эффекты на весь организм, хотя каждая копия любого гена оказывает непосредственное воздействие только в пределах его собственной клетки.

Мы видели, что очень важной частью окружающей среды каждого гена являются другие гены, которые вероятно встретятся ему в последовательных телах по мере смены поколений. Это гены, которые переставляются и комбинируются внутри вида. Действительно, вид с половым размножением можно полагать устройством, перетасовывающим дискретный набор взаимосогласованных генов в различные комбинации. Согласно этому представлению, вид – это непрерывно перемешивающаяся коллекция генов, которые сталкиваются друг с другом в пределах вида, но никогда не сталкиваются с генами другого вида. Но даже не вступая в тесные контакты внутри клетки, гены других видов в некотором смысле являются важной частью окружающей среды друг друга. Взаимодействуя, они чаще враждуют, чем сотрудничают, но враждебность можно трактовать как сотрудничество с обратным знаком. И здесь мы подошли ко второй главной теме этой главы, к “гонкам вооружений”. Бывают гонки вооружений между хищниками и добычей, паразитами и хозяевами, даже - хотя это более тонкий момент, и я не буду здесь обсуждать его глубже - между самцами и самками одного вида.

Гонки вооружений протекают в основном масштабах эволюционного времени, а не на временной шкале сроков жизни особи. Они заключаются в совершенствовании средств выживания одной наследственной линии (скажем, животных-добычи), как прямого следствия совершенствования другой линии (скажем, хищников). Гонки вооружений возникают везде, где у особей есть враги, способные к эволюционному совершенствованию. Я полагаю гонки вооружений явлением крайне важным, потому что именно они в значительной степени ответственны за ту “прогрессивность”, какая приписывается эволюции, хотя вопреки ранее бытовавшим представлениям, эволюции не присуще ничего неотъемлемо прогрессивного. Мы можем увидеть это, если представим себе, что было бы, если бы животные стояли лишь перед проблемами, вызванными погодой и другими аспектами неживой окружающей среды.

После многих поколений нарастающего отбора, местные животные и растения хорошо приспособятся к локальным условиям, например, к локальной погоде. Если холодно, то животные развивают густой волосяной или перьевой покров. Если сухо, то они развивают жёсткую или воскообразную водонепроницаемую кожу, чтобы сохранить то небольшое количество воды, которое у них есть. Адаптация к локальным условиям затрагивает все части тела, очертания и цвет животного, его внутренние органы, поведение, и химизм клеток.

Если условия, в которых живёт данная наследственная линия, остаются постоянными - скажем, сухие и жаркие - и так 100 поколений без перерыва, то эволюция этой линии, вероятно, остановится - по крайней мере, в части адаптации к температуре и влажности. Животные станут настолько приспособленными, насколько они в принципе могут приспособиться к данным условиям. Это не означает, что быть ещё более приспособленным в данных условиях невозможно. Это означает, что они не могут улучшать свою приспособленность на какой-то маленький (и потому вероятный) эволюционный шаг: ни один из их непосредственных соседей по локальному эквиваленту “пространства биоморф” не был бы приспособлен лучше.

Эволюция будет пребывать в бездействии, пока не изменится какое-нибудь условие: начнётся ледниковый период, изменится среднее количество дождей, или преобладающий ветер. На эволюционной шкале времени такие изменения происходят всегда, вследствие чего эволюция обычно не останавливается, а постоянно “отслеживает” изменяющуюся окружающую среду. Если имеет место устойчивая нисходящая тенденция средней температуры данной области, сохраняющаяся долее нескольких столетий, то последовательные поколения животных будут, под этим устойчивым “давлением” отбора, продвигаться в направлении, скажем, обладания более длинной шерстью. Если, после нескольких тысяч лет пониженной температуры тенденции сменится, и средняя температура снова медленно поползёт вверх, животные подпадут под новое давление отбора, которое подтолкнёт их к обладанию более короткой шерстью.

Но пока мы рассмотрели только ограниченную часть окружающей среды, а именно погоду. Погода очень важна для животных и растений. Изменения её типовых значений из столетия в столетие происходит непрерывно, что поддерживает постоянное движение эволюции, отслеживающей эти изменения. Но погодные условия изменяются случайно и нецеленаправленно. Однако существуют компоненты окружающей среды животного, которые изменяются более последовательно и злонамеренно, и их тоже нужно “отслеживать”. Речь идёт о других живых существах. Хищнику, например гиене, эта часть окружающей среды, по крайней мере столь же важная как погода. Это её добыча, изменяющиеся популяции гну, зебр и антилоп. Для антилоп и других травоядных, бродящим по равнинам в поисках травы, погода может и важна, но львы, гиены и другие плотоядные животные важны не меньше. Нарастающий отбор проследит за тем, чтобы животные были хорошо приспособлены не только к преобладающим погодным условиям, но и в неменьшей степени - к убеганию от хищников или обману добычи. И, точно так же, как “прослеживаются” эволюцией долговременные колебания погоды, так “прослеживаются” и долговременные изменения в привычках или вооружении хищников их добычей. И, соответственно, наоборот.

Мы можем применить общий термин “враги” вида, подразумевая других живых существ, чья активность делает жизнь вида трудной. Львы - враги зебр. И хотя это может выглядеть несколько бессердечным, но полностью обратное утверждение, что “зебры - враги львов” столь же правомерно. Зебра в этих отношениях выглядит слишком невинной и обиженной, чтобы характеризовать её грубым словом “враг”. Но зебры сопротивляются съедению их львами настолько, насколько это в их силах, и это делает жизнь львов тяжелее. Если бы зебры, и другие травоядные преуспели в стремлении к этой цели, то львы вымерли бы от голода. Стало быть, согласно нашему определению, зебры – враги львов. Паразиты, например, ленточные черви - враги своих хозяев, и хозяева - враги паразитов, так как имеют привычку принимать меры противодействия им. Травоядные - враги растений, а растения – враги травоядных тем, что они отращивают шипы, а также вырабатывают яды и вещества с отталкивающим вкусом. Эволюционные линии животных и растений, будут в ходе эволюционного времени отслеживать изменения своих врагов с не меньшим усердием, чем они отслеживают изменения средних погодных условий. Эволюционные усовершенствования вооружения и тактики гепарда, с точки зрения газелей, подобны постоянному ухудшению климата, и отслеживаются в общем-то также. Но между ними есть чрезвычайно важное различие. Погодные условия меняются из столетия в столетие, но эти изменения не являются специфически злонамеренными. Они не имеют цели “ловить” газелей. Средний гепард изменяется из столетия в столетие – сообразно изменениям среднего ежегодного количества дождей. Но если средний уровень осадков дрейфует и вверх и вниз - без особого ритма или направленности, то средний гепард из столетия в столетие будет изменяться в направлении всё лучшей и лучшей оснащённости для ловли газелей. А всё потому, что последовательность гепардов, в отличие от последовательности ежегодных погодных условий, подчинена нарастающему отбору. Гепарды будут развивать всё более быстрые ноги, всё более острые глаза, всё более острые зубы. Однако “враждебная” погода и другие неодушевлённые условия, не выказывают систематического намерения становиться всё более враждебными. Живые враги, если их рассматривать в эволюционной временной шкале, демонстрируют именно эту тенденцию.

Тенденция прогрессивного улучшения плотоядных животных скоро бы выдохлась (как и гонки вооружений у людей – по экономическим причинам, к которым мы придём), если бы не наличие параллельной тенденции у их добычи. И наоборот. Газели не менее гепардов подчинены нарастающему отбору, и у них тоже наблюдается тенденция по мере смены поколений улучшать свои способности к быстрому бегу, стремительному реагированию, успешному сокрытию в высокой траве. Они тоже способны развиваться во всё лучших врагов – в нашем случае - врагов гепардов. С точки зрения гепардов, средняя годовая температура из года в год не становится лучше или хуже, хотя конечно точно адаптированному животному будет нехорошо от любого изменения. Но средняя газель год от года будет систематически “ухудшаться” - её будет труднее поймать, так как она будет лучше приспособлена для уклонения от гепардов. И опять же, тенденция прогрессивного совершенствования газелей замедлилась бы до остановки, если бы не было параллельной тенденции совершенствования её хищников. Одна сторона преуспевает в этом несколько более, чем другая. И наоборот. Процесс идёт по нескончаемой спирали сотни тысяч лет. В мире человеческих наций (на соответственно более короткой временной шкале), когда имеется прогрессивное улучшение вооружения одной противоборствующей стороны в ответ на улучшение другой, мы говорим о “гонке вооружений”. Эволюционная аналогия достаточно близка, чтобы оправдать заимствование этого термина, и я не извиняюсь перед моими напыщенными коллегами, желающими очистить язык от таких образных выражений. Я ознакомил вас с этой идеей на простом примере с газелями и гепардами, с целью показать важное различие между живым врагом, который сам подчинён к эволюционным изменениям, и неодушевленным незлонамеренным условиям, типа погоды, которая хотя и подвержена изменениям, но не эволюционным. Но тут я должен признать, что своими усилиями по объяснению этой совершенно законной идеи, я, возможно, ввёл читателя в заблуждение с другой стороны. Очевидно (если немного задуматься об этом), что моя картина постоянно развивающейся гонки вооружений слишком упрощена в, по крайней мере одном отношении. Возьмём скорость бега. Может показаться, что идея гонок вооружений предлагает, что гепарды и газели будут, поколение за поколением наращивать скорость бега, пока не станут бегать быстрее скорости звука. Это не произошло, и никогда не произойдёт. Прежде, чем мы продолжим обсуждение гонок вооружений, я полагаю себя обязанным предупредить эти недоразумения нижеследующими оговорками.

Первая. Я возможно создал впечатление неуклонного нарастания способностей гепардов по ловле добычи, и столь же неуклонного нарастания способностей газелей по избежанию хищника. Эдак читатель может прийти к викторианской идее неумолимости прогресса, в котором каждое новое поколение лучше, прекраснее и превосходнее его родителя. Действительность совсем не такова. Улучшение вряд ли возможно обнаружить, сравнивая данное поколение с предшествующим – временная шкала таких изменений существенно крупнее. Кроме того, “совершенствование”, далеко не непрерывно. Оно идёт вспышками, чередуясь с застоями, а иногда и с регрессиями, вовсе не двигаясь неумолимо вперёд в направлении, вытекающем из идеи гонок вооружений. Для стороннего наблюдателя, изменения условий, изменения неодушевлённых сил, которые я обобщаю под общим названием “погода”, иногда могут “утопить” медленные и неустойчивые тенденции гонок вооружений. Вполне могут иметь место долгие отрезки времени, когда никакого “прогресса” в гонке вооружений не происходит, и может не происходить вообще никаких эволюционных изменений. Гонки вооружений иногда достигают своей высшей точки в вымирании одной из сторон, а затем новая гонки вооружений может начаться снова с исходного положения. И тем не менее, что бы об этом ни говорилось, идея гонки вооружений остаётся наиболее удовлетворительным объяснением существования высокоразвитых и сложных механизмов, которыми обладают животные и растения. Прогрессивное “совершенствование”, символизируемое гонкой вооружений, продолжается, даже если она протекает спазмами и перерывами; даже если темп его продвижения не спешит проявляться в пределах продолжительности жизни человека, или даже в пределах веков писаной истории.

Вторая. Отношения, которые я называю отношениями “врагов”, сложнее, чем те простые двусторонние отношения, описанные в рассказах про гепардов и газелей. Например, у данного вида имеется два (или больше) врагов, которые между собой враждуют даже более серьёзно. Именно этот подтекст содержится в общераспространённом полузаблуждении, что дескать траве полезен выпас (или скашивание). Коровы едят траву, и поэтому можно называть их врагами травы. Но у трав есть также и враги в мире растений - соперничающие сорняки, которые, если дать им волю, могли бы стать даже более серьёзными врагами трав, чем коровы. Травы несколько страдают от поедания коровами, но соперничающие сорняки при этом страдают ещё больше. В результате коровы на лугу приносят травам пользу. В этом смысле оказывается, что коровы скорее друзья трав, чем враги.

Однако тот факт, что коровы – враги трав, остаётся в силе. Конкретное травяное растение выиграло бы, если лично его корова бы не съела, и поэтому любое мутантное растение обладающее, скажем, химическим средством, защищающим его от коров, породит больше семян (содержащих генетические инструкции по созданию этого химического средства), чем конкурирующие члены его собственного вида, более приемлемые коровам. И хотя коровы являются в некотором смысле “друзьями” травы, естественный отбор не одобрит те индивидуальные растения, которые легко позволяют себя им съесть! Общий вывод этого параграфа таков. Хотя вполне правильно рассматривать гонки вооружений между двумя наследственными линиями – такими как коровы и трава, или газели и гепарды, но мы не должны упускать из виду тот факт, что оба участника гонки, скорее всего имеют и других врагов, против которых они одновременно ведут другие гонки вооружений. Я сейчас не буду углубляться в эту тему далее, скажу лишь, что это может быть одним из объяснений того явления, почему конкретные гонки вооружений стабилизируются и не продолжаются бесконечно, порождая хищников, преследующих свою добычу на скорости 2 Маха (1 Мах – скорость звука в воздухе на уровне моря, равная примерно 330 м/с; 2 Маха, соответственно 660 м/с = 2370 км/ч - А.П.) и так далее.

Третья “оговорка” насчёт простой гонки вооружений - не столько оговорка, сколько интересная мысль сама по себе. В моём мысленном обсуждении гепардов и газелей я сказал, что гепарды, - в отличие от погоды, демонстрируют тенденцию по мере смены поколений становиться “лучшими охотниками”, становиться более серьёзными врагами, улучшать оснащённость для убийства газелей. Но из этого не следует, что они станут успешнее в убийстве газелей! Корень идеи гонки вооружений в том, что улучшаются обе стороны этой гонки, тем самым затрудняя жизнь другой стороне. Но нет никаких особых причин полагать (по крайней мере – исходя из уже обсуждённого здесь), что одна из сторон гонки вооружений станет уверенно более или менее успешной, чем другая. Идея гонки вооружений, в её наичистейшей форме, фактически предлагает наличие абсолютно нулевого относительного прогресса в успешности обеих сторон, но совершенно определённый прогресс в их оснащённости для достижения успеха. Хищники станут лучше оснащены для убийства, но одновременно добыча станет лучше оснащена для избежания его, поэтому в конечном итоге не будет никаких изменений интенсивности успешных убийств. Подразумевается, что если бы при помощи машины времени хищники из одной эры могли бы встретить добычу с другой, то более поздние, более “модернизированные” животные, будь то хищников или добыча, обогнали бы в этой гонке более ранних. Этот эксперимент вряд ли возможно проделать, хотя некоторые люди предполагают, что некоторые отдалённые и изолированные фауны, например, австралийскую или мадагаскарскую, можно рассматривать как древнюю, и что поездка в Австралию якобы подобна поездке в прошлое в машине времени. Такие люди полагают, что местные австралийские виды в основном исчезают под напором превосходящих конкурентов или врагов, ввезённых извне, потому что местные виды – “старые”, и “устаревшие модели”, и находятся в той же ситуации, в которой находился бы военный корабль Ютландии в поединке с ядерной субмариной. Но предполагать, что австралийская фауна состоит из “живых ископаемых”, вряд ли корректно. Возможно, изредка хорошие случаи такого рода и встречаются, но именно изредка. Я предполагаю, что эти утверждения могут означать не больше, чем зоологический эквивалент шовинистического снобизма, аналогичного отношению к коренному австралийцу, как к неотесанному разбойнику, у которого под шляпой мало мозгов, зато спрятаны недобрые замыслы.

Американский биолог Ли Ван Вейлин дал принципу нулевого изменения успеха, безотносительно величине эволюционного прогресса в оснащении, запоминающееся название “эффекта Красной Королевы”. Как вы помните, в книге “Алиса в зазеркалье”, Красная Королева схватила Алису за руку и тащила её, всё быстрее и быстрее, в сумасшедшем беге по сельской местности. Но как бы быстро они ни бежали, они всегда оставались в том же самом месте. Этим Алиса была понятно озадачена, говоря: “А вот в нашей стране ты попадёшь в какое-нибудь другое место, если будешь бежать также быстро и долго, как мы сейчас”. “Какая медлительная страна!” сказала Королева. “Ну а у нас, как видите, требуется бежать что есть силы, чтобы остаться на том же самом месте. Если же вы хотите попасть куда-нибудь ещё, вы должны бежать по крайней мере вдвое быстрее”.

Термин “Красная Королева” забавен, но может ввести в заблуждение, если подразумевать (как иногда делается) математически точный, строго нулевой относительный прогресс. Также может ввести в заблуждение полная парадоксальность утверждения Красной Королевы в этой истории про Алису, противоречие его здравому смыслу в реальном физическом мире. Но эффект эволюционной Красной Королевы Ван Вейлина вовсе не парадоксален – он полностью согласуется со здравым смыслом, пока здравый смысл применяется разумно. Однако, даже не выглядя парадоксальными, гонки вооружений могут создавать ситуации, поражающие склонный к экономии человеческий ум своей расточительностью.

Например, почему деревья в лесах столь высоки? Вкратце - потому, что все другие деревья в лесу выссоки, и поэтому ни одно дерево может позволить себе быть низким. В противном случае оно было бы затенено. Это истинная правда, но она оскорбляет склонного к экономии человека. Ведь это выглядит столь бессмысленным и расточительным! Когда все деревья имеют высоту полога леса, то всем достаётся примерно поровну солнечного света, и ни одно не может позволить себе быть немного ниже. Но вот если б они все были ниже; если б между ними имелось нечто вроде профсоюзного соглашения на ограничение высоты, то все деревья извлекли бы из этого выгоду. Они конкурировали бы друг с другом за точно такой же солнечный свет, но все они “оплачивали бы” намного меньшие издержки роста по достижению высоты полога. Данное ограничение было бы выгодно как всей экономике леса, так каждому дереву. К сожалению, естественному отбору безразлична тотальная экономия; сам по себе он не предусматривает никаких возможностей для картелей и соглашений. В лесу проходили гонки вооружений, в результате которых деревья лесов, по мере смены поколений, стали высокими. Сама по себе большая высота не влечёт для дерева какой-то неотъемлемой выгоды ни на одном этапе гонки вооружений. Единственный стимул на каждом её этапе тянуться вверх состоит в том, что дерево должно быть относительно выше соседних деревьев.

По мере продолжения гонки вооружений, средняя высота деревьев в пологе леса повысилась. Но выгода от большой высоты для деревьев не повысилась. И фактически даже снизилась из-за увеличенных издержек роста. Последовательные поколения деревьев становились всё более и более высокими, но в конце концов им было лучше, если б они остались в той точке, откуда они начали. Здесь имеется параллель с Алисой и Красной Королевой, но как вы видите, случай с деревьями не парадоксален. Это общая особенность гонок вооружений, включая человеческие - хотя все стороны выиграли бы, если б ни одна из них не наращивала вооружений, но как только одна из сторон продвинется, то никто не может позволить себе не сделать этого же. Кстати, я должен ещё раз подчеркнуть, что рассказал эту историю слишком упрощённо. Я не имею в виду ни то, что буквально каждое поколение деревьев выше своих коллег в предыдущем поколении, ни то, что гонки вооружений обязательно безостановочны.

Другая мысль, проиллюстрированная деревьями, состоит в том, что гонки вооружений не обязательно должны проходить между членами разных видов. Индивидуальное дерево с той же вероятностью может быть пагубно затенено членами своего вида, как членами другого. Собственно, фактическая угроза от организмов собственного вида чаще бывает более серьёзной, чем от других. Члены своего вида конкурируют за в точности те же самые ресурсы; члены другого обычно конкурируют за другие (хотя бы чуть-чуть). Имеют также место гонки вооружений между самцами и самками одного вида, а также между родителями и потомками. Я обсудил эти гонки в своей книге “Эгоистичный Ген”, и не буду здесь рассматривать их далее.

История с деревьями позволяет мне познакомить вас с важным общим различием между двумя видами гонок вооружений - так называемыми симметричными и асимметричными. Симметричная гонки вооружений проходит между конкурентами, старающимися делать примерно одно и то же. Гонки вооружений между деревьями в лесу, борющимися за свет – один из примеров. Различные виды деревьев ведут несколько различный образ жизни, но насколько можно говорить о гонке деревьев за свет, они - конкуренты за тот же самый ресурс. Они участвуют в такой гонке вооружений, в которой успех одной стороны воспринимается другой стороной как проигрыш. Это симметричная гонки вооружений, потому что характер успеха и неуспеха этих двух сторон одинаков: получение солнечного света, и, соответственно, затенение.

Однако гонка вооружений между гепардами и газелям является асимметричной. Это настоящая гонка вооружений, в которой успех одной из сторон воспринимается как проигрыш другой, но характер успеха и проигрыша этих двух сторонах очень различен. Здесь стороны “стараются” делать очень разные вещи. Гепарды стараются есть газелей. Газели не стараются есть гепардов, но они стараются избежать съедения гепардами. С эволюционной точки зрения асимметричные гонки вооружений интереснее, так как они с большей вероятностью произведут высокосложные системы оружия. Мы можем видеть причины этого, рассматривая примеры человеческой технологии вооружений.

Я мог бы использовать в качестве примера США и СССР, но фактически нет никакой необходимости упоминать конкретные нации. Оружие, изготовленное компаниями в любой из развитых индустриальных стран может быть куплено почти любой нацией. Существование успешного наступательного оружия, такого как скользящая по поверхности ракета Exocet, влечёт “приглашение” изобрести эффективную защиту, например, устройство создания радиопомех, сбивающее с толку систему управления ракетой. Изготовление этой защиты будет более вероятно произведено во вражеской стране, но не исключено изготовление в той же, и даже той же самой компанией! В конце концов, ни одна компания не может изготовить средство противодействия данной ракете, чем компания, которая её изготовила. Нет ничего принципиально невероятного в том, что одна и та же компания будет производить и то, и другое, и продавать соответствующие продукты противоборствующим сторонам в войне. Я достаточно циничен, чтобы подозревать, что это и в самом деле случается, и раз это так, то это ярко иллюстрирует мысль об улучшения оснащённости при остановке роста его чистой эффективности (но росте затрат).

С точки зрения нашей темы, вопрос о том, являются или не являются изготовители противоборствующих систем человеческой гонки вооружений врагами, и неуместен, и интересен одновременно. Существенно то, что независимо от их изготовителей, сами эти устройства являются врагами друг друга в том смысле, в каком я определил это понятие в данной главе. Ракета, и специфическое средство противодействия ей, являются врагами друг друга в успехе одной стороны, который синонимичен проигрышу другой. Являются ли их проектировщики тоже врагами друг друга, к делу не относится, хотя видимо легче предположить, что являются.

Пока что обсуждал пример с ракетой, и специфическим противоядием против неё без подчёркивания эволюционного, прогрессивного аспекта, который, вообще-то есть главная причина включения его в эту главу. Суть здесь в том, что существующий проект ракеты вызывает появление должного противоядия, скажем, устройство постановки радиопомех, но не только. Противоракетное устройство, в свою очередь, вызывает усовершенствование проекта ракеты, усовершенствование, которое явно противостоит противоядию, анти-противоракетному устройству. Ну словно как бы каждое усовершенствование ракеты стимулировало следующее усовершенствование самой себя, посредством его эффекта на противоядие. Усовершенствование оборудования кормит самого себя. Вот вам рецепт взрывной, бесконтрольной эволюции.

В конце нескольких лет такого наряжённого изобретения и противоизобретения, текущая версия и ракеты, и её противоядия, достигнут очень высокой степени изощрённости. Тем не менее – вот вам снова эффект “красной королевы” - нет никаких общих причин ожидать, что какая-либо из сторон этой гонки вооружений, будет более успешна в своей деятельности, чем была в начале этой гонки. В самом деле, если и ракета, и её противоядие улучшились в той же самой степени, то мы вправе ожидать, что и самые последние, наиболее продвинутые и изощрённые версии, и самые ранние, примитивнейшие простейшие версии будут равноуспешны друг против друга. Имел место прогресс проекта, но не было никакого прогресса в приближении к цели – потому, что происходил равный прогресс проекта с обеих сторон гонки вооружений. Собственно, именно потому, что с обеих сторон имелся примерно равный прогресс, и получился такой значительный прогресса в уровне сложности проекта. Если одна сторона, скажем, противоракетное глушащее устройство, выдвинется слишком далеко вперёд в гонке проектов, то другая сторона, в данном случае - ракета, просто перестала бы использоваться и изготавливаться – она бы “вымерла”. Этот далёкий от парадоксальности прародителя пример эффекта красной королевы в контексте человеческих гонок вооружений, показывает фундаментальность самой идеи прогрессивного успеха. Я говорил, что асимметричные гонки вооружений с большей вероятностью приведут к интересным прогрессивным усовершенствованиям, чем симметричные, и теперь, используя человеческое оружие для иллюстрации, мы можем видеть почему. Если одна нация располагает 2-х мегатонной бомбой, то вражеская нация разработает 5-мегатонную. Это провоцирует первую нацию на развитие 10-мегатонной, что в свою очередь спровоцирует вторую на создание 20-мегатонной, и так далее. Вот истинная симметричная гонка вооружений: каждый прогресс одной стороны вызывает ответный прогресс другой, в результате с течением времени будет наблюдаться устойчивый рост некоего признака, в данном случае – мощности бомб. В симметричной гонке вооружение не наблюдается такого детального, взаимооднозначного соответствия между проектами, никакой “ловли” или “блокировки” деталей проекта, каковая наблюдается при асимметричной гонке вооружений, такой как между ракетой и антиракетным устройством. Антиракетное устройство специально предназначено для преодоления частных детальных особенностей ракеты – проектировщик противоядия принимает во внимание именно их. Затем при проектировании контрмер против противоядия, проектировщик следующего поколения ракет использует знание детального проекта противоядия к предыдущей версии. Это не так в случае бомб постоянно увеличивающейся мощности. Безусловно, проектировщики одной стороны могут красть хорошие идеи, или могут подражать проектным решениям другой стороны. Но даже если это так, то это непринципиально. Проектировщикам русской бомбы вовсе не обязательно закладывать в проект взаимооднозначное соответствие деталям проекта американской бомбы. В случае же асимметричной гонки вооружений между “наследственными линиями” оружия и специфических противоядий к нему, учёт этих взаимооднозначных соответствий, по прошествии последовательных “поколений”, когда-нибудь приведёт большей изощрённости и сложности.

Так и в живом мире. Следует ожидать сложного и изощрённого проекта везде, где мы имеем дело с конечными продуктами длинной асимметричной гонки вооружений, в которой прогресс с одной стороны всегда парируется, на взаимооднозначном основании, одинаково успешными противоядиями другой - в противоположность конкуренции, порождающей симметричные гонки. Это очевидно верно и для гонок вооружений между хищниками и их добычей, и, возможно даже более – гонок вооружений между паразитами и хозяевами. Электронные и акустические системы оружия летучих мышей, которые мы обсуждали в главе 2, располагают всей точно настроенной сложностью, которую можно ожидать от конечных продуктов длинной гонки вооружений. Что неудивительно - мы можем прослеживать эту же самую гонку вооружений с другой стороны. Насекомые, на которых охотятся летучие мыши, располагают сопоставимым набором сложного электронного и акустического оборудования. Некоторые бабочки даже испускают ультразвуки, похожие на испускаемые летучими мышами, которые, кажется, сбивают их с толку. Почти всем животным грозит опасность или быть съеденными кем-то, или опасность неуспеха в попытке съесть кого-то, и огромное количество детальных фактов о жизни животных будет иметь смысл только тогда, когда мы вспомним, что они являются конечными продуктами длинных и ожесточённых гонки вооружений. Х. Б. Котт, автор классической книги “Окраска животных”, высказал эту мысль в 1940-м, и это было возможно первое использование в публикации аналогии гонок вооружений применительно к биологии:

Изучать гонки человеческих технологий вооружения легче их биологических эквивалентов, потому что они намного быстрее. Мы можем видеть все их этапы, из года в год. Напротив, в случае биологической гонки вооружений, мы обычно можем видеть только конечные продукты. Очень редко мертвое животное или растение оставляет окаменелость, и в этом случае можно иногда проследить промежуточные стадии гонки вооружений у животных несколько более прямо. Одним из наиболее интересных примеров этого рода является электронная гонка вооружений, выраженная в размерах мозга ископаемых животных.

Сам мозг не оставляет окаменелостей, но череп – оставляет; и полость, в которой размещался мозг, при аккуратной интерпретации может служить хорошим признаком размера мозга. Я сказал “при аккуратной интерпретации”, и это важно, ибо здесь есть много проблем. Крупные животные часто имеют крупный мозг отчасти лишь вследствие своих размеров, но из этого не обязательно следует, что они, в каком-то интересном смысле, “умнее”. Слоновий мозг крупнее человеческого, но мы, вероятно с некоторой долей справедливости, полагаем себя умнее слонов, и что наш мозг “реально” больше, если сделать поправку на то, что сами мы имеем намного меньшие размеры. Конечно, наш мозг, по отношению к размерам тела, намного больше мозга слона, что с очевидностью заметно по выпуклой форме наших черепов. И это не только наше видовое тщеславие. Возможно, что с целью поддержания функционирования организма большому телу автоматически нужен большой мозг. Для того, чтобы определить истинную “мозговитость” животного, нам нужно найти какой-то алгоритм вычислений, в котором бы “вычиталась” доля мозга, относимая просто к размеру тела. Другими словами, нам нужно какое-то хорошее и точное определение того, что мы подразумеваем под истинной мозговитостью. Разные люди вольны придумывать различные методы выполнения таких вычислений, но вероятно наиболее авторитетный показатель – это так называемый “коэффициент энцефализации” или EQ, используемый Гарри Джерисоном, ведущим американским авторитетом по истории мозга.

EQ рассчитывается довольно сложным образом, через логарифмы веса мозга и веса тела, и нормируется по средним значениям главной группы, такой, как млекопитающие в целом. Подобно тому, как “коэффициент интеллекта” (IQ) используемый (в том числе – неправильно) психологами, нормирован по средними значениям всей популяции, EQ нормирован по, скажем, всем млекопитающим. Также, как IQ равный 100, по определению означает средний IQ всей популяции, также и EQ равный 1 по определению означает средний EQ для, скажем, млекопитающих данного размера. Детали математической методики не имеют значения. Проще говоря, EQ данного вида, такого, как носорог или кошка, является мерой того, насколько велик (или мал) оказывается мозг животного в сравнении с нашим ожиданием для животного с данным размером тела. Методика расчёта этого ожидания, конечно открыта для обсуждения и критики. Тот факт, у людей EQ равен 7, а у гиппопотамов - 0.3, не может означать, что люди буквально в 23 раза умнее гиппопотамов! Но измеренный EQ вероятно скажет нам кое-что насчёт избытка “вычислительной мощности” которым располагает в своей голове животное, сверх несократимого минимума, необходимого для рутинной деятельности по управлению телом данного размера.

Измеренные EQ среди современных млекопитающих очень различны. У крыс EQ примерно 0.8, что чуть ниже среднего всех млекопитающих. У белок несколько выше, примерно 1.5. Возможно, что жизнь в трёхмерном мире деревьев требует дополнительной вычислительной мощности для управления точными прыжками, и даже большей - для размышлений насчёт эффективных путей через лабиринт веток – могут ли они соединяться дальше. У обезьян EQ прилично выше среднего, а человекообразных (особенно у нас) – намного выше. У разных типов мелких обезьян, как оказалось, EQ различен, и что интересно – имеется определённая связь с их образом жизни: у насекомоядных и плодоядных обезьян мозг, для их размера больше, чем у листоядных. На этом основании есть смысл предположить, что животное нуждается в меньшей вычислительной мощности, чтобы найти листья, которые растут вокруг в изобилии, чем для того, чтобы найти плод, который, вероятно, придётся искать, или ловить насекомых, которые предпринимают активные меры по избежанию поимки. Но здесь, к сожалению не исключено, что истинная история переусложнена, и что в данном случае другие переменные, типа интенсивности метаболизма, могут быть важнее. В целом, у млекопитающих плотоядные животные обычно имеют чуть более высокий EQ, чем травоядные, на которых они охотятся. У читателя вероятно уже возникли некоторые идеи относительно причин такого положения дел, но такие идеи проверить трудно. Так или иначе, но это кажется факт - безотносительно к причинам.

Довольно о современных животных. Джеризон сделал реконструкции вероятных EQ вымерших животных, ныне существующих только как окаменелости. Он оценивал размер мозга, делая гипсовые слепки внутренностей черепов. При этом нельзя было избежать приличного количества догадок и оценок, но пределы ошибок не столь велики, чтобы отказаться от затеи. По крайней мере, точность метода изготовления гипсовых слепков может быть проверена с использованием современные животных. Мы представляем себе, что сухой череп – это всё, чем мы располагаем от современного животного, сделаем гипсовый слепок, оцениваем по одному ему размер мозга, а затем сверяем это значение с реальным мозгом, и узнаем точность нашей оценки. Такие проверки на современных черепах поддерживают доверие к оценкам Джерисона размеров мозга давно умерших животных. Он сделал вывод, что во-первых, в ходе геологического времени имеет место тенденция к увеличению мозга. Живущие в любое заданное время травоядные как правило имели меньший мозг, чем современные им плотоядные, охотящиеся на них. Но более поздние травоядные как правило имели больший мозг, чем ранние; та же картина наблюдается и у плотоядных. Судя по всему, мы видим в окаменелостях гонки вооружений, или скорее - серию рестартующих гонок вооружений между плотоядными и травоядными животными. В этом есть особенно воодушевляющая параллель с человеческими гонками вооружения, так как мозг - это бортовой компьютер, используемый как плотоядными, так и травоядными животными, а электроника – это, сейчас пожалуй наиболее быстро совершенствующийся элемент в человеческой технологии вооружений.

Чем заканчиваются гонки вооружений? Иногда они могут закончиться вымиранием одной из сторон, и тогда другая сторона, возможно прекратит эволюционировать в этом конкретном прогрессивном направлении, и фактически будет скорее всего даже “регрессировать” по экономическим причинам, которые мы обсудим чуть ниже. Экономическое давление может во многих случаях совсем остановить гонку вооружений - даже при том, что одна сторона гонки, будет, в некотором смысле постоянно лидировать. Возьмём к примеру скорость бега. Существует фундаментальный предел скорости бега гепардов или газелей, предел, налагаемый законами физики. Но ни те, ни другие этого предела не достигли. И те, и другие нарастили скорость до некоторого нижнего предела, который, полагаю, по своей сути экономический. Высокоскоростная технология недёшева. Она требует длинных костей ног, мощных мышц, больших лёгких. Всем этим может обладать любое животное, которому действительно нужно быстро бегать, но за всё это нужно платить. И платить по резко возрастающей цене. Цена эта измеряется в, как говорят экономисты, “издержках возможностей”. Издержки каких-то возможностей – это сумма всех других вещей, от которых вы должны воздержаться, чтобы иметь эти возможности. Издержки посылки ребёнка а частную платную школу – это всё вещи, покупку которых вы не можете себе в результате позволить: новый автомобиль, отпуск на фешенебельном курорте (если же вы настолько богаты, что легко можете позволить себе всё это одновременно, то издержки посылки вашего ребенка в частную школе могут быть околонулевыми). Для гепарда, издержки роста больших мышц ног – это всё, на что гепард мог бы израсходовать материалы и энергию, которые обыкновенно расходуются им на изготовление этих мышц, например, на выработку дополнительного молока для детёнышей.

Разумеется, никто не предполагает, что гепарды производят калькуляции этих издержек в своих головах! Всё это проделывается автоматически в ходе обычного естественного отбора. Конкурирующий гепард, не имеющий таких больших мышц ног, возможно, не сможет бежать столь же быстро, но зато он экономит тем самым ресурсы для выработки дополнительного молока, вследствие чего, возможно, вырастит больше детёнышей. Так что наибольшее количество детёнышей будет выращено гепардами, гены которых обеспечат им оптимально-компромиссное соотношение между скоростью бега, молочной продуктивностью, и всеми другими запросами их бюджета. Скорость бега не обязательно должна оптимизироваться по, скажем, молочной продуктивности. Баланс будет конечно различен для различных видов, и может колебаться в пределах каждого вида. Определённо можно сказать лишь то, что балансирование подобного рода будет неизбежно. Когда и гепарды и газели достигнут максимальной скорости бега, которую их внутренняя экономика “может себе позволить”, то гонка вооружений между ними остановится.

Соответствующие экономические точки остановки могут не совпадать в точности. Животным-добыче нужно останавливаться на тратах относительно большей доли их бюджета на оборонительное вооружение, чем хищникам - на наступательное. Одна из причин такого положения дел отражена в морали одной из басен Эзопа: кролик бежит быстрее лисы, потому что кролик бежит за своей жизнью, а лиса – только за обедом. В экономических терминах это означает, что те особи лис, которые вкладывают ресурсы в другие проекты, могут добиваться большего успеха, чем особи лис, которые вкладывают почти все свои ресурсы в технологию охоты. С другой стороны, в популяции кроликов, баланс экономических выгод смещён к тем особям кроликов, которые более расточительно тратятся на оборудование для быстрого бега. Итог этого экономического балансирования бюджетов в пределах вида состоит в том, что гонки вооружений между видами рано или поздно приходят к взаимно устойчивому концу, с лидированием одной из сторон.

Вряд ли мы будем свидетелями какой-то гонки вооружений в её динамике, ибо вряд ли они будут разворачиваться в некий конкретный “момент” геологического времени, такой, как наше время. Но тех животных, которых мы видим в наше время, можно интерпретировать как конечные продукты гонки вооружений, проходившей в прошлом.

Подведём итог этой главы. Гены отбираются не на основе их внутренних качеств, а на основе результатов их взаимодействия с окружающими средами. Наиболее важный для гена компонент окружающей среды - другие гены. Причина такой важности в том, что другие гены также изменяются по мере смены поколений в эволюции. Отсюда - два главных следствия.

Первое следствие подразумевает, что будут одобрены те гены, которые обладают свойством “сотрудничать” с другими генами, с которыми они, вероятно столкнутся при обстоятельствах, когда сотрудничество полезно. Это особенно верно для генов существ, принадлежащих одному виду (хотя и не только), потому, что гены в рамках одного вида находятся вместе в одних клетках. Это привело к эволюции крупных конгломератов сотрудничающих генов, и в конечном итоге - к эволюции самих тел, как продукту их совместного предприятия. Индивидуальное тело – это большое транспортное средство, или “машина выживания”, построенная кооперативом генов для сохранения копий каждого члена этого кооператива. Они сотрудничают, потому что все они заинтересованы в достижении одного и того же результата - выживания и воспроизводства их общего тела - и поэтому они являются важной частью окружающей среды, в которой действует на них естественный отбор.

Второе следствие. Обстоятельства не всегда одобряют сотрудничество. На своём марше сквозь геологические эпохи, гены могут сталкиваться друг с другом и при таких обстоятельствах, когда выгоден антагонизм. Это особенно верно для генов разных видов, хотя и не исключительно для них. Ведь гены разных видов гены не смешиваются - члены разных видов не могут скрещиваться друг с другом. Когда отобранные гены одного вида создают окружающую среду, в которой отбираются гены другого, то такая ситуация часто является эволюционной гонкой вооружений. Каждое новое генетическое усовершенствование, отселектированное одной стороной гонки, скажем, хищником – изменяет окружающую среду, в которой отбираются гены другой стороны гонки – добычи. В основном именно такие гонки вооружений ответственны за очевидно прогрессивную эволюцию таких качеств, как скорости бега, навыков полёта, остроты зрения, слуха, и так далее. Эти гонки вооружений не продолжаются вечно, но стабилизируются, например, когда дальнейшие усовершенствования становятся слишком экономически обременительны для этих животных.

Это было трудная глава, но её нужно было включить в книгу. Без неё мы бы остались с ощущением, что естественный отбор – лишь разрушительный, или в лучшем случае – отсеивающий процесс. Мы видели два пути, которыми естественный отбор может созидать. Один путь – это сотруднические отношения между генами в рамках одного вида. Наша фундаментальная предпосылка должна состоять в том, что гены – “эгоистичные” объекты, работающие на собственное распространения в генофонде вида. Но так как окружающая среда гена в значительной степени состоит из других генов, также отбираемых в том же самом генофонде, то будут одобряться те гены, которые хороши для сотрудничества с другими генами в том же генофонде. Именно поэтому эволюция породила большие тела - конгломераты клеток, совместно работающих ради достижения того же самого коллективного результата. Именно поэтому существуют большие тела, а не отдельные репликаторы, до сих пор борющиеся за эти цели в первозданном бульоне.

Организмы выработали единую и согласованную целеустремленность, потому что их гены отбирались в окружающей среде, созданной другими генами того же самого вида. Но так как окружающая среда генов включает также и гены других видов, то возникают гонки вооружений. Эти гонки вооружений являются другой крупной силой, продвигающей эволюцию в направлении, которое мы называем “прогрессивным” и сложным “проектом”. Гонки вооружений создают внутреннее ощущение своей безудержности. Они мчат в будущее по дороге - в одном смысле бессмысленной и бесполезной, в другом - прогрессивной и бесконечно привлекательной для нас, наблюдателей. В следующей главе мы обсудим особый случай такой взрывной, безудержной эволюции, которую Дарвин назвал половым отбором.

Глава 8
Взрывы и спирали

Человеческий ум - неисправимый искатель аналогий. Нас маниакально тянет видеть глубокий смысл в незначительных подобиях очень разных процессов. Однажды, в Панаме, я почти целый день наблюдал битву двух огромных колоний муравьёв-листорезов, и моё воображение неодолимо сравнивало усыпанное конечностями поле битвы с картинами, которые я видел мемориальном музее в Пассхендале (место одного из крупных сражений первой мировой войны – А.П.). Я почти что слышал звуки выстрелов и запах дыма! Вскоре после публикации моей первой книги - “Эгоистичного гена”, ко мне обратились два священнослужителя, независимо пришедших к одной и той же аналогии между идеями книги и доктриной первородного греха. Дарвин рассматривал идеи эволюции применительно лишь к живым организмам, меняющим форму тела в ходе бесчисленных поколений. Его последователи не устояли от соблазна видеть эволюцию во всём - в изменяющейся форме вселенной, в "фазах" развития человеческих цивилизаций, и даже в модах на длину юбок. Такие аналогии могут быть иногда очень плодотворны, но в их построении легко зайти слишком далеко, и увлечься аналогиями настолько трудноуловимыми, что это аналогизаторство будет бесполезными или даже просто вредным. Просматривая свою обширную почту от всяческих чудаков, я понял, что один из признаков бесполезного идеетворчества – излишне восторженное аналогизирование.

С другой стороны, некоторые крупные прорывы в науке произошли благодаря тому, что какой-то умный человек обнаружил аналогию между одним, уже понятым предметом, другим, всё ещё таинственным. Но важно соблюсти баланс между чрезмерно неразборчивым аналогизированием, и бесплодной слепотой к аналогиям по-настоящему плодотворным. Вдохновение успешного учёного и бред психически неуравновешенного мечтателя отличаются качественно. Я предполагаю, что в принципе это различие состоит не столько в способности подмечать аналогии, сколько в способности отбрасывать глупые аналогии, но поддерживать полезные. И хотя это предположение тоже является аналогией (возможно - глупой, возможно – плодотворной; и уж разумеется - не оригинальной), между научным прогрессом и дарвиновским эволюционным отбором, но давайте теперь рассмотрим аналогию, относящуюся к главной теме этой главы. Конкретно, я собираюсь погрузиться в две взаимосвязанные аналогии, которые я нахожу вдохновляющим, но которые могут завести слишком далеко, если мы не будем достаточно осторожны. Первая – это аналогия между различными взрывоподобными процессами. Вторая – это аналогия между эволюцией собственно дарвиновской, и эволюцией, которую мы называем культурной. Я верю, что эти аналогии плодотворны – иначе я бы не посвятил им эту главу. Тем не менее, я вас предупредил.

Интересующая нас особенность всех взрывов известна инженерам как "положительная обратная связь". Сущность положительной обратной связи лучше всего понять в сравнении с её противоположностью - отрицательной обратной связью. Отрицательная обратная связь – основа большинства устройств автоматического контроля и регулирования, а один из наиболее чётких и известных примеров её – регулятор Уатта. Практически полезный двигатель должен выдавать энергию вращения с постоянной скоростью, именно такой, с какой нужно работать мельницам, ткацким станкам, насосам, и многому другому. Стоящая перед Уаттом проблема состояла в том, что скорость вращения двигателя зависела давления пара. Подбросив топлива в топку, мы ускорим работу двигателя, что не нужно для работы мельницы или ткацкого станка, требующих постоянной скорости привода своих механизмов. Регулятор Уатта представлял собой автоматический клапан, регулирующий поток пара в цилиндр.

Уатту пришла в голову остроумная идея: связать клапан со скоростью вращения двигателя так, что, чем быстрее вращался бы двигатель, тем сильнее бы клапан закрывал подачу пара. И наоборот, когда бы двигатель замедлялся, то клапан бы открывался. Тогда двигатель, вращающийся слишком медленно, тотчас ускорится, а двигатель, вращающийся слишком быстро, тотчас замедлится. Конкретная реализация измерения скорости регулятора была проста, но эффективна, а принцип используется до сих пор. Двигатель вращает пару шаров, подвешенных на шарнирных рычагах. Когда двигатель (с шарами) вращается быстро, то шары под действием центробежной силы поднимаются вверх. Когда медленно – опускаются вниз. Шарнирные рычаги непосредственно связаны с регулятором подачи пара. При соответствующей настройке, регулятор Уатта может поддерживать скорость вращения парового двигателя почти постоянной, несмотря на значительную неравномерность огня в топке (и неравномерность механической нагрузки на двигатель – А.П.).

Базовый принцип работы регулятора Уатта - отрицательная обратная связь. Информация о некоем выходном параметре двигателя (о скорости вращательного движения в данном случае) подаётся назад на вход двигателя (величину подачу пара). Обратная связь отрицательна, так как высокое значение выходного параметра (быстрое вращение шаров) оказывает отрицательный эффект на вход (снижает подачу пара). И наоборот, низкий уровень выходного параметра (медленное вращение шаров) повышает подачу пара, т.е. влияние опять с обратным знаком. Однако я объяснил здесь идею отрицательной обратной связи лишь затем, чтобы противопоставить её положительной обратной связи. Давайте возьмём управляемый регулятором Уатта паровой двигатель, и сделаем в нём одно критическое изменение. Мы инвертируем знак отношений между центробежным шаровым регулятором и клапаном подачи пара. Теперь, когда шары будут вращаться быстро, клапан, вместо того, чтобы закрываться (как это было у Уатта), будет открываться. И наоборот, когда шары будут вращаться медленно, клапан будет не увеличивать подачу пара, а уменьшать его. В нормальном двигателе, регулируемом оригинальным регулятором Уатта, двигатель, начавший было замедляться, вскоре исправит эту тенденцию и ускорится до желаемой скорости. Но наш извращённый двигатель будет делать всё наоборот. Начавшееся замедление заставит его замедлиться ещё больше, и вскоре он сам себя остановит. Но с другой стороны, если такому извращённому двигателю случится немного ускориться, то вместо ослабления тенденции, как это делал правильный двигатель Уатта, эта тенденция усугубится. Небольшое ускорение подкрепится инвертированным регулятором, и двигатель ускорится ещё больше. Это ускорение положительно вернётся на вход, и двигатель ускорится дальше. Это будет продолжаться до тех пор, пока двигатель не разрушится от перенапряжения и пробьёт своим маховиком фабричную стену, или, исчерпав доступное давление пара в котле, прекратит рост скорости вращения.

Там, где оригинальный регулятор Уатта использует отрицательную обратную связь, наш гипотетический извращённый являет собой пример противоположного явления - положительной обратной связи. Процессы с положительной обратной связью нестабильны, и склонны к самоускорению. Небольшие начальные флуктуации усиливаются, и с самоускорением мчат по всё возрастающей спирали, достигающей высшей точки или в катастрофе, или в выходе на крайне высокий уровень, разрастание которого до катастрофы предотвращают какие-то другие ограничители. Инженеры сочли плодотворным объединить одно, весьма широкое множество процессов под единым названием “отрицательная обратная связь”, а другое, не менее широкое – под единым названием “положительная обратная связь”. Аналогии между этими процессами плодотворны не только в каком-то расплывчатом качественном смысле, но и потому, что все эти процессы описываются одними и теми же базовыми математическими законами. Биологи, изучая такие явления как поддержание температуры тела, и механизмы насыщения, предотвращающие переедание, сочли полезным позаимствовать у инженеров математику отрицательной обратной связи. Системы с положительной обратной связью используются меньше, чем с отрицательной – причём как инженерами, так и живыми телами, но однако предметом этой главы являются именно они.

Причина, по которой и инженеры, и живые тела чаще используют отрицательную, чем положительную обратную связь, конечно в том, что поддержание параметров вблизи оптимума очень часто полезно. Неустойчивые безудержные процессы редко когда бывают полезны, и более того – часто просто опасны. Типичный химический процесс с положительной обратной связью – взрыв, и мы обычно используем слово “взрывной” для описания какого-нибудь безудержного процесса. Например, мы можем описывать характер какого-то человека, как взрывной. Одним из моих учителей был культурный, учтивый и обычно мягкий человек, но у него случались взрывы характера, о которых он сам знал. Когда в классе случалось что-то крайне вызывающее, то он сначала ничего не говорил, но его лицо показывало, что внутри происходит что-то необычное. Затем, начиная тихим и сдержанным тоном, он говорил: "Боже! Я не могу это сдержать. Я сейчас потеряю самообладание. Залезайте под столы, предупреждаю. Процесс пошёл!" В это время его голос быстро повышался, и дойдя до крещендо, учитель хватал всё, что было в пределах его досягаемости: книги, дощечки, пресс-папье, чернильницы, и быстро швырял это всё, с предельной силой и свирепостью, но неприцельно, в общем направлении мальчика, спровоцировавшего его. Затем его возбуждение спадало, и на следующий день он максимально доброжелательно извинялся перед этим мальчиком. Он отдавал себе полный отчёт в том, что выходил из-под контроля, и сознавал себя жертвой положительной обратной связи.

Но положительные обратные связи могут вести не только к безграничному росту; они могут вести к также и к безграничному уменьшению. Я недавно участвовал в дебатах в Конгрегации - "парламенте" Оксфордского университета, на тему о предложении почётной степени одному человеку. Вопреки обыкновению, решение было спорным. После голосования, в течение 15-и минут, необходимых для подсчёта голосов, в зале стоял сплошной гул от общения участников, ожидающих объявления результата голосования. В один момент общение неожиданно прекратилось, и воцарилась полная тишина. Причиной прекращения была особая разновидность положительной обратной связи. Произошло следующее. В любом сплошном гуле голосов неизбежно происходят случайные флуктуации уровня шума, как вверх, так и вниз, которых мы обычно не замечаем. Произошла одна из таких случайных флуктуаций в сторону снижения уровня шума, чуть более заметная, чем обычно, что было замечено некоторыми людьми. Так как все с волнением ждали объявления результатов, то случайное уменьшение в уровня шума было замечено и вызвало прекращение их беседы. Это вызвало дополнительное небольшое снижение общего уровня шума, что было замечено уже большим количеством людей, и их беседа также прекратилась. Положительная обратная связь запустилась, и довольно быстро довела уровень шума до полной тишины. Затем, когда мы поняли, что это была ложная тревога, раздался смех, сопровождаемый медленным подъёмом уровня шума до его прежнего уровня.

Самые значительные и впечатляющие положительные обратные связи – это такие, которые порождают не уменьшение, а безудержное увеличение чего-то: ядерный взрыв, учитель, теряющий самообладание, ссора в пивной, нарастающие взаимные обвинения в ООН (возможно, читателю следует вспомнить предупреждение, с которого я начал эту главу). Значение положительных обратных связей в международных делах неявно признано в жаргонном слове "эскалация": когда мы говорим о зонах политической напряжённости, мы можем сказать, к примеру, что Ближний Восток – это "пороховая бочка". Одно из наиболее известных высказываний, выражающих суть положительной обратной связи, содержится в Евангелии от Матфея: "кто имеет, тому прибудет и приумножится, а кто не имеет, у того отнимется и то, что имеется". Эта глава – про положительные обратные связи в эволюции. Некоторые особенности живых организмов выглядят так, как будто они есть результаты какого-то взрывоподобного развития – следствия какой-то положительной обратной связи. В мягкой форме таким примером могут быть гонки вооружений предыдущей главы, но действительно впечатляющие примеры такого рода можно найти в органах полового привлечения.

Попробуйте убедить сами себя в том (в чём когда-то, когда я был студентом, пытались убедить меня), что хвост павлина – заурядный функциональный орган, такой как зуб или почка, созданный естественным отбором для прагматической задачи маркировки принадлежности птицы к данному виду, и не более того. Меня в своё время в этом не убедили, и я сомневаюсь в том, что в этом можно убедить и вас. Полагаю, что на хвосте павлина лежит однозначная печать положительной обратной связи. Это несомненный продукт какого-то безудержного, нестабильного взрыва, проходившего в эволюционном прошлом. Именно это полагал Дарвин в своей теории полового отбора и именно об этом, в ясных и подробных выражениях, мыслил величайший из его последователей, Р. A. Фишер. В своей книге “Генетическая теория естественного отбора”, он, после непродолжительных рассуждений, заключил:

И что типично для Фишера, то, что ему было "легко заметить", не было в должной мере понято другими и полстолетия спустя. Он не потрудился привести доказательства этого утверждения - что развитие брачно-привлекательного оперения может происходить с постоянно возрастающей скоростью, по экспоненте, взрывообразно. Остальной части биологического мира потребовалось примерно 50 лет, чтобы понять, и наконец полностью восстановить математическую аргументацию, которую Фишер, должно быть использовал - или на бумаге, или в голове, и доказать этот вывод самим себе. Я сейчас попробую объяснить – сугубо нематематической прозой, эти математические идеи, которые, в их современной форме, были в основном разработаны молодым американским математическим биологом Расселом Ланде. И хотя я не столь пессимистичен, как Фишер, написавший в 1930-м году в предисловии к своей книге: "Никакие мои усилия не смогли сделать эту книгу лёгкой для чтения", однако, как выразился доброжелательный рецензент моей первой книги, "хочу попросить читателя предварительно надеть мыслительные кроссовки". Моё собственное понимание этих трудных идей далось мне нелегко. Здесь я должен поблагодарить (несмотря на его протесты), моего коллегу, а в прошлом - студента Алана Графена, чьи мыслительные крылатые сандалии хорошо известны своей уникальностью в своём роде. Однако он обладает ещё более уникальной способностью снимать их, и придумывать понятные объяснения для других людей. Без его разъяснений, я бы просто не смог написать середину этой главы; вот почему я не хочу ограничивать признательности ему предисловием.

Прежде, чем мы приступим к этим трудным вопросам, я должен сделать отступление, и немного рассказать о происхождении идеи полового обора. Эту идею, как и многие другие идеи в этой области, выдвинул Чарльз Дарвин. Хотя Дарвин и придавал главное значение выживанию и борьбе за существование, но признавал, что само существование и выживание – есть только средства достижения главной цели. А цель эта – воспроизводство. Фазан может дожить до зрелого и старого возраста, но если он не размножится, то не передаст свои признаки дальше. Отбор одобрит качества, делающие животное успешным в размножении, выживание же – это только часть сражения за воспроизводство. На некоторых фронтах этого сражения успех сопутствует тем, кто наиболее привлекателен для противоположного пола. Дарвин видел, что, если самец фазана, павлина, или райской птицы приобретает брачную привлекательность – даже ценой собственной жизни, то он может тем не менее передавать эти брачно-привлекательные качества дальше - благодаря очень успешному воспроизводству перед смертью. Он понимал, что большой хвост павлина препятствует выживанию его обладателя, и предполагал, что это препятствие с лихвой перевешивается увеличенной брачной привлекательностью, даруемой ему этим хвостом. Дарвин любил проводить аналогии с одомашниванием, и сравнил паву с человеком-селекционером, направляющим эволюцию домашних животных по линии эстетических прихотей. Мы могли бы сравнивать её с человеком, выбирающим компьютерные биоморфы в направлении эстетической привлекательности.

Дарвин просто принимал самочьи прихоти как данность. Их существование было аксиомой его теории полового отбора, априорным предположением, а не чем-то, подлежащим самостоятельному объяснению. Частично по этой причине его теория полового отбора приобрела дурную славу; спас её Фишер в 1930-м году. К сожалению, многие биологи или игнорировали, или не понимали Фишера. Возражение, выдвинутое Джулианом Хаксли и другими, состояло в том, что самочьи прихоти не могут быть законным основанием для истинно научной теории. Но Фишер спас теорию полового отбора, трактуя самочьи предпочтения как самостоятельную законную цель естественного отбора – такую же, как самцовые хвосты. Самочье предпочтение – работа самочьей нервной системы. Самочья нервная система развивается под влиянием её генов, и поэтому свойства этой системы будут вероятно находиться под влиянием отбора у прошлых поколений. Пока другие полагали развитие самцовых украшений результатом статических самочьих предпочтений, Фишер рассматривал самочьи предпочтения, как динамически развивающиеся в такт с самцовыми украшениями. Возможно, вы уже начинаете догадываться, как эта мысль будет связываться с идеей взрывообразной положительной обратной связи.

При обсуждении трудных теоретических идей часто бывает полезно иметь в виду конкретный пример реального мира. Я буду использовать в качестве примера хвост африканской длиннохвостой птицы вдовушки. Подошло бы любое украшение, сформированное половым отбором, но я прихотливо решил внести сюда разнообразие, и уйти от вездесущего (при обсуждении данной темы) павлина. Самец длиннохвостой птицы вдовушки – стройная чёрная птица с яркими оранжевыми пятнышками на плечах, размером примерно с английского воробья - за исключением хвоста. В брачный период основные перья его хвоста могут достигать в длину 18 дюймов(46 см). Впечатляющий полёт вдовушки часто можно видеть над полями Африки, когда он выполняет бочки и развороты - как самолёт с длинным рекламным транспарантом. Не удивительно, что такой хвост может “отменять полёты” во влажную погоду. Должно быть, даже сухой длинный хвост – это обременительный груз, который приходится носить с собой. Здесь нам интересно объяснение развития длинного хвоста, которое, как мы догадываемся, было взрывоподобным процессом. Надо полагать, что отправной точкой этого процесса была птица-прародитель без длинного хвоста. Предположим, прародительский хвост был в длину приблизительно 3 дюйма(7.6 см) - примерно одна шестая длины хвоста современного самца в брачный период. Попробуем объяснить это эволюционное изменение - шестикратное увеличение длины хвоста.

Очевидно, что когда мы измеряем у животных почти что угодно, то, хотя большинство особей вида будут в отношении этого “чего-то” весьма близки к средним, часть особей будет немного отклоняться от среднего в ту или другую сторону. Можно не сомневаться, что у прародительских птиц имелся разброс длин хвоста относительно среднего значения в 3 дюйма – у кого-то было сколько-то больше, у кого-то – сколько-то меньше. Можно смело предположить, что длина хвоста управлялась большим количеством генов, каждый из которых оказывал небольшой эффект, но их эффекты складывались, к ним прибавлялись эффекты особенностей питания, и других переменных окружающей среды, и получалась фактическая длина хвоста особи. Несколько генов, эффекты которых складываются, называются полигенами. На большую часть наших размерных характеристик, например на рост и вес, воздействуют большое количество полигенов. Математическая модель полового отбора, к которой я склоняюсь более всего – а именно, к модели Рассела Ланде, является моделью полигенов.

Теперь нам нужно обратить наше внимание на самок. Как они выбирают партнёров? Утверждение, что именно самки выбирают партнёров (а не наоборот), может показаться сексистским, но в пользу такого утверждения имеются веские теоретические доводы (см. “Эгоистичный ген”), и собственно, так и наблюдается на практике. Современные длиннохвостые самцы вдовушки содержат гаремы из полудюжины (или около того) самок. Из этого следует, что в популяции имеется избыток не размножающихся самцов, что, в свою очередь, означает, что самки не имеют никаких трудностей с поиском партнёров, и находятся в положении выбирающих. Самцу чрезвычайно выгодно быть привлекательным для самок. Самке быть привлекательной для самца не очень важно, так как она будет так или иначе востребована в любом случае.

Итак, приняв предположение, что именно самки производят выбор, мы далее делаем важный шаг, сделанный Фишером для ответа критикам Дарвина. Вместо того, чтобы просто принять, что у самок имеются прихоти, мы расцениваем самочье предпочтение, как находящуюся под генетическим влиянием переменную, точно такую же, как и любую другую. Самочье предпочтение – количественная переменная, и мы можем предполагать, что она находится под контролем полигенов – точно так же, как и сама длина хвоста. Эти полигены могут воздействовать на самые разнообразные части мозга самки, и даже на её глаза; на всё, что могло бы сказаться на её предпочтениях. Несомненно, что самочьи предпочтения принимают во внимание многие части тела самца - цвет пятнышек на его плечах, форму клюва, и так далее; но мы здесь рассматриваем эволюцию длины самцового хвоста, и следовательно, нас интересуют самочьи предпочтения самцовых хвостов различной длины. Поэтому мы вправе измерять самочье предпочтение точно в тех же самых единицах, в каких мы измеряем длину самцового хвоста; пусть это будут дюймы. Полигены позаботятся о том, чтобы имелись и самки, симпатизирующие самцовым хвостам длиннее среднего, и самки, симпатизирующие хвостам короче среднего, и самки, симпатизирующие хвостам примерно средней длины.

Вот тут мы подходим к одному из ключевых озарений всей теории. Хотя гены самочьих предпочтений оказывают влияние только на самочье поведение, но в самцовых телах они тоже присутствуют. И точно также, гены длины самцового хвоста присутствуют в телах самок, безотносительно того, проявляют ли они себя как-то в самках. Представить себе никак не проявляющие себя (не экспрессирующиеся) гены нетрудно. Если мужчина обладает генами длинного пениса, то он с равной вероятностью передаст эти гены как дочери, так и сыну. Эти гены могут сработать у его сына, но у дочери – конечно же нет, ибо у неё нет пениса вообще. Но внуки этого мужчины - сыновья дочери, могут с той же вероятностью унаследовать его длинный пенис, как сыновья его сына. Гены могут присутствовать в теле, но не работать (не экспрессироваться). Точно так же Фишер и Ланде предполагают, что гены самочьих предпочтений имеются в самцовых телах, хотя экспрессированы только в самочьих. А гены самцовых хвостов имеются в самочьих телах, хотя не проявляют себя у них.

Предположим, что у нас есть особый микроскоп, позволяющий взглянуть внутрь клетки любой птицы, и анализировать её гены. Возьмём самца, хвост которого оказался длиннее среднего, и взглянем на его гены. Увидев у него гены длинного хвоста, мы нисколько не удивимся - это самоочевидно, ведь у него и так длинный хвост. Но теперь посмотрим на его гены “хвостовых предпочтений”. Здесь у нас нет никакой подсказки в его внешности, так как эти гены экспрессируются только в самках, и мы можем их исследовать лишь в наш микроскоп. Что мы увидим? А мы увидим гены, побуждающие самок предпочитать длинные хвосты у самцов. Соответственно, если бы мы посмотрели на гены короткохвостого самца, мы увидели бы гены, побуждающие самок предпочитать короткие хвосты. Это действительно ключевой пункт этого доказательства. Объясняется это так:

Если я - самец с длинным хвостом, то наличие у моего отца длинного хвоста более вероятно, чем наличие короткого. Это обычный закон наследования. Но кроме того, поскольку мой отец был выбран в качестве брачного партнёра моей матерью, то предпочтение ею длиннохвостого самца более вероятно, чем предпочтение короткохвостого. Поэтому, если я унаследовал от отца гены длинного хвоста, то я, вероятно также унаследую и гены предпочтения длинного хвоста от матери. И аналогично рассуждая - если вы унаследовали гены короткого хвоста, то есть хорошие шансы на то, что вы унаследовали и гены, побуждающие самок предпочитать короткий хвост.

Аналогичные рассуждения применимы и для самок. Если я – самка, предпочитающая длиннохвостых самцов, то весьма вероятно, что моя мать также предпочитала длиннохвостых самцов. Поэтому, мой отец, вероятно имел длинный хвост, так как он был выбран моей матерью. Следовательно, если я унаследовала гены предпочтения длинных хвостов, то я, вероятно унаследовала и гены для наличия длинного хвоста, безотносительно к тому, экспрессированы эти гены в моём самочьем теле, или нет. И если я унаследовала гены предпочтения коротких хвостов, то я, вероятно также унаследовала и гены наличия короткого хвоста. Шире говоря - любая особь, любого пола, будет вероятно нести в себе как гены, побуждающие самцов иметь какое-то качество, так и гены, побуждающие самок предпочитать, то же самое качество – неважно, какое именно.

Таким образом, и гены самцовых качеств, и гены, побуждающие самок предпочитать эти качества, не будут беспорядочно перетасовываться в популяции, но будут иметь склонность наследоваться вместе. Это "сродство", обозначаемое несколько устрашающим специальным термином “неравновесное сцепление”, играет хитрую роль в уравнениях математических генетиков. Неравновесное сцепление порождает удивительные и замечательные последствия, не последние из которых, если Фишер и Ланде правы, - взрывная эволюция хвостов павлинов и птиц-вдовушек, и носителей других органов полового привлечения. Доказать эти последствия можно только математически, но суть их можно передать простыми словами, и попытаться ощутить некий аромат математических доказательств, говоря на нематематическом языке. Нам всё ещё нужны наши мыслительные кроссовки, впрочем, горновосходительные ботинки здесь подходят, пожалуй, более. Каждый шаг доказательства достаточно прост, но восхождение на гору понимания требует многих шагов, и пропуск одного из них приведёт к тому, что вы, к сожалению, не сможете сделать последующие.

Выше мы признали возможность полного диапазона самочьих предпочтений – от предпочтения длиннохвостых самцов с одного конца диапазона, до предпочтения короткохвостых с противоположного. Но если бы мы смогли произвести опрос среди самок в конкретной популяции, то мы бы, скорее всего нашли, что вкусы большинства самок в популяции в отношении самцов одни и те же. Мы можем обозначить диапазон самочьих вкусов популяции в тех же самых единицах (дюймах), в каких мы обозначаем диапазон длин самцовых хвостов. И обозначить среднее самцовое предпочтение в тех же самых дюймах. При этом может оказаться, что среднее самочье предпочтение будет точно таким же, как и средняя длина самцового хвоста – по 3 дюйма и у тех, и у тех. В этом случае самочий выбор не будет эволюционной силой, порождающей тенденцию менять длину хвоста у самцов. Но при этом могло оказаться, что средняя самка предпочитала бы хвост существенно более длинный, чем средний фактически самцовый хвост, скажем, 4 дюйма, а не 3. На мгновенье оставим открытым вопрос о том, откуда могло взяться такое несоответствие, только отметим его, и зададим следующий очевидный вопрос. Если большая часть самок предпочитает самцов с 4-х дюймовыми хвостами, то почему большинство самцов обладает 3-х дюймовыми? Почему средняя длина хвоста в популяции не смещается к 4 дюймам под давлением самочьего отбора? Откуда взялось 1-дюймовое несоответствие между средним значением длины предпочитаемого хвоста, и фактической средней длиной хвоста?

А дело в том, что самочьи вкусы - не единственный вид отбора, который действует на длину хвоста самца. Птичьи хвосты играют важную роль в полёте; слишком длинный, или слишком короткий хвост снизят эффективность последнего. Кроме того, длинный хвост требует затрат большей энергии на его ношение, и больших затрат материалов на изготовление. Самцы с 4-х дюймовыми хвостами могли бы хорошо привлекать самок, но ценою менее эффективного полёта, больших затрат энергии, и большей уязвимости для хищников. Другими словами, существует оптимально-прагматическая длина хвоста, отличающаяся от оптимума с точки зрения полового отбора; идеальная длина с точки зрения критериев обычной полезности - длина, идеальная со всех точек зрения, кроме привлечения самок.

Следует ли нам ожидать, что фактическая средняя длина самцового хвоста, в нашем гипотетическом примере - 3 дюйма, будет утилитарным оптимумом? Нет, нам следует ожидать, что утилитарный оптимум будет меньше, скажем, 2 дюйма. Ведь фактическая средняя длина хвоста, 3 дюйма, является плодом компромисса между утилитарным отбором, стремящимся сделать хвосты покороче, и половым отбором, стремящимся сделать их подлиннее. Можно предположить, что если бы не было необходимости привлекать самок, то средняя длина хвоста уменьшилась бы до 2-х дюймов. А если бы не было необходимости беспокоиться об эффективности полёта и затратах энергии, то средняя длина хвоста увеличилась бы до 4 дюймов. Фактические 3 дюйма - компромисс.

Выше мы оставили открытым вопрос о том, почему самки могли бы предпочитать неоптимальный с прагматической точки зрения хвост. На первый взгляд, эта идея вообще кажется глупой. Самки, озабоченные модой на длинные хвосты - более длинные, чем хвосты “хорошего проекта”, рискуют тем самым иметь плохо спроектированных, неэффективных, неуклюже летающих сыновей. Любая мутантная самка, которой посчастливилось бы питать немодные симпатии к короткохвостым самцам, в особенности – если её вкус в части самцовых хвостов совпадал бы с прагматическим оптимумом, породит эффективных сыновей, хорошо спроектированных для полёта, которые конечно же победили в конкуренции её более “модных” сыновей. Ах, тут есть загвоздочка, неявно вытекающая из метафоры "мода". Сыновья мутантной самки могут быть более эффективными летунами, но большинство самок популяции не будут находить их привлекательными. Они привлекут лишь меньшинство самок, приверженных “нестандартной” моде, а самок, принадлежащих меньшинству, найти по определению труднее, по той простой причине, что концентрация их меньше. В обществе, в котором размножается только один самец из шести, эти редкие счастливчики, потворствуя вкусам большинства самок, и имея благодаря этому большие гаремы, будут извлекать огромные выгоды - выгоды, очень даже способные перевесить прагматические издержки снижения эффективности полёта и затрат энергии.

Но даже в этом случае, читатель может выразить недовольство тем, что вся эта аргументация основана на произвольном предположении. Да, приняв допущение, что большинство самок предпочитает непрактичные длинные хвосты, читатель может согласиться со всем остальным, отсюда вытекающим - но откуда изначально возникло у большинства самок это предпочтение? Почему большинство самок не предпочитало хвосты, меньшие чем утилитарный оптимум, или точно равные ему? Почему мода не может совпадать с практичностью? Может быть и так, и так, и эдак – любой из этих вариантов мог бы реализоваться, и у многих видов так вероятно и есть. Мой гипотетический пример самок, предпочитающих длинные хвосты, был и в самом деле произволен. Но независимо конкретного вкуса большинства самок, и независимо степени его произвольности, будет иметь место тенденция отбора поддерживать вкус большинства, и при некоторых условиях - усиливать его и преувеличивать. Вот здесь уже отсутствие математической поддержки доказательства становится действительно ощутимым. Я мог бы предложить читателю просто поверить, что математические выкладки Ланде вполне доказывают этот тезис - и этим ограничиться. Возможно, это было бы самым мудрым решением, но я сделаю попытку объяснить эту идею на словах. Ключ к этому доказательству находится в том, что мы ранее определили как "неравновесное сцепление", "сродство" генов хвостов данной длины (да и любой длины) - и соответствующих генов предпочтения хвостов той же самой длины. Мы можем полагать "коэффициент сцепления" определённым числом. Очень высокий коэффициент сцепления означает, что знания о генах данной особи, определяющих длину хвоста, позволяют нам с большой точностью предсказать, его или её гены предпочтения, и наоборот (Как частный случай возможна ситуация, когда и длина, и предпочтение длины кодируются ОДНИМИ И ТЕМИ ЖЕ генами, лишь различно экспрессирующимися у особей разного пола - сцепленность будет конечно же стопроцентной; но этот случай академически не очень интересен – А.П.). Напротив, если коэффициент сцепленности низок, то наше знание о генах индивидуума, определяющих либо предпочтение, либо длину хвоста, будет давать нам только небольшой намёк на его или её гены в ответной части признака.

На величину коэффициента сцепления действует много факторов – тут сила самочьего "предпочтения” (насколько они терпимы к тому, что полагают несовершенством самца); тут и величина зависимости вариаций длины от генов, величина зависимости вариаций от факторов внешней среды; и так далее. Если итог воздействия всех этих факторов – коэффициент сцепления (сила скреплённости генов длины хвоста и генов предпочтения длины хвоста), оказывается очень большим, то мы можем сделать следующий вывод: каждый раз, когда самец выбирается на основании его длинного хвоста, то мало того, что выбираются гены длинных хвостов. Одновременно, благодаря "тесному" сцеплению, выбираются и гены предпочтения длинных хвостов. Получается, что гены, побуждающие самок выбрать мужские хвосты конкретной длины, в действительности выбирают копии самих себя. Это основной компонент самоусиливающегося процесса - импульс самоподдержки содержится в нём самом. Эволюция, начавшаяся в конкретном направлении, может заставлять саму себя придерживаться этого же самого направления и далее.

Эту идею можно показать и по-другому, в терминах так называемого "эффекта зелёной бороды". Эффект зелёной бороды – это своего рода академическая биологическая шутка. Это чисто гипотетический, но тем не менее – поучительный эффект. Он первоначально был предложен для объяснения фундаментального принципа, лежащего в основе “теории родственного отбора” У. Д. Гамильтона, которую я подробно обсуждал в “Эгоистичном гене”. Гамильтон, ныне мой коллега в Оксфорде, показал, что естественный отбор одобрит гены альтруистичного поведения по отношению к близкому родственнику - просто потому, что копии этих же самых генов имеют высокую вероятность пребывания в телах родственников. Гипотеза "зелёной бороды" рассматривает ту же самую закономерность шире, хотя и более отвлечённо. Доказывается, что родство – лишь один из возможных признаков, по которым гены могут распознавать наличие копии самих себя в других телах. Сугубо теоретически, ген мог бы распознавать наличие копии самого себя более прямолинейно. Предположим, что как-то возник ген, имеющий два следующих эффекта (гены с двумя (или больше) эффектами совершенно обычны): первый эффект снабдит его обладателей заметным "ярлыком", типа зелёной бороды, второй - воздействует на их мозг таким образом, что они будут вести себя альтруистично к зеленобородым особям. По общему признанию, это весьма маловероятное совпадение, но если это когда-нибудь всё же случилось, то эволюционные последствия ясны. Естественный отбор был бы склонен одобрять ген альтруизма к зеленобородым особям – по точно тем же причинам, что и гены альтруизма к потомству или братьям. Всякий раз, когда зеленобородая особь помогает другой такой же, то ген, побуждающий к такому вот выборочному альтруизму, будет одобрять копию самого себя. Распространение гена зелёной бороды будет автоматическим и неизбежным.

В действительности никто не думает, даже я, что эффект зелёной бороды - в такой простейшей форме, когда-либо обнаружится в природе. В природе гены распознают копии самих себя, и оказывают выборочную благосклонность, ориентируясь на менее чёткие, но более вероятные ярлыки, чем зелёные бороды. Родство – это как раз такой ярлык. "Брат" или, фактически, что-то вроде "тот, кто вылупился в том же гнезде, в котором я оперился", - это статистический ярлык. Всякий ген, побуждающий особь к альтруистическому поведению по отношению к предъявителям такого ярлыка, имеет хороший шанс помогать копиям самого себя – ведь вероятность наличия у братьев общих генов весьма высока. Теория родственного отбора Гамильтона отмечает один из путей, на котором эффекты типа “зелёной бороды” могут быть вероятными. Уместно кстати напомнить, что во всём этом нет и тени предположения о том, что гены именно "хотят" помочь копиям самих себя. А есть лишь то, что всякий ген, у которого случайно оказывается эффект оказания помощи копиям самого себя, будет, волей-неволей, становиться более многочисленным в популяции. При этом родство может быть системой, в которой нечто вроде эффекта зелёной бороды может действительно иметь место. Теория полового отбора Фишера отмечает ещё один путь возможной реализации эффекта “зелёной бороды”. Когда самки популяции демонстрируют сильное предпочтение каким-то самцовым характеристикам, то из этого следует (согласно вышеприведённым рассуждениям), что каждое самцовое тело будет склонно носить копии генов, побуждающих самок предпочитать эти его характеристики. Если самец унаследовал длинный хвост от своего отца, то вероятно, что он также унаследовал от матери гены, побудившие её выбрать длинный хвост его отца. Если у него короткий хвост, то вероятно, что он носит гены, побуждающие самок предпочитать короткие хвосты. Таким образом, когда самка осуществляет выбор самца, то какими бы ни были её предпочтения, есть вероятность, что гены смещающие её выбор в пользу этих предпочтения, выбирают тем самым в самцах копии самих себя. Они выбирают копии самих себя, используя длину хвоста самца как ярлык – это несколько более сложный вариант того пути, которым шёл бы гипотетический ген зелёной бороды, использющий зелёную бороду как аналогичный ярлык.

Если одна половина самок популяции предпочитает длиннохвостых самцов, а другая - короткохвостых, то гены самочьего выбора будут точно так же выбирать копии самих себя, но какая-либо тенденция одобрения того или иного типа хвоста будет отсутствовать. Имелась бы тенденция раскола популяции на две партии – длиннохвостиков (с им сочувствующими) и короткохвостиков (тоже с им сочувствующими). Но любой такой раскол по признаку самочьего "мнения" – неустойчивое состояние. В любой момент изначально незначительное большинство одной партии начнёт из поколения в поколение укрепляться - в ущерб другой. Произойдёт это потому, что самцы, предпочитаемые самками партии меньшинства, будут иметь больше проблем с поиском партнёров; а самки той же партии будут иметь сыновей, обречённых на бОльшие проблемы с поиском партнёров, и таким образом, самки партии меньшинства будут иметь меньше внуков. Всякий раз, когда незначительное меньшинство имеют тенденцию становиться ещё меньше, а незначительное большинство имеет тенденцию становиться еще больше, мы имеем ситуацию положительной обратной связи: "ибо кто имеет, тому прибудет и приумножится, а кто не имеет, у того отнимется и то, что имеется". Всякий раз, когда имеет место неустойчивый баланс, случайные тенденции самоукрепляются. Точно так же, спилив дерево, мы в первый момент не уверены - будет ли дерево падать на север или на юг; но когда, кратковременного стояния вертикально оно начинает падать в каком-то одном направлении, оно уже не сможет вернуться назад, и начать падать иначе.

Зашнуруем наши горновосходительные ботинки покрепче – нам предстоит взять ещё один трудный пик. Вспомните, что самочий отбор тянет самцовые хвосты в одну сторону, а “утилитарный” - одновременно в другую ("тянет" – имеется в виду в эволюционном смысле, конечно). Фактическая средняя длина хвоста является компромиссом между двумя тянущими силами. Давайте введём количественную характеристику, называемую "рассогласование отбора", представляющую собой разность между фактической средней длиной хвоста самцов в популяции, и самочьим "идеалом" - длиной хвоста самца, которую предпочла бы средняя самка популяции. Единицы измерения этого рассогласования отбора произвольны, как произвольны температурные шкалы Фаренгейта и Цельсия. Также, как Цельсий нашёл удобным установить нулевую отметку своей шкалы в точке замерзания воды, так мы найдём удобным установить наш ноль рассогласования в точке, в которой давление полового отбора точно уравновешивает противонаправленное давление прагматического отбора. Другими словами, нулевое рассогласование означает, что эволюционное изменение параметра остановилось, потому что два противонаправленных отбора в точности аннулируют друг друга. Очевидно, чем больше рассогласование отбора, тем более сильное эволюционное "давление", создаётся самками а противовес давлению прагматического естественного отбора. Нас интересует не абсолютное значение рассогласования обора в любой данный момент; а изменение этого рассогласования в последовательных поколениях. Можно задать вопрос об этом изменении иначе. Как следствие данного рассогласования отбора, хвосты становятся длиннее, и одновременно (вспомним, что гены предпочтения длинных хвостов отбираются совместно с генами наличия длинных хвостов) самочий “идеал” тоже становится длиннее. В следующем поколении такого двойного отбора (и средней длины хвоста и средней предпочитаемой длины), длина хвоста увеличится, но что увеличится больше?

Рассогласование отбора может остаться тем же (если и средняя длина хвоста, и средняя предпочитаемая длина хвоста, возрастут на одну и ту же величину). Оно может стать меньше (если средняя длина хвоста увеличилась на большую величину, чем возросла предпочитаемая длина). Ну и наконец, оно могло стать большим (если средняя длина хвоста сколько-то увеличилась, но среднее значение предпочитаемой длины увеличилось ещё больше). Возможно, вы начинаете догадываться, что если по мере роста хвоста рассогласование отбора становится меньшим, то длина хвоста скоро достигнет равновесного значения. Но если по мере роста хвостов рассогласование выбора становится большим, то у будущих поколений хвосты (теоретически) будут буквально “стрелять” на постоянно возрастающей скорости. Без сомнения, именно это Фишер вычислил незадолго до 1930-го года, но тогда его краткие слова публикаций не были достаточно ясно не поняты другими.

Давайте сначала рассмотрим случай, когда рассогласование отбора будет по мере смены поколений уменьшаться. В конечном счёте станет настолько мало, что давление самочьего предпочтения с одной стороны, будет точно уравновешено давлением утилитарного отбора с другой. Эволюционное изменение тогда остановится, и система, как говорят, будет находиться состоянии равновесия. На этот счёт Ланде доказал интересную вещь: по крайней мере при некоторых условиях, эта точка равновесия будет не одна, (теоретически – бесконечное их число, лежащее на прямой линии графика, но не буду грузить вас математикой!). Существует много точек равновесия - для любой силы утилитарного отбора, тянущего в одном направлении, развивается такая сила отбора самочьего предпочтения, чтобы достичь точного баланса между ними.

Итак, если условия таковы, что рассогласование отбора будет становиться по мере смены поколений меньше, популяция будет покоиться в "ближайшей" точке равновесия. В ней утилитарный отбор, тянущий в одном направлении, будет точно противодействовать самочьему отбору, тянущему в другом, и хвосты самцов будут оставаться той же самой длины сколь угодно долго. Читатель может увидеть здесь систему с отрицательной обратной связью, но это весьма своеобразная отрицательная обратная связь. Вы всегда можете сказать, что будет, если “возмутить” систему с отрицательной обратной связью, отдалить её от её идеала, "точки стояния". Например, если вы, открыв окно, нарушите установившуюся температуру в комнате, то термостат отреагирует включением нагревателя для компенсации охлаждения. Что могло бы “возмутить” систему полового отбора? Не забывайте, что мы здесь говорим об эволюционных временных масштабах, так что экспериментировать с такими возмущениями затруднительно – это вам не открыть окно, и тут же видеть результаты. Но в природе, эта система подвергается возмущениям без сомнения часто, например спонтанными, хаотичными флуктуациями количеств самцов вследствие всяческих случайных событий – как счастливых, так и нет. Всякий раз, когда это случается (с учётом уже рассмотренных нами условий), то комбинация утилитарного и полового отбора возвратит популяцию к ближайшей точке из множества точек равновесия. В�